[ezup]

Tomahawk в исполнении Block IV. Источник: ru.wikipedia.org

Бактерии на военной службе

Первые попытки замены высокоэнергетического топлива JP-10, которое, в частности, используется на американских «Томагавках», были осуществлены еще лет пять назад в Технологическом институте Джорджии и Объединённом биоэнергетическом институте. Фактически это была аспирантская работа Стивена Саррии под руководством доцента Памелы Перальта-Яхья. JP-10 попало в поле зрения ученых по причине высокой стоимости: сейчас это топливо топ-уровня по цене в 27 долларов за 3,75 литра. Такая цена оправдывается высокой энергетической плотностью топлива за счет, как говорят химики, «углеводородов с напряженными циклическими системами». Горючее относится к элитному классу HEDF (High energy density fuels) или топливу с высокой удельной энергией, которое по стоимости доступно сейчас только военным потребителям. Сгорание JP-10 в двигателях позволяет получать на 20-30% больше энергии, чем от использования обычного 98-го бензина. Если не вдаваться в химические подробности, одной из «фишек» такого топлива являются молекулы пинена, которые, как оказалось, вырабатываются хвойными деревьями. Мало того, пинен еще пахнет хвоей – без него настоящая новогодняя елка превратилась бы в искусную подделку.

Гражданская отрасль могла бы в перспективе стать основным потребителем горючего типа JP-10. Источник: pavia-simply.ru

Чтобы удовлетворить вооруженные силы США искусственным пиненом как компонентом ракетного JP-10, не хватило бы и всех лесов Северной Америки. Только в «Томагавк» загружается порядка 460 килограммов топлива. Поэтому разработчики решили воспользоваться услугами бактерий. Для этого в микроорганизм (классическая кишечная Escherichia coli) палочка ввели ген, отвечающий за синтез пинена из обычной глюкозы. Оставалось только собирать «урожай» в виде продуктов метаболизма бактерий (выход около 36 мг/л), каталитически перерабатывать и заполнять баки «Томагавков». Памела Перальта-Яхья подытожила результаты исследования:

«Мы сделали устойчивого предшественника топлива с высокой плотностью энергии, которое выглядит так же, как то, что в настоящее время производится из нефти и может быть использовано в существующих реактивных двигателях».

Однако до сих пор данная технология не нашла практического воплощения, во многом по причине низкой производительности модифицированных бактерий.

Сама проблема доступности JP-10 важна не только в военном деле. Если бы удалось получить недорогой аналог такого высокоэнергетического топлива, то его вполне можно было заливать в баки гражданских лайнеров. А это серьезно уменьшило бы объемы перевозимого на борту горючего либо дальность полета со всеми вытекающими экономическими бонусами. В среднем военное супертопливо на 11% эффективнее самого лучшего авиационного керосина, используемого в гражданских перевозках. Пентагон также не прочь заменить JP-8 на синтетический и дешевый аналог JP-10, к примеру, на стратегических В-52. Попытки создавать модифицированные топливные композиции у американцев уже были. Syntroleum Corporation пятнадцать лет назад создала смесь горючего JP-8 и FT-топлива, синтезированного из угля, которая даже была испытана на бомбардировщике В-52. Чуть позже подобное было испытано и на F18A Super Hornets. Это было в эпоху высоких цен на нефтяные ресурсы и выработка жидкого топлива из угля была хоть как-то оправдана. Со временем в США появилась сланцевая нефть, стоимость «черного золота» стремительно пошла вниз, опыты с топливными композициями на какое-то время остановились. Все это лишний раз доказывает, что никакие экологические проблемы не являются причиной грядущей «синтетической революции» в военной авиации и ракетостроении США – все объясняется банальной экономикой.

«Томагавки» требуют биогорючего

В США сейчас порядка 4 тысяч тактических ракет «Томагавк». Это достаточно большое число, чтобы начать разработку синтетического аналога JP-10. Тем более что в Даляньском институте химической физики (Китай) в прошлом году получили результаты по искусственному супертопливу из лигноцеллюлозной биомассы. Это далеко не самое редкое сырье для биотоплива – в мире из него уже давно получают биоэтанол. Китайцы разработали некий процесс, основанный на применении фурфурилового спирта, позволяющий получать достаточно дешевые аналоги JP-10. Приводятся данные, то сейчас тонна такого горючего стоит около 7 тысяч долларов, а по китайским технологиям цена должна снизиться до 5,6 тыс. Официально ученые декларируют исключительно гражданское применение разработки, но, безусловно, военные самолеты и тактические ракеты Китая станут одними из потребителей bio-JP-10.

Доктор Эндрю Саттон. Источник: lanl.gov

В Лос-Аламосской национальной лаборатории США исследователи Кэмерон Мур и Эндрю Саттон в апреле текущего года запатентовали несколько иной способ получения биотоплива. Партнером проекта с 2017 года выступает компания Gevo, рассчитывающая пристроить наработки в гражданский сектор. Как известно, среди сельскохозяйственных культур в Соединенных Штатах на ведущих ролях традиционно кукуруза. Ежегодно более 20 млн. гектар земель засеивается этим растением. Кукуруза для американцев — это не только консервы в супермаркете и корм для животных, но и биоэтанол, которым разводят до 50% бензина на автозаправках. Мур и Саттон, работая по заказу Министерства энергетики США, создали цикл производства JP-10 из кукурузных отходов. Причем сначала из кукурузы получают биоэтанол, а уже потом из оставшихся отрубей синтезируют супертопливо с выходом готового продукта до 65%. Это значительно снижает стоимость нового биогорючего, а также обходится без особо опасных реактивов и отходов.

Источник: worldofchemicals.com

По первоначальным расчетам, итоговая стоимость кукурузного топлива для «Томагавков» снизится на 50%, что действительно может стать революцией в топливной отрасли. Есть и другие более оптимистичные выкладки: галлон bio-JP-10 будет стоить порядка 11 долларов вместо сегодняшних 27. Гражданские перевозчики надеются, что, когда военные отработают технологии производства супертоплива, в аэропортах заправщики также наполнятся новым высокоэнергетическим керосином. Это будет очень кстати в постпандемическом мире, когда люди будут опасаться дальних авиапутешествий: низкие цены на билеты могут стать подспорьем в этом случае. Есть информация о тестовом использовании топливных композиций на основе нового JP-10 на авиамаршрутах из США в Австралию. Расширение в США площадей под кукурузу также станет одним из стимулов развития экономики. Американцы надеются, что с внедрением в массовое производство химического цикла Саттона — Мура появится масса новых рабочих мест в сельском хозяйстве. С учетом использования в качестве сырья отходов производства биоэтанола расширится и штат компаний-производителей этого топлива. Кругом одни плюсы. Самым главным, безусловно, в Лос-Аламосе считают снижение зависимости государства от внешних поставок нефтепродуктов. Ну и, конечно, вся эта химико-технологическая история очень по нраву активистам «Гринпис», хотя они пока в этом не признались.

Лос-Аламосская национальная лаборатория. Источник: ru.wikipedia.org

Среди очевидных положительных моментов появления новой технологии bio-JP-10 выделяется и немало минусов. Во-первых, естественное удешевление боевого применения Пентагоном тактических ракет станет еще одним спусковым крючком для американской агрессии. Во-вторых, как только дельцы почувствуют, что цикл Саттона — Мура действительно экономически выгоден, немалая часть сельскохозяйственных площадей будет засеяна кукурузой. Эта техническая культура может частично вытеснить остальные: пшеницу, сою и др. При неизменном спросе ограничение предложения повысит стоимость продуктов и снизит их доступность для людей. Кстати, подобное уже наблюдается в ряде стран, активно пользующихся возобновляемыми источниками энергии типа биосолярки и биоэтанола. И, наконец, в-третьих, для повышения урожайности кукурузы будет явно недостаточно простого расширения площадей и генетически модифицированных семян от знаменитой «Монсанты». Придет пора невоздержанности с химическими удобрениями, и здесь уже у пресловутого «Гринспис» возникнет масса вопросов.

Автор: Евгений Федоров