Методично-організаційні засада забезпечення екологічної безпеки альтернативним авіаційним бензинам

ДОПОВІДЬ

Бензин (франц.benzine), суміш вуглеводнів різної будови, переважно С₄-С₁₂; температура кипіння 30-205°С, щільність 0,700-0,780 г/см³. Виходить дистиляцією нафти (прямогонний бензин) і з продуктів вторинної переробки фракцій прямої перегонки, наприклад, каталітичного крекінгу керосин-газойлевих і важких дистилятних фракцій, каталітичного риформінгу бензинових фракцій. Випускають бензини літні, зимові, етиловані і неетиловані. Бензини мають своє маркування. Моторні бензини поділяються на автомобільні (А) і авіаційні (Б). Авіаційні бензини відрізняються тим, що містять більше середніх фракцій і мають більш високе октанове число. Містять тетраетилсвинець в значних кількостях. Авіабензини виробляються з фракцій прямої перегонки, алкілування, риформінгу. Не допускається утримання бензинів крекінгу. В основу класифікації бензинів належить так зване октанове число. Бензини з великим числом мають більш високу стійкість до детонації і дозволяють проектувати двигуни з більш високим ступенем стиснення.

У США широке застосування отримали суміші бензину з етанолом до 20 % (марка Е20). А в Бразилії 20 % вміст етанолу є загальноприйнятим і досить поширеною сумішею до чистого спирту.

Позначення бензинів: А - автомобільний бензин; «Б» - авіаційний бензин; «76» - числовий індекс - октанове число; «91/115» - числовий індекс авіаційних бензинів - перше число позначає октанове число, друге - сортність на багатій суміші.

Актуальність теми проекту  випливає з глобального дефіциту енергоносіїв нафтового походження, орієнтації виробництва палив на відновлювальні ресурси, гостроти екологічних  проблем повітряного басейну. Внесок у вирішення цих проблем сприятиме  подальшому розвитку вітчизняної нафтохімічної  науки з напрямку альтернативних палив, забезпеченню України власними, екологічно чистими бензинами на основі паливного біоетанолу та вітчизняних сировинних ресурсів.

Стійка тенденція  зростання споживання у світі  нафтових палив призвела до значного збільшення темпів витрачання непоновлюваних запасів нафти, які вже в нинішньому столітті, за прогнозами вчених, можуть бути повністю вичерпані у всіх країнах (за винятком Іраку, Ірану і Саудівської Аравії). Людство, по суті, повинне у короткі терміни вирішити проблему переходу з палив, що отримуються з нафти, на нові альтернативні види палива [1-3].  
   З особливою гостротою проблема переходу на нові види палива буде відчутною у цивільній і військовій авіації, де можна прогнозувати постійне збільшення інтенсивності польотів. У розвинених країнах вже сьогодні частка авіації витрачає близько 30% річної витрати палива на всі інші види транспорту. З цієї причини у ряді розвинених країн не припиняються роботи з удосконалення властивостей альтернативних палив, які відносяться до поновлюваних ресурсів, володіють меншою вартістю і кращою екологією.

Слід зазначити, що наукові  установи і науковці України проблемі використання нетрадиційних видів  палива не приділяють достатньої уваги. Найбільш відомими роботами у цій  області є наукові праці А.Ф. Головащенко, М.Р. Ткача, Б.Г. Тимошевського, А.П. Полякова тощо. На жаль, усі відомі наукові роботи тільки побічно та епізодично стосувались питань використання альтернативного палива в авіації. Практична відсутність серед наукових (військово-наукових) праць теоретичних розробок з окресленого питання обумовлюють актуальність дійсного наукового дослідження. Звичайно актуальності йому додають світові тенденції розвитку паливної галузі. Приблизно 3-4% потужностей АНТК ім. Тупольова працює над роботами пов'язаними із застосуванням ЗПГ. Розробники звернули увагу на зручний в експлуатації природний газ - найчистіше і значно дешевше викопне паливо. ЗПГ значно менше забруднює навколишнє середовище, його теплотворна здатність на 15 відсотків вища, ніж у авіаційного гасу. Та і зберігати ЗПГ у рідкому вигляді набагато простіше (температура може бути близько мінус 160°С, що майже на 100 градусів вище, ніж при зберіганні рідкого водню, який використовувався раніше) [5].

Упровадження в якості авіаційного палива ЗПГ знайшло  відображення у "Програмі розвитку цивільної авіаційної техніки Росії  на 2002-2010 роки і на період до 2015 року", а перші польоти на ЗПГ в  січні 1989 року показали, що в порівнянні з гасом питома витрата палива знижується приблизно на 15 відсотків, а економічність повітряного  лайнера істотно зростає, оскільки собівартість ЗПГ у декілька разів  нижча, ніж гасу. Саме зараз у Авіаційному науково-технічному комплексі (АНТК) ім. Тупольова продовжується розробка нових літаків на криогенному паливі – Ту-156, Ту-206, які призначені для комерційної експлуатації (замовник - російський "Газпром").

Якщо розглядати біоетанол з позиції вимог, що висуваються до авіаційного палива, то можна констатувати його придатність для цього, зокрема етиловий спирт однорідний, має постійну температуру кипіння, має високу антидетонаційну стійкість і досить високу теплотворну здатність. При цьому, етиловий спирт екологічно чистий, забезпечує повноту згорання і не утворює токсичних продуктів згорання.

До числа переваг біоетанолу в порівнянні з бензином належать такі властивості:

• пари етанолу розсіюються швидше, ніж пари бензину;
• етанол менш токсичний, ніж бензин і не містить канцерогенних компонентів;
• пари етанолу менш вогненебезпечні, ніж пари бензину, внаслідок більш високої температури самозаймання;
• електропровідність етанолу значно вище, ніж у бензину, що знижує можливість накопичення статичної електрики при русі палива, в тому числі і в паливній системі;
• октанове число у етанолу істотно вище, ніж у бензину.

Україні наразі потрібно вивчати  світові тенденції використання альтернативного палива в авіації  і змінювати нормативно-правову  базу паливної галузі. Можна погодитись з тим, що значна частина українських проблем пов’язана з недосконалістю законодавчої бази та постійним внесенням змін до неї. Майже всі закони України, які спрямовані на розвиток пріоритетних напрямків економіки та стимулювання інноваційної діяльності, не працюють та мають декларативний характер.

Наша держава має достатньо потужні поклади природного газу у Шебелинці, отже щоб польоти літаків в Україні на ЗПГ стали реальністю, потрібно поєднати наукові зусилля у напрямку створення таких літаків та розбудови на аеродромах (в аеропортах) розгалуженої наземної інфраструктури. Це, перш за все, авіадвигуни, що працюють на ЗПГ, установки для зріджування газу і газозаправне устаткування в аеропортах, газоперекачувальні і газорозподільні станції, і т.п. Крім того, вже зараз наукові зусилля доцільно спрямовувати на застосування в авіації й інших видів альтернативного палива, зокрема, палива біологічного походження.