Исследования повышают эффективность сырья для экологичного авиатоплива

Для достижения амбициозных целей по производству экологически устойчивого авиационного топлива (SAF) необходимо значительно увеличить выращивание специальных энергетических культур. Несмотря на прогресс в изучении управления этими культурами и их переработки, ключевые пробелы в знаниях тормозят развитие отрасли. Новые исследования ученых из Иллинойсского университета в Урбане–Шампейне помогают восполнить эти пробелы в отношении управления мискантусом и просом прутьевидным.

«Мы прошли долгий путь в понимании специально выращиваемых энергетических культур для SAF, но нам все еще нужно оптимизировать агрономические методы, такие как сбор урожая и управление питательными веществами, чтобы снизить производственные затраты и стимулировать производителей», – говорит Д. К. Ли, профессор кафедры растениеводства и старший автор обоих исследований. Его команда работает над созданием реалистичных и долгосрочных решений для максимизации продуктивности биомассы и развития более устойчивой топливной промышленности.

В первом исследовании, опубликованном в журнале Bioresource Technology, команда Ли провела экономический и экологический анализ двух методов сбора урожая проса прутьевидного. «На уборочные операции приходится 60–80% от общих производственных затрат на просо», – отмечает Мухаммад Умер Аршад, научный сотрудник и ведущий автор статьи. Сбор урожая может осуществляться поэтапным методом, где кошение, сгребание и прессование выполняются отдельно, или интегрированным, который объединяет несколько операций в один проход.

Проанализировав данные со 125 коммерческих полей, ученые пришли к выводу, что выбор метода зависит от конкретных условий. «Мы обнаружили, что интегрированный метод более целесообразен для небольших полей (менее 3 гектаров) и условий низкой урожайности, сокращая выбросы парниковых газов на 9% и энергопотребление на 5%», – сказал Аршад. Поэтапный метод оказался лучше для больших полей с высокой урожайностью, снижая затраты на уборку до 37,70 доллара за тонну и обеспечивая самые низкие выбросы парниковых газов. Это доказывает важность адаптации стратегий сбора урожая к условиям конкретного участка.

Второе исследование, опубликованное в Biomass & Bioenergy, было посвящено возрастному снижению урожайности мискантуса, которое зависит от массы и плотности побегов. До сих пор не было ясно, какие компоненты урожайности меняются со временем и как управление питательными веществами может помочь. Ученые проанализировали данные многолетнего эксперимента с внесением азотных удобрений.

«Мы выяснили, что и масса, и плотность побегов увеличиваются с первого по четвертый год, и внесение азота усиливает оба фактора. Однако со временем, когда азот изымается из почвы вместе с собранной биомассой, первым страдает именно масса побегов», – объясняет научный сотрудник Никтор Намои. Он добавляет, что снижение урожайности также связано с истощением других элементов. Анализ показал значительный дефицит фосфора и калия в почве на зрелых плантациях мискантуса.

Результаты обоих исследований предоставляют практические рекомендации для повышения рентабельности – ключевого фактора для любого производителя, рассматривающего возможность выращивания энергетических культур. Эти научные данные помогают сделать производство биомассы более прибыльным и экологически устойчивым, приближая эру доступного авиационного топлива.