Учёные Федерального университета Мату-Гросу-ду-Сул (UFMS, Бразилия) совместно со специалистами энергетической компании Copa Energia разработали новый состав сжиженного углеводородного газа, который позволяет существенно сократить выбросы CO₂ без замены существующих газовых плит, горелок и прочей инфраструктуры. По расчётам авторов, полный переход Бразилии на такую смесь к 2045 году предотвратил бы выброс около 294 млн тонн CO₂.
Сжиженный углеводородный газ (LPG) — смесь пропана и бутана — остаётся одним из самых распространённых видов топлива в мире: его применяют для приготовления пищи, отопления домов и работы промышленного оборудования. Несмотря на развитие возобновляемой энергетики, полностью отказаться от таких видов топлива в ближайшие десятилетия во многих странах не удастся, поэтому исследователи ищут способы сделать их менее вредными для климата.
Суть разработки — заменить часть пропан-бутановой смеси водородом. В большинстве прежних работ водород просто добавляли к сжиженному газу; здесь же им частично заместили пропан и бутан, одновременно введя в смесь строго рассчитанное количество кислорода. Это позволило снизить содержание углерода в топливе, почти не ухудшив его характеристики при сгорании.
Для проверки идеи исследователи приготовили несколько вариантов смеси с разным содержанием водорода и кислорода и сравнили их по выбросам углекислого газа и оксидов азота, расходу топлива и способности эффективно нагревать объект. Эксперименты показали: по мере роста доли водорода выбросы CO₂ последовательно снижались, а вместе с ними падал и расход самого LPG. Наилучший результат дала смесь с 40 % водорода и добавкой кислорода в объёме 30 % от количества, необходимого для полного сгорания топлива, — она сократила потребление LPG примерно на 53 %.
Ещё одним неожиданным результатом стало снижение выбросов оксидов азота. Обычно применение водорода, наоборот, увеличивает их образование из-за более высокой температуры пламени, однако тщательно подобранный состав смеси позволил одновременно уменьшить и выбросы CO₂, и содержание оксидов азота.
При этом новая смесь практически не уступала традиционному газу по эффективности: несмотря на сниженную долю пропана и бутана, она сохраняла высокую теплотворную способность и стабильное горение. Это означает, что такое топливо потенциально можно использовать в действующих газовых плитах, котлах и промышленных горелках без серьёзной модернизации.
После лабораторных испытаний учёные оценили возможный эффект от внедрения технологии в масштабах страны. Опираясь на данные о численности населения и прогнозы потребления сжиженного газа до 2045 года, они подсчитали, что полный переход на новую смесь предотвратил бы выброс около 294 млн тонн углекислого газа — причём не за счёт сокращения потребления энергии, а благодаря уменьшению доли углерода в самом топливе.
