In China is bedacht hoe je biomassa kunt omzetten in hoogwaardige vliegtuigbrandstof voor militaire toepassingen. Voor de burgerluchtvaart zou die kwaliteit nu ook betaalbaar moeten worden, suggereert een publicatie in het tijdschrift Joule.

Die militaire jet fuels bevatten vooral cyclische alkanen. Die koolwaterstoffen hebben een hogere dichtheid dan de lineaire alkanen in traditionele kerosine, en daardoor ook een hogere energie-inhoud per liter. Voor hetzelfde vliegbereik kun je dus volstaan met kleinere brandstoftanks, wat ongetwijfeld scheelt in het gewicht en de luchtweerstand.

Helaas scheelt het ook in de prijs. Om cyclische alkanen in handen te krijgen is meer nodig dan de gebruikelijke olieraffinageprocessen. Als voorbeeld noemen de Chinezen JP-10, een brandstof voor kruisraketten die ontstaat door katalytische hydrogenering van dicyclopentadieen en rond de $6 per liter kost.

Zelf stellen ze nu voor om er cellulose voor te gebruiken die je eerst via ‛hydrogenolyse’ omzet in 2,5-hexaandion (zie de afbeelding). Dat gebeurt met een combinatie van zoutzuur, waterstofgas en een zogeheten Pd/C katalysator, met fijn verdeeld palladium op een koolstofdrager. De benodigde condities zijn relatief mild: bij 100 ºC en 10 bar H₂ zet je binnen een uur ruim 70% van de aanwezige koolstof om.

Grootste nadeel is dat je aan je water dichloormethaan moet toevoegen als tweede vloeistoffase. Je extraheert er je product op simpele wijze mee uit de waterfase en het versnelt bovendien de omzetting aanzienlijk, maar groen is anders.

Je 2,5-hexaandion laat je vervolgens via een reeks aldolcondensaties en hydrogeneringen reageren tot een bonte mix van C₆-, C₁₂-, en C₁₈-oxygenaten: koolwaterstoffen waar nog één zuurstofatoom in zit en respectievelijk één, twee en drie verzadigde vijfringen. Als katalysator voor deze stap dient magnesiumoxide, verrijkt met koper en/of nikkel.

Tot slot haal je die laatste zuurstof er ook nog af via een hydrodeoxygeneringsreactie (HDO) op een nikkelkatalysator, zodat je polycycloalkanen overhoudt. De C₁₂- en C₁₈-isomeren vormen je hoogwaardige jet fuel met een laag vriespunt, rond de -48 ºC, als bijkomend voordeel. De C₆ (methylcyclopentaan, dus) destilleer je af; voor vliegtuigmotoren is dit ongeschikt maar je kunt er wel het octaangehalte van autobenzine mee verhogen.

Om het proces zo energiezuinig mogelijk te maken, stellen de Chinezen voor de laatste twee stappen te laten verlopen in één reactor met twee verschillende katalysatorbedden boven elkaar. Tot nu toe hebben ze het alleen op laboratoriumschaal uitgeprobeerd, maar opschaling naar commerciële schaal lijkt procestechnisch gezien een routineklus.

bron: Joule