Сейчас биотопливо для транспорта производят в объеме почти 2 миллиона баррелей в день. К 2030 году этот показатель может вырасти до 6 миллионов — около 6% от общего потребления. Особый интерес вызывает гидродеоксигенация (ГДО) растительных масел и жиров в жидкие углеводороды — биодизель. В последние десятилетия для этого разрабатывали бифункциональные металло-кислотные катализаторы, но у них есть проблема: при высоких температурах (260 °C) и избытке кислотных центров образуется кокс или идет гидрокрекинг, что приводит к потере углерода.

Рутений-молибденовые катализаторы показали интересные результаты в гидрогенолизе карбоновых кислот, но их структура и механизм работы оставались неясными. Попытки превратить длинноцепочечные жирные кислоты или природные масла в алканы с высоким выходом проваливались из-за плохой дисперсности частиц Ru и Mo.

Недавно группа ученых под руководством профессоров Цзян Цзяньчуня, Сюй Цзюньмина и Чэнь Цзупэна создала высокодисперсный MoOx-Ru/C катализатор, который эффективно расщепляет сложные эфиры до алканов уже при 150 °C. Оптимальный состав (мольное соотношение Mo/Ru = 0,2) дает почти 100%-ное превращение стеарата метила и 99%-ную селективность в алканы. Скорость реакции — 2,0 ммоль/ (гкат·ч), что в 5 раз выше, чем у чистого Ru/C (MoOx/C вообще не работает).

Результаты опубликованы в издании Chinese Journal of Catalysis.

Секрет успеха — в синергии Ru и MoOx:

• MoOx создает кислотные центры, которые расщепляют эфиры,
• Ru поставляет активный водород для гидродеоксигенации.

Главные преимущества нового катализатора:

1. Максимальная площадь активных центров для гидрогенолиза.
2. Почти нет потерь углерода — Ru не разрушает C─C связи.

Это исследование открывает простой способ создавать эффективные катализаторы для переработки биомассы в топливо.

Этот прорыв решает две ключевые проблемы:

• Энергоэффективность — снижение температуры реакции с 260 °C до 150 °C резко сокращает затраты.
• Экономия сырья — почти нулевые потери углерода повышают выход ценных алканов.
  Такие технологии ускоряют переход от нефти к биотопливу без потерь в качестве.

Хотя катализатор эффективен в лаборатории, его стабильность в промышленных условиях не проверена. Молибден склонен к дезактивации при длительной работе — нужно тестировать на реальном сырье с примесями.

Ранее ученые открыли новый метод активации алканов.