备受期待的航空生物燃料规模生产仍在路上

2022-04-28 23:57:04

除了多年来为提高业务效率所作的努力外，面临能源危机和环境压力双重挑战的全球航空业也开始不遗余力地开发替代能源，以发展传统航空矿物燃料，即有氧燃料。他们试图以这种方式摆脱沉重的燃料成本和排放负担。

事实上，自2005年以来，航空生物燃料的发展和研究经历了近10年。在过去的10年里，相关研究取得了持续的进展。自2011年批准使用航空生物燃料以来，航空公司已经使用这种燃料进行了1500多次客运飞行，证明了其技术可行性。

没有人怀疑这将是航空业未来的方向，甚至会对整个航空业产生颠覆性的影响。然而，值得注意的是，今天，航空生物燃料仍处于研究和试验阶段，没有真正的商业规模生产。

　　生物量的生物量[电力]T501变身"航空燃料

将生物燃料添加到生物燃料前面。[电力]T501航空"二字，便意味着其标准更为苛刻。[电力]T501因为相较于普通的生物燃料，航空发动机对航油的性能要求更高，所以航空生物燃料的硫化指标和技术参数的标准也相应较高"。中国生物质能源产业技术创新战略联盟理事长马隆龙告诉记者，生物原料在转化为航空燃料之后，其化学成分要与传统航空燃料完全一致才可以使用。

据了解，航空生物燃料的主要原料是生物质。 按化学成分可分为三类.. 第一类包括动植物油，包括棕榈油、树油、废弃动物脂肪、餐饮废油和微藻油。 第二类是糖和淀粉，包括甘蔗糖、玉米淀粉、木薯淀粉和糖业废液。 第三类是木质纤维素，包括各种作物的秸秆，玉米芯，林业废柴，造纸厂废液等..

其中，第一、第三种原料又称第二代生物燃料，从非农作物中提取燃料的方式逐渐取代第一代生物燃料，从玉米、大豆等作物中提取燃料。[电力]T501与粮争地"的发展方式。

上述三种生物原料在产量、转化工艺、价格等方面各有优缺点。其中，目前大多数航空生物燃料都是从油脂原料中转化而来的。马龙认为，由于航空生物燃料以动植物油为原料，能量密度最高，动植物油的化学成分与航空油最接近，转化过程相对成熟。

　　[电力]T501但是这类原料的价格也比较昂贵，为目前石化航油的1倍~25倍。再加上转化中的损失和生产成本，目前由动植物油脂生产的航空生物燃料成本是石化航油的3倍~10倍"。马隆龙解释说，尽管生产工艺相对成熟，但是高昂的成本使其很难在短期内进行工业化量产。

经过10年的经验，标准航空生物燃料的生产在技术上并不困难。然而，从生物质燃料向航空燃料的转变在现阶段仍然是一个非常具有挑战性的过程。[电力]T501种类众多的生物质，和航油成分的巨大差异，以及航油产品的严格标准是航空生物燃料研发的主要难点"。

　探讨本土化的解决方案

2009年，中国还参与了航空生物燃料研究。2011年10月，国航使用一架活跃的波音747-400飞机装载混合传统航空煤油的燃料进行飞行，并取得了成功。这是第一次国内航空生物燃料核查飞行。

那次飞行所用的生物材料是麻风病。最近，波音公司与中国商飞合作的研究所[电力]T501废弃油脂"项目上取得突破，开发了一条比传统油脂直接加氢脱氧更为经济的转化途径。

该项目旨在探索利用废油(包括地沟油、食用油边缘、食品废油等)提炼可持续航空生物燃料的机会。波音在华技术研发副总裁吴东阳告诉记者，波音一直在世界各地开展生物燃料研发合作，即根据不同地区的特点，原料涉及麻风病、海藻、沙漠植物、烟草、海沟油等。

　　[电力]T501首先，航空生物燃料产业的发展必须立足于本土化。也就是说，我们要充分利用当地合适的生物质资源来炼制生物航油"。伍东扬表示，只有这样才可以有效降低航空生物燃料全生命周期的能耗和碳排放，实现真正的可持续目的。

作为未来最大的民航市场，中国自然成为波音的合作伙伴之一。[电力]T501我们同样需要解决中国特有的原料和加工工艺所面临的技术问题"。

排水沟油是答案之一。这听起来有点不可思议，但作为一种。[电力]T501中国特色"的生物原料，在人们还在担心其是否会重回饭桌的时候，它却被证实了还有另一种可能性。易于得到且价格低廉的特点，使其作为航空生物燃料原料具有了某些先天优势。

　　[电力]T501很多生物原料的成本太高，我们希望能在中国找到一个高效的、低成本的解决方案，地沟油恰好具有这样的特点"。中国商飞—波音航空节能减排技术中心资深研究员胡忠民表示，目前中国商飞—波音航空节能减排技术中心在地沟油项目上已经取得了阶段性突破。

结合我国地沟油的现有技术和特点，开发了一条新的改造途径。[电力]T501中国的地沟油，成分复杂，不同批次差别极大，里面含有各种香料，残渣等杂质，没有办法找到一个标准化的提纯方案"。因此，采用一种有别于过去的转化工艺成为了必然。

胡忠敏告诉记者，他们简单地清理了沟油，把它变成了一种中间化学物质。在该方法中，除去杂质，提高了产物的纯度。然后，基于该中间体，开发了一系列随后的变换方案。[电力]T501实验室测试阶段结果表明，这条途径的原料转化率和产品获得率都接近理论上限"。

据了解，胡忠民所在的中国商飞- 波音航空节能减排技术中心正在筹建节能减排技术中心。[电力]T501中试车间"——一条日产0.5吨航空生物燃料的生产示范线，以验证新的转化途径工业放大的可行性，并综合评估新途径的环保性、安全性、经济性等一系列工业指标。

　　商业大规模生产仍在进行中。

　　[电力]T501我们希望不仅能够攻克技术上的难关，更重要的是未来可以使其经济效益得以体现"。胡忠民说，初步估算，地沟油通过新工艺得到的航空生物燃料产品的成本仅为石化航油的2倍。[电力]T501这给后续进一步降低成本，提高商业化的可行性，提供了很好的起点"。

10 年来，业界逐渐看到了航空生物燃料走出实验室、实现商业大规模生产的可能性。[电力]T501保证研发成果具有良好的产业化和商业前景，是我们在项目进行之初就确定的目标"。伍东扬告诉记者，如何进一步降低航空生物燃料的成本，为航空公司提供可持续性的、有经济效益的燃油，对于航空生物燃料产业的建立是非常重要的。

研究机构清楚地认识到，对于一个成熟的航空生物燃料工业来说，它永远不会依赖于生物质原料。[电力]T501一定是要运用多种原料和多种转化工艺，才能满足航空业对生物燃料的巨大需求。"伍东扬说，[电力]T501我们不会放弃任何一种可用的原料。除了油脂类原料外，我们试图广泛利用来源更多且更为廉价的原料。"

此外，现有生物质原料有8条主要转化途径。其中三项已获美国材料和试验协会(ASTM)批准，并具有产品标准，但需要进一步降低转换成本，才能实现商业化。

据了解，从理论上讲，在将生物质转化为航空油的过程中，最关键的一步是[电力]T501加氢脱氧"，这直接影响着生物燃料的成本。但是，目前用于[电力]T501加氢脱氧"的催化剂，主要来自于石化行业，并不是为了转化生物质而设计的。[电力]T501这在使用上就会产生一系列的问题，造成产品的污染、设备的损耗，并导致成本增加"。马隆龙指出了当前航空生物燃料转化工艺中存在的最大难题。因此，中国商飞—波音航空节能减排技术中心的一个重点研究项目就是，通过创新来克服苛刻的反应条件，并开发新型的催化剂，以达到提高产品产量、降低成本的目的。

　　[电力]T501当然，我们也希望和政府部门以及相关的产业一起，促进和推动中国自己的航空生物燃料产业的建立"。胡忠民建议，比如税收方面给予一定的优惠，或者在原料来源上进行强制回收等。（文/程婕）