航油加速尋找替代品 生物燃料風(fēng)頭正勁
發(fā)布者：匯龍生物能源 發(fā)布時(shí)間：8/17/2019 11:38:02 AM
隨著燃油成本在航空公司運(yùn)營(yíng)成本中所占比例不斷擴(kuò)大，以及航空公司碳減排壓力的不斷增加，各航空公司都開始加速尋找可替代性的航空燃料，參與者還包括石油公司以及飛機(jī)制造商。目前開發(fā)替代燃料過(guò)程中所需要解決的問(wèn)題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問(wèn)題。
陳姍姍 羅茜
從今年9月開始，荷蘭皇家航空公司執(zhí)飛的阿姆斯特丹往返巴黎的200個(gè)航班將正式使用生物燃料作為動(dòng)力之一。很多人可能想象不到，他們所用的生物燃料是由“地溝油”加工而來(lái)。
事實(shí)上，隨著燃油成本在航空公司運(yùn)營(yíng)成本中所占比例不斷擴(kuò)大，以及航空公司碳減排壓力的不斷增加，各航空公司都開始加速尋找可替代性的航空燃料。當(dāng)然，參與者還包括石油公司，以及飛機(jī)制造商們。
于是，近幾年來(lái)，越來(lái)越多的生物開始被提煉轉(zhuǎn)化為燃料，出現(xiàn)頻率最高的有麻風(fēng)樹、亞麻薺以及海藻。如今，薺藍(lán)、“地溝油”也開始加入替代燃料的行列。
根據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)第二代生物燃料將在2012年開始正式商用，在2040年其比例將達(dá)到總?cè)剂系?0%，擺脫對(duì)石油的惟一依賴，并希望在2050年實(shí)現(xiàn)減排50%的目標(biāo)。
然而，開發(fā)替代燃料過(guò)程中所需要解決的問(wèn)題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問(wèn)題。
“地溝油”的新角色
對(duì)荷蘭皇家航空公司來(lái)說(shuō)，使用“地溝油”作為航空替代燃料是一次令人滿意的嘗試。
在荷蘭，餐館和食品店都有著較為規(guī)范的回收系統(tǒng)，一般剩余的廚后菜油會(huì)采集起來(lái)循環(huán)使用，作為家畜飼料添加，或進(jìn)行分解，或制為生物燃料。而家庭用的廚后菜油一般倒入垃圾桶或沖入廁所，從來(lái)沒有回收利用過(guò)。
這樣的情況被荷蘭皇家航空公司看在眼里，他們認(rèn)為，這些用過(guò)的食用植物油也可以成為不錯(cuò)的航空替代燃料。
于是，荷蘭皇家航空旗下的SkyNRG公司被要求利用這些烹飪后的植物油來(lái)生產(chǎn)新型的航空燃油。最終，他們決定選擇采用“加氫可再生飛行燃料”技術(shù)。這一技術(shù)是先將植物油進(jìn)行脫氧處理，然后經(jīng)過(guò)一系列的有機(jī)化學(xué)過(guò)程，關(guān)鍵一步是進(jìn)行加氫裂化，在持續(xù)的氫氣壓力作用下，分子間碳鍵被破壞生成較小的碳?xì)浠衔?，其產(chǎn)物就是不飽和烴，然后再進(jìn)行“異構(gòu)化”，即將化學(xué)物質(zhì)的自身組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，真正成為所需要的“可再生飛行燃料”。
荷蘭皇家航空公司認(rèn)為，由于不用重新生產(chǎn)農(nóng)作物，這就減少了生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，此外烹飪過(guò)的植物油目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運(yùn)輸費(fèi)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的化石燃料，“地溝油”原料可以減少60%-80%的碳排放，今后還可能增加到90%。
替代燃料全球試飛
荷蘭皇家航空公司之所以能夠想到利用“地溝油”來(lái)加工航空燃料，并不是拍腦袋就獲得的主意，而是在生物燃料方面經(jīng)歷了多年的探索和實(shí)踐。早在2009年，該公司的一架波音747飛機(jī)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)就已經(jīng)采用了50%的生物燃料，另外50%采用傳統(tǒng)的航空煤油，從而證明了利用生物燃料飛行在技術(shù)上是可行的。
此前，美國(guó)大陸航空公司曾在休斯敦進(jìn)行過(guò)生物燃料的試驗(yàn)飛行。當(dāng)時(shí)試驗(yàn)飛行所使用的燃料包括從海藻和麻風(fēng)樹中提取的合成物在內(nèi)的特殊混合燃料，這也是首次利用海藻為商務(wù)客機(jī)提供燃料進(jìn)行的飛行。
據(jù)了解，全球兩大飛機(jī)制造商空客和波音也積極投入到尋找可替代性燃料的試驗(yàn)中，其進(jìn)行可行性研究的主要是液化氣燃料和生物燃料。2008年2月，一架F-WWDD號(hào)空中客車A380-841型客機(jī)就以液化燃?xì)鉃槿剂希晒ν瓿闪藦挠?guó)菲爾頓到法國(guó)圖盧茲歷時(shí)3個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)飛行，成為第一架用液化燃?xì)膺M(jìn)行飛行的民用飛機(jī)。
而美國(guó)大陸航空公司使用的生物燃料由于是從海藻中提取原料，與傳統(tǒng)燃油和液化燃?xì)庀啾龋a(chǎn)生的溫室氣體排放少得多，而且不會(huì)對(duì)糧食作物或水資源造成負(fù)面影響，還有利于減少對(duì)森林的砍伐。另外，生物燃料還能夠與傳統(tǒng)的煤油燃料(A類航空燃料)混合，減少對(duì)于礦石燃料的依賴。
目前，比較成熟的航空生物燃料主要是從麻風(fēng)樹、亞麻薺、海藻和鹽生植物中提取，其中以麻風(fēng)樹為原料的種植、提煉、標(biāo)準(zhǔn)化工作最為成熟，全球已進(jìn)行多次試飛。
最近，動(dòng)力系統(tǒng)制造商霍尼韋爾宣布，其綠色航空燃料已成功為首次使用生物燃料跨越大西洋試飛提供動(dòng)力，飛機(jī)使用按50∶50配比霍尼韋爾綠色航空燃料和石油航空燃料混合而成的燃料，從北美飛抵歐洲，這也是首架使用生物燃料的噴氣式商務(wù)機(jī)。
據(jù)了解，此次飛行使用的生物燃料來(lái)自薺藍(lán)，這是一種專門的能源作物，可以和小麥輪種，因此不存在食物鏈競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，另外它還可以在邊緣土地上生長(zhǎng)?；裟犴f爾根據(jù)生命周期分析測(cè)算，相比使用石油燃料，同一架飛機(jī)使用霍尼韋爾綠色航空燃料可減少大約 5.5 噸的二氧化碳凈排放量。
此前，霍尼韋爾已使用薺藍(lán)、麻風(fēng)樹和海藻等非食用性可再生原料生產(chǎn)出了超過(guò) 70萬(wàn)加侖的霍尼韋爾綠色航空燃料應(yīng)用于飛行試驗(yàn)。在迄今為止進(jìn)行的 16 次生物燃料試飛活動(dòng)中，每一次都證明了霍尼韋爾綠色航空燃料可滿足所有飛行指標(biāo)，無(wú)需對(duì)飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行任何改造。
面臨的阻力
盡管航空替代燃料的研發(fā)如火如荼，但在開發(fā)成本和加工規(guī)模上與現(xiàn)有燃料相比還不具有優(yōu)勢(shì)。如荷蘭皇家航空公司使用“地溝油”轉(zhuǎn)化的燃料目前的價(jià)格是普通飛機(jī)燃料的3倍，因?yàn)槠湟揽磕壳暗霓D(zhuǎn)化技術(shù)，處理成本還很高。這也是制約全球替代燃料產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張的最大阻力，尤其是在經(jīng)濟(jì)不景氣、油價(jià)大幅下滑并低位運(yùn)行時(shí)。
全球可再生燃料聯(lián)盟(GRFA)發(fā)布的研究報(bào)告顯示，通過(guò)利用生物燃料替代石油燃料，2009年全球凈減排約1.23億噸二氧化碳。
然而，自2008年下半年國(guó)際金融危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，在原油價(jià)格大幅回落、燃料市場(chǎng)需求疲弱、生物燃料產(chǎn)能過(guò)剩等因素的多重?cái)D壓下，全球生物燃料產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)動(dòng)力和盈利能力迅速減弱，不少國(guó)家的生物燃料市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)動(dòng)蕩。比如在美國(guó)，玉米乙醇生產(chǎn)企業(yè)一度出現(xiàn)大量產(chǎn)能閑置，部分企業(yè)申請(qǐng)破產(chǎn)，一些纖維素乙醇工廠的建設(shè)計(jì)劃也被推遲。
而生物燃料對(duì)環(huán)境的破壞也是其拓展的潛在阻力之一。有環(huán)保機(jī)構(gòu)指出，如果處理不好，生物燃料從生產(chǎn)到消費(fèi)的過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放可能比化石燃料更糟糕。例如，棕櫚油轉(zhuǎn)換的生物燃料技術(shù)已經(jīng)被證實(shí)是可行的，但棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對(duì)馬來(lái)西亞和印度尼西亞等地的森林和人類棲息地造成了嚴(yán)重的破壞。美國(guó)世界資源研究所曾指出，美國(guó)在2005年完成的13億噸生物質(zhì)資源潛力評(píng)估是建立在導(dǎo)致土地質(zhì)量下降和溫室氣體排放不可持續(xù)基礎(chǔ)之上的。
為了解決上述擔(dān)憂，各國(guó)開始制定和實(shí)施作為生物燃料產(chǎn)業(yè)扶持和監(jiān)管政策重要內(nèi)容的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證制度。
在歐盟，可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條款成為《可再生能源指令》2008年年底得以最終通過(guò)的前提條件。歐盟還提出了具體量化指標(biāo)，要求不得占用和破壞1公頃以上、覆蓋率超過(guò)30%、樹高超過(guò)5米的林地。巴西2009年明確提出了“巴西甘蔗農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃”立法，希望通過(guò)有序、有組織地?cái)U(kuò)大甘蔗種植業(yè)來(lái)提高甘蔗乙醇業(yè)的可持續(xù)性。印度政府也針對(duì)麻風(fēng)樹種植劃分了優(yōu)良和廢棄土地。
目前，英國(guó)石油公司、雪佛龍、?？松梨?、殼牌、道達(dá)爾、霍尼韋爾環(huán)球油品公司等一大批國(guó)際石油和生物燃料企業(yè)正在積極參與生物液體燃料可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定，以期在未來(lái)的生物燃料市場(chǎng)中占得先機(jī)。
陳姍姍 羅茜
從今年9月開始，荷蘭皇家航空公司執(zhí)飛的阿姆斯特丹往返巴黎的200個(gè)航班將正式使用生物燃料作為動(dòng)力之一。很多人可能想象不到，他們所用的生物燃料是由“地溝油”加工而來(lái)。
事實(shí)上，隨著燃油成本在航空公司運(yùn)營(yíng)成本中所占比例不斷擴(kuò)大，以及航空公司碳減排壓力的不斷增加，各航空公司都開始加速尋找可替代性的航空燃料。當(dāng)然，參與者還包括石油公司，以及飛機(jī)制造商們。
于是，近幾年來(lái)，越來(lái)越多的生物開始被提煉轉(zhuǎn)化為燃料，出現(xiàn)頻率最高的有麻風(fēng)樹、亞麻薺以及海藻。如今，薺藍(lán)、“地溝油”也開始加入替代燃料的行列。
根據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)第二代生物燃料將在2012年開始正式商用，在2040年其比例將達(dá)到總?cè)剂系?0%，擺脫對(duì)石油的惟一依賴，并希望在2050年實(shí)現(xiàn)減排50%的目標(biāo)。
然而，開發(fā)替代燃料過(guò)程中所需要解決的問(wèn)題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問(wèn)題。
“地溝油”的新角色
對(duì)荷蘭皇家航空公司來(lái)說(shuō)，使用“地溝油”作為航空替代燃料是一次令人滿意的嘗試。
在荷蘭，餐館和食品店都有著較為規(guī)范的回收系統(tǒng)，一般剩余的廚后菜油會(huì)采集起來(lái)循環(huán)使用，作為家畜飼料添加，或進(jìn)行分解，或制為生物燃料。而家庭用的廚后菜油一般倒入垃圾桶或沖入廁所，從來(lái)沒有回收利用過(guò)。
這樣的情況被荷蘭皇家航空公司看在眼里，他們認(rèn)為，這些用過(guò)的食用植物油也可以成為不錯(cuò)的航空替代燃料。
于是，荷蘭皇家航空旗下的SkyNRG公司被要求利用這些烹飪后的植物油來(lái)生產(chǎn)新型的航空燃油。最終，他們決定選擇采用“加氫可再生飛行燃料”技術(shù)。這一技術(shù)是先將植物油進(jìn)行脫氧處理，然后經(jīng)過(guò)一系列的有機(jī)化學(xué)過(guò)程，關(guān)鍵一步是進(jìn)行加氫裂化，在持續(xù)的氫氣壓力作用下，分子間碳鍵被破壞生成較小的碳?xì)浠衔?，其產(chǎn)物就是不飽和烴，然后再進(jìn)行“異構(gòu)化”，即將化學(xué)物質(zhì)的自身組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，真正成為所需要的“可再生飛行燃料”。
荷蘭皇家航空公司認(rèn)為，由于不用重新生產(chǎn)農(nóng)作物，這就減少了生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，此外烹飪過(guò)的植物油目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運(yùn)輸費(fèi)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的化石燃料，“地溝油”原料可以減少60%-80%的碳排放，今后還可能增加到90%。
替代燃料全球試飛
荷蘭皇家航空公司之所以能夠想到利用“地溝油”來(lái)加工航空燃料，并不是拍腦袋就獲得的主意，而是在生物燃料方面經(jīng)歷了多年的探索和實(shí)踐。早在2009年，該公司的一架波音747飛機(jī)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)就已經(jīng)采用了50%的生物燃料，另外50%采用傳統(tǒng)的航空煤油，從而證明了利用生物燃料飛行在技術(shù)上是可行的。
此前，美國(guó)大陸航空公司曾在休斯敦進(jìn)行過(guò)生物燃料的試驗(yàn)飛行。當(dāng)時(shí)試驗(yàn)飛行所使用的燃料包括從海藻和麻風(fēng)樹中提取的合成物在內(nèi)的特殊混合燃料，這也是首次利用海藻為商務(wù)客機(jī)提供燃料進(jìn)行的飛行。
據(jù)了解，全球兩大飛機(jī)制造商空客和波音也積極投入到尋找可替代性燃料的試驗(yàn)中，其進(jìn)行可行性研究的主要是液化氣燃料和生物燃料。2008年2月，一架F-WWDD號(hào)空中客車A380-841型客機(jī)就以液化燃?xì)鉃槿剂希晒ν瓿闪藦挠?guó)菲爾頓到法國(guó)圖盧茲歷時(shí)3個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)飛行，成為第一架用液化燃?xì)膺M(jìn)行飛行的民用飛機(jī)。
而美國(guó)大陸航空公司使用的生物燃料由于是從海藻中提取原料，與傳統(tǒng)燃油和液化燃?xì)庀啾龋a(chǎn)生的溫室氣體排放少得多，而且不會(huì)對(duì)糧食作物或水資源造成負(fù)面影響，還有利于減少對(duì)森林的砍伐。另外，生物燃料還能夠與傳統(tǒng)的煤油燃料(A類航空燃料)混合，減少對(duì)于礦石燃料的依賴。
目前，比較成熟的航空生物燃料主要是從麻風(fēng)樹、亞麻薺、海藻和鹽生植物中提取，其中以麻風(fēng)樹為原料的種植、提煉、標(biāo)準(zhǔn)化工作最為成熟，全球已進(jìn)行多次試飛。
最近，動(dòng)力系統(tǒng)制造商霍尼韋爾宣布，其綠色航空燃料已成功為首次使用生物燃料跨越大西洋試飛提供動(dòng)力，飛機(jī)使用按50∶50配比霍尼韋爾綠色航空燃料和石油航空燃料混合而成的燃料，從北美飛抵歐洲，這也是首架使用生物燃料的噴氣式商務(wù)機(jī)。
據(jù)了解，此次飛行使用的生物燃料來(lái)自薺藍(lán)，這是一種專門的能源作物，可以和小麥輪種，因此不存在食物鏈競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，另外它還可以在邊緣土地上生長(zhǎng)?；裟犴f爾根據(jù)生命周期分析測(cè)算，相比使用石油燃料，同一架飛機(jī)使用霍尼韋爾綠色航空燃料可減少大約 5.5 噸的二氧化碳凈排放量。
此前，霍尼韋爾已使用薺藍(lán)、麻風(fēng)樹和海藻等非食用性可再生原料生產(chǎn)出了超過(guò) 70萬(wàn)加侖的霍尼韋爾綠色航空燃料應(yīng)用于飛行試驗(yàn)。在迄今為止進(jìn)行的 16 次生物燃料試飛活動(dòng)中，每一次都證明了霍尼韋爾綠色航空燃料可滿足所有飛行指標(biāo)，無(wú)需對(duì)飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行任何改造。
面臨的阻力
盡管航空替代燃料的研發(fā)如火如荼，但在開發(fā)成本和加工規(guī)模上與現(xiàn)有燃料相比還不具有優(yōu)勢(shì)。如荷蘭皇家航空公司使用“地溝油”轉(zhuǎn)化的燃料目前的價(jià)格是普通飛機(jī)燃料的3倍，因?yàn)槠湟揽磕壳暗霓D(zhuǎn)化技術(shù)，處理成本還很高。這也是制約全球替代燃料產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張的最大阻力，尤其是在經(jīng)濟(jì)不景氣、油價(jià)大幅下滑并低位運(yùn)行時(shí)。
全球可再生燃料聯(lián)盟(GRFA)發(fā)布的研究報(bào)告顯示，通過(guò)利用生物燃料替代石油燃料，2009年全球凈減排約1.23億噸二氧化碳。
然而，自2008年下半年國(guó)際金融危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，在原油價(jià)格大幅回落、燃料市場(chǎng)需求疲弱、生物燃料產(chǎn)能過(guò)剩等因素的多重?cái)D壓下，全球生物燃料產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)動(dòng)力和盈利能力迅速減弱，不少國(guó)家的生物燃料市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)動(dòng)蕩。比如在美國(guó)，玉米乙醇生產(chǎn)企業(yè)一度出現(xiàn)大量產(chǎn)能閑置，部分企業(yè)申請(qǐng)破產(chǎn)，一些纖維素乙醇工廠的建設(shè)計(jì)劃也被推遲。
而生物燃料對(duì)環(huán)境的破壞也是其拓展的潛在阻力之一。有環(huán)保機(jī)構(gòu)指出，如果處理不好，生物燃料從生產(chǎn)到消費(fèi)的過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放可能比化石燃料更糟糕。例如，棕櫚油轉(zhuǎn)換的生物燃料技術(shù)已經(jīng)被證實(shí)是可行的，但棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對(duì)馬來(lái)西亞和印度尼西亞等地的森林和人類棲息地造成了嚴(yán)重的破壞。美國(guó)世界資源研究所曾指出，美國(guó)在2005年完成的13億噸生物質(zhì)資源潛力評(píng)估是建立在導(dǎo)致土地質(zhì)量下降和溫室氣體排放不可持續(xù)基礎(chǔ)之上的。
為了解決上述擔(dān)憂，各國(guó)開始制定和實(shí)施作為生物燃料產(chǎn)業(yè)扶持和監(jiān)管政策重要內(nèi)容的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證制度。
在歐盟，可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條款成為《可再生能源指令》2008年年底得以最終通過(guò)的前提條件。歐盟還提出了具體量化指標(biāo)，要求不得占用和破壞1公頃以上、覆蓋率超過(guò)30%、樹高超過(guò)5米的林地。巴西2009年明確提出了“巴西甘蔗農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃”立法，希望通過(guò)有序、有組織地?cái)U(kuò)大甘蔗種植業(yè)來(lái)提高甘蔗乙醇業(yè)的可持續(xù)性。印度政府也針對(duì)麻風(fēng)樹種植劃分了優(yōu)良和廢棄土地。
目前，英國(guó)石油公司、雪佛龍、?？松梨?、殼牌、道達(dá)爾、霍尼韋爾環(huán)球油品公司等一大批國(guó)際石油和生物燃料企業(yè)正在積極參與生物液體燃料可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定，以期在未來(lái)的生物燃料市場(chǎng)中占得先機(jī)。
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