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)布時間：8/17/2019 11:38:02 AM
隨著燃油成本在航空公司運營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)替代燃料過程中所需要解決的問題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問題。
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個航班將正式使用生物燃料作為動力之一。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。
事實上，隨著燃油成本在航空公司運營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，越來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)國際航空運輸協(xié)會發(fā)布的報告，預(yù)計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%，擺脫對石油的惟一依賴，并希望在2050年實現(xiàn)減排50%的目標(biāo)。
然而，開發(fā)替代燃料過程中所需要解決的問題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問題。
“地溝油”的新角色
對荷蘭皇家航空公司來說，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采集起來循環(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，從來沒有回收利用過。
這樣的情況被荷蘭皇家航空公司看在眼里，他們認(rèn)為，這些用過的食用植物油也可以成為不錯的航空替代燃料。
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)過一系列的有機(jī)化學(xué)過程，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)過程中的碳排放，此外烹飪過的植物油目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運輸費用。相對于傳統(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踐。早在2009年，該公司的一架波音747飛機(jī)的一個發(fā)動機(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，美國大陸航空公司曾在休斯敦進(jìn)行過生物燃料的試驗飛行。當(dāng)時試驗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瓿闪藦挠茽栴D到法國圖盧茲歷時3個小時的試驗飛行，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，而且不會對糧食作物或水資源造成負(fù)面影響，還有利于減少對森林的砍伐。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爭問題，另外它還可以在邊緣土地上生長?；裟犴f爾根據(jù)生命周期分析測算，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 70萬加侖的霍尼韋爾綠色航空燃料應(yīng)用于飛行試驗。在迄今為止進(jìn)行的 16 次生物燃料試飛活動中，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)，無需對飛機(jī)或發(fā)動機(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。如荷蘭皇家航空公司使用“地溝油”轉(zhuǎn)化的燃料目前的價格是普通飛機(jī)燃料的3倍，因為其依靠目前的轉(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、油價大幅下滑并低位運行時。
全球可再生燃料聯(lián)盟(GRFA)發(fā)布的研究報告顯示，通過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年下半年國際金融危機(jī)爆發(fā)以來，在原油價格大幅回落、燃料市場需求疲弱、生物燃料產(chǎn)能過剩等因素的多重擠壓下，全球生物燃料產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)動力和盈利能力迅速減弱，不少國家的生物燃料市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)動蕩。比如在美國，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)申請破產(chǎn)，一些纖維素乙醇工廠的建設(shè)計劃也被推遲。
而生物燃料對環(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)到消費的過程產(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)被證實是可行的，但棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對馬來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。美國世界資源研究所曾指出，美國在2005年完成的13億噸生物質(zhì)資源潛力評估是建立在導(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，各國開始制定和實施作為生物燃料產(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30%、樹高超過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，希望通過有序、有組織地擴(kuò)大甘蔗種植業(yè)來提高甘蔗乙醇業(yè)的可持續(xù)性。印度政府也針對麻風(fēng)樹種植劃分了優(yōu)良和廢棄土地。
目前，英國石油公司、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，以期在未來的生物燃料市場中占得先機(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個航班將正式使用生物燃料作為動力之一。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。
事實上，隨著燃油成本在航空公司運營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，越來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)國際航空運輸協(xié)會發(fā)布的報告，預(yù)計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%，擺脫對石油的惟一依賴，并希望在2050年實現(xiàn)減排50%的目標(biāo)。
然而，開發(fā)替代燃料過程中所需要解決的問題仍然很多，既包括成本方面，又涉及環(huán)保問題。
“地溝油”的新角色
對荷蘭皇家航空公司來說，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采集起來循環(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，從來沒有回收利用過。
這樣的情況被荷蘭皇家航空公司看在眼里，他們認(rèn)為，這些用過的食用植物油也可以成為不錯的航空替代燃料。
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)過一系列的有機(jī)化學(xué)過程，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)過程中的碳排放，此外烹飪過的植物油目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運輸費用。相對于傳統(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踐。早在2009年，該公司的一架波音747飛機(jī)的一個發(fā)動機(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，美國大陸航空公司曾在休斯敦進(jìn)行過生物燃料的試驗飛行。當(dāng)時試驗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瓿闪藦挠茽栴D到法國圖盧茲歷時3個小時的試驗飛行，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，而且不會對糧食作物或水資源造成負(fù)面影響，還有利于減少對森林的砍伐。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爭問題，另外它還可以在邊緣土地上生長?；裟犴f爾根據(jù)生命周期分析測算，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 70萬加侖的霍尼韋爾綠色航空燃料應(yīng)用于飛行試驗。在迄今為止進(jìn)行的 16 次生物燃料試飛活動中，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)，無需對飛機(jī)或發(fā)動機(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。如荷蘭皇家航空公司使用“地溝油”轉(zhuǎn)化的燃料目前的價格是普通飛機(jī)燃料的3倍，因為其依靠目前的轉(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、油價大幅下滑并低位運行時。
全球可再生燃料聯(lián)盟(GRFA)發(fā)布的研究報告顯示，通過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年下半年國際金融危機(jī)爆發(fā)以來，在原油價格大幅回落、燃料市場需求疲弱、生物燃料產(chǎn)能過剩等因素的多重擠壓下，全球生物燃料產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)動力和盈利能力迅速減弱，不少國家的生物燃料市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)動蕩。比如在美國，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)申請破產(chǎn)，一些纖維素乙醇工廠的建設(shè)計劃也被推遲。
而生物燃料對環(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)到消費的過程產(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)被證實是可行的，但棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對馬來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。美國世界資源研究所曾指出，美國在2005年完成的13億噸生物質(zhì)資源潛力評估是建立在導(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，各國開始制定和實施作為生物燃料產(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30%、樹高超過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，希望通過有序、有組織地擴(kuò)大甘蔗種植業(yè)來提高甘蔗乙醇業(yè)的可持續(xù)性。印度政府也針對麻風(fēng)樹種植劃分了優(yōu)良和廢棄土地。
目前，英國石油公司、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，以期在未來的生物燃料市場中占得先機(jī)。
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