生物燃料開始全球“試飛” 歸功于地溝油

從下個月開始，荷蘭皇家航空公司在阿姆斯特丹往返巴黎的200個航班上，將正式使用生物燃料作為動力，而航班所使用的生物燃料，皆由地溝油加工而來。

事實上，隨著燃油成本占航空公司運營成本的比例不斷擴(kuò)大，以及各航空公司碳減排壓力的不斷增大，全球各地的航空公司都在加速探索可替代性的生物燃料。當(dāng)然，參與者還包括石油公司，以及飛機(jī)制造商。

地溝油有了新角色

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。而這次嘗試，始于細(xì)心觀察。

據(jù)了解，在荷蘭，餐館和食品店都有著較為規(guī)范的回收系統(tǒng)，一般剩余的廢棄油脂（俗稱地溝油）會被采集起來循環(huán)使用，作為家畜飼料的添加，或進(jìn)行分解，制成生物燃料。而家庭餐廚剩余的地溝油卻一般被倒入垃圾桶或沖入廁所，從來沒有被回收利用過。

這樣的情況被荷蘭皇家航空公司看在了眼里。他們認(rèn)為，這些地溝油應(yīng)該也可以成為不錯的航空替代燃料。于是，荷蘭皇家航空公司旗下的SkyNRG公司被要求利用這些地溝油來生產(chǎn)新型航空燃油。

地溝油如何轉(zhuǎn)變成飛行燃油？該公司采用了加氫可再生飛行燃料技術(shù)。

這一技術(shù)是先將廢棄油脂進(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，此時，就已經(jīng)很接近燃料了。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，讓其真正成為可再生飛行燃料。

荷蘭皇家航空公司方面認(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，廢棄油脂目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運輸費用。因此，相對于傳統(tǒng)的化石燃料，地溝油原料可以減排60%～80%，今后還可能增加到90%。根據(jù)該公司的聲明，航空公司無需對飛機(jī)引擎做任何改動，就可以使用地溝油燃料。此外，相比普通的燃料，這種地溝油轉(zhuǎn)化而來的新型燃料的效益還要多出1%到2%，也就是說，使用這種燃料的飛機(jī)，可以多飛行1%～2%的距離。

當(dāng)然，想到利用地溝油來加工航空燃料的荷蘭皇家航空公司，并不是拍腦袋就獲得了主意，而是在生物燃料方面經(jīng)歷了多年的探索和實踐。據(jù)該公司總裁卡米爾·厄爾林斯介紹，其實早在2009年，荷航的一架波音747飛機(jī)就已經(jīng)在引擎中試著采用了50%的生物燃料，證明利用生物燃料飛行在技術(shù)上是可行的。直到今年，加氫可再生飛行燃料技術(shù)才通過國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)證，允許其在商業(yè)飛行中使用。

去年五月，中科院與美國波音公司簽署備忘錄，計劃共同投資成立一個可持續(xù)航空生物燃料的聯(lián)合研究實驗室。

全球盯住替代燃料

不僅是荷蘭皇家航空公司，國外很多航空公司和飛機(jī)制造商都已經(jīng)在生物替代燃料方面邁出了堅實的步伐。生物燃料也開始在全球“試飛”。

全球兩大飛機(jī)制造商——空客公司和波音公司都已積極投入到了尋找可替代生物燃料的試驗中。

2009年1月7日，美國大陸航空公司的一架波音737客機(jī)成功完成北美洲首次商業(yè)飛機(jī)生物燃料試驗飛行。據(jù)了解，這是全球首次利用海藻提取物進(jìn)行的商業(yè)飛機(jī)生物燃料飛行。大陸航空公司使用的生物燃料主要從海藻中提取原料，與傳統(tǒng)燃油和液化燃?xì)庀啾?，所產(chǎn)生的溫室氣體排放量少得多，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，減少對于化石燃料的依賴。

今年7月，空客公司與德國漢莎航空公司推出的全球首個使用生物燃料的定期商業(yè)客運航班執(zhí)飛。據(jù)了解，空客使用的生物燃料是把經(jīng)過氫化處理的植物油、非食用動物脂肪，與傳統(tǒng)航空燃料以1∶1的比例混合而成。7月13日，世界燃油標(biāo)準(zhǔn)組織正式批準(zhǔn)了這種生物燃料的使用。使用生物燃料的航線是由配備了IAE發(fā)動機(jī)的空客A321飛機(jī)執(zhí)飛，每日4次往返于漢堡和法蘭克福。在6個月的試驗期間，這架客機(jī)預(yù)計將共減排二氧化碳1500噸。

7月21日，墨西哥低成本航空公司Interjet的一架空客首次使用航空生物燃料在墨西哥完成商業(yè)飛行。據(jù)悉，這架空客A320飛機(jī)的航程大約為800千米。此次飛行所用燃油73%為傳統(tǒng)化石燃料，余下的27%為生物燃料混合物，主要成分是由墨西哥恰帕斯州生產(chǎn)的麻風(fēng)樹油提煉而成。

另一大飛機(jī)動力系統(tǒng)制造商霍尼韋爾最近宣布，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了動力。飛機(jī)使用霍尼韋爾綠色航空燃料和石油航空燃料混合而成的燃料，為飛機(jī)上的一臺勞斯萊斯發(fā)動機(jī)提供動力，從北美飛抵歐洲。據(jù)了解，這是首架使用生物燃料的噴氣式商務(wù)機(jī)。

據(jù)了解，霍尼韋爾這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，它還可以在邊緣土地上生長。此次飛行的所有生物燃料的原料由美國可持續(xù)燃油公司種植和收割，這是一家總部位于美國的薺藍(lán)技術(shù)生產(chǎn)商。

根據(jù)試飛結(jié)果，霍尼韋爾按生命周期分析測算，相比使用化石燃料，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。而此前，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。

中國航班即將試用

在探索航空替代生物燃料方面，中國從去年開始也終于有所行動。2010年5月，波音公司與中科院青島生物能源與過程研究所宣布，將建立生物燃料研究實驗室，致力于研發(fā)微藻航空生物燃料技術(shù)、航空生物燃料中試系統(tǒng)，提供高品質(zhì)航空生物燃料產(chǎn)品，推動可持續(xù)航空生物燃料的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)示范。同年9月2日，由中科院青能所與波音公司共同投資組建的可持續(xù)航空生物燃料聯(lián)合研究實驗室在青島揭牌。

根據(jù)國家能源局的統(tǒng)一安排，2010年5月26日，中石油與中國國航、波音公司及霍尼韋爾環(huán)球油品公司曾簽署《關(guān)于中國可持續(xù)航空生物燃料驗證試飛的合作備忘錄》，計劃于2011年在中國北京進(jìn)行首次航空生物燃料驗證飛行演示。

而就在前不久，中石油旗下的石油化工研究院完成了首批航空生物燃料——小桐子精煉油的研發(fā)和生產(chǎn)，首批15噸航空生物燃料已正式交付中航油，等待今年下半年國航利用這批生物燃料進(jìn)行試飛。

據(jù)了解，國航將提供一架裝有普惠發(fā)動機(jī)的波音747飛機(jī)，以實施生物燃油驗證飛行。用于提煉生物燃油的原料小桐子來自中石油的原料基地。今年下半年，國航將在中國實現(xiàn)首次航空生物燃料驗證飛行，通過驗證飛行積累航空生物燃料飛行經(jīng)驗，并根據(jù)試飛評估結(jié)果，與波音公司具體制定更遠(yuǎn)的越洋飛行計劃。另據(jù)了解，今后中石油還將在四川建設(shè)航空生物燃料生產(chǎn)基地。

“其實中國在尋找替代燃料方面也存在巨大的機(jī)會?！眹H航空運輸協(xié)會負(fù)責(zé)航空環(huán)境的經(jīng)理保羅·斯蒂爾表示，比如可以從煤炭中提取燃?xì)?，事實上目前中國的一些電廠和鋼廠已經(jīng)在做了。

面臨成本環(huán)境壓力

根據(jù)國際航空運輸協(xié)會發(fā)布的預(yù)測報告，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%，擺脫對石油的唯一依賴，并有望在2050年實現(xiàn)減排50%的目標(biāo)。然而，開發(fā)生物替代燃料過程中需要解決的問題也很多。

首先是成本問題。盡管航空用生物燃料的研發(fā)如火如荼，但在開發(fā)成本和加工規(guī)模上，與現(xiàn)有燃料相比還不具優(yōu)勢。比如，荷蘭皇家航空公司使用地溝油轉(zhuǎn)化的燃料，目前價格是普通化石燃料的3倍多，因為其依靠目前全新的轉(zhuǎn)化技術(shù)，處理成本還很高。這也是制約生物替代燃料產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張的最大阻力，尤其是在經(jīng)濟(jì)不景氣、油價低位運行時。

其次是來源問題。自2008年下半年全球金融危機(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)就一度出現(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。

再次是環(huán)境問題。有環(huán)保機(jī)構(gòu)指出，如果處理不好，從生產(chǎn)到消費的過程中，生物燃料的二氧化碳排放可能比化石燃料更多。除了二氧化碳排放，還有生態(tài)問題。比如，棕櫚油轉(zhuǎn)換的生物燃料在技術(shù)上已被證實是可行的，但是，棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對馬來西亞和印尼等地的森林和人類棲息地造成了嚴(yán)重破壞。世界資源研究所也曾指出，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。還有個例子，英國維珍航空公司曾在倫敦到阿姆斯特丹的飛行航線上使用了5%的生物燃料（主要由棕櫚果油和椰子油制成），但光一趟飛行就需要15萬個椰子。

為解決上述問題，各國開始制定和實施生物燃料可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證制度。

比如在歐盟，可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條款甚至成為《可再生能源指令》2008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)，要求發(fā)展生物能源不得占用和破壞1公頃以上、覆蓋率超過30%、樹高超5米的林地。

巴西也于2009年明確提出了“巴西甘蔗農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃”立法，以通過有序、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。

此外，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，BP、雪佛龍、埃克森美孚、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)也已經(jīng)在積極參與生物液體燃料可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定，以便在未來的生物燃料市場中占得先機(jī)。

來源：中國化工報 作者：陳姍姍

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