航空能源將來時(shí)　生物燃油在航空領(lǐng)域的嘗試

快速增長的民用航空業(yè)正面臨不斷波動(dòng)的航空燃油價(jià)格和燃油對環(huán)境造成負(fù)面影響的威脅。航空業(yè)正在探索各種能提高燃油效率、減少二氧化碳排放的方法，其中一個(gè)方法可能因此改變傳統(tǒng)的能源模式，即研發(fā)生物類可再生航空燃油替代傳統(tǒng)燃油，以減少二氧化碳排放從而減少污染。雖然目前生物燃油的技術(shù)尚未達(dá)到大規(guī)模投入實(shí)際運(yùn)營的階段，但可以預(yù)見在不久的將來，生物燃油將會在航空公司運(yùn)營中占有越來越重要的比例。

生物燃油的研發(fā)演變

生物燃油是指植物油與甲醇進(jìn)行酯交換制造的脂肪酸甲酯，是一種潔凈的生物燃料，也稱之為“再生燃油”。與傳統(tǒng)燃油從煤炭、石油和天然氣等化石燃料中提取不同，生物燃油可以從植物等生物可再生資源中提取，這些資源在以植物形態(tài)生存時(shí)即已通過光合作用吸收二氧化碳。除了航空業(yè)外，生物燃油可以廣泛應(yīng)用于交通、家庭取暖和小型電站等。

在科學(xué)家研發(fā)生物燃油的過程中，大致可以分成兩個(gè)階段。第一階段主要是朝著從玉米、大豆、甘蔗等農(nóng)作物中提取生物燃油的方向發(fā)展，專家們稱之為第一代生物能源。然而這些農(nóng)作物，也可以作為人類和牲畜的糧食，并可能帶來占用農(nóng)田、推高糧食價(jià)格以及因灌溉、除蟲、施肥等改變當(dāng)?shù)丨h(huán)境的問題。此外，第一代生物能源中的生物柴油和乙醇的性能未能達(dá)到航油所需的性能標(biāo)準(zhǔn)，無法用于商業(yè)飛行。
第二代可再生生物燃油是從非農(nóng)作物原料中提取的，目前適用于航空業(yè)的原料主要是麻風(fēng)樹、亞麻薺、海藻和鹽土植物。

與第一代生物能源相比，新型生物能源特別是水藻具有無與倫比的優(yōu)點(diǎn)：第一，玉米、大豆只能在耕地上種植收獲；而新生物能源可以在溝渠、池塘、海灘、鹽堿地以及任何不毛之地上種植或養(yǎng)殖，從而大量節(jié)省寶貴的耕地。這對于中國和印度這樣人口多、耕地少的國家具有特別重要的意義。第二，水藻生長速度快，不受季節(jié)影響。在單位面積上養(yǎng)殖水藻一年能夠提煉出來的生物燃油，分別是種植大豆、歐洲油菜、棕櫚所提煉出生物燃油的200倍、69倍和15倍。第三，新一代生物能源在進(jìn)行光合作用的過程中，需要吸收空氣中大量的碳，因而能夠凈化大氣，起到環(huán)境保護(hù)的作用，可以實(shí)現(xiàn)低排放乃至零排放。

生物燃油在航空領(lǐng)域的嘗試

生物燃油目前尚處在研發(fā)和試飛階段，要正式投入航空領(lǐng)域使用，還需要通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與分析、認(rèn)證、尋找適當(dāng)?shù)脑戏N植地、生產(chǎn)原料、建立提煉廠、在機(jī)場設(shè)立提純及輸油系統(tǒng)等多道程序。現(xiàn)在航空運(yùn)輸業(yè)協(xié)會、飛機(jī)制造商和航空公司在內(nèi)的航空業(yè)各界都開始積極探索使用生物燃料作為航空燃油的可能性。

國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA）主要面向成員航空公司推廣以藻類和亞麻薺或者麻風(fēng)樹為原料生產(chǎn)的生物柴油。IATA理事長喬瓦尼·比西尼亞尼在2010年2月4日新加坡航展上表示，生物燃油在民用飛機(jī)上應(yīng)用最快可能在2011年獲得認(rèn)證，2012年開始正式商用，到2020年燃油中的6%將使用第二代生物燃料。IATA估計(jì)，航空公司使用生物燃油，整個(gè)行業(yè)每年可以減少0.7%的碳排放量，在付費(fèi)排放的大趨勢下這將為航空公司節(jié)省一筆費(fèi)用，而節(jié)油將是更大一筆收益，整個(gè)行業(yè)可能因?yàn)樯锶加投a(chǎn)生1000億美元的價(jià)值。

美國聯(lián)邦航空局、美國國防部和能源部組成的工作小組CAAFI正在測試可替代性燃料。目前合成石蠟煤油已經(jīng)獲得認(rèn)證，而預(yù)計(jì)在2011年年底將可以認(rèn)證11的標(biāo)準(zhǔn)航油和合成燃油混合的相應(yīng)設(shè)備，之后就可以規(guī)?；茝V。

在目前航空生物燃油的研發(fā)方面，主要還是由飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商為主導(dǎo)。目前的航油指標(biāo)是根據(jù)現(xiàn)有飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在高空作業(yè)要求所需的指標(biāo)，反之飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家也可以根據(jù)新型生物燃油的試飛結(jié)果來改良發(fā)動(dòng)機(jī)，即生產(chǎn)出適合高空作業(yè)的生物燃油的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。2009年6月17日，波音和一些航空公司、環(huán)保組織和燃料技術(shù)公司公布了一項(xiàng)針對可持續(xù)生物燃料進(jìn)行分析的研究成果。測試證明，使用生物合成石蠟煤油混合燃油對發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件沒有不利影響。研究還顯示，新燃油的能量比傳統(tǒng)石油類航空燃油更高，因而擁有降低飛機(jī)油耗的潛力。

生物燃油在中國航空業(yè)的發(fā)展

在目前我國飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尚不能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)的情況下，要掌握航空生物燃油的核心技術(shù)有一定難度。中國國內(nèi)用于民航的生物燃油還未進(jìn)行到試飛階段，目前對航空生物燃油的發(fā)展，主要體現(xiàn)在原材料的種植上。據(jù)悉，波音公司正和國家發(fā)改委、民航局和林業(yè)部等相關(guān)政府部門協(xié)商，到2020年將7500萬畝中國的荒地用于種植麻風(fēng)樹，其中僅四川省就將有3000萬畝荒地成為麻風(fēng)樹種植基地。如能完成種植目標(biāo)，屆時(shí)產(chǎn)自中國的原材料所生產(chǎn)的生物燃料可取代全球航空運(yùn)輸業(yè)現(xiàn)有40%的石化燃料。

同時(shí)，中國的航空業(yè)也在嘗試與其他國家合作進(jìn)行新一代生物燃油的研發(fā)及商用推廣。在2010年5月26日首屆中美可再生能源產(chǎn)業(yè)論壇和中美先進(jìn)生物燃料論壇上，中美雙方正式啟動(dòng)了“中美可再生能源伙伴關(guān)系”的相關(guān)合作，合作共涉及航空生物燃料、天然氣分布式能源、智能電表、纖維素乙醇等5個(gè)領(lǐng)域。

波音公司在10月19日宣布，和中國社科院合作，向設(shè)在青島的生物燃油研究中心每年投入50萬美元，持續(xù)5年，研究從海藻中提煉生物燃油，驗(yàn)證應(yīng)用到民用飛機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)。預(yù)計(jì)將于明年5—6月份由國航進(jìn)行生物燃油試飛。之前波音已經(jīng)和10多個(gè)航空公司使用幾乎所有型號發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行過類似試飛。

空客母公司——?dú)W洲宇航防務(wù)集團(tuán)（EADS）也啟動(dòng)了一個(gè)包括中國在內(nèi)的“綠色燃料”計(jì)劃，并稱將在京滬航線上驗(yàn)證使用生物燃料飛行，希望得到中國航空公司的支持。

從現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)情況來看，生物燃油應(yīng)用到航空業(yè)來，技術(shù)已經(jīng)不是最大困難。生物燃油大范圍使用于民航有賴于完整的種植、加工產(chǎn)業(yè)鏈，以及分銷和消費(fèi)市場供應(yīng)鏈的成熟?？梢灶A(yù)見，使用生物燃油作為可持續(xù)航空燃油，是未來民航業(yè)的發(fā)展趨勢。作為中國的航空業(yè)者，應(yīng)密切關(guān)注并參與到航空生物燃油的發(fā)展中來，才能在未來的航空業(yè)環(huán)保和能源革命中占有一席之地。

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