航空生物燃料 綠色天空的必然選擇

航空生物燃料 綠色天空的必然選擇

北極星電力會展網 來源:北極星電力會展網 2013-11-20 01:28:20

圖為：中國商飛北京民用飛機技術研究中心胡忠民博士

由於原料價格上漲和環境問題，航空產業現在將生物燃料視為石油衍生品生產噴氣燃料的替代燃料，隨著航空產業在尋找具有節約成本和清潔的替代煤油的噴氣燃料，使用生物燃料的飛行試驗正在進行。2011年10月28日國航成功完成了中國首次航空生物燃料的試飛，這被看作是生物燃料在中國航空大規模商用的一個起點。

航空生物燃料的基本概念

航空生物燃料是指以動植物油脂或農林廢棄物等生物質為原料，採用加氫法或費合成技術生產的航空燃料。其性質與傳統石油基燃料相當，部分指標甚至優於傳統航空煤油，單獨或與化石航空煤油調合後可滿足航空器動力性能和安全要求，且無需製造商重新設計引擎或飛機，航空公司和機場也無需開發新的燃料運輸系統。航空生物燃料可直接用於航空渦輪發動機 ，但目前主要是作為調合組分以1%～50%的體積比例與傳統化石航空煤油調合後使用。

航空業使用生物燃料的必要性

一方面，隨著航空業的不斷發展，對燃料的需求與日俱增。統計數據顯示，全球航空運輸業每年消耗15億到17億桶航空煤油，呈高速增長態勢。隨著燃油資源的日益緊缺，不斷上升的燃料成本，成為航空公司的最大成本支出。目前，燃油成本佔航空公司總成本的比例已經接近40%。

另一方面，航空業正面臨日益苛刻的環保約束。儘管航空煤油產生的二氧化碳僅佔人類排放量的3%，但其產生溫室效應危害較大。為應對溫室氣體對氣候變化的影響，國際航空運輸協會(IATA，簡稱「國際航協」)代表整個航空業向國際民航組織提出了2020年前實現無碳增長，2050年碳排放量比2005年減少50%等三大承諾目標。2009年8月歐盟也公布了「綠色天空」計劃。2010年10月國際民航組織(ICAO)第37次會議上，所有成員國承諾了一個框架性減排目標：到2020年全球燃油效率平均每年提高2%，到2050年航空業實現碳中和。碳中和的實現方式包括生物燃油、空管技術改進、飛機和發動機技術的創新等。

不過，當下面對能源危機和氣候變化的雙重挑戰，僅憑飛機燃燒效率和航空公司營運效率的提高，無法確保能源的可持續，也無法從根本上實現碳減排。由於飛行器自身原因和安全因素，風能、水利、核燃料和太陽能等可替代能源目前均不能滿足航空業的需要。

無疑，尋找新的替代能源，發展航空生物燃料，成為「綠色航空」的必由之路，也是促進節能減排和實現航空運輸業可持續發展的必由之路。

小桐子製備航空生物燃料技術

小桐子(Jatropha Curcas L.)又名麻風樹，為大戟科(Euphobiaceae)多年生樹木，遍布世界熱帶、南亞熱帶地區，為灌木至小喬木，莖呈灰白色，莖幹與分支均具有一定的柔韌性草本性狀，花為聚傘花序，雌雄同株異花，雌雄花的比例通常為1-5:10，果實為蒴果，幼果為綠色，成熟時由黃轉褐，由開始結果至成熟約為90天。每個蒴果含種子多為3粒，種仁含油量大多在50-56%之間，小桐子原油以不飽和脂肪酸為主，其中油酸 (Oleic acid) 和亞麻酸 (Linolenic acid) 佔總含油量的70%，流動性好，飛機在高空-40℃的情況下不凝固。

它是木本油料作物中含油率最高的一種植物。耐乾旱、耐貧瘠、不佔用耕地、耕作栽培成本低，有保水固土、防沙化等作用。廣泛分布於熱帶、亞熱帶地區，我國在粵、桂、瓊、雲、貴、川等省區。一般三年開始結果產籽，第五年進入盛果期。乾果產量每畝為300至800公斤，平均產量每畝約660公斤，果實採摘期長達50年，果實的含油率35%至41%，每3噸小桐子可提煉出約1噸小桐子毛油，經過進一步精煉之後，可生產航空生物煤油、生物柴油等生物燃料。

目前，第二代航空生物燃料原料種類以小桐子，亞麻芥、鹽土植物以及微藻為主。這些原料具有不與民爭糧，不與糧爭地的優勢。由於航空業始終將安全置於首位，在相當長一段時期的技術條件下，很多新能源如電能、太陽能、氫能、核能等將無法用於商業飛行，目前，航空業能選擇的可替代能源只有生物燃料。航空生物燃料在生命周期內可減少60%-80%的二氧化碳排放。

我國航空生物燃料研究進展

面對航空生物燃料的發展需求和廣闊前景，中國政府、企業和研究機構也正在通過整合資源和多方協作方式積極推進航空燃料的研製利用。根據國家能源局的統一安排，2010年5月26日，中國石油與中國國航、波音公司等聯合籤署了《關於中國可持續航空生物燃料驗證試飛的合作備忘錄》，計劃於2011年在中國進行首次航空生物燃料的飛行演示。通過試飛，將驗證航空生物燃油產業鏈在我國的可行性以及可持續性。2011年10月28日國航成功完成了中國首次航空生物燃料的試飛，標誌著我國已掌握航空生物燃料加工關鍵技術，開發出一條以非糧小桐子油脂為原料、符合我國實際、具有行業競爭力的航空生物燃料全新產業鏈條，也標誌著中國石油清潔發展又邁出了紮實一步。

2014中國國際生物質能與生物質利用高峰論壇(BBS 2014)將於2014年4月23至25日在上海美蘭湖國際會議中心舉辦。作為十大專場之一的航空生物燃料專場，將會探討以下議題：航空生物燃料的研究與發展、國外航空生物燃料的研發進展與最新應用案例、我國航空生物燃料研究進展與主要問題、新型生物燃料技術的革新與突破、航空生物燃料原料的培育與優化、小桐子/廢棄食用油/棕櫚油製備航空生物燃料技術探討等。此次會議是由世界生物質能協會，中國商飛航空節能減排技術中心，中國科學院青島生物能源與過程研究所，中國農村能源行業協會生物質專業委員會主辦。屆時歡迎行業內的人士積極參與。

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