航空燃油创意大“变身”：替代燃料风头正劲
2011-06-29 《第一财经日报》 陈姗姗、罗茜从今年9月份开始，荷兰皇家航空公司（KLM Royal Dutch Airlines）执飞的阿姆斯特丹往返巴黎的200个航班上，将正式使用生物燃料作为动力之一，而很多人可能想象不到，他们所用的生物燃料，是由炒菜用过的“地沟油”加工而来。
事实上，随着燃油成本所占航空公司运营成本的比例不断扩大，以及航空公司碳减排压力的不断增加，包括荷兰皇家航空在内的全球各地的航空公司，都开始加速探索寻找可替代性的航空燃料，当然，参与者还包括石油公司，以及飞机制造商们。
于是，近几年来，越来越多的生物开始被提炼转化为燃料，出现频率最高的有麻风树（Jatropho）、亚麻荠（Camelina），还有海藻（Algae）。如今，荠蓝、地沟油也开始加入替代燃料的行列。
根据国际航空运输协会（International Air Transport Association，IATA，简称“国际航协”）发布的预测报告，行业预期第二代生物燃料将在2012年开始正式商用，在2040年其比例将达到总燃料的50%，摆脱对石油的唯一依赖，并希望在2050年实现减排50%的目标。
然而，开发替代燃料过程中所需要解决的问题仍然很多，既包括成本方面，又涉及环保问题。
地沟油的新角色
对荷兰皇家航空公司来说，使用地沟油作为航空替代燃料，是一次令人满意的尝试。
在荷兰，餐馆和食品店都有着较为规范的回收系统，一般剩余的厨后菜油会采集起来循环使用，作为家畜饲料添加，或进行分解，或制为生物燃料。而家庭用的厨后菜油却一般倒入垃圾桶或冲入厕所，从来没有回收利用过。
这样的情况被荷兰皇家航空公司看在眼里，他们认为，这些用过的食用植物油应该也可以成为不错的航空替代燃料。
于是，荷兰皇家航空旗下的SkyNRG公司被要求利用这些烹饪后的植物油来生产新型的航空燃油，最终，他们选择采用“加氢可再生飞行燃料”技术。
这一技术是先将植物油进行脱氧处理，然后经过一系列的有机化学过程，关键一步是进行加氢裂化，在持续的氢气压力作用下，分子间碳键被破坏，生成较小的碳氢化合物，其产物就是不饱和烃，此时，就已经很接近燃料了，然后再进行“异构化”，即将化学物质的自身组成结构进行改变，真正成为所需要的“可再生飞行燃料”。
荷兰皇家航空方面认为，由于不用重新生产农作物，这就减少了生产过程中的碳排放，此外烹饪锅的植物油目前都是就地取材，也可以节省不少交通运输费用，因此，相对于传统的化石燃料，地沟油原料可以减排60%~80%，今后还可能增加到90%。
替代燃料全球试飞
当然，想到利用“地沟油”来加工航空燃料的荷兰皇家航空公司，并不是拍脑袋就获得的主意，而是在生物燃料方面经历了多年的探索和实践。
早在2009年，荷航的一架波音747飞机，其中的一个发动机就已经采用了50%的生物燃料，50%是传统的航空煤油，从而证明了利用生物煤油飞行在技术上是可行的。
当年，美国大陆航空公司（Continental Airlines Inc.）也曾在休斯敦进行过生物燃料的试验飞行。飞行所使用的燃料包括从海藻和麻风树中提取的合成物在内的特殊混合燃料。当时也是首次利用海藻为商务客机提供燃料进行的生物燃料飞行。
据记者了解，全球两大飞机制造商——空中客车公司（Airbus S.A.S.）和波音公司（Boeing Co.）也都已经积极投入到了寻找可替代性燃料的试验中，已在进行可行性研究的主要是液化气燃料和生物燃料。2008年2月，一架F-WWDD号空中客车A380-841型客机就以液化燃气为燃料，成功完成了从英国菲尔顿到法国图卢兹的历时3个小时的试验飞行，成为第一架用液化燃气进行飞行的民用飞机。
而美国大陆航空使用的生物燃料由于是从海藻中提取原料，与传统燃油和液化燃气相比，所产生的温室气体排放少得多，而且不会对粮食作物或水资源造成负面影响，还有利于减少对森林的砍伐，另外，生物燃料还能够与传统的煤油燃料（A类航空燃料）混合，减少对于矿石燃料的依赖。
目前，比较成熟的航空生物燃料主要就是从麻风树、亚麻荠、海藻和盐生植物（Halophytes）中提取。其中以麻风树为原料的种植、提炼、标准化工作最为成熟，全球已进行多次试飞。
最近，另一大动力系统制造商霍尼韦尔也宣布，其绿色航空燃料已成功为首次使用生物燃料跨越大西洋试飞提供了动力，飞机使用按50：50比例配比霍尼韦尔绿色航空燃料和石油航空燃料混合而成的燃料（为飞机上的一台劳斯莱斯发动机提供动力），从北美飞抵欧洲，这也是首架使用生物燃料的喷气式商务机。
据记者了解，这次飞行使用的生物燃料来自荠蓝，这是一种专门的能源作物，可以和小麦轮种，因此不存在食物链竞争问题，它还可以在边缘土地上生长。此次飞行的原料由Sustainable Oils公司种植和收割，这是一家总部位于美国的荠蓝技术生产商。
霍尼韦尔根据生命周期分析测算，相比使用石油燃料，同一架飞机使用霍尼韦尔绿色航空燃料可减少大约 5.5 公吨的二氧化碳净排放量。
而此前，霍尼韦尔已使用荠蓝、麻风树和海藻等非食用性可再生原料生产出了超过70万加仑的霍尼韦尔绿色航空燃料应用于飞行试验。在迄今为止进行的 16 次生物燃料试飞活动中，每一次都证明了霍尼韦尔绿色航空燃料可满足所有飞行指标，无需对飞机或发动机进行任何改造。
中国的尝试
在探索航空替代燃料方面，中国从去年开始也终于有所行动。2010年5月，波音与中科院青岛生物能源与过程研究所宣布建立生物燃料研究实验室，致力于建立微藻航空生物燃料技术、航空生物燃料中试系统，提供高品质航空生物燃料产品，推动可持续航空生物燃料的技术研发与产业示范。同年9月2日，由中科院青能所与波音公司共同投资组建的“可持续航空生物燃料联合研究实验室”在青岛揭牌。
而就在几天前，中石油旗下的石油化工研究院也完成了首批航空生物燃料的研发和生产，首批15吨的航空生物燃料正式交付中航油，等待今年下半年国航利用这批生物燃料进行的试飞。
据记者了解，中国国际航空股份有限公司（Air China Limited，简称“国航”）将提供一架装有普惠发动机的波音747飞机，以实施生物燃油验证飞行。用于提炼生物燃油的原料麻风树来自中石油的原料基地。今年下半年，国航将在中国实现首次航空生物燃料验证飞行，通过验证飞行建立航空生物燃料飞行经验，并根据试飞评估结果，与波音公司具体制定更远的越洋飞行计划。
“其实中国在寻找替代燃料方面也存在巨大的机会。”国际航协负责航空环境的经理Paul Steele曾对本报记者表示，比如从煤炭中提取燃气，事实上目前中国的一些电厂和钢厂已经在做了。
面临的阻力
然而，尽管航空替代燃料的研发如火如荼，但在开发成本和加工规模上，与现有燃料相比还不具有优势。
比如荷兰皇家航空公司使用地沟油转化的燃料，目前的价格是普通飞机燃料的3倍之多，因为其依靠目前全新的转化技术，处理成本还很高。
这也是制约全球替代燃料产业迅速扩张的最大阻力，尤其是在经济不景气、油价大幅下滑并低位运行时。
全球可再生燃料联盟（GRFA）发布的一份研究报告就显示，通过利用生物燃料替代石油燃料，2009年全球净减排约1.23亿吨二氧化碳。
但是，自2008年下半年全球金融危机爆发以来，在原油价格大幅回落、燃料市场需求疲弱、生物燃料产能过剩等因素的多重挤压下，全球生物燃料产业的经济动力和盈利能力迅速减弱，不少国家的生物燃料市场和产业发展出现动荡。比如在美国，玉米乙醇生产企业就一度出现大量产能闲置，部分企业申请破产，一些纤维素乙醇工厂的建设计划也被推迟。
而生物燃料对环境的破坏，也是其拓展的潜在阻力之一。有环保机构就指出，如果处理不好，从生产到消费的过程，生物燃料的二氧化碳排放可能比化石燃料更糟糕。
例如，棕榈油转换的生物燃料技术已经被证实是可行的，但是，棕榈油的生产已经对马来西亚和印尼等地的森林和人类栖息地造成了严重的破坏。美国世界资源研究所（WRI）也曾指出，美国在2005年完成的13亿吨生物质资源潜力评估是建立在导致土地质量下降和温室气体排放不可持续基础之上的。
而为了解决上述担忧，各国开始制定和实施作为生物燃料产业扶持和监管政策重要内容的可持续标准和认证制度。
比如在欧盟，可持续标准相关条款甚至成为《可再生能源指令》于2008年底得以最终通过的前提条件。欧盟还提出了具体量化指标，要求不得占用和破坏1公顷以上、覆盖率超过30%、树高超5米的林地。
巴西也于2009年明确提出了“巴西甘蔗农业生态区划”立法，以通过有序、有组织地扩大甘蔗种植业来提高甘蔗乙醇业的可持续性。印度政府也针对麻风树种植划分了优良和废弃土地。
目前，BP、雪佛龙、埃克森美孚、壳牌、道达尔、霍尼韦尔环球油品公司（UOP）等一大批国际石油和生物燃料企业也已经在积极参与生物液体燃料可持续标准的研究制定，以便在未来的生物燃料市场中占得先机。
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