波音携手多方研制生物燃料 引领航空业未来

帅哥

2009-08-27 搜狐

图：天然海藻油
　　飞机燃油大致有三种：航空汽油、航空煤油、航空柴油。民用客机绝大多数使用航空煤油，因为大型客机能在1万米之上高空飞行，其发动机必须适应高空缺氧，气温、气压较低的恶劣环境；而航空煤油有较好的低温性、安定性、蒸发性、润滑性以及无腐蚀性，不易起静电和着火危险性小等特点。
　　与此同时，作为一种传统的化石燃料，航空煤油又被看作是航空业碳排放的罪魁祸首。英国《独立报》报道说，航空运输现在向大气层排放的二氧化碳量比早前预计要高出20%。
　　据预测，到2025年，该行业的年碳排放量将达15亿到20亿吨。此外，根据国际航空运输协会（IATA）和Platts公司发布的全球航油价格计算， 2008年1月至8月航油的平均价格为142.2美元/桶，相较2007年航油支出的1360亿美元，全球航空公司在2008年约增加910亿美元的航油成本投入，达到2270亿美元。尽管全球油价自2008年第三季度起大幅下挫，但从长远看，为减少油料依赖、降低成本和实现航空减排，寻找可大规模应用于商业开发的生物燃料已成为全球航空业的当务之急，也使得包括飞机制造商、航空公司、发动机生产商在内的航空产业链上的成员们以及能源和学术界领导者通力合作，以努力开发民用飞机可使用的可持续生物燃料，实现更绿色的飞行。
　　使用粮食作物作为生产原料的生物燃料被称为第一代生物燃料。尽管第一代生物燃料迄今为止不过经历了区区几年的发展，并只在很少的几个国家实现了规模化生产，但是它的局限性很快就显现出来：占用耕地太多而且威胁粮食供应。目前世界各国都在着力研发第二代生物燃料，与第一代相比，第二代生物燃料的生产原料不会挤占食物资源或水资源所用的耕地，也不会引起森林采伐的行为。在第二代生物燃料的研发上，科学家们主要锁定了三大类植物：草、树和海藻。草和树生长在陆地上，但需要复杂的处理程序。海藻生长在水里，培育起来比较复杂，但可生产高品质油，可被轻易转化成生物柴油。这三类植物也不例外成了航空运输业寻找替代传统航空燃油出路的新希望。

第二代生物燃料的三次成功试飞

　　2008年12月30日，新西兰航空公司（Air New Zealand）在新西兰奥克兰圆满完成了全球首次第二代可持续生物燃料测试飞行。2009年1月7日，美国大陆航空公司成功试飞了北美第一架采用可持续生物燃料作为动力源的商用飞机。2009年1月30日，日本航空公司（Japan Airlines International Co., Ltd.，简称“日航”）成为首家应用主要由能源作物亚麻荠提炼的可持续性生物燃料进行示范飞行的航空公司。一个月之内完成三次生物燃料试飞，充分展示了航空业在立足长远，减低碳排放方面的决心和行动，也让使用生物燃料的飞机投入商业运营变得不再遥远。
　　新西兰航空公司试飞的波音747-400飞机装备罗尔斯罗伊斯RB211发动机，由麻风树及Jet A1燃油各占50%的混合生物燃料为其中一台发动机提供动力。新西兰航空为试飞挑选和精炼的麻风树原油产自非洲东南部（马拉维、莫桑比克和坦桑尼亚）及印度。 麻风树土生土长在中美洲，是一种高约3米的植物，在热带和亚热带具有良好适应性，树中包含的不可食用的油脂可用于生产燃料，每颗种子可产出30%至40%的油份。从拉丁美洲、非洲到亚洲，对于这些最为贫穷和拥有大量炎热、干旱土地的地区来说，麻风树似乎是一个特别的恩惠。麻风树从大气中吸收的二氧化碳可能超过其所释放的二氧化碳，不仅如此，这种奇迹般的树种也可以稳定和恢复已经退化的土壤。正因为这个原因，在2007年，《科学美国人》（Scientific American）杂志将麻风树称为“灌木中的绿色黄金”，认为这种植物“似乎提供了生物燃料的所有益处，而且没有什么缺点”。新西兰航空日前披露的生物燃料测试飞行结果显示：按照50：50比例混合而成的麻风籽油燃料和标准喷气式燃料在B747上节省了1.2%的燃油，并减少了60%-75%的二氧化碳排放量。
　　美国大陆航空公司（Continental Airlines Inc.）试飞的波音737-800飞机采用了包含海藻与麻风树提取物的混合生物燃料，海藻油由Sapphire能源公司提供，而麻风树油则由Terrasol公司提供。这是第一次采用包含部分藻类提取物的燃料提供动力的商用飞机飞行。相比于麻风树来说，海藻似乎是一种更为物美价廉的替代品。它没有粮食作物原料的任何缺点，无需土地，无需淡水，只要阳光充足，在盐水中就能生长。不仅如此，海藻还能大量吸收碳。因此，从理论上讲，以海藻为原料可谓一举两得，既能生产可再生的生物燃料，还可以吸食化石燃料植物所释放的碳。
　　日本航空公司试飞的波音747-300飞机则是首次在普惠发动机上测试三种第二代生物燃料混合而成的燃油，其成分分别是亚麻荠油（84%）、麻风树油（低于16%）以及海藻（低于1%）。日本航空公司使用的亚麻荠又被称作“快乐的黄金”或假亚麻，含油量高并且能够与小麦和其它谷物交替种植，因此是可持续生物燃料的良好来源。它主要生长在气候比较温和的地区，如美国和加拿大的北部平原。亚麻荠最早来自北欧和中亚，目前在马来西亚、韩国、乌克兰和拉脱维亚也有试验田。
　　总体来说，民用飞机使用生物燃料最根本的益处在于生物燃料能在整个生命周期内减少温室气体排放，民用航空业和现役飞机的环保性能将因此得到改善。同时，作为石油类燃料快捷的替代品，生物燃料不仅可再生，具有可持续性，而且无需对发动机进行任何改装。

多方携手合作，开启民航绿色飞行新纪元

　　除了航空公司的不懈努力外，波音和霍尼韦尔旗下的精炼技术开发商美国环球油品公司（UOP）为这三次试飞的生物燃料的开发立下了汗马功劳。2008年9月，波音、UOP与多家航空公司成立了一个联合工作组，目的是开发新的可持续性航空燃料和促进其商业化生产，从而减少温室气体的排放，同时降低民航业受油价波动的影响和对化石燃料的依赖。
　　联合工作组宣布的两项最初实施的可持续性研究项目正是针对麻风树和藻类的。凭借波音提供的资金，耶鲁大学林业与环境研究学院的副教授罗布？拜里斯（Rob Bailis）进行了首次针对麻风树的、全面的同行评审可持续性评估。这次评估研究了发展中国家使用的生物燃料的二氧化碳排放效应，以及相关社会经济效应，如对农业生产的影响等。同样，自然资源保护委员会对藻类进行了全面的评估，确保其符合工作组设立的严格的可持续性标准。这两种植物都被选入了可再生生物质燃料系列解决方案。
　　支持可持续性燃料计划的航空公司包括法国航空、新西兰航空、全日空、卢森堡Cargolux货航、海湾航空、日本航空、荷兰皇家航空、北欧航空和维珍大西洋航空。这些航空公司的燃油消耗量占全球民用飞机总油耗的15%。
　　长期以来，民航业一直受国际油价制约，经营业绩波动较大，如果能开发一种性能好、价格低、安全性又达标的新型生物燃料，无疑将开启世界民航绿色发展的新纪元。希望航空界、能源界、学术界的携手合作，能让我们早日看到这一天的来临！