生物燃油在航空领域的尝试

　    快速增长的民用航空业正面临不断波动的航空燃油价格和燃油对环境造成负面影响的威胁。航空业正在探索各种能提高燃油效率、减少二氧化碳排放的方法，其中一个方法可能因此改变传统的能源模式，即研发生物类可再生航空燃油替代传统燃油，以减少二氧化碳排放从而减少污染。虽然目前生物燃油的技术尚未达到大规模投入实际运营的阶段，但可以预见在不久的将来，生物燃油将会在航空公司运营中占有越来越重要的比例。



        生物燃油的研发演变



　　生物燃油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”。与传统燃油从煤炭、石油和天然气等化石燃料中提取不同，生物燃油可以从植物等生物可再生资源中提取，这些资源在以植物形态生存时即已通过光合作用吸收二氧化碳。除了航空业外，生物燃油可以广泛应用于交通、家庭取暖和小型电站等。



　　在科学家研发生物燃油的过程中，大致可以分成两个阶段。第一阶段主要是朝着从玉米、大豆、甘蔗等农作物中提取生物燃油的方向发展，专家们称之为第一代生物能源。然而这些农作物，也可以作为人类和牲畜的粮食，并可能带来占用农田、推高粮食价格以及因灌溉、除虫、施肥等改变当地环境的问题。此外，第一代生物能源中的生物柴油和乙醇的性能未能达到航油所需的性能标准，无法用于商业飞行。



　　第二代可再生生物燃油是从非农作物原料中提取的，目前适用于航空业的原料主要是麻风树、亚麻荠、海藻和盐土植物。



　　与第一代生物能源相比，新型生物能源特别是水藻具有无与伦比的优点：第一，玉米、大豆只能在耕地上种植收获；而新生物能源可以在沟渠、池塘、海滩、盐碱地以及任何不毛之地上种植或养殖，从而大量节省宝贵的耕地。这对于中国和印度这样人口多、耕地少的国家具有特别重要的意义。第二，水藻生长速度快，不受季节影响。在单位面积上养殖水藻一年能够提炼出来的生物燃油，分别是种植大豆、欧洲油菜、棕榈所提炼出生物燃油的200倍、69倍和15倍。第三，新一代生物能源在进行光合作用的过程中，需要吸收空气中大量的碳，因而能够净化大气，起到环境保护的作用，可以实现低排放乃至零排放。



        生物燃油在航空领域的尝试



　　生物燃油目前尚处在研发和试飞阶段，要正式投入航空领域使用，还需要通过实验室实验与分析、认证、寻找适当的原料种植地、生产原料、建立提炼厂、在机场设立提纯及输油系统等多道程序。现在航空运输业协会、飞机制造商和航空公司在内的航空业各界都开始积极探索使用生物燃料作为航空燃油的可能性。



　　国际航空运输协会（IATA）主要面向成员航空公司推广以藻类和亚麻荠或者麻风树为原料生产的生物柴油。IATA理事长乔瓦尼·比西尼亚尼在2010年2月4日新加坡航展上表示，生物燃油在民用飞机上应用最快可能在2011年获得认证，2012年开始正式商用，到2020年燃油中的6%将使用第二代生物燃料。IATA估计，航空公司使用生物燃油，整个行业每年可以减少0.7%的碳排放量，在付费排放的大趋势下这将为航空公司节省一笔费用，而节油将是更大一笔收益，整个行业可能因为生物燃油而产生1000亿美元的价值。



　　美国联邦航空局、美国国防部和能源部组成的工作小组CAAFI正在测试可替代性燃料。目前合成石蜡煤油已经获得认证，而预计在2011年年底将可以认证11的标准航油和合成燃油混合的相应设备，之后就可以规模化推广。



　　在目前航空生物燃油的研发方面，主要还是由飞机发动机制造商为主导。目前的航油指标是根据现有飞机发动机在高空作业要求所需的指标，反之飞机发动机厂家也可以根据新型生物燃油的试飞结果来改良发动机，即生产出适合高空作业的生物燃油的飞机发动机。2009年6月17日，波音和一些航空公司、环保组织和燃料技术公司公布了一项针对可持续生物燃料进行分析的研究成果。测试证明，使用生物合成石蜡煤油混合燃油对发动机及其零部件没有不利影响。研究还显示，新燃油的能量比传统石油类航空燃油更高，因而拥有降低飞机油耗的潜力。



        生物燃油在中国航空业的发展



　　在目前我国飞机发动机尚不能实现国产的情况下，要掌握航空生物燃油的核心技术有一定难度。中国国内用于民航的生物燃油还未进行到试飞阶段，目前对航空生物燃油的发展，主要体现在原材料的种植上。据悉，波音公司正和国家发改委、民航局和林业部等相关政府部门协商，到2020年将7500万亩中国的荒地用于种植麻风树，其中仅四川省就将有3000万亩荒地成为麻风树种植基地。如能完成种植目标，届时产自中国的原材料所生产的生物燃料可取代全球航空运输业现有40%的石化燃料。



　　同时，中国的航空业也在尝试与其他国家合作进行新一代生物燃油的研发及商用推广。在2010年5月26日首届中美可再生能源产业论坛和中美先进生物燃料论坛上，中美双方正式启动了“中美可再生能源伙伴关系”的相关合作，合作共涉及航空生物燃料、天然气分布式能源、智能电表、纤维素乙醇等5个领域。



　　波音公司在10月19日宣布，和中国社科院合作，向设在青岛的生物燃油研究中心每年投入50万美元，持续5年，研究从海藻中提炼生物燃油，验证应用到民用飞机的各项技术。预计将于明年5—6月份由国航进行生物燃油试飞。之前波音已经和10多个航空公司使用几乎所有型号发动机进行过类似试飞。



　　空客母公司——欧洲宇航防务集团（EADS）也启动了一个包括中国在内的“绿色燃料”计划，并称将在京沪航线上验证使用生物燃料飞行，希望得到中国航空公司的支持。



　　从现在的实验情况来看，生物燃油应用到航空业来，技术已经不是最大困难。生物燃油大范围使用于民航有赖于完整的种植、加工产业链，以及分销和消费市场供应链的成熟。可以预见，使用生物燃油作为可持续航空燃油，是未来民航业的发展趋势。作为中国的航空业者，应密切关注并参与到航空生物燃油的发展中来，才能在未来的航空业环保和能源革命中占有一席之地。