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我国航空生物燃料产业发展快 地沟油项目获突破
来源:新浪航空
随着燃油价格的不断波动和全球环境问题日益受到关注，可持续性航空生物燃料的研发也逐渐成了现代航空业关注的焦点。航空生物燃料不仅能够切实减少碳排放量，还能为全世界创造社会经济效益，从而有利于环境保护和航空业的可持续发展。我国航空生物燃料的研究于2009年展开，目前在技术方面也有了一定程度上的突破。那么我国航空生物燃料还面临着怎样的难题？现如今，具有中国本土化特色的航空生物燃料又是什么？新浪航空根据这些问题，对我国的航空生物燃料以及相关的问题进行了一次深度的解读。
航空生物燃料
航空生物燃料，是指以动植物油脂或农林废弃物等生物质为原料，采用加氢去氧法或费托合成技术生产的航空燃料。其性质与传统石油基燃料相当，部分指标甚至优于传统航空煤油，单独或与化石航空煤油调合后可满足航空器动力性能和安全要求，且无需制造商重新设计引擎或飞机，航空公司和机场也无需开发新的燃料运输系统。
我国为什么要开展航空生物燃料研发？
随着中国经济的快速发展，我国民航业的发展更是突飞猛进。根据中国民航局提供的数据显示，2013年我国民航的年旅客运输量是3.5亿人次，明年或将达到4.5亿人次。到2030年时，我们的客运量将突破15亿人次。波音公司根据这个数字做出了预测，今后20年里，中国需要新增近飞机6000架。
面对如此快速的航空运力增长，民航业对航空燃料的需求也在日益增加。对此，航空业面临着两大挑战，第一大挑战是燃料日渐紧缺带来的成本上升挑战。现如今，通用的航空燃料是化石燃料。这种燃料能源是不可再生的，将会越用越少。能源供应在减少，而需求却在不断地增加，由此造成的燃油价格的刚性增长，将导致航空公司饱受燃油成本不断上升，经营压力越来越大的困扰。
第二个挑战就是应对全球气候变化和减少碳排放的挑战。根据我们航空业现在的统计数据来看，我国航空业碳排放的占有比例还不是很高，大约在2%。但随着日后我国飞机数量的不断增长、航班次数的增加，碳排放的总量将会持续性增加。为了减缓航空业碳排放量对全球环境的影响，国际航空运输协会代表整个航空业向国际民航组织郑重提出承诺，就是到2020年前实现无碳增长，2050年碳排放量比2005年减少50%。
面对能源危机和气侯变化的双重挑战，除了提高飞机燃油效率和航空公司运营效率外，最重要的就是要寻找新的替代能源。而发展航空生物燃料，就成为航空业实现可持续发展的一条必由之路。
航空生物燃料与普通生物燃料的区别
生物燃料在当今社会已不再是一个新鲜词了。其中最为大家所熟知的有，生物燃气、燃料乙醇、生物柴油、生物油和颗粒燃料。它们都来源于生物质，所以统称为生物燃料。生物燃料和我们现有的化学燃料差别不是太大。在使用时，两者可以进行混合添加，并且不会影响设备的使用。
航空生物燃料与普通生物燃料最大的区别在于，航空发动机对于航空生物燃料的硫化指标和技术参数要求比较高，因此相应的燃料转化过程也更加严格。也就是说，航空生物燃料与现有的航空石化燃料具有严格一致的质量标准要求。至少在可以预见的未来，还难以找到其他的化学替代产品。
我国航空生物燃料的特点与发展
航空生物燃料产业发展至关重要的一点就是实现本土化，也就是说我们要充分利用我国合适的生物质资源来炼制生物航油，以有效地降低航空生物燃料全生命周期的能耗和碳排放，达到真正的可持续性发展。
1、我国航空生物燃料的主要原材料
目前，我国航空生物燃料的主要原料根据化学成分，可分为三大类。第一大类为动植物油脂，其中包括棕榈油、麻风树油、废弃动物脂肪、餐饮废油以及微藻油等，在中国的年产量约为500万吨。动植物油脂作为航空生物燃料的原料，能量密度最高，其化学成分与航油最接近，转化的工艺相对比较成熟。目前，大部分的航空生物燃料都是从油脂类原料转化而来的。但是这类原料的价格比较昂贵，大约为目前石化航油的1到25倍。再加上转化中的损失和生产成本，目前通过这种油脂生产的航空生物燃料成本大约是石化航油的3到40倍。
第二大类为糖和淀粉，包括甘蔗糖、玉米淀粉、木薯淀粉以及制糖工业的废液等，在中国的年产量约为1000万吨。其原料价格大约是石化航油的15%至80%。从糖和淀粉出发，生产航油的技术路线包括微生物发酵和化学转化。目前生物发酵产生的航油产品只能以10%的最高比例与石化航油参混，成本大约是后者的3到10倍。化学转化方法还处在研究阶段。
第三大类为木质纤维素，这就包括各种农作物的秸秆、玉米芯、林业废弃木料、造纸厂废液等，在中国的年产量大约在7亿吨左右。虽然产量非常大，但是木质纤维素到航油的转变，在技术上具有较大的挑战性。目前只有一种基于煤炭液化的技术可用于木质纤维素的转化，但该方法的前期设备投资巨大，且过程比较繁琐。产品的成本是石油基航油的10倍以上。目前，其他基于木质纤维素的转化技术都仍处在开发或审批阶段。
2、我国航空生物燃料研发特点
航空生物燃料专家，波音中国技术与研发副总裁伍东扬博士曾表示，我国将不重点考虑以糖和淀粉类物质作为原材料，来进行航空生物燃料的生产。因为依据我国国情，航空生物燃料的研发，需要建立在不与民争粮，与粮争地的基本原则基础上。
当今，最具我国特色的航空生物燃料原材料是地沟油。为了有效地杜绝“地沟油”流向餐桌，危害我国民众的身体健康。合理回收和利用废食用油脂，成为了一条必经且有效的途径。2012年8月16日，由中国商飞公司和波音公司共同出资成立的中国商飞—波音航空节能减排技术中心在京正式成立。同年，地沟油转换成航空生物燃料的项目也正式启动。
新浪航空从节能减排技术中心资深研究员胡忠民博士处获悉，中国的地沟油不同于一般的餐饮废油。它成分复杂，不同批次差别极大，且里面含有各种香料，残渣等杂质，以致很难找到一个标准化的提纯方案。因此，节能减排技术中心针对我国地沟油，开发了一条全新的转化途径。主要的工艺是将地沟油简单清洗后，转化成为一种中间化工品。在这个过程中，地沟油中的杂质被去除掉，产品的纯度得到提高。基于这种中间品，技术中心开发了一系列后续的转化方案。实验室阶段结果表明，这条转化方式的反应条件比较温和，能最大程度的保留生物质中的碳氢组分，从而减少过程中的温室气体排放，降低能耗。
波音公司深化在华航空生物燃料研发
目前，波音公司正与国内12家合作伙伴共同开发了20个航空生物燃料科研项目。这些合作伙伴涉及大学、研究所及工业界。科研项目类别包括：3个理论探索项目—旨在研究如何降低现有原料的生产成本及开发新的廉价原料；12个实验室阶段验证项目—验证尚未通过认证的新型转化技术的可行性；2个中试阶段项目—建立中试车间、探索技术放大可行性并进行全面的经济性分析和环境评估；3个原材料调研项目—针对能源植物、农林废弃物、废弃油脂等生物质，估算各种原料的年产量并对现有原料的利用情况进行分析。
此外，波音公司与中国商飞合作的研究机构已经在“废弃油脂”项目上取得突破， 开发了一条比与传统油脂直接加氢脱氧更为经济的转化途径。该项目于2012年10月启动，旨在探索使用废弃油脂（包括地沟油、食用油边角料、餐饮废油等）提炼可持续航空生物燃料的机会。中国商飞-波音航空节能减排技术中心，目前正在筹建“中试车间”—一条日产0.5吨航空生物燃料的生产示范线，以验证新的转化途径工业放大的可行性、并综合评估新途径的环保性、安全性、经济性等一系列工业指标。初步估算，通过这条新工艺得到的航空生物燃料产品成本，应该是现有石化航油的2倍。这给后续进一步降低成本，提高商业化的可行性，提供了很好的起点。
我国航空生物燃料所面临的困难
中国生物质能源产业技术创新战略联盟理事长马隆龙向新浪航空透露，生物质到航空燃油的转化，是一个极具挑战性的过程。其主要表现在，生物质和航油成分的巨大差异以及航油产品的严格标准。生物质的种类繁多，能量密度小，水含量高，形态多为固态(部分油脂为液态)，其成分复杂多样。从航油角度来说，基于安全性的考虑，需要满足一系列苛刻的理化指标，才能被添加到飞机上，以确保飞行的万无一失。生物质和航油的巨大差异，是航空生物燃料研发的主要难点。
针对现有的生物质原料，一共有8条主要的转化途径，目前只有3条得到了ASTM的审批。虽然有了一定的产品标准，但成本不能进一步降低的话，商业化运营则难以实现。目前，研发当中航空生物燃料产品成本最低的，也是现有石化航油的2倍左右。这对于航空公司来说，仍然是很难接受的。
此外，生物质中的氧含量非常高，转化为航油的过程通常要求加氢脱氧。工业上氢气来自于天然气。我国的天然气储量不大，天然气本身的需求就很旺盛。因此航空生物燃料对于氢气的大量需求，也会是一个比较严重的制约因素。
目前的加氢脱氧催化剂，主要来自于石化行业，并且大部分直接沿用了石油的加氢脱硫催化剂。此类催化剂不是为了转化生物质而设计的，在使用上会产生一系列的问题，造成产品的污染，设备的损耗，并导致成本上升。因此，研究基于生物质的加氢脱氧催化剂，是现在的一个发展热点。
我国航空生物燃料的未来发展
纵观全球航空生物燃料的发展历史，其发展速度还是相当之快的。自2005年开始，在短短的不到10年里，航空生物燃料的研发和实验工作已经取得了重大的突破，多家航空公司采用新型的航空生物燃料成功地进行了试飞。
我国于2009年开始针对航空生物燃料开展了相关的研发工作。并在2012年也进行了相关的试飞工作。以目前的发展速度来看的话，一旦我们在转化技术和原料供应技术上，取得了一定的突破，再加以一些合理良好的国家政策。乐观估计，10年内应该会有足够的航空生物燃料的技术创新和突破，并成就一定规模的航空生物燃料产业。
航空生物燃料
航空生物燃料，是指以动植物油脂或农林废弃物等生物质为原料，采用加氢去氧法或费托合成技术生产的航空燃料。其性质与传统石油基燃料相当，部分指标甚至优于传统航空煤油，单独或与化石航空煤油调合后可满足航空器动力性能和安全要求，且无需制造商重新设计引擎或飞机，航空公司和机场也无需开发新的燃料运输系统。
我国为什么要开展航空生物燃料研发？
随着中国经济的快速发展，我国民航业的发展更是突飞猛进。根据中国民航局提供的数据显示，2013年我国民航的年旅客运输量是3.5亿人次，明年或将达到4.5亿人次。到2030年时，我们的客运量将突破15亿人次。波音公司根据这个数字做出了预测，今后20年里，中国需要新增近飞机6000架。
面对如此快速的航空运力增长，民航业对航空燃料的需求也在日益增加。对此，航空业面临着两大挑战，第一大挑战是燃料日渐紧缺带来的成本上升挑战。现如今，通用的航空燃料是化石燃料。这种燃料能源是不可再生的，将会越用越少。能源供应在减少，而需求却在不断地增加，由此造成的燃油价格的刚性增长，将导致航空公司饱受燃油成本不断上升，经营压力越来越大的困扰。
第二个挑战就是应对全球气候变化和减少碳排放的挑战。根据我们航空业现在的统计数据来看，我国航空业碳排放的占有比例还不是很高，大约在2%。但随着日后我国飞机数量的不断增长、航班次数的增加，碳排放的总量将会持续性增加。为了减缓航空业碳排放量对全球环境的影响，国际航空运输协会代表整个航空业向国际民航组织郑重提出承诺，就是到2020年前实现无碳增长，2050年碳排放量比2005年减少50%。
面对能源危机和气侯变化的双重挑战，除了提高飞机燃油效率和航空公司运营效率外，最重要的就是要寻找新的替代能源。而发展航空生物燃料，就成为航空业实现可持续发展的一条必由之路。
航空生物燃料与普通生物燃料的区别
生物燃料在当今社会已不再是一个新鲜词了。其中最为大家所熟知的有，生物燃气、燃料乙醇、生物柴油、生物油和颗粒燃料。它们都来源于生物质，所以统称为生物燃料。生物燃料和我们现有的化学燃料差别不是太大。在使用时，两者可以进行混合添加，并且不会影响设备的使用。
航空生物燃料与普通生物燃料最大的区别在于，航空发动机对于航空生物燃料的硫化指标和技术参数要求比较高，因此相应的燃料转化过程也更加严格。也就是说，航空生物燃料与现有的航空石化燃料具有严格一致的质量标准要求。至少在可以预见的未来，还难以找到其他的化学替代产品。
我国航空生物燃料的特点与发展
航空生物燃料产业发展至关重要的一点就是实现本土化，也就是说我们要充分利用我国合适的生物质资源来炼制生物航油，以有效地降低航空生物燃料全生命周期的能耗和碳排放，达到真正的可持续性发展。
1、我国航空生物燃料的主要原材料
目前，我国航空生物燃料的主要原料根据化学成分，可分为三大类。第一大类为动植物油脂，其中包括棕榈油、麻风树油、废弃动物脂肪、餐饮废油以及微藻油等，在中国的年产量约为500万吨。动植物油脂作为航空生物燃料的原料，能量密度最高，其化学成分与航油最接近，转化的工艺相对比较成熟。目前，大部分的航空生物燃料都是从油脂类原料转化而来的。但是这类原料的价格比较昂贵，大约为目前石化航油的1到25倍。再加上转化中的损失和生产成本，目前通过这种油脂生产的航空生物燃料成本大约是石化航油的3到40倍。
第二大类为糖和淀粉，包括甘蔗糖、玉米淀粉、木薯淀粉以及制糖工业的废液等，在中国的年产量约为1000万吨。其原料价格大约是石化航油的15%至80%。从糖和淀粉出发，生产航油的技术路线包括微生物发酵和化学转化。目前生物发酵产生的航油产品只能以10%的最高比例与石化航油参混，成本大约是后者的3到10倍。化学转化方法还处在研究阶段。
第三大类为木质纤维素，这就包括各种农作物的秸秆、玉米芯、林业废弃木料、造纸厂废液等，在中国的年产量大约在7亿吨左右。虽然产量非常大，但是木质纤维素到航油的转变，在技术上具有较大的挑战性。目前只有一种基于煤炭液化的技术可用于木质纤维素的转化，但该方法的前期设备投资巨大，且过程比较繁琐。产品的成本是石油基航油的10倍以上。目前，其他基于木质纤维素的转化技术都仍处在开发或审批阶段。
2、我国航空生物燃料研发特点
航空生物燃料专家，波音中国技术与研发副总裁伍东扬博士曾表示，我国将不重点考虑以糖和淀粉类物质作为原材料，来进行航空生物燃料的生产。因为依据我国国情，航空生物燃料的研发，需要建立在不与民争粮，与粮争地的基本原则基础上。
当今，最具我国特色的航空生物燃料原材料是地沟油。为了有效地杜绝“地沟油”流向餐桌，危害我国民众的身体健康。合理回收和利用废食用油脂，成为了一条必经且有效的途径。2012年8月16日，由中国商飞公司和波音公司共同出资成立的中国商飞—波音航空节能减排技术中心在京正式成立。同年，地沟油转换成航空生物燃料的项目也正式启动。
新浪航空从节能减排技术中心资深研究员胡忠民博士处获悉，中国的地沟油不同于一般的餐饮废油。它成分复杂，不同批次差别极大，且里面含有各种香料，残渣等杂质，以致很难找到一个标准化的提纯方案。因此，节能减排技术中心针对我国地沟油，开发了一条全新的转化途径。主要的工艺是将地沟油简单清洗后，转化成为一种中间化工品。在这个过程中，地沟油中的杂质被去除掉，产品的纯度得到提高。基于这种中间品，技术中心开发了一系列后续的转化方案。实验室阶段结果表明，这条转化方式的反应条件比较温和，能最大程度的保留生物质中的碳氢组分，从而减少过程中的温室气体排放，降低能耗。
波音公司深化在华航空生物燃料研发
目前，波音公司正与国内12家合作伙伴共同开发了20个航空生物燃料科研项目。这些合作伙伴涉及大学、研究所及工业界。科研项目类别包括：3个理论探索项目—旨在研究如何降低现有原料的生产成本及开发新的廉价原料；12个实验室阶段验证项目—验证尚未通过认证的新型转化技术的可行性；2个中试阶段项目—建立中试车间、探索技术放大可行性并进行全面的经济性分析和环境评估；3个原材料调研项目—针对能源植物、农林废弃物、废弃油脂等生物质，估算各种原料的年产量并对现有原料的利用情况进行分析。
此外，波音公司与中国商飞合作的研究机构已经在“废弃油脂”项目上取得突破， 开发了一条比与传统油脂直接加氢脱氧更为经济的转化途径。该项目于2012年10月启动，旨在探索使用废弃油脂（包括地沟油、食用油边角料、餐饮废油等）提炼可持续航空生物燃料的机会。中国商飞-波音航空节能减排技术中心，目前正在筹建“中试车间”—一条日产0.5吨航空生物燃料的生产示范线，以验证新的转化途径工业放大的可行性、并综合评估新途径的环保性、安全性、经济性等一系列工业指标。初步估算，通过这条新工艺得到的航空生物燃料产品成本，应该是现有石化航油的2倍。这给后续进一步降低成本，提高商业化的可行性，提供了很好的起点。
我国航空生物燃料所面临的困难
中国生物质能源产业技术创新战略联盟理事长马隆龙向新浪航空透露，生物质到航空燃油的转化，是一个极具挑战性的过程。其主要表现在，生物质和航油成分的巨大差异以及航油产品的严格标准。生物质的种类繁多，能量密度小，水含量高，形态多为固态(部分油脂为液态)，其成分复杂多样。从航油角度来说，基于安全性的考虑，需要满足一系列苛刻的理化指标，才能被添加到飞机上，以确保飞行的万无一失。生物质和航油的巨大差异，是航空生物燃料研发的主要难点。
针对现有的生物质原料，一共有8条主要的转化途径，目前只有3条得到了ASTM的审批。虽然有了一定的产品标准，但成本不能进一步降低的话，商业化运营则难以实现。目前，研发当中航空生物燃料产品成本最低的，也是现有石化航油的2倍左右。这对于航空公司来说，仍然是很难接受的。
此外，生物质中的氧含量非常高，转化为航油的过程通常要求加氢脱氧。工业上氢气来自于天然气。我国的天然气储量不大，天然气本身的需求就很旺盛。因此航空生物燃料对于氢气的大量需求，也会是一个比较严重的制约因素。
目前的加氢脱氧催化剂，主要来自于石化行业，并且大部分直接沿用了石油的加氢脱硫催化剂。此类催化剂不是为了转化生物质而设计的，在使用上会产生一系列的问题，造成产品的污染，设备的损耗，并导致成本上升。因此，研究基于生物质的加氢脱氧催化剂，是现在的一个发展热点。
我国航空生物燃料的未来发展
纵观全球航空生物燃料的发展历史，其发展速度还是相当之快的。自2005年开始，在短短的不到10年里，航空生物燃料的研发和实验工作已经取得了重大的突破，多家航空公司采用新型的航空生物燃料成功地进行了试飞。
我国于2009年开始针对航空生物燃料开展了相关的研发工作。并在2012年也进行了相关的试飞工作。以目前的发展速度来看的话，一旦我们在转化技术和原料供应技术上，取得了一定的突破，再加以一些合理良好的国家政策。乐观估计，10年内应该会有足够的航空生物燃料的技术创新和突破，并成就一定规模的航空生物燃料产业。
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