茅佳兵

　　

　　

　　随着经济的快速发展，航空运输业保持着持续增长的态势，使用传统航空燃料带来的温室气体排放逐年增加。据估计，2019年航空运输业产生的CO2排放总量约9亿吨，超过全球排放总量的2%。为了保障航空运输业的可持续发展，推进低碳革命和着力发展以低碳为核心的新能源技术已成为国际民航业的普遍共识。

　　可持续航空燃料

　　民航飞机的特点和现阶段的技术水平决定了氢能、电能、核能等新能源在短期内无法普及和应用，航空运输业在低碳能源上并没有太多的选择，在很长一段时间还需要持续地和液体燃料打交道，具有低碳、可持续特点的液体航空替代燃料必将是被重点关注的领域。2017年9月国际民航组织明确提出了“航空替代燃料必须满足可持续性”这一环境要求，并将这种替代燃料称为“可持续航空燃料（SAF）”。

　　今年1月，波音公司表示，将在2030年前开始交付使用100%SAF的商用飞机。其发布的首份可持续发展报告更是聚焦SAF，将其作为目前航空运输业碳减排最直接最有效的手段。同样在今年，空客公司、德国DLR研究中心、罗罗以及可持续航空燃料生产商Neste联手启动了具有开创性的“替代燃料排放和气候影响”（ECLIF3）项目，研究使用100%SAF对飞机排放和性能的影响。

　　生物航煤是可持续航空燃料中目前应用较广的一种。生物航煤是指从废弃油脂、农林废弃物、藻类等生物质原料中提炼的可供航空器使用的新型燃料，无需对飞机现有燃油、动力等相关系统进行改造。其成分与传统航煤基本一致，燃烧过程中碳排放比例不变，但由于其原材料在生长过程中会吸收空气中的二氧化碳，除炼化中的能耗外，不会额外增加空气中二氧化碳的含量，从而起到减少碳排放的效果。根据测算，生物航煤全生命周期二氧化碳减排幅度在67%至94%之间。

　　目前生物航煤的主要生产工艺路线包括加氢法、费托合成、生物质热裂解技术、催化裂解技术、生物异丁醇转化等，其中加氢法和费托合成法生物航煤制备技术发展迅速。而无论何种工艺生产的生物航煤均满足“航空替代燃料可持续标准”，是一种具有较高技术成熟度和市场应用前景的可持续航空燃料。

　　商业化应用现状

　　英国是在民航领域最早成功完成生物航煤飞行试验的国家。早在2008年，英国维珍大西洋航空公司的一架747客机采用与传统燃料混合的生物燃料，成功从伦敦飞往阿姆斯特丹。此后美国、巴西等国家也相继完成了首次生物航煤的商业试飞。

　　2011年，全球燃油标准机构批准了生物航煤在民用航空领域的应用。随即德国汉莎公司开通了生物航煤的定期航班，并持续了半年之久。

　　2015年，通过每年向其用户提供250万升含50%生物航煤的航空燃料，挪威奥斯陆机场成为全球首家定期供应生物航煤的枢纽机场。

　　目前，国外生物航煤的发展重点已从原材料生产、加工工艺研究转向了商业应用，开展了大量试飞和应用推广工作。截至2020年底，使用生物航煤的商业飞行已超过10万次。美国、瑞典、挪威的5个机场已实现生物航煤的常规加注，8个机场进行了生物航煤的批次加注。

　　在国内，中石油最早涉足生物航煤领域，2007年开始原材料种植计划，次年联姻美国霍尼韦尔公司生产。2010年波音公司与中国企业开展了一系列与开发生物航煤相关的活动，并签署了三项合作谅解备忘录，2011年国内首次生物航煤验证飞行圆满成功。

　　此外，中石化于2009年开始以餐饮废油为原料的加氢工艺研究，并在2013年成功完成试飞，2014年中国民航局向中石化颁发国产1号生物航煤技术标准规定项目批准书。2015年国内首次商业载客飞行取得成功，2017年国内首次完成使用生物航煤跨洋载客飞行。

　　从2017年跨洋示范運营后，国内企业及研究机构如中石化、中石油、北航、民航大学、北京三聚环保等虽从生物航煤的原材料开发、生产工艺研究、生产设备建设等角度进行了持续性的工作，但由于生物燃油成品油价格高、原材料供应不稳定、缺少政策扶持等原因，商业应用处于停滞状态。国内已有设备也通过技术改造等方式改为生产其他生物燃料产品。

　　发展新机遇

　　2013年，国际航协飞行环境总监保罗·斯蒂尔在国际民航组织的一次会议上指出：“从技术研发、试飞成功到实现大规模商用，生物航煤的发展将遭遇一个低谷。前一个阶段的成果是行业努力所能达到的，但之后就需要更多政府层面的支持和帮助。”欧美国家通过政策扶持、行业约束等方式，已实现了小规模的商业应用。而中国的生物航煤发展显然正处于这样一个低谷中，但随着2021年两会“双碳”要求被写入政府报告以及国内碳排放交易市场的正式上线，减少碳排放成为各行业现实且紧迫的需求。

　　对于航空运输企业而言，飞机的单机价值高、寿命周期长等特点，决定了短期内无法实现对现有机队的更新换代，同时增量型的市场势必导致企业碳排放的增加。而航空运输企业从技术层面实现减碳显然没有太多选择，此时采用技术成熟度高、无需对飞机进行改造且具有良好减碳效果的生物航煤，或许会成为航空运输企业落实“3060目标”的最佳手段，这也将成为国内生物航煤商业应用和产业化发展的新机遇。

　　以往国内相关企业和研究机构的工作主要集中在原材料开发和生产工艺研究领域，也取得了较大的技术突破，但对可持续航空燃料的研究不深。这是由于国内生物航煤飞行尝试主要集中在2015年以前，而当时我们国家的ARJ21-700飞机正处于取证攻坚的关键阶段、C919飞机也未首飞，只能选择波音或空客的飞机进行相关验证和试飞，关键环节和核心技术受制于人。随着2016年首架ARJ21-700飞机交付运营、2017年C919飞机首飞成功，国内已经具备了相关的技术、经验和条件开展飞机验证和试飞工作，这也为国内生物航煤技术发展提供了新的可能。

　　同时生物航煤产业在国内有着得天独厚的条件，2020年我国已经成为全球最大的国内航空市场，年均航空煤油消耗量超过3000万吨，市场前景广阔。西北大量地区的土地虽有干旱、贫瘠的特点，但非常适宜麻疯树、亚麻荠等耐旱作物种植，是生物航煤原材料的优良产地。此外，我国每年餐饮废油数量很大，这都为生物航煤的原材料提供了极大便利。

　　“双碳”目标打响了国内生物航煤产业化发展的发令枪，相关企业和研究机构纷纷开始布局。不久前，民航二所组织召开了国内航空燃料可持续发展大会，参会单位包括燃油生产企业、航空公司、研究机构等。会议主要围绕国内生物航煤生产与应用展开，目的在于推动生物航煤产业化发展。

　　当然，由于国内商业应用仍处于停滞状态，缺少必要的经验，同时也没有针对性的扶持政策和行业约束，我国生物航煤产业化发展之路注定不可能一蹴而就。因此首要目标是进行生物航煤的商业生产，建立生物航煤示范运营航线。初期首选国产大飞机，这不仅仅是因为国产生物航煤+国产大飞机的标签可以有更好的宣传效果和社会效应，有利于商业推广，更重要的原因在于飞机端验证、飞行保障等关键环节和核心技术的研发。在常态化的示范运营中，同步探索包括原材料供应、燃油炼化、验证、运输、储存、运营的全产业链工作。

　　欧美发达国家正大力推进以生物航煤为代表的可持续航空燃料技术，力图成为新规则的制定者和领跑者。笔者在此呼吁相关部门尽早针对我国国情，出台政府层面的发展规划，支持技术研究和产业链构建，利用制度优势实现弯道超车。（本文图片由宋杨提供）