【ZiDongHua 之 行業(yè)新資訊 收錄關(guān)鍵詞：綠色低碳  超級蘆竹 可持續(xù)燃料 可持續(xù)航空燃料 林宇震 北京航空航天大學(xué) 】

 

專家觀點 | 林宇震：我國在可持續(xù)航空燃料領(lǐng)域會大有作為

 

 
【核心觀點】
 
民航實現(xiàn)零碳排放，可持續(xù)航空燃料在2050年全球的需求量將達(dá)到3.6億噸。在我國政產(chǎn)學(xué)研大力協(xié)同努力下，我國可持續(xù)航空燃料到達(dá)了一個將要快速發(fā)展的臨界點。
 
 
中國經(jīng)濟(jì)時報：我國民用航空減碳面臨哪些挑戰(zhàn)？您對我國航空綠色低碳發(fā)展有哪些建議？
 
 
林宇震（北京航空航天大學(xué)教授、中國航空發(fā)動機(jī)低排放燃燒聯(lián)合創(chuàng)新中心首席科學(xué)家）：全球民航運輸業(yè)已經(jīng)達(dá)成了一致意見，航空業(yè)到2050年要實現(xiàn)凈零碳排放，與全球脫碳的步伐基本協(xié)調(diào)。根據(jù)IATA的預(yù)測，要實現(xiàn)凈零碳排放，主要的貢獻(xiàn)是采用可持續(xù)航空燃料，占全部脫碳措施的65%。
 
可持續(xù)航空燃料的可持續(xù)性是指原料可連續(xù)重復(fù)地產(chǎn)生，并能夠與經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境相協(xié)調(diào)發(fā)展。航空燃料意味著必須符合用于航空運輸?shù)募夹g(shù)和適航需求。按照目前的預(yù)測，可持續(xù)航空燃料在2050年全球的需求量將達(dá)到3.6億噸。在中國，按照我國民航發(fā)展的規(guī)劃，據(jù)估計會超過0.6億噸—0.7億噸，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在：大規(guī)模、成本可接受、零碳甚至是負(fù)碳排放、燃料組分設(shè)計和適航等五個方面。
 
一是大規(guī)模。目前，可持續(xù)航空燃料的原料主要是餐飲廢油等廢棄油脂，千萬級人口城市的廢棄油脂量大致為10萬噸，全球所有的可收集量約為6000萬噸，可生產(chǎn)出約2000萬噸可持續(xù)航空燃料，與每年數(shù)億噸的需求有巨大差距。
 
二是成本可接受。目前，可持續(xù)航空燃料無論是主要的廢棄油脂生產(chǎn)路線，還是正在興起的通過生物質(zhì)費托合成和酒精轉(zhuǎn)換為航空煤油，由于原料成本高昂和加工工藝復(fù)雜，是從原油煉制的航空煤油價格的2—5倍。航空脫碳成本高昂。
 
三是負(fù)碳排放。由于全生命周期的碳足跡，目前的主要技術(shù)路線都還做不到零碳排放，碳排放降低比例為50%—90%，達(dá)不到完全的零碳排放甚至負(fù)碳排放。
 
四是燃料組分設(shè)計。從原油煉制的航空煤油，組分主要是直鏈和支鏈烷烴，環(huán)烷烴和芳香烴，由于原油的產(chǎn)地和煉制工藝，具體的組成和成分有很大差異，雖然符合標(biāo)準(zhǔn)，但是沒有專門針對航空發(fā)動機(jī)安全和運行進(jìn)行設(shè)計，不夠優(yōu)化。
 
五是適航取證?，F(xiàn)有的可持續(xù)航空燃料的適航方法是由美國制定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。要由飛機(jī)和發(fā)動機(jī)制造商同意才可以獲批。造成可持續(xù)航空燃料的取證周期長達(dá)數(shù)年，耗費高達(dá)數(shù)千萬元。
 
 
 
面對前述五個挑戰(zhàn)，建議我國在可持續(xù)航空燃料方面采取以下應(yīng)對措施。
 
第一，可持續(xù)航空燃料的根本是要有碳源，碳源的規(guī)模決定了最終的產(chǎn)能。美國和歐洲的可持續(xù)航空燃料路徑，迥然不同。美國走的是純生物質(zhì)路線，這是因為美國有雄厚的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，生物質(zhì)原料來源充沛。歐洲走的是混合路線，生物質(zhì)和電合成路線，這是因為歐洲地少人多、生物質(zhì)原料不足。我國的特點是地大人多，地大就是我們有各種各樣的土地資源，人多就決定了生物質(zhì)來源不能觸碰18億畝耕地紅線。目前，我國科學(xué)家培育的一種能源作物——超級蘆竹，能夠在濕地、鹽堿地快速大量生長。將幾乎沒有經(jīng)濟(jì)價值國內(nèi)荒地10%轉(zhuǎn)化為超級能源作物種植，就可以為可持續(xù)航空燃料提供充足原料供應(yīng)。
 
第二，低成本能夠極大地降低航空運輸脫碳成本，是實現(xiàn)大規(guī)模替代石油基航煤的有效手段，也是我國實現(xiàn)后發(fā)限制的決定性因素?？沙掷m(xù)航空燃料的成本大頭取決于原材料成本，由于大規(guī)模專門種植的能源作物，不像農(nóng)林廢棄物，產(chǎn)量和品質(zhì)都有保證，成本可控。從工藝路線來看，現(xiàn)階段合理路線是絕氧熱解+費托合成。生物質(zhì)變成可供后續(xù)加工的原料，是工藝設(shè)備的主要投資，大體會占到總成本一半，采用絕氧高溫?zé)峤夤に囍迫『铣蓺?，就能將生物質(zhì)低成本地達(dá)到費托工藝的要求，而費托工藝因煤制油在近十多年我國有了長足的發(fā)展，達(dá)到了國際領(lǐng)先的水平，而且成本低于國外同類裝置。
 
第三，生物質(zhì)本質(zhì)上是把大氣中的二氧化碳經(jīng)過光合作用固定下來，相當(dāng)于是生物方法的碳捕捉。絕氧高溫?zé)峤獾牧硗庖粋€好處是生產(chǎn)生物炭，可用于土壤改良劑，能幫助植物生長，形成碳封存?？焖贌峤夤に?費托合成，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)碳排放，每生產(chǎn)1噸負(fù)碳排放超級蘆竹可持續(xù)燃料，多吸收了大氣中10噸二氧化碳，可有效助力航空運輸快速脫碳。
 
第四，石油基煉制的航空煤油，組分取決于原料?；谏镔|(zhì)的合成燃料，相當(dāng)于人工制造燃料組分，就可根據(jù)航空發(fā)動機(jī)安全性、操作性和環(huán)保性要求來設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)的燃料，提升航空發(fā)動機(jī)的性能，使航空運輸更安全、更易操作、更環(huán)保。例如，可通過調(diào)配直鏈和支鏈烷烴組成和成分，改善高空點火、貧油熄火等性能，使發(fā)動機(jī)工作范圍更寬，保證安全性。減少芳香烴，可以減少非揮發(fā)性顆粒物排放，既減少對人體危害，又能減少高空尾跡云形成，降低對氣候的影響。
 
第五，可持續(xù)航空燃料適航取證，分為4個層級認(rèn)證，其中兩個環(huán)節(jié)需要通過飛機(jī)和發(fā)動機(jī)供貨商OEM，耗費數(shù)年、數(shù)千萬元。由于我國民用航空的飛機(jī)和發(fā)動機(jī)都來自于歐美，按照他們的適航取證方法，我國發(fā)展可持續(xù)航空燃料將面臨巨大風(fēng)險、極長的時間和極高的經(jīng)濟(jì)成本。為此，我國科學(xué)家提出了將燃料視作獨立產(chǎn)品，基于適航安全性，采用標(biāo)準(zhǔn)燃燒室和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)對可持續(xù)航空燃料進(jìn)行認(rèn)證，在2022年的國際民航組織大會上提出了該主張，受到了締約國和可持續(xù)航空燃料供應(yīng)商極大的認(rèn)可，這將降低可持續(xù)航空燃料的認(rèn)證時間和認(rèn)證費用，推動可持續(xù)航空燃料優(yōu)質(zhì)高速發(fā)展。
 
總之，在我國政產(chǎn)學(xué)研大力協(xié)同努力下，我國可持續(xù)航空燃料到達(dá)了一個將要快速發(fā)展的臨界點，相信我國在可持續(xù)航空燃料領(lǐng)域，會大有作為。