“雙碳”目標下的可持續航空燃料

崔璽康　邢子恒　胡曉佳

對于航空業而言，可持續航空燃料是踐行碳達峰、碳中和的重要技術手段，也是控制我國航空運輸碳排放增長亟待研發的關鍵性技術產品。目前歐美國家已率先實現常規加注可持續航空燃料用于商業航班，我國航空業亟需跟進并加快研究清潔可再生航空能源，以推動航空業可持續發展。

民航如何實現“雙碳”目標

航空業實現“雙碳”目標必須節能減排，節能主要是節約航空燃油，提升燃料利用效率;減排主要是增加可持續航空燃料等清潔能源的使用，減少航空燃油燃燒排放的凈二氧化碳量。未來隨著民航運輸業的不斷發展，即使能源消耗總量可能會增加，但是由于清潔低碳能源的大規模使用，實際的碳排放未必會相應增加，從而在不影響發展的情況下實現碳達峰、碳中和目標。由于目前商業航空還只能使用液體燃料，因此使用可持續航空燃料是達到“雙碳”目標的最有效方式。

可持續航空燃料的定義

ISO13065：2015標準定義了“可持續性”是指在不影響后代需要的情況下，滿足現在需要的一種概念。即充分考慮到產品生命周期中所涉及的溫室氣體排放、水資源、土地資源、空氣和生物多樣性、土地利用和經濟發展等問題，利用一系列標準與原則、規范與管理辦法來確保其在環境、經濟、社會等三方面的可持續發展。

國際民航組織公約附件16《環境保護》第Ⅳ卷“國際航空碳抵消和減排計劃”中，進一步定義可持續航空燃料為“滿足可持續性標準的來自生物質或廢棄物的航空燃料”，可同傳統航空燃料按比例摻混后直接加注到飛機上。考慮到生物質在生長過程中的固碳作用，從全生命周期的角度看，可持續航空燃料相對傳統航空燃料具有減排作用。

生物質原料在成長過程中不斷吸收二氧化碳，當制備成航空燃料后，燃燒過程中只是把之前吸收的二氧化碳再次排出，排放在空氣中的二氧化碳并沒有額外增加;而傳統化石燃料本質上則是將億萬年以來固定在地下的碳排放出來，增加了額外的二氧化碳，因此可持續航空燃料這樣的生物質燃料相比傳統燃料具備減排效果。

可持續航空燃料的適航審定

作為新型航空燃料，可持續航空燃料首先需要滿足適航審定的要求，主要體現在理化指標、特性指標、部件兼容性及發動機測試等涉及安全的技術問題。以美國為例，對新燃料的性能驗證主要按照ASTM D4054標準進行。根據燃料原材料以及試驗項目的不同，ASTM D4054對航空生物燃料的批準又可分為全流程審批和快速審批。

全流程審批指對航空生物燃料開展全面的性能驗證，主要包括四個階段。第一階段是規格試驗;第二階段為特性試驗，包括化學、物理、性能特性、電性能、地面工作安全性能和初步的材料相容性等;第三階段是發動機和機身密封膠/涂層/金屬等材料相容性測試、發動機發熱段測試、組件測試、燃燒部件測試等;第四階段是發動機測試和飛行驗證。根據FAA的統計結果，采用全流程批準一種航空生物燃料所需時間一般為3年以上，總計費用超過500萬美元，調合比例最高為50%。快速審批則是首先對燃料組成進行精確分析，如果組成符合傳統航煤組成統計數據范圍，只需要完成特定性能測試，大大簡化了試驗項目的審批方式。根據FAA的統計結果，采用快速審批一種航空生物燃料所需時間一般為1年左右，總計費用約50萬美元，調合比例最高為10%。

我國對新型航空燃料的批準主要采用CTSO的方式。中國民航局前期已發布《含合成烴的噴氣燃料》（CTSO-2C701），對航空生物燃料的性能驗證，也主要借鑒ASTM D4054的方式進行。

2010年到2020年的十年間，我國航空生物燃料經歷了從無到有的過程，中國民航局于2012年2月受理了中石化1號生物航煤適航審定申請，并于2013年完成中國石化1號生物航煤適航審定。2014年2月12日，中國民航局航空器適航審定司向中國石化頒發了技術標準規定項目批準書，為國產生物航煤的商業應用鋪平了道路。

雖然迄今為止我國還沒有大規模商業應用，但是1號生物航煤的審定是我國民航切實打造綠色低碳航空、推進生物燃油研究和應用的重要措施，是中國自主生產、自主驗證和自主審定的一次重要創舉，也是我國生物航煤應用的里程碑。

航空燃料可持續性認證體系

國內外現有許多生物燃料可持續性標準制定與認證體系，與航空可持續燃料相關的主要有可持續生物燃料圓桌會議（Roundtable on Sustainable Biofuels，RSB）和國際可持續碳認證（International Sustainability&Carbon Certification，ISCC）體系。RSB是由瑞士洛桑聯邦理工大學能源中心協調發起的國際行動，2013年注冊為獨立機構。 RSB原則與標準包含溫室氣體排放、糧食安全、環境保護等12條生物燃料可持續發展的基本原則，并且依照該原則對申請人進行認證。ISCC認證體系是基于歐盟可再生能源指令可持續性要求而開發，主要關注土地保護、經濟和社會可持續性等，ISCC認證表明生物質和生物燃料產品來源于可持續的原料和生產方式。

航空綠色能源展望

可持續航空燃料相比于傳統燃料能減少大約60%～80%的碳排放，是航空業滿足未來人民出行需求持續增長的重要支撐。從2008年至今，全球已經有超過40家航空公司的30萬個航班使用了可持續航空燃料。

歐美航空公司如漢莎、美聯航等通常跟可持續航空燃料制造商、飛機制造商、發動機制造商等共同開展燃料測試、驗證、商業化等工作，空客還在圖盧茲交付中心專門為新飛機提供加注10%可持續航空燃料的服務。波音、空客等均對外宣布將在2030年前交付可以使用摻混比例100%可持續航空燃料的飛機。2019年4月，ICAO進行了第一次可持續航空燃料盤點大會，經統計，全球可持續航空燃料產量從2013～2015年年均232噸到2016～2018年年均5160噸，預計到2032年，全球年產量可達650萬噸。

可以預見，隨著我國環保要求與“雙碳”政策的不斷推進，我國可持續航空燃料的需求將越來越大，可持續航空燃料的普及亟需政府、制造商、航企等各方共同參與推動發展。