助力“雙碳”，生物航煤蓄勢待發

茅佳兵

隨著經濟的快速發展，航空運輸業保持著持續增長的態勢，使用傳統航空燃料帶來的溫室氣體排放逐年增加。據估計，2019年航空運輸業產生的CO2排放總量約9億噸，超過全球排放總量的2%。為了保障航空運輸業的可持續發展，推進低碳革命和著力發展以低碳為核心的新能源技術已成為國際民航業的普遍共識。

可持續航空燃料

民航飛機的特點和現階段的技術水平決定了氫能、電能、核能等新能源在短期內無法普及和應用，航空運輸業在低碳能源上并沒有太多的選擇，在很長一段時間還需要持續地和液體燃料打交道，具有低碳、可持續特點的液體航空替代燃料必將是被重點關注的領域。2017年9月國際民航組織明確提出了“航空替代燃料必須滿足可持續性”這一環境要求，并將這種替代燃料稱為“可持續航空燃料（SAF）”。

今年1月，波音公司表示，將在2030年前開始交付使用100%SAF的商用飛機。其發布的首份可持續發展報告更是聚焦SAF，將其作為目前航空運輸業碳減排最直接最有效的手段。同樣在今年，空客公司、德國DLR研究中心、羅羅以及可持續航空燃料生產商Neste聯手啟動了具有開創性的“替代燃料排放和氣候影響”（ECLIF3）項目，研究使用100%SAF對飛機排放和性能的影響。

生物航煤是可持續航空燃料中目前應用較廣的一種。生物航煤是指從廢棄油脂、農林廢棄物、藻類等生物質原料中提煉的可供航空器使用的新型燃料，無需對飛機現有燃油、動力等相關系統進行改造。其成分與傳統航煤基本一致，燃燒過程中碳排放比例不變，但由于其原材料在生長過程中會吸收空氣中的二氧化碳，除煉化中的能耗外，不會額外增加空氣中二氧化碳的含量，從而起到減少碳排放的效果。根據測算，生物航煤全生命周期二氧化碳減排幅度在67%至94%之間。

目前生物航煤的主要生產工藝路線包括加氫法、費托合成、生物質熱裂解技術、催化裂解技術、生物異丁醇轉化等，其中加氫法和費托合成法生物航煤制備技術發展迅速。而無論何種工藝生產的生物航煤均滿足“航空替代燃料可持續標準”，是一種具有較高技術成熟度和市場應用前景的可持續航空燃料。

商業化應用現狀

英國是在民航領域最早成功完成生物航煤飛行試驗的國家。早在2008年，英國維珍大西洋航空公司的一架747客機采用與傳統燃料混合的生物燃料，成功從倫敦飛往阿姆斯特丹。此后美國、巴西等國家也相繼完成了首次生物航煤的商業試飛。

2011年，全球燃油標準機構批準了生物航煤在民用航空領域的應用。隨即德國漢莎公司開通了生物航煤的定期航班，并持續了半年之久。

2015年，通過每年向其用戶提供250萬升含50%生物航煤的航空燃料，挪威奧斯陸機場成為全球首家定期供應生物航煤的樞紐機場。

目前，國外生物航煤的發展重點已從原材料生產、加工工藝研究轉向了商業應用，開展了大量試飛和應用推廣工作。截至2020年底，使用生物航煤的商業飛行已超過10萬次。美國、瑞典、挪威的5個機場已實現生物航煤的常規加注，8個機場進行了生物航煤的批次加注。

在國內，中石油最早涉足生物航煤領域，2007年開始原材料種植計劃，次年聯姻美國霍尼韋爾公司生產。2010年波音公司與中國企業開展了一系列與開發生物航煤相關的活動，并簽署了三項合作諒解備忘錄，2011年國內首次生物航煤驗證飛行圓滿成功。

此外，中石化于2009年開始以餐飲廢油為原料的加氫工藝研究，并在2013年成功完成試飛，2014年中國民航局向中石化頒發國產1號生物航煤技術標準規定項目批準書。2015年國內首次商業載客飛行取得成功，2017年國內首次完成使用生物航煤跨洋載客飛行。

從2017年跨洋示范運營后，國內企業及研究機構如中石化、中石油、北航、民航大學、北京三聚環保等雖從生物航煤的原材料開發、生產工藝研究、生產設備建設等角度進行了持續性的工作，但由于生物燃油成品油價格高、原材料供應不穩定、缺少政策扶持等原因，商業應用處于停滯狀態。國內已有設備也通過技術改造等方式改為生產其他生物燃料產品。

發展新機遇

2013年，國際航協飛行環境總監保羅·斯蒂爾在國際民航組織的一次會議上指出：“從技術研發、試飛成功到實現大規模商用，生物航煤的發展將遭遇一個低谷。前一個階段的成果是行業努力所能達到的，但之后就需要更多政府層面的支持和幫助。”歐美國家通過政策扶持、行業約束等方式，已實現了小規模的商業應用。而中國的生物航煤發展顯然正處于這樣一個低谷中，但隨著2021年兩會“雙碳”要求被寫入政府報告以及國內碳排放交易市場的正式上線，減少碳排放成為各行業現實且緊迫的需求。

對于航空運輸企業而言，飛機的單機價值高、壽命周期長等特點，決定了短期內無法實現對現有機隊的更新換代，同時增量型的市場勢必導致企業碳排放的增加。而航空運輸企業從技術層面實現減碳顯然沒有太多選擇，此時采用技術成熟度高、無需對飛機進行改造且具有良好減碳效果的生物航煤，或許會成為航空運輸企業落實“3060目標”的最佳手段，這也將成為國內生物航煤商業應用和產業化發展的新機遇。

以往國內相關企業和研究機構的工作主要集中在原材料開發和生產工藝研究領域，也取得了較大的技術突破，但對可持續航空燃料的研究不深。這是由于國內生物航煤飛行嘗試主要集中在2015年以前，而當時我們國家的ARJ21-700飛機正處于取證攻堅的關鍵階段、C919飛機也未首飛，只能選擇波音或空客的飛機進行相關驗證和試飛，關鍵環節和核心技術受制于人。隨著2016年首架ARJ21-700飛機交付運營、2017年C919飛機首飛成功，國內已經具備了相關的技術、經驗和條件開展飛機驗證和試飛工作，這也為國內生物航煤技術發展提供了新的可能。

同時生物航煤產業在國內有著得天獨厚的條件，2020年我國已經成為全球最大的國內航空市場，年均航空煤油消耗量超過3000萬噸，市場前景廣闊。西北大量地區的土地雖有干旱、貧瘠的特點，但非常適宜麻瘋樹、亞麻薺等耐旱作物種植，是生物航煤原材料的優良產地。此外，我國每年餐飲廢油數量很大，這都為生物航煤的原材料提供了極大便利。

“雙碳”目標打響了國內生物航煤產業化發展的發令槍，相關企業和研究機構紛紛開始布局。不久前，民航二所組織召開了國內航空燃料可持續發展大會，參會單位包括燃油生產企業、航空公司、研究機構等。會議主要圍繞國內生物航煤生產與應用展開，目的在于推動生物航煤產業化發展。

當然，由于國內商業應用仍處于停滯狀態，缺少必要的經驗，同時也沒有針對性的扶持政策和行業約束，我國生物航煤產業化發展之路注定不可能一蹴而就。因此首要目標是進行生物航煤的商業生產，建立生物航煤示范運營航線。初期首選國產大飛機，這不僅僅是因為國產生物航煤+國產大飛機的標簽可以有更好的宣傳效果和社會效應，有利于商業推廣，更重要的原因在于飛機端驗證、飛行保障等關鍵環節和核心技術的研發。在常態化的示范運營中，同步探索包括原材料供應、燃油煉化、驗證、運輸、儲存、運營的全產業鏈工作。

歐美發達國家正大力推進以生物航煤為代表的可持續航空燃料技術，力圖成為新規則的制定者和領跑者。筆者在此呼吁相關部門盡早針對我國國情，出臺政府層面的發展規劃，支持技術研究和產業鏈構建，利用制度優勢實現彎道超車。（本文圖片由宋楊提供）