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先进航空生物燃料能投入使用了吗?_航空

时间:2020-03-17 17:38 作者:木木 来源:

中国航空报讯:2008年, 航空业人士齐聚于全球最大的航空公司——波音公司, 希望能够解决一个重要问题。那时, 美国在总统奥巴马的领导下正在制定应对气候变化的政策,其中之一涉及减少航空燃料的排放。

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一年前,一项呼吁“先进生物燃料”的新法律得到美国国会两党的支持,这项法律看起来像是能够实现减少航空燃料排放的有力工具。与石油基燃料相比,这类新型燃料有望能减少至少50%的温室气体排放。它针对的是交通业,该行业是仅次于发电业的第二大二氧化碳排放产业。那时太阳能和风能已经开始减少发电厂的排放,并且普遍的假设是,十年内汽车工业也将开始通过生产电动汽车来减少其在交通领域排放上所占的比重。但是航空公司担心他们无法使用太阳能与风能为商用飞机提供动力。电动飞机并不在发展计划上。“他们说,‘我们需要帮助。我们自己搞不定。’然后我们回答,‘行,我们能搞定。’”波音公司负责开发新航空燃料的首席战略师摩根回忆道。

作为美国主要的出口公司之一, 波音与150多个国家有贸易往来, 其与航空公司合作开发更省油的飞机以及提供更好的飞行体验。如今波音帮助成立并领导可持续航空燃料用户组织(Sustainable Aviation Fuel Users Group, SAFUG)。目前该组织成员有27家航空公司,占世界航空燃料消耗的三分之一。有一个步骤完全在波音与全球航空公司的能力之外:开发并测试能够满足温室气体减排目标的新型航空燃料, 同时这种燃料也需要满足严格的航空标准。这种燃料不能冻结,同时必须足够强大且安全以运行喷气发动机,并且能够使用现有的燃料传输系统。另一个目标是航空公司的乘客在飞行时不能察觉出有任何异样。

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“我们正在尝试建立一个新的行业,这个行业不会以我们以往的方式存在。”摩根解释说,他本是金融专家,因为熟悉生物燃料而进入波音公司。寻找能够满足航空公司、环保组织和政府的要求的低碳生物燃料耗费了大量的时间和精力。但是摩根说,他将之视为改变的第一步。

建议从四面八方而来。环保组织担心新型燃料的来源,拒绝了以树木为原料制作生物燃料的提议。他们尤其担心为了种植棕榈树而破坏雨林。社会组织不乐意看到为了制作生物燃料而破坏食物来源,比如使用玉米,或者占用农业用地,因为人口的增长带来更多的食物需求。波音公司和其他可持续航空燃料用户组织成员也与其他组织合作。环保组织、农业组织和社会组织的代表以及航空器、航空发动机制造公司的专家开展了可持续生物材料圆桌会议(Roundtable on Sustainable Biomaterials, RSB)。该会议的目的是就一个可持续标准达成共识, 而非若干个标准。

“我们很早就给市场发出了一个信号,表明我们将设置一个高标准。我们说,‘伙计们,要是想和我们做生意的话,那得按我们的高要求来。’”摩根解释说。

芬兰先驱

当前航空业排放了全球2%的温室气体。如果航空工业不能成功地减少其排放,到2050年这一数字将上升到3%。

回顾过去,摩根认为航空业困境的特点是没有清晰的标准和全新想法难以获得支持,“缺少现有企业也有好处。没有负责生产生物燃料的企业,于是我们可以从一开始就按我们的想法去建立它。”

随后的飞行测试显示耐思特公司(Neste Corp)有一些很有前景的成果,该公司成立于1948年,是芬兰的国有石油企业。2005年该公司开始关注于利用脂肪酸以及油性农作物残渣——比如棕榈油——生产柴油。

欧洲的清洁能源市场巨大,耐思特公司很快主导了这一市场,为卡车与汽车制造柴油。在被绿色和平以及其他环保组织攻击后,耐思特公司开始改变其加工方式。它同意逐步淘汰用于多种食物制造的棕榈油,并主要依赖于用不可食用的动植物废弃物和残渣制造燃料,这种燃料被称为“氢化植物油燃料”, 与煤油非常相似。

与波音公司以及其他可持续生物材料圆桌会议成员合作,耐思特公司提出一种称为“Drop-in”的燃料,其可用于喷气式发动机和涡轮螺旋桨发动机。到目前为止,根据耐思特公司美国总经理费纳德仕的说法,该燃料已经在1200架商用飞机成功进行了测试。在开发生物喷气燃料的竞争中,使耐思特公司的燃料与其他竞争者不同的是该公司已经运营了两座生物柴油精炼厂,因此其可以快速扩大97成人网生产规模并且生产更多的航空燃料,按该公司的说法,可以减少一架客机40%到90%的温室气体排放。

“可以确定地说,耐思特是先行者,”波音公司的摩根说道,“他们承担了巨大的风险,配得上他们获得的声望。在很多人还没有下赌注的时候,他们将公司的很大一部分押在可再生燃料的未来上。”

还有一个被称为“国际ASTM”的障碍。该组织是成立于1898年的美国测试与材料学会(American Society for Testing and Materials, ASTM),它的第一项决定是批准宾夕法尼亚铁路公司生产用于铁轨的钢铁。此后该组织已经国际化并在全球各地设有办事处,以帮助超过12000项产品建立健康、质量、安全标准。波音及其他飞机和喷气发动机制造商成立了一个ASTM委员会,以决定耐思特公司生产的燃料是否可以在全球范围用于生产低碳航空燃料。

“生物燃料1.0”的结束

如果ASTM批准,可再生喷气燃料的储量将从每年仅二百万加仑(757万升)上涨到预计二十亿加仑(75亿升)。

这并不够全球航空业的用量, 但是正如摩根解释的那样,“这是很重要的一步,因为我们将走出实验阶段,以有竞争力的价格在工业界大量运用。

摩根希望正在扩大的市场将鼓励更多的炼油厂和其他公司开展这一业务。这将标志着他所说的“生物燃料1.0”阶段的结束, 这一阶段对政府、创新者、投资者而言风险很高,他们假定迅速采用低碳航空燃料是一项冒险。与耐思特公司不同,许多尝试开发生物燃料的公司已经破产了。还有一些公司将业务转移到非航空领域。

幸存公司之一Cool Planet Energy Systems位于科罗拉多州格林伍德村,其在2009年因为一项称为热解的技术而轰动一时,该项技术能在没有氧气的情况下加热农业废物、木片和坚果壳,产生的气体随后通过催化剂发生反应产生液态生物燃料。“不需要进一步精炼或提高品质工序,产品就是可使用的液态燃料,要做的只是将它们混合一下。”Cool Planent的业务开发主管鲍尔森解释道。但这一工艺也产生了废物炭。据鲍尔森所说,该工艺吸引了三大主要石油公司的投资并且得到了美国农业部9100万美元的资助。该公司用于生产可再生航空燃料的潜在原料似乎是无穷尽的。

他表示,“在洛基山脉北部有4200万英亩(17万平方千米)被甲虫毁坏的树林。这些树将倒下、腐烂, 最后变成沼气,比变成二氧化碳更糟。”如果将这些木片加工成生物燃料,他的公司将真正地减少大气中的温室气体。

Cool Planet建立了一座正常运转的实验工厂,但其从未达到可以开始销售生物燃料的地步。投资者拒绝提供其建立第一座商业规模工厂所需的数亿美元。“最困难的事情是建立第一座商业规模的工厂。它将会是有史以来效率最低的工厂,因为我们需要从中学习。”鲍尔森解释说。为了维持业务,Cool Planet急切地需要一款可供销售的产品,于是公司转向炭,即热解工艺留下的废物。该产品的商标为“Cool Terra”,该公司将其描述为“旨在改善土壤健康的工业生物碳”。目前Cool Planet公司将其作为土壤添加剂在48个州销售。根据鲍尔森的说法,这款土壤添加剂在高尔夫球场和种植番茄、草莓的园子里很受欢迎。

Cool Planet表示,公司已经募集了3000万美元并且正在路易斯安那州建造一座被设计用于生产炭的工厂。鲍尔森解释说公司还没有准备好实现生产生物燃料的梦想。“我们得分步骤进行。”

另一家成功“软着陆”的幸存公司是Solazyme, 它是一家位于旧金山的初创公司,致力于利用藻类和糖类制造生物燃料,直到去年该公司股票暴跌之前,其似乎前途无量。但随后该公司将自己改名为“TerraVia Holdings Inc.”,销售用于化妆品业和食品业的藻类提取油。

KiOR是2007年成立于德克萨斯州帕萨迪纳市的一家公司,由于其将木片转化为生物燃料的工艺短暂地获得了15亿美元的估值,但未能实现其估算的目标生产值,于2014年破产。密西西比州是KiOR第一座商业工厂所在地,但密西西比州总检察长称其是“密西西比州有史以来最大的欺诈案之一”。至少还有6家公司遵循KiOR公司的发展轨迹。不过其他公司幸存下来,准备迎接下一个挑战。

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