国际航空运输协会(IATA)给自己制定了一个宏伟的目标:从2005年到2050年,要将航空工业对环境的影响降低50%。要实现这个目标,提高飞机使用燃油的效率非常重要。同时,使用可再生燃料作为航油也作为一项承诺被明确地提了出来。「生物航油的概念早在十年前就已经产生,但是长久以来一直备受怀疑」, 瑞典生物燃料公司的总裁安杰莉卡-赫尔(Angelica Hull)教授说。

「我们研究替代燃料已经有很长时间。后来,美国前大使迈克尔-伍兹在瑞典的能源和环保技术公司找到了我们。他帮我们从美国国防部高级研究计划局搞到了一大笔资金。」赫尔说。

研发航油的工作已经取得成功,瑞典生物燃料公司的下一个计划是发起一个半工业规模的联盟,每年从生物质中生产10000吨的燃油。这些燃油的一半是航空燃油,其它是汽油和柴油。这样做的环保价值是减少飞机的二氧化碳和微粒物质排放。实验显示,这种燃油的品质已经达到或超过了军用飞机JP-8燃油的标准。由于它的生产原料来自木材工业垃圾、生活垃圾和沼气,所以它不会影响食品生产,也不会占用土地。

从生物质到航油

航空汽油是一种非常复杂的产品,它含有数百种碳氢化合物。因此,要使用生物体生产和化石燃料技术性能相同的产品是一项极富挑战的工作。瑞典生物燃料公司的核心技术是使用纤维素,木质纤维素,或其它碳源作为原材料,用一套获得了专利的方式生产全合成的石蜡油。这一技术的开创性体现在催化剂的研发和合成最终复杂成品所使用的设备上,例如:支链烷烃油、单芳香和环状化合物等等。

生产过程分成两步:第一步是「生物质到酒精」(BTA),第二步是「酒精到飞机」(ATJ)。在第一步中,酒精由包含2到5个碳原子的碳链生产而成,典型的产品的乙醇。在这一步骤中,瑞典生物燃料公司可以选择不同的方式生产酒精,例如通过木屑颗粒发酵合成,或是利用沼气做原料。有的方式甚至使用发酵的生活垃圾或木材做原料。这种生产方式的好处是最终产品都是纯正的短链醇混合物。接下来,化学合成酒精通过氢化作用被转换为碳氢化合物。最后,通过清洁化过程,航油、汽油和柴油分别产生了。

位于斯德哥尔摩的皇家理工学院设立了一个小规模实验厂房,并且已经连续运作了两年。这一厂房的年产量是10吨,包括4.8吨航油、3.5吨汽油和1.7吨柴油。

生物航油的生产车间。

「将酒精作为中间步骤来生产高品质的碳氢化合物燃料是一种灵活多变的技术手段。因此,我们认为利用『酒精到飞机』的技术大规模生产航油具有很大的潜力」安杰莉卡-赫尔说,「我们现在把这种航油称为SB JP- 8,目前美国空军正在他们引入替代燃油的认证项目中测试这一产品。相关数据已经被提交到美国测试机构美国试验材料学会(ASTM),我们希望能在2014年获得这个燃油产品商用的许可。」

引领国际联盟

瑞典生物燃料公司在2013年发起了一个由不同企业和大学组成的国际联盟,他们将各尽所能,提供原料,研发工艺,设计生产设备并建立半工业规模的生产车间。这项由欧盟资助的五年期项目具有重大的可持续发展意义,尤其值得一提的,是它将使用生命周期法对这一生产过程中从原料到成品的环境影响进行评估。这一项目的目标包括有:

  • 证明半工业规模化生产的全合成石蜡油可以达到Jet A,Jet A-1和JP-8等航油规范的性能规格。
  • 证明在生产过程中可以使用不同类型的原材料。
  • 评估生物航油在环境、经济和商业等领域的影响。

本文于2013年11月发布