航空生物燃料技术的开发与应用

张宇瀚

摘 要：近年来，各国对于温室气体的排放要求越来越严格，石油能源也开始面临枯竭，在这一背景下，航空生物燃料技术开始得到发展。针对航空生物燃料，我国已经研制出多种制备方法，其中代表性的就是生物油改性制备法，该文主要针对航空生物燃料的应用趋势、技术问题等进行了综述，并针对我国航空生物燃料技术的发展提出建议。

关键词：航空生物燃料 技术问题 应用趋势

中图分类号：TE667 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0109-02

随着世界经济的发展，航空行业也得到迅猛发展，航空燃油需要也与日俱增。而石油作为航空燃油的主要来源，需求量自然是越来越多。石油属于不可再生资源，开采时间较长，这就造成航空能源面临着资源匮乏的问题。同时航空煤油在使用过程中产生二氧化碳，这对环境的影响是巨大的，如何减少航空业二氧化碳的排放是一个重要课题。

1 我国航空燃料消费及二氧化碳排放

1.1 我国航空燃料的消费情况

我国航空燃料从1986—1995年从5.4万BPD到10万BPD属于平稳增长时期，但是从1995年有一个明显的增长，尤其是到了2006年以后，生产力明显跟不上消费量的增加，到2015年航空燃料达到了近55万BPD。今后的航空燃料需求增长率可能会有所减缓，但是仍然是处于上升趋势。

1.2 我国航空产业的二氧化碳排放情况

据统计数据可知，到2015年二氧化碳排放量最大的是美国，它占全球航班二氧化碳排放量的1/4。我国的二氧化碳排放量占全球第二，占总排放量的8%。我国面积大、人口多，国内航班的二氧化碳排放量是国际航班排放量的2.8倍。就目前国际航班二氧化碳排放量来看，我国比美国、英国、德国、UAE、日本都要少，目前排第六位，但是考虑今后我国国际航班的快速建设，我国国际航班二氧化碳排放量也会增加。

2 我国航空生物燃料的开发

随着环境保护政策的加强，全球航空业对二氧化碳排放量的重视程度也越来越高。而且我国航空业也在不断扩大，石油资源越来越少，因此我国也开始研究航空生物燃料的使用。2012年，中国石油化工股份有限公司提出了1号生物航煤试航审定的申请，这标志着我国在航空生物燃料研发上迈出了坚实的一步。

（1）Sinopec与空中客车、中国东方航空生物燃料的开发：2012年8月，空中客车与清华大学签署协议，开始研究以废食用油、海藻为生物的原料进行生物燃料的开发。2006年Sinopec旗下的石油化工科学研究院开始探讨以棕榈油和菜籽油为原料的航空燃料生产。2012年成功进行了以棕榈油和菜籽油等为原料的航空用油的生产方式。

（2）CNPC与波音公司、UOP、中国国航进行的航空生物燃料的开发：2009年中国石油天然气公司与UOP共同开始探讨以生物质为原料的柴油及航空燃料生产技术。波音研发与技术部和中科院在青岛共同开发藻类种植、收割和加工技术。在2011年首次进行了航空生物燃料的试飞。2012年，美国波音公司和中国的COMAC公司在北京航空科技研究所研究开发了以废食用油为燃料的航空生物燃料技术及二氧化碳减排技术。随着经济的发展，我国旅客输送量会越来越多，如果不积极进行生物航空燃料开发，那么我国航空系统二氧化碳的排放量将会是巨大的。如果使用废食用油为原料进行生物航空燃料开发，既经济又节能，将为环境治理带来良好的途径。

（3）其他：2012年，EADS与ENN Group达成协议，开始探索以微细藻类为原料的航空燃料生产，并且已经在内蒙古创建示范基地。2013年阳光凯迪新能源集团开始研发以秸秆、树枝等农林业废旧物加工生产航空燃料。并且到目前为止，已经建设出了万吨级的商业示范化装置。

目前，针对航空生物燃料，我国已经研制出多种制备方法，其中代表性的就是生物油改性制备法，常见的制备方式有催化裂解法、催化加氢法、分级精制法等等。在生物油中，有大量不饱和键，并含有醛类、酮类、酚类物质，对生物油进行加氢脱氧处理可以有效提升生物油饱和度，使氧元素以CO2和H2O的方式脱出，以此来提升生物油能量密度与稳定性。催化裂解生物油植被法有着良好的发展前景，但是还存在结焦率高、产率低、催化剂活性差的不足，且如果温度过高，会导致生物质油出现聚合反应，因此，还需要进行进一步研究。目前，发展最为成熟的就是油脂两段加氢技术，这属于第二代生物柴油生产技术，其原料采用精制动植物油脂，第一段使用的是NiMo/Al2O，在200 ℃～500 ℃、2～15 MPa的条件下实现加氢脱氧、加氢饱和与加氢脱羧反应，生成直链烷烃、丙烷等。第二段则使用Pt/SAPO-11/Al2O3作为催化剂，在200 ℃～500 ℃环境下，将直链烷烃进行深度异构化处理，生成C9～C16烷烃，也就是航空生物材料。

3 结语

随着经济发展，航空业也迅速发展，我国航空对燃料的需求量大大超过了生产量，我国对国外原油依存度逐年提高，从用油安全的角度考虑，生物能源开发势在必行。从环保角度分析，我国航空二氧化碳的排放量與日俱增，对环境造成了巨大的压力。而航空生物燃料在二氧化碳的排放上要大大低于石油燃料的排放量，以生物质、废食用油为原料开发的航空生物燃料既能够代替传统能源，又能够减少温室气体的排放量。从能源角度考虑，石油属于不可再生资源，开采周期长。而航空生物燃料的原材料是可再生的植物油或生物质，加强航空生物燃料的研发，对于世界能源起到了有效的保护作用。但是这需要政府及相关部门的支持，扩大研究和生产规模，并逐步降低其生产成本。我国应采取通过整合资源和多方协作的方式，不断提高航空生物燃料的生产技术，相信航空生物燃料会有一个广阔的市场。

参考文献

[1] 齐泮仑，张国静，曹亦农，等.中国生物柴油大规模发展应首先解决的问题[J].化工中间体，2009（7）：6-11.

[2] 孙海洋，苏海佳，谭天伟，等.我国航空生物燃料的现状及思考[J].生物产业技术，2013（2）：7-12.

[3] 孙洪磊，吕继兴.航空生物燃料发展风险的多层次灰色评价[J].中国民航大学学报，2015（3）：44-47.

[4] 胡徐腾，齐泮仑，付兴国，等.航空生物燃料技术发展背景与应用现状[J].化工进展，2012（8）：1625-1630.

[5] BSM.Sturm，P Edward，S Val，et al.Controls of microalgal biomass and lipid production in municipal wastewater fed bioreactors[J].Environ. Prog.& Sustainable Energy，2012（1）：10-16.