“双碳”目标下的可持续航空燃料

崔玺康　邢子恒　胡晓佳

对于航空业而言，可持续航空燃料是践行碳达峰、碳中和的重要技术手段，也是控制我国航空运输碳排放增长亟待研发的关键性技术产品。目前欧美国家已率先实现常规加注可持续航空燃料用于商业航班，我国航空业亟需跟进并加快研究清洁可再生航空能源，以推动航空业可持续发展。

民航如何实现“双碳”目标

航空业实现“双碳”目标必须节能减排，节能主要是节约航空燃油，提升燃料利用效率;减排主要是增加可持续航空燃料等清洁能源的使用，减少航空燃油燃烧排放的净二氧化碳量。未来随着民航运输业的不断发展，即使能源消耗总量可能会增加，但是由于清洁低碳能源的大规模使用，实际的碳排放未必会相应增加，从而在不影响发展的情况下实现碳达峰、碳中和目标。由于目前商业航空还只能使用液体燃料，因此使用可持续航空燃料是达到“双碳”目标的最有效方式。

可持续航空燃料的定义

ISO13065：2015标准定义了“可持续性”是指在不影响后代需要的情况下，满足现在需要的一种概念。即充分考虑到产品生命周期中所涉及的温室气体排放、水资源、土地资源、空气和生物多样性、土地利用和经济发展等问题，利用一系列标准与原则、规范与管理办法来确保其在环境、经济、社会等三方面的可持续发展。

国际民航组织公约附件16《环境保护》第Ⅳ卷“国际航空碳抵消和减排计划”中，进一步定义可持续航空燃料为“满足可持续性标准的来自生物质或废弃物的航空燃料”，可同传统航空燃料按比例掺混后直接加注到飞机上。考虑到生物质在生长过程中的固碳作用，从全生命周期的角度看，可持续航空燃料相对传统航空燃料具有减排作用。

生物质原料在成长过程中不断吸收二氧化碳，当制备成航空燃料后，燃烧过程中只是把之前吸收的二氧化碳再次排出，排放在空气中的二氧化碳并没有额外增加;而传统化石燃料本质上则是将亿万年以来固定在地下的碳排放出来，增加了额外的二氧化碳，因此可持续航空燃料这样的生物质燃料相比传统燃料具备减排效果。

可持续航空燃料的适航审定

作为新型航空燃料，可持续航空燃料首先需要满足适航审定的要求，主要体现在理化指标、特性指标、部件兼容性及发动机测试等涉及安全的技术问题。以美国为例，对新燃料的性能验证主要按照ASTM D4054标准进行。根据燃料原材料以及试验项目的不同，ASTM D4054对航空生物燃料的批准又可分为全流程审批和快速审批。

全流程审批指对航空生物燃料开展全面的性能验证，主要包括四个阶段。第一阶段是规格试验;第二阶段为特性试验，包括化学、物理、性能特性、电性能、地面工作安全性能和初步的材料相容性等;第三阶段是发动机和机身密封胶/涂层/金属等材料相容性测试、发动机发热段测试、组件测试、燃烧部件测试等;第四阶段是发动机测试和飞行验证。根据FAA的统计结果，采用全流程批准一种航空生物燃料所需时间一般为3年以上，总计费用超过500万美元，调合比例最高为50%。快速审批则是首先对燃料组成进行精确分析，如果组成符合传统航煤组成统计数据范围，只需要完成特定性能测试，大大简化了试验项目的审批方式。根据FAA的统计结果，采用快速审批一种航空生物燃料所需时间一般为1年左右，总计费用约50万美元，调合比例最高为10%。

我国对新型航空燃料的批准主要采用CTSO的方式。中国民航局前期已发布《含合成烃的喷气燃料》（CTSO-2C701），对航空生物燃料的性能验证，也主要借鉴ASTM D4054的方式进行。

2010年到2020年的十年间，我国航空生物燃料经历了从无到有的过程，中国民航局于2012年2月受理了中石化1号生物航煤适航审定申请，并于2013年完成中国石化1号生物航煤适航审定。2014年2月12日，中国民航局航空器适航审定司向中国石化颁发了技术标准规定项目批准书，为国产生物航煤的商业应用铺平了道路。

虽然迄今为止我国还没有大规模商业应用，但是1号生物航煤的审定是我国民航切实打造绿色低碳航空、推进生物燃油研究和应用的重要措施，是中国自主生产、自主验证和自主审定的一次重要创举，也是我国生物航煤应用的里程碑。

航空燃料可持续性认证体系

国内外现有许多生物燃料可持续性标准制定与认证体系，与航空可持续燃料相关的主要有可持续生物燃料圆桌会议（Roundtable on Sustainable Biofuels，RSB）和国际可持续碳认证（International Sustainability&Carbon Certification，ISCC）体系。RSB是由瑞士洛桑联邦理工大学能源中心协调发起的国际行动，2013年注册为独立机构。 RSB原则与标准包含温室气体排放、粮食安全、环境保护等12条生物燃料可持续发展的基本原则，并且依照该原则对申请人进行认证。ISCC認证体系是基于欧盟可再生能源指令可持续性要求而开发，主要关注土地保护、经济和社会可持续性等，ISCC认证表明生物质和生物燃料产品来源于可持续的原料和生产方式。

航空绿色能源展望

可持续航空燃料相比于传统燃料能减少大约60%～80%的碳排放，是航空业满足未来人民出行需求持续增长的重要支撑。从2008年至今，全球已经有超过40家航空公司的30万个航班使用了可持续航空燃料。

欧美航空公司如汉莎、美联航等通常跟可持续航空燃料制造商、飞机制造商、发动机制造商等共同开展燃料测试、验证、商业化等工作，空客还在图卢兹交付中心专门为新飞机提供加注10%可持续航空燃料的服务。波音、空客等均对外宣布将在2030年前交付可以使用掺混比例100%可持续航空燃料的飞机。2019年4月，ICAO进行了第一次可持续航空燃料盘点大会，经统计，全球可持续航空燃料产量从2013～2015年年均232吨到2016～2018年年均5160吨，预计到2032年，全球年产量可达650万吨。

可以预见，随着我国环保要求与“双碳”政策的不断推进，我国可持续航空燃料的需求将越来越大，可持续航空燃料的普及亟需政府、制造商、航企等各方共同参与推动发展。