SAF将主导航空业脱碳

波音公司表示，航空业正在积极开展脱碳项目，可持续航空燃料（SAF）将成为航空业脱碳的重要部分。目前，SAF并未开始大规模应用。全球航空燃料需求为1 000亿加仑（3 790亿升）/年，但2021年全球SAF产量仅为3 300万加仑。拜登政府设定的目标是2030年生产30亿加仑的SAF，2050年生产350亿加仑的SAF。其他国家也设定了SAF生产目标。为了实现政府与航空业的绿色发展目标，SAF需要在十年内加快规模化发展。

如果SAF生产工艺能商业化，并将成本降低到合理水平，航空业将会广泛应用SAF。航空燃料是碳原子数在8～16的烷烃，含有较多支链烷烃和环烷烃，在高空的低温环境中不易冻结。由于芳烃的溶胀性问题，航空燃料中限制芳烃的含量。SAF的生产过程中不含有芳烃，目前可以在航空燃料中掺混50%SAF。

美国材料实验协会（ASTM）批准的SAF工艺路线中，有四条化学转化工艺，其中酯及脂肪酸加氢（HEFA）工艺是最好的商业化工艺路线。HEFA工艺通过将油脂加氢饱和脱氧，并异构化使支链达到航空燃料的要求，最终生产SAF。大多数航空公司只接受HEFA工艺生产的SAF，HEFA工艺避免了粮食竞争问题。

催化蒸汽热解工艺（CH）采用高温高压水蒸汽在催化条件下断键和脱氧，将产生的生物基粗油进行加氢和异构化最终生产SAF。费托合成（FT）工艺利用合成气转化为SAF。如果合成气来自生物质、垃圾或造纸黑液，通过费脱合成的SAF就是ASTM批准的SAF第三条路线。由于费托合成的产品为直链烃，通常还需要增加异构化工艺。第四条路线是醇制航空燃料（ATJ）。首先通过微生物发酵产生醇类化合物，再通过ATJ工艺将异丁醇转化为异丁烯（或将乙醇转化为乙烯），烯烃再通过齐聚反应生成SAF。

炼厂可以在原料中掺入5%的裂解油、生物质原油或生物费托油，生产出的航空燃料可作为5%生物基含量的产品。目前大多数SAF是利用油脂通过HEFA工艺合成的。SAF的主要生产商有Neste和世界能源公司。Neste正在投资15亿美元将新加坡的SAF装置从0.34亿加仑/年扩大到4.95亿加仑/年，预计2023年将投产。世界能源公司与空气产品公司合作投资20亿美元将洛杉矶附近的SAF装置（0.49亿加仑/年）进行扩能，预计2025年将扩大到3.4亿加仑/年。

未来ATJ和费托合成工艺可能将实现规模化生产。Gevo和Lanza都在计划建造ATJ装置，计划2030年产能达到10亿加仑/年。FulcrumBioEnergy计划在Nevoda建造一座利用费托合成工艺生产SAF的装置。研究人员表示，可通过可再生能源电力生产液体燃料（PTL）工艺，利用捕集的二氧化碳与可再生电力电解水的氢气合成SAF。瑞士的技术研究机构Synhelion正在推动PTL技术的商业化，使用聚光太阳能加热到1 500℃，利用催化剂将空气中二氧化碳与氢气转化为合成气，再通过费托合成工艺生产SAF。Neste和世界能源公司也在研究PTL工艺。

费托合成装置可以生产生物柴油和SAF，目前生产生物柴油利润更高。费托合成装置生产生物柴油时，柴油收率为87%，石脑油为13%。费托合成生产SAF时，SAF收率为75%，石脑油为25%，低价值的石脑油收率相对较高。长期内，电力和氢能将占地面交通运输能源的大部分市场份额，但航空领域内SAF将成为主导。业内人士表示，航空业在2030年和2050年的减排目标推动下，SAF产业将加速发展，预计2026年SAF产能将超过2亿加仑/年。