■ 陸 鳴

不與人類爭“食”的二代航空生物燃料

■ 陸 鳴

澳大利亞國家科學機構(gòu)聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）與該地區(qū)主要的航空公司發(fā)表了“可持續(xù)航空燃料路線圖情況”，發(fā)現(xiàn)可以從農(nóng)作物殘渣、林業(yè)殘余物、城市垃圾以及微藻等非食物獲得第二代航空燃料。與第一代航空生物燃料相比，第二代航空生物燃料既不會在食物或水資源等方面與人展開競爭，也不會引起森林采伐行為，商業(yè)經(jīng)濟性較高。

下面一起來認識一下這些不與人類爭“食”的二代生物航空燃料原料。

生物類衍生油

1.亞麻薺油

亞麻薺(Camelina sativa(L.)Crtz.)是一種古老的優(yōu)質(zhì)油料作物，亞麻薺籽含油量高于40%，其中不飽和脂肪酸亞油酸和亞麻酸占油脂的58%以上，廣泛應用于儀器生產(chǎn)等多種工業(yè)領(lǐng)域。亞麻薺油餐用副產(chǎn)品還可作為高蛋白質(zhì)動物飼料，提高肉類、奶制品、家禽、雞蛋等的Omega-3含量，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已批準將其作為牲畜飼料。

亞麻薺

2.蓖麻油

蓖麻油存在于蓖麻（Ricinus communus）的種子里，含油量約35%～57.%。蓖麻油享有“綠色潤滑油”美譽，是一種重要的工業(yè)用油，可以生產(chǎn)潤滑油、油漆、表面活性劑等。

蓖麻

由以色列Evogene公司開發(fā)出從變種蓖麻油生產(chǎn)的生物噴氣燃料（Biojet），驗證認為其符合替代航空燃料關(guān)鍵的國際標準的規(guī)格要求，可替代航空燃料。2015年，南開大學李偉團隊首次以蓖麻油為原料，通過合適的催化反應技術(shù)實現(xiàn)“蓖麻油加氫”，成功制備出高選擇性生物航空煤油。

3.粗麻瘋樹油

麻瘋樹（Jatropha carcas L.）又名臭油桐、青桐木、假花生、綠玉樹等，是有較強耐干旱瘠薄能力的油料作物。麻瘋樹種子含油率約40%～60%，經(jīng)改性的麻瘋樹油在閃點、凝固點、硫含量、一氧化碳排放量、顆粒值等關(guān)鍵技術(shù)上均達到歐洲二號排放標準，被稱為生物柴油樹。麻瘋樹種子是傳統(tǒng)的肥皂及潤滑油原料，有瀉下和催吐作用，油枯也可作農(nóng)藥及肥料。

麻瘋樹

由于產(chǎn)量不穩(wěn)定、提取技術(shù)等問題，麻瘋樹生物燃料項目在我國和印度推進的也不是太順利，英國石油公司等多家公司已經(jīng)撤回了麻瘋樹項目的投資。但是，關(guān)于麻瘋樹作為生物燃料的研究仍在繼續(xù)。日前，韓國的一個團隊就開發(fā)出一種可以就地產(chǎn)生氫氣的方法，以減少麻瘋樹油的加工成本。

4.微藻油技術(shù)

微藻生長不會占用土地和淡水，還能通過光合作用吸收二氧化碳、生物固碳。用微藻生產(chǎn)生物噴氣燃料主要有微藻培養(yǎng)、收集、脫水、萃取微藻油和微藻油加工等幾個步驟，其中微藻培養(yǎng)和萃取微藻油是核心步驟，也是工業(yè)生產(chǎn)的難點。世界上主要的跨國石油、化學公司，包括?？松梨诠尽⒂凸?、馬泰克公司、殼牌公司與陶氏化學公司等，均宣布開展微藻技術(shù)方面的開發(fā)合作，致力于從微藻生產(chǎn)噴氣燃料。

木質(zhì)纖維

1.林業(yè)廢棄物

林業(yè)廢棄物包括剩余的樹枝、鋸末和其他林業(yè)廢棄物等。哥倫比亞大學和波音公司在2015年進行的研究發(fā)現(xiàn)，從林業(yè)廢棄物制取的航空生物燃料能滿足不列顛哥倫比亞省每年噴氣燃料需求的10%，即約4600萬加侖或1.75億公升。這些燃料也可以為車輛提供動力。

Red Rock生物燃料公司（RRB）采用木質(zhì)生物質(zhì)氣化生產(chǎn)合成氣開始，然后經(jīng)清洗，并送到費托合成單元，再轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴類，液態(tài)烴類經(jīng)加氫處理產(chǎn)生噴氣燃料、柴油和石腦油。RRB公司的第一個工廠每年生產(chǎn)至少1200萬加侖的可再生噴氣燃料、柴油和石腦油。早在2014年，美國西南航空公司已與RRB簽署了以林業(yè)廢棄物為原料的生物燃料購買協(xié)議。

2.非糧生物質(zhì)

2014年12月22日，由中國科學院廣州能源研究所以秸稈等木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)及木薯等非糧生物質(zhì)為原料，研發(fā)出了生物質(zhì)高效水熱解聚—水相化學催化合成生物航空燃油新技術(shù)，并設(shè)計建成了國際上首座生物質(zhì)水相催化合成生物航空燃油中試裝置，生產(chǎn)的生物航空燃油經(jīng)國家油品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，達到了國際生物航空燃油ASTM7566標準，具備了應用于航空飛行的質(zhì)量可行性。中試結(jié)果表明，8～10噸秸稈類生物質(zhì)原料可生產(chǎn)1噸生物航空燃油產(chǎn)品，生產(chǎn)成本約為8000～10000元/噸。我國在這一技術(shù)領(lǐng)域率先取得突破，有望成為率先掌握纖維素生物航空燃油生產(chǎn)技術(shù)的國家。

3.甘蔗渣

巴西是世界上的甘蔗生產(chǎn)大國，也是走在以甘蔗乙醇生物燃料技術(shù)的前列。不過，因糖價和油價下跌，在過去5、6年內(nèi)巴西約有70家乙醇生產(chǎn)商宣告破產(chǎn)。但是，以甘蔗渣原料的生物燃料研究仍在繼續(xù)。

生物技術(shù)公司阿米瑞斯（Amyris）公司于2014年7月31日宣布，已經(jīng)與巴西航空公司GOL合作，完成采用甘蔗衍生的法呢烷可再生噴氣燃料第一次國際商業(yè)飛行。實驗表明，以甘蔗作為航空燃料的原料在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的。

2009年，日本航空公司一架未搭載乘客的波音747-300飛機首次使用生物燃料進行試飛并取得成功。此次測試的燃料共由亞麻薺油、麻瘋樹油以及海藻3種第二代生物原料混合而成；2012年7月22日，古巴研究人員宣布，以麻瘋樹種子為原料生產(chǎn)出生物柴油并在輕型汽車中試用成功；AltAir公司以烹飪油、不可食用的玉米油、亞麻薺油、麻瘋樹油和海藻等可再生原料生產(chǎn)生物航空燃料及綠色柴油。2016年1月，AltAir公司在首批次交付時供應了134萬加侖的F-76型軍艦餾分燃料。