如何減少飛機(jī)的碳排放

 

航空業(yè)的碳排放主要來(lái)自燃料燃燒產(chǎn)生，占航空運(yùn)輸業(yè)排放量的79%。因此，減排潛力最大的就是將燃料從航煤油替換為不產(chǎn)生新增溫室氣體排放的可持續(xù)燃料（SAF）。

 

根據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）的測(cè)算，為了實(shí)現(xiàn)2050年凈零排放，航空業(yè)在2046年-2050年面臨81.64億噸碳減排量的遠(yuǎn)期目標(biāo)，其中可持續(xù)燃料將貢獻(xiàn)65%。

 

 

據(jù)北大能源研究院在2022年發(fā)布的《中國(guó)可持續(xù)航空燃料發(fā)展研究報(bào)告》，可持續(xù)燃料之所以“可持續(xù)”，是因?yàn)閺娜芷趤?lái)看，其原料(如廢棄的生物質(zhì))在生長(zhǎng)過(guò)程中或者合成過(guò)程中所吸收的CO2要超過(guò)其在使用過(guò)程中所排放的CO2；同時(shí)，其原料也不與糧食作物或水供應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，也不造成森林退化或生物多樣性方面的損失。

 

在認(rèn)證方面，業(yè)內(nèi)最廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)（ASTM）的ASTM-D7566標(biāo)準(zhǔn)，只要通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，就認(rèn)為可以與目前的航煤油直接摻混，不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施做任何改造。

 

生產(chǎn)可持續(xù)燃料的原料包括廢油脂、農(nóng)林廢棄物、城市廢棄物及非作物糧食等，還可以通過(guò)氫氣和碳捕捉的二氧化碳以合成辦法來(lái)制造。

 

根據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)的測(cè)算，SAF的需求將從2020年的5萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2025年的630萬(wàn)噸，到2050年將達(dá)到3.58億噸。

 

在中國(guó)，《“十四五”民航綠色發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》提出力爭(zhēng)到2025年可持續(xù)航空燃料消費(fèi)達(dá)到5萬(wàn)噸。

 

截至2021年10月，被ASTM認(rèn)定的SAF技術(shù)路線(xiàn)有九條。其中最廣泛應(yīng)用、當(dāng)前商業(yè)化最成熟的是酯類(lèi)和脂肪酸類(lèi)加氫工藝（HEFA）。

 

這一工藝主要用油脂作為原料，也是目前絕大部分可持續(xù)燃料采用的技術(shù)路線(xiàn)，它的原材料可以是餐飲廢棄油，因而可以通過(guò)“地溝油”來(lái)制備航空燃料。早在2011年，中國(guó)國(guó)航就使用中石油和霍尼韋爾UOP（霍尼韋爾特性材料和技術(shù)集團(tuán)）合作生產(chǎn)的航空生物燃料在首都機(jī)場(chǎng)實(shí)施了中國(guó)首次航空可持續(xù)生物燃料驗(yàn)證飛行。

 

另一種主要的技術(shù)路線(xiàn)為費(fèi)托合成（G+FT），將含碳材料以合成氣的形式分解為不同單元，再組合成航空燃料。這一工藝最初是將煤炭、天然氣等化石燃料轉(zhuǎn)化為液體燃料和其他化工品。

 

第三是醇噴合成路線(xiàn)（AtJ），將醇類(lèi)物質(zhì)通過(guò)脫水、低聚、加氫轉(zhuǎn)化及蒸餾等工藝轉(zhuǎn)化為航空燃料。制備醇類(lèi)物質(zhì)可以有多種來(lái)源，如玉米、甘蔗等農(nóng)作物。

 

值得一提的是，為了確保燃料本身的可持續(xù)，這一技術(shù)路線(xiàn)要其原料不影響糧食供應(yīng)?；裟犴f爾UOP中國(guó)市場(chǎng)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理盧靜介紹，CORSIA在評(píng)價(jià)SAF降碳能力時(shí)，兩條關(guān)鍵的指標(biāo)是不與糧食爭(zhēng)地、不與人類(lèi)爭(zhēng)糧食。在中國(guó)，由于糧食供應(yīng)并不富裕，拿糧食做乙醇原料并不現(xiàn)實(shí)，用生物質(zhì)（如秸稈）發(fā)酵成乙醇再生產(chǎn)航空燃料是中國(guó)可以關(guān)注的方向。

 

根據(jù)北大能源研究院的報(bào)告，還有一條技術(shù)路線(xiàn)尚未被包含在ASTM的認(rèn)證體系中但也值得關(guān)注，那就是電轉(zhuǎn)液路線(xiàn)（PtL）。通過(guò)將電解水產(chǎn)生氫氣，再與二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锶剂?。這一技術(shù)路線(xiàn)有望未來(lái)與綠電結(jié)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳捕集利用，理論上其全生命周期最高可以實(shí)現(xiàn)99%到100%的減排。

 

無(wú)論哪種可持續(xù)燃料，都會(huì)推高成本。據(jù)林鵬介紹，燃油成本大概占航空公司運(yùn)營(yíng)成本的三分之一，而即便是目前商業(yè)化最成熟的HEFA技術(shù)，其成本大約是傳統(tǒng)航煤油成本的2倍到3倍，這意味著如果將航空燃油全部替換為可持續(xù)燃油，會(huì)使得運(yùn)營(yíng)成本提高30%到1倍左右。當(dāng)然，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)規(guī)?；杀緯?huì)呈下降趨勢(shì)，但下降幅度有待觀(guān)察。

 

當(dāng)前，在歐洲的一些航空公司，已經(jīng)可以在購(gòu)票時(shí)選擇可持續(xù)航空燃料權(quán)益，這類(lèi)票價(jià)較普通票價(jià)高出20%左右，航空公司會(huì)給旅客相應(yīng)的積分。

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