面临能源危机与环境压力双重挑战的全球航空业，除了多年来一直努力提高运营效率之外，民机制造商与航空公司也开始不遗余力地投入到开发传统航空化石燃料的替代能源，即航空生物燃料的研究中。他们试图通过这个方式从日益沉重的燃油成本和减排负担中解脱出来。

事实上，自2005年起，业界对航空生物燃料的开发与研究历经近10年。在这10年中，相关的研究不断取得进展。自航空生物燃料于2011年被批准以来，各国航空公司已经进行了1500多次使用这种燃料的载客飞行，证明了它在技术上的可行性。

没有人怀疑它将是未来航空业的发展方向，甚至将对整个行业产生颠覆性的影响。然而，值得注意的是，时至今日，航空生物燃料仍旧处于研究试验阶段，并没有真正实现商业化的规模生产。

生物质“变身”航空燃料

在生物燃料前面加上“航空”二字，便意味着其标准更为苛刻。“因为相较于普通的生物燃料，航空发动机对航油的性能要求更高，所以航空生物燃料的硫化指标和技术参数的标准也相应较高”。中国生物质能源产业技术创新战略联盟理事长马隆龙告诉记者，生物原料在转化为航空燃料之后，其化学成分要与传统航空燃料完全一致才可以使用。

据了解，目前航空生物燃料的主要原料是生物质。根据化学成分，可分为三大类。第一大类为动植物油脂，包括棕榈油、麻风树油、废弃动物脂肪、餐饮废油以及微藻油等。第二大类为糖和淀粉，包括甘蔗糖、玉米淀粉、木薯淀粉以及制糖工业的废液等。第三大类则为木质纤维素，包括各种农作物的秸秆、玉米芯、林业废弃木料、造纸厂废液等。

其中，第一类和第三类原料也被称为第二代生物燃料，其从非农作物中提取燃油的方式也逐渐取代了第一代生物燃料从玉米、大豆等农作物中提取燃油、“与粮争地”的发展方式。

上述三类生物原料在产量、转化工艺、价格等方面各有优劣。其中，目前的大部分航空生物燃料都是从油脂类原料转化而来的。据马隆龙介绍，因为动植物油脂作为航空生物燃料的原料，能量密度最大，其化学成分与航油最为接近，转化的工艺也相对比较成熟。

“但是这类原料的价格也比较昂贵，为目前石化航油的1倍~25倍。再加上转化中的损失和生产成本，目前由动植物油脂生产的航空生物燃料成本是石化航油的3倍~10倍”。马隆龙解释说，尽管生产工艺相对成熟，但是高昂的成本使其很难在短期内进行工业化量产。

经过10年的经验积累，生产满足标准的航空生物燃料，在技术上已经不难实现。但是，从生物质到航空燃料的转化，在现阶段仍是一个极具挑战的过程。“种类众多的生物质，和航油成分的巨大差异，以及航油产品的严格标准是航空生物燃料研发的主要难点”。

探索本土化的解决方案

中国也于2009年参与到了航空生物燃料的研究中来。2011年10月，中国国航使用一架现役波音747-400客机加载生物燃料与传统航空煤油混合的燃料(比例为11)执行飞行并取得成功。这是国内首次航空生物燃料验证飞行。

那一次飞行使用的生物原料是麻风树。而近日，波音公司与中国商飞合作的研究机构则在“废弃油脂”项目上取得突破，开发了一条比传统油脂直接加氢脱氧更为经济的转化途径。

这个项目旨在探索使用废弃油脂(包括地沟油、食用油边角料、餐饮废油等)提炼可持续航空生物燃料的机会。波音中国技术与研发副总裁伍东扬告诉记者，波音在全球范围内一直进行着生物燃料方面的研发合作，即根据不同地域的特点，原料涉及麻风树、海藻、沙漠植物、烟草、地沟油等。

“首先，航空生物燃料产业的发展必须立足于本土化。也就是说，我们要充分利用当地合适的生物质资源来炼制生物航油”。伍东扬表示，只有这样才可以有效降低航空生物燃料全生命周期的能耗和碳排放，实现真正的可持续目的。

作为未来最大的民航市场，中国自然成为了波音的合作伙伴之一。“我们同样需要解决中国特有的原料和加工工艺所面临的技术问题”。

地沟油就是答案之一。这听上去有点不可思议，但是作为一种极具“中国特色”的生物原料，在人们还在担心其是否会重回饭桌的时候，它却被证实了还有另一种可能性。易于得到且价格低廉的特点，使其作为航空生物燃料原料具有了某些先天优势。

“很多生物原料的成本太高，我们希望能在中国找到一个高效的、低成本的解决方案，地沟油恰好具有这样的特点”。中国商飞—波音航空节能减排技术中心资深研究员胡忠民表示，目前中国商飞—波音航空节能减排技术中心在地沟油项目上已经取得了阶段性突破。

综合考虑了现有工艺以及中国地沟油的特点，他们开发了一条全新的转化途径。“中国的地沟油，成分复杂，不同批次差别极大，里面含有各种香料，残渣等杂质，没有办法找到一个标准化的提纯方案”。因此，采用一种有别于过去的转化工艺成为了必然。

胡忠民告诉记者，他们将地沟油简单清洗后，转化为一种中间化工品，在此过程中去掉了杂质，提高了产品纯度。然后，基于这种中间品又开发了一系列后续的转化方案。“实验室测试阶段结果表明，这条途径的原料转化率和产品获得率都接近理论上限”。

据了解，胡忠民所在的中国商飞—波音航空节能减排技术中心正在筹建“中试车间”

商业化量产仍在路上

“我们希望不仅能够攻克技术上的难关，更重要的是未来可以使其经济效益得以体现”。胡忠民说，初步估算，地沟油通过新工艺得到的航空生物燃料产品的成本仅为石化航油的2倍。“这给后续进一步降低成本，提高商业化的可行性，提供了很好的起点”。

10年过去了，业界逐渐看到了航空生物燃料走出实验室，实现商业化量产的可能。“保证研发成果具有良好的产业化和商业前景，是我们在项目进行之初就确定的目标”。伍东扬告诉记者，如何进一步降低航空生物燃料的成本，为航空公司提供可持续性的、有经济效益的燃油，对于航空生物燃料产业的建立是非常重要的。

研究机构非常清楚，对于一个成熟的航空生物燃料产业来说，绝对不会依赖于某一种生物质原料。“一定是要运用多种原料和多种转化工艺，才能满足航空业对生物燃料的巨大需求。”伍东扬说，“我们不会放弃任何一种可用的原料。除了油脂类原料外，我们试图广泛利用来源更多且更为廉价的原料。”

此外，针对现有的生物质原料，目前一共有8条主要的转化途径。其中，有3条获得了ASTM(美国材料与试验协会)的审批，有了产品标准，但是转化成本还需要进一步降低才能实现商业化。

据了解，从理论上说，生物质转化为航油的过程最关键的一步就是“加氢脱氧”，这直接影响着生物燃料的成本。但是，目前用于“加氢脱氧”的催化剂，主要来自于石化行业，并不是为了转化生物质而设计的。“这在使用上就会产生一系列的问题，造成产品的污染、设备的损耗，并导致成本增加”。马隆龙指出了当前航空生物燃料转化工艺中存在的最大难题。因此，中国商飞—波音航空节能减排技术中心的一个重点研究项目就是，通过创新来克服苛刻的反应条件，并开发新型的催化剂，以达到提高产品产量、降低成本的目的。

“当然，我们也希望和政府部门以及相关的产业一起，促进和推动中国自己的航空生物燃料产业的建立”。胡忠民建议，比如税收方面给予一定的优惠，或者在原料来源上进行强制回收等。