对于绿色航空,生物燃料是正确的东西吗?

生物燃料“由藻类和非食品植物制成”,“正成为常规喷气燃料的潜在可行替代品。尽管仍然存在重大挑战,但温室气体排放的减少可能是重大的。

今年早些时候,一架大陆飞机在休斯顿的乔治·布什洲际机场沿跑道加速了。对于里奇·扬科夫斯基(Rich Jankowski)上尉来说,没有什么平常的东西,他在38年的职业生涯中无数次将如此两引擎的波音737-800放到了天空中。除了这次实验飞行之外,j科夫斯基依靠的一种发动机是燃烧源自微观藻类的燃料,将45吨飞机推向空中并保持其高空 - 这是航空历史上的第一个。

去年,维珍航空(Virgin Atlantic)飞行了第一批生物燃料的商业喷气式飞机,这是伦敦和阿姆斯特丹之间的40分钟的凹陷,其中一台发动机燃烧了80%的常规喷气燃料和20%的生物燃料,源自椰子和巴巴苏坚果。随后进行了其他测试飞行,最终在90分钟的日本航空公司飞机中,一台发动机从凯米琳娜(Camelina)燃烧了欧洲杂草花的生物燃料,并于1月底定期进行喷气燃料。

随着全球经济努力摆脱化石燃料,最艰巨的挑战之一是为替代世界飞机的液体燃料替代。用藻类和非食品植物制成的生物燃料现在是主要的竞争者。虽然房屋,汽车和办公室可以由太阳能,风能和水力发电等可再生能源产生的电力提供动力,但在不久的将来,电池电量将使巨型喷气式飞机将巨型喷气机推向天空。全球航空业使用大量的喷气燃料(能量密集的煤油)通常称为JET A或JP-8:仅美国商业航空公司每天燃烧约5000万加仑的喷气燃料,费用约为1.5亿美元。

面临的挑战是如何生产足够的生物燃料,即使全世界飞机每年燃烧的一小部分喷气燃料也可以提供。

这是很多温室气体,可以在其中造成最大伤害的地方发行 - 在大气中。根据气候变化的政府间面板,根据气候变化,喷气燃料排气排气的变暖特性在高海拔处加强,在高海拔高度上,来自喷气机涡轮机的氮氧化物与上层大气中的其他分子反应,以增加臭氧的水平,从而捕获热量。在飞行过程中形成预尾和其他化学活性气体的水蒸气也有助于气候变化。尽管与其他车辆相比,飞机排放量的数量相对较小,大约是化石燃料燃烧的全球温室气体排放量的3%,但射流排放中的化合物的混合物以及对流层上层中的释放加剧了其热量捕集功率。

生物燃料的环境吸引力,尤其是当它们是由藻类或其他非食品来源产生的 - 强烈。12月新西兰航空测试飞行的初步结果表明,与常规燃料相比,燃烧生物燃料(在这种情况下是从黄麻油中改进的喷气燃料)可以将温室气体排放量至少减少60%。而且,作为奖励,使用生物燃料混合物可以在12小时的飞行中节省约1.4公吨的燃料。

本月,国际航空运输协会设定了实现“碳中性增长”的目标 - 这意味着到2020根据IATA的说法,每年1.5%,使用生物燃料混合物。

压倒性的挑战是如何生产足够的生物燃料,即使每年被世界飞机每年燃烧的600亿加仑的喷气燃料提供了一小部分。严重依靠食物制成的生物燃料

骆驼
生物燃料消化
卡米琳娜(Camelina)是欧洲原产的杂草花,是一个有前途的生物燃料来源。一种Camelina-Jet燃料混合物将二氧化碳排放量降低了80%以上。

农作物(例如大豆,甘蔗或菜籽)不仅会影响食品供应并提高食品价格,而且会在种植和收获这些农作物期间产生大量的温室气体,以及从森林清理中以获得更多的农业土地。非食品植物来源,例如黄麻和骆驼,但很难大量生产,如果燃料的价格上涨足够高,最终可能会替代食品作物或导致森林砍伐。最后,从藻类中制造大量的喷气燃料代表了一个重大障碍,从完善藻类的生长到成本效益提取石油。

然而,行业和政府的兴趣正在推动研究和测试,以开发基于生物燃料的喷气燃料。波音一直在使用包括卡米利纳在内的各种植物来源进行测试。美国国防部的国防高级研究项目局(DARPA)和美国空军正在努力开发替代燃料来源,以使军队摆脱对化石燃料的依赖。

测试航班的最初生物喷射燃料的大部分来自麻风党- 一种有毒的灌木原产于中美洲的灌木 - 和卡米利纳(Camelina)。两种植物都会产生富油的种子。Terasol Energy是一家总部位于美国,印度和巴西的公司,也是大陆飞行的石油供应商,可以在印度和坦桑尼亚挤压242加仑的Jatropha石油。

但是,黄麻和卡梅利娜有自己的问题,例如种植的食物和农作物种植的农作物之间的不可避免的竞争。该难题的答案可能是被称为藻类的微观植物。波音公司的能源和排放技术领导者戴维·达格特(David Daggett)表示,这些小植物通常不是一种粮食作物,能够在适当的条件下产生60%的体重作为油,并且可以在盐或废水中生长。

藻类也可以精确调整通过遗传修饰,或好的老式育种,相当于原油。从总部位于圣地亚哥的蓝宝石能源到总部位于旧金山的Solazyme的许多公司现在都在尝试这种潜在的未来燃料。

生物喷射燃料在地面测试和实验飞行中提供了一致的高质量结果。这些燃料似乎已经克服了其能量密度可能太低的问题(想想乙醇与汽油),并且它们可以在高海拔高度的低温下凝胶(在寒冷的一天中,想想柴油)。波音环境战略董事总经理比利·格洛弗(Billy Glover)说:“所有的特征都是使其成为非常高质量的燃料。”“我们正在测试的燃料比喷气式A要求具有相等或更好的能量含量。”

Sapphire Energy公司事务副总裁Tim Zenk表示,该公司希望在2011年在其新墨西哥州的测试设施中生产300桶石油,在咸矿池塘种植的藻类。他说,每桶的成本在每桶60至80美元之间,而当今藻类行业的总售价超过300美元。

“我们认为,在未来两年中,我们有一条以50%的混合水平获得生物燃料批准的途径。”

美国政府测试显示,北达科他大学能源与环境研究中心的化学工程师也成功地将油菜籽,椰子和大豆的石油变成了与常规液体相媲美的喷气燃料。并且已经建立了改善此类藻类油的设施。UOP - 霍尼韦尔(Honeywell)的炼油厂业务,处理了大陆测试飞行中使用的生物燃料 - 去年在意大利的利沃诺(Livorno)开设了第一个“欧洲式”设施,并有能力最终生产1亿加仑的柴油燃料。一家与UOP合作的葡萄牙公司正在葡萄牙罪恶建立第二个“迁移”设施。

“去生物燃料并不意味着我们必须做出妥协,” UOP可再生能源和化学品业务总经理詹妮弗·霍姆格伦(Jennifer Holmgren)说。“我们已经在制作燃料看起来完全像真实的东西,或者更好。真正的限制将是原料。”

工业和美国政府正在通过称为商业航空替代燃料计划(CAAFI)的合伙企业致力于解决该问题的解决方案。As part of that group, the Federal Aviation Administration’s chief scientific and technical advisor, Lourdes Maurice, testified at a Congressional hearing in March that “we believe we have a path for achieving biofuel approvals at a 50 percent blend level over the next two years.”

她还认为,生物射流燃料代表了运输部门中的独特机会,因为空中旅行完全依赖于分布在少数位置的能量密集的液态烃。莫里斯说,向美国仅35个主要机场供应生物燃料将覆盖该国所有喷气燃料使用的80%。

当今数量生产的任何生物燃料仍然必须与喷气燃料混合,因为它们缺乏芳香剂 - 基于石油的喷气燃料中常见的碳氢化合物环与发动机中的密封件相互作用,有助于膨胀它们。波音的格洛弗说:“我们完全期望第一批燃料将是50至50次混合物。”

但是,即使是这样的融合也将带来巨大的气候利益。根据格洛弗(Glover)的说法,卡梅利纳(Camelina)是一个特别有希望的生物燃料来源,其中一种骆驼喷射燃料混合物将碳排放量减少超过80%。这种混合也不需要对现有的飞机发动机或基础设施进行任何修改。

FAA的737-800实验飞行当然就是这种情况。高度的发动机关闭并未使生物喷射燃料阶段,也没有突然加速和减速。扬科夫斯基(Jankowski)于下午1:45将飞机带回洲际洲际,起飞大约两个小时后,他已经燃烧了约3,600磅的生物燃料,略低于其他发动机中3,700磅的常规喷气燃料。

他在随后的新闻发布会上说:“飞机表现出色。”“没有问题。这是教科书。”

更正,2009年6月18日:本文的较早版本错误地指出了美国商业航空公司每天燃烧的喷气燃料数量。正确的数字是每天约5000万加仑的喷气燃料,成本约为1.5亿美元。