
10月28日,一架波音747-400型飞机在北京起飞又降落。而正是在这一起一落间,中国开始踏上使用绿色航空燃料的道路。在这次被称为中国生物燃料首航的试飞活动中,使用了产自麻风树(又称小桐子)的生物燃料和石油燃料的混合燃料,两者比例为50:50。这种混合燃料为飞机的一个引擎提供了能量。
据统计,航空业的碳排放约占全世界人为碳排放的2%,如何为航空业减排是一件让许多企业都不得不考虑的问题。2010年5月,中美可再生能源产业论坛上,中国石油、中国国际航空公司、波音和霍尼韦尔四家公司宣布共同合作,以求在中国评估并测试航空生物燃料。
上述四家公司首先进行试飞的可能性研究,然后再开始生物燃料的准备。其中,中石油负责生物原料的收集和初加工,他们在中国西南地区建立了麻风树的生产基地;霍尼韦尔提供了精炼技术,把从麻风树得到的原料油精炼成航空生物燃料;国航、中航则进行生物燃料和传统航空燃料混合的相关工作。最终,在10月28日完成了中国生物燃料首航。那么,是不是在首航完成之后,就意味着今后飞机都可以使用绿色能源,摆脱“排碳大户”的称号了呢?
为了减少化石能源的消耗,波音公司曾尝试了许多能源替代方案。最初他们立足于使用电力,但经过试验发现,依靠电力无法实现连续运行。随后他们又尝试将核动力安置在飞机上。虽然这一方案在几百架飞机上取得成功,但是却由于无人敢乘坐这样的飞机而导致方案搁浅。因此,生物燃料便成为航空燃料的最终替代方案。
中国国际航空公司新闻发言人朱梅在首航当天对媒体表示,航空对安全的要求是非常严格的,目前太阳能、电能、核能、氢能一般都无法用于商业航空飞行。“就目前的情况来说,航空业能选择的可替代能源只有这种生物燃料。这种燃料不与民争粮,不与粮争地,应该说具有很高的环保优势。而且在安全性能上,技术指标和理论是完全没有问题的。”
事实上,生物燃料也备受争议。以玉米、甘蔗、大豆和蓖麻等粮食作物和油料作物为原料的第一代生物燃料,曾因其“与民争食”而不被看好,同时还面临着原料供给的瓶颈。后来人们开始尝试以麦秆、草和木材等农林废弃物和贫瘠土地上生长的木本植物作为原料的第二代生物燃料。如首次试飞所采用的航空生物燃料就是用麻风树结的果实炼制的。麻风树生长在非耕地环境中,对环境和土地的要求非常低,不会与经济植物和农作物竞争,不会占用农用土地。此外,麻风树耐旱并能够抵御虫害,其种子含油量高达40%。
“实际上有很多的生物都可以作为生物燃料的原料,其中包括荠蓝和海藻。实际上海藻的发展具备一定的前景,因为它可以吸收大量的二氧化碳。同时,通过光和作用,在海水甚至在污水的环境里都可以得到含油量很高的藻类,然后把藻类里面的油压出来进行生物燃料的生产。我们认为这在将来会是一个很好的发展方向。” 霍尼韦尔特殊材料集团副总裁兼亚太区总经理张宇峰表示。霍尼韦尔公司与中石油合作生产了绿色航空燃料,为中国首次航空生物燃料试飞提供了动力。
“在对航空燃料的选择上,需要考虑到当地的实际状况。不同地区生产不同的原料,也就有不同的生物燃料。”波音公司的相关负责人这样告诉《科学新闻》。
据了解,目前全球已有6家航空公司开始使用生物燃料。美国、巴西、韩国、印尼等国以及欧盟则相继出台了支持生物燃料普及的能源发展战略。生物燃料将会成为飞机不得不接受的新“食物”。
作为飞机提供商,波音公司表示,在使用替代能源的问题上,飞机本身不需要进行任何改动。一方面目前生物燃料尚未实现量产,仍需要使用传统能源;另一方面不同地方也会因其地域不同生产不同类型的生物燃料,这些需要飞机“以不变应万变”,可以使用各种能源。
三四年前,中石油已经在中国的西南地区,包括云、贵、川等地种植了10万公顷以上的麻风树,目前已经到了收获季节。怎样对这些收获的麻风子进行炼制是一个挑战。丰收也许会成为“麻烦”,这也正是生物燃料的一大特点。
张宇峰表示,生物原料的规模和成本是制约中国发展生物燃料的关键问题。“现有的生物燃料技术应当说已具备了工业化能力,而原料的种植、收集等成本占整个生物燃料成本的85%,因此生物原料的价格决定了生物燃料的价格。”
据霍尼韦尔全球可再生能源和化学业务总监Jim Andersen介绍,生物燃料成本和价格是传统航空燃料的两到三倍,主要的成本构成还是来自于原料。其中将生物原料转换成现在飞机上能用的航空生物燃料,其资本成本和运营成本与传统燃油基本持平。
“这只是一个开始,试飞的意义在于把航空生物燃料的概念引到中国来。”Jim Andersen强调,“降低原料成本,是我们目前和今后很长一段时间面临的挑战。”
在过去的数年间,张宇峰和他的同事们的工作目标之一是获得美国材料与实验协会关于商用飞机的认证。因为只有得到认证,其生产的航空燃料才可以投入商业使用。他们接下来的工作,即是为生物燃料的推广铺好道路。在张宇峰看来,生物燃料成本的竞争力在较大程度上还要取决于政府的态度,取决于政府会以多大的力度、多快的速度通过监管条例来推动广泛种植和广泛使用生物原料。
“一个关键性的必备条件或者要求,就是政府应该出台足够强而有力的政策来支持人们在这个领域进行投资。当人们感到放心也愿意在这个领域进行投资的时候,就可以进一步推动航空生物燃料领域的发展。”张宇峰表示,未来航空领域绿色燃油究竟能占多大比例,归根结底还取决于在最近的几年里政府会出台什么样的政策,来推动原料的生产和产业发展。
而与此同时,张宇峰还指出企业合作也是未来发展的关键,因为化石燃料的开发流程是需要拥有资金和规模的大公司去完成,而生物燃料的原料生产和收集,则不一定要通过大公司来进行,可以通过与地方政府、农民,甚至是小型公司以及私营企业的合作来完成。“生物燃料合作的大门是敞开的,地方政府、国企、民企私企都有机会参与生物燃料的合作。因为生物燃料的特性决定了其生产量不会很大,但分布会非常广。”
“成功试飞的意义在于向世人表明中国已经解决了航空生物燃料产业发展的关键技术瓶颈,建立了以非粮小桐子油脂为原料、符合中国实际、具有行业竞争力的全新产业链。”中石油集团公司副总经理沈殿成在首航成功之后表示,“中石油还将继续联合原料生产和加工企业、飞机制造商、航空公司及机场、有关院校和科研机构,共同推进中国航空生物燃料商业化进程。”
2008年2月24日,波音747从伦敦飞往阿姆斯特丹。与以往不同的是这架飞机所用的材料是含有椰子油和棕榈果油的混合物。这是维珍航空公司在使用生物燃料过程中的一次尝试。
2011年,当其他航空公司都在纷纷尝试生物燃料的时候,维珍航空又寻找到了一条新的途径。据了解,与传统燃料以及其他从土地、食物中提炼的生物燃料不同,此新燃料是从钢业废气中发酵提取,通过50:50的比兑用于商业飞机。
据维珍航空公关及市场经理黄洁彦介绍,这种燃料生产过程循环再利用了废气,避免废气会作为二氧化碳在大气中燃烧。分析显示,燃料将大约节省50%的周期碳排放。
“由于中国拥有世界最高的钢铁产量,这项新的技术将率先在中国开发,并将有希望于2014年使用在上海-伦敦航线上。” 黄洁彦告诉《科学新闻》。对于在中国开展该项目他表示公司很有信心。
但事实上,新燃料也同样面临着实际操作和物流方面的挑战,比如如何克服困难将燃料运到机场并给飞机供油。■