“地溝油”怎么變身成了國產(chǎn)大飛機(jī)的航空燃油？

6月5日中午，國產(chǎn)大飛機(jī)C919和國產(chǎn)ARJ21支線飛機(jī)，分別在東營和上海成功完成首次加注可持續(xù)航空燃料（Sustainable Aviation Fuel，SAF）的演示飛行任務(wù)。

圖源：中國石化報(bào)

中國石化首席專家曹東學(xué)說，這次試飛所使用的航空燃料采用的是中國石化自主研發(fā)的生物航煤生產(chǎn)技術(shù)，原料是餐飲廢油，也就是由我們通常說的“地溝油”提煉而成，并以40%的比例與普通航空燃料調(diào)和。

太神奇了！我們通常非常嫌棄的“地溝油”，竟然搖身一變，成了助力大飛機(jī)展翅翱翔的航空燃油。這是如何實(shí)現(xiàn)的呢？我們先來了解一下——

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航空燃料的前世今生

而本次演示飛行所使用的可持續(xù)航空燃料（SAF），則是一種先進(jìn)的航空替代燃料，展現(xiàn)出革命性前景，標(biāo)志著綠色航空燃油時(shí)代的到來。

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和傳統(tǒng)航空燃料相比，可持續(xù)航空燃料好在哪兒？

可持續(xù)航空燃料（SAF）是一種由可再生原料制成的液體航空替代燃料，原料主要包括椰子油、棕櫚油、麻風(fēng)子油、亞麻油等植物性油脂，以及微藻油、餐飲廢油、動物脂肪等。

與傳統(tǒng)航空燃料相比，其在全生命周期內(nèi)最高可降低80%的碳排放量，甚至可以通過碳封存實(shí)現(xiàn)全生命周期負(fù)碳排放。

碳捕集、利用與封存技術(shù)｜圖源：參考文獻(xiàn)1

已經(jīng)獲得認(rèn)證的SAF生產(chǎn)工藝主要包括以下幾種，其中，將“地溝油”煉化成為航空煤油，采用的就是酯及脂肪酸加氫工藝（HEFA）。

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“地溝油”如何通過HEFA工藝，變身航空燃油？

酯及脂肪酸加氫工藝（HEFA）是一種對植物油、餐飲廢油和動物脂肪中的甘油三酯、飽和及不飽和脂肪酸加氫處理的過程。該工藝大體上分為3 步：

第一步：通過催化加氫的方法，將不飽和脂肪酸以及甘油三酯轉(zhuǎn)為飽和脂肪酸，其中甘油三酯通過β-氫消除反應(yīng)生成脂肪酸。

第二步：飽和脂肪酸通過加氫脫氧和脫羧反應(yīng)轉(zhuǎn)化成C15～C18的直鏈烷烴。早期，這一步主要使用沸石或氧化物負(fù)載的貴金屬催化劑，但這些催化劑易中毒失活、易生成裂解產(chǎn)物、成本高，之后逐步被過渡金屬如Ni、Mo、Co或其負(fù)載型的雙金屬催化劑所代替。

第三步：裂化和異構(gòu)化反應(yīng)，脫氧直鏈烷烴進(jìn)一步選擇性加氫裂化和深度異構(gòu)化生成高度支化的烷烴。該步驟常用的催化劑是Pt負(fù)載的Al2O3、沸石分子篩等。

最后通過分餾過程將混合的液體燃料分離為輕質(zhì)氣體、石腦油和生物航煤。

我國是亞洲第一、世界第四個(gè)擁有自主研發(fā)生物航空燃油技術(shù)的國家。目前，我國已初步形成了生物航空燃油生產(chǎn)、認(rèn)證、應(yīng)用體系。我國首套年產(chǎn)10萬噸生物航空燃油裝置，在鎮(zhèn)海煉化成功進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。

裝載著中國石化1號生物航煤的油罐車由鎮(zhèn)海煉化出廠

圖源：央廣網(wǎng)
這次助力國產(chǎn)大飛機(jī)展翅翱翔的可持續(xù)航空燃料，就是鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)的。采用中石化自主研發(fā)技術(shù)生產(chǎn)，質(zhì)量指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，獲得亞洲首張全球RSB生物質(zhì)航空燃料認(rèn)證證書，RSB認(rèn)證是目前業(yè)界最高的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)之一。

煉化前的餐余廢油和鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)的航空燃料對比

圖源：北京日報(bào)

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用“地溝油”生產(chǎn)生物燃料，劃不劃算？

其實(shí)，從地溝油變成生物航空燃油，全流程下來成本不低，大概是普通航空燃油的3倍多，但是碳排放量卻可以減少一半以上。

打個(gè)比方，去年我國航空燃油的消費(fèi)量如果全部用生物航空燃油替代的話，預(yù)計(jì)每年可以減排5500萬噸，這相當(dāng)于植樹近5億棵。這樣一看，這筆“生態(tài)賬”還是非常值得的。

圖源：iStock

我國擁有充足的潛在可持續(xù)航空燃料原料資源，其中廢棄食用油脂每年340萬噸、農(nóng)業(yè)廢棄物每年2.07億噸、林業(yè)廢棄物每年1.95億噸、城市有機(jī)固體廢棄物每年2350萬噸、工業(yè)廢棄物制乙醇每年500萬噸，這些原料對應(yīng)的SAF 產(chǎn)能上限合計(jì)可達(dá)每年4641萬噸。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國已建成SAF產(chǎn)能每年20萬噸，已宣布可持續(xù)航煤規(guī)劃產(chǎn)能超每年300萬噸。全球碳排放中，航空業(yè)占比約2%，生物航空燃油全產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建對于航空業(yè)減排至關(guān)重要。當(dāng)前，包括空客、波音等在內(nèi)的全球主要航空產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)都在積極推動綠色轉(zhuǎn)型。而我國正在構(gòu)建綠色、經(jīng)濟(jì)航空產(chǎn)業(yè)中，發(fā)揮越來越重要的作用。

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本文作者：郭瑋宏，中國科學(xué)院大學(xué)博士、高級工程師

策劃&編輯：小小蒲公英

科學(xué)審核：吳洋，上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院副教授