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大規(guī)模推動(dòng)“地溝油變航空煤油”的想法還是太過(guò)幼稚。一位航空燃料研究員表示，雖然目前全球航空生物燃料技術(shù)取得了不小的進(jìn)步，但無(wú)論哪一種技術(shù)都與大規(guī)模商用之間存在著一道難以跨越的門檻，現(xiàn)在還很難看出哪種技術(shù)會(huì)成為主流。
航空業(yè)界的減排壓力開(kāi)始越來(lái)越大了。目前歐盟已率先提出了收取“航空碳稅”的法案，根據(jù)其規(guī)定，全球4000多家經(jīng)營(yíng)歐洲航線的航空公司從2012年開(kāi)始就必須為超出配額的碳排放支付購(gòu)買成本。中國(guó)航空公司進(jìn)入歐盟征稅名單，按歐盟碳稅的征收方法，中國(guó)民航業(yè)未來(lái)9年將累計(jì)支出約176億元人民幣。這意味著，如果不能在生物航空燃料技術(shù)上取得突破，那么中國(guó)航空公司要付出巨大的成本。不過(guò)，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為這或許是一件好事，倒逼機(jī)制更有利于航空界加速研發(fā)，以推動(dòng)航空減排的提前實(shí)現(xiàn)。
今年2月，中國(guó)成為了全球第一個(gè)對(duì)生物航煤產(chǎn)品進(jìn)行適航審定并頒發(fā)許可證書的國(guó)家。我國(guó)也繼美國(guó)、法國(guó)、芬蘭之后擁有了自己的生物航煤自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)，中國(guó)石化更成為國(guó)內(nèi)首家擁有生物航煤自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)。中石化新聞發(fā)言人呂大鵬向記者證實(shí)，2014年2月12日，中國(guó)民用航空局正式向中國(guó)石化頒發(fā)1號(hào)生物航煤技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目批準(zhǔn)書，可投入商業(yè)化應(yīng)用。
具體來(lái)說(shuō)，該公司所研制的“生物航煤”是以可再生資源為原料生產(chǎn)出的航空煤油，原料主要包括椰子油、棕櫚油、麻風(fēng)子油、亞麻油、海藻油、餐飲廢油、動(dòng)物脂肪等。不過(guò)，中石化方面特別強(qiáng)調(diào)，該公司制造的“生物航煤”不但可以把菜籽油、棉籽油、棕櫚油、大豆酸化油等當(dāng)作原料，還可以用餐飲廢油作原料，這解決了餐飲廢油科學(xué)、合法、高效應(yīng)用的難題，走出了一條餐飲廢油資源化綠色應(yīng)用的新路。這成為了不少媒體跟蹤報(bào)道的重要新聞點(diǎn)，但中石化方面都未能透露，餐飲廢油也即人們俗稱的“地溝油”到底能在他們的生產(chǎn)原料中占據(jù)多大的份額。
其實(shí)，目前以動(dòng)植物油脂為原料的生產(chǎn)工藝在原理上都一致，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是‘加氫法’。加氫法的確是目前生產(chǎn)生物航空燃料最為成熟的方法之一，但地溝油絕對(duì)不是最主要的原料。該所研究人員向記者講解了“加氫法”的主要生產(chǎn)流程，據(jù)其介紹，加氫法最核心的生產(chǎn)環(huán)節(jié)有兩個(gè)，一個(gè)是“轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)”，還有一個(gè)就是“加氫”。所謂“轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)”就是讓油脂與甲醇進(jìn)行反應(yīng)，從而生成脂肪酸甲酯和甘油兩種物質(zhì)，然后再將甘油作為副產(chǎn)物分離出來(lái)，留下脂肪酸甲酯，這也就是生物柴油的主要成分。“為什么要進(jìn)行轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)？就是為了讓油脂分子變小，從而讓其不容易凝固。”據(jù)研究人員表示，動(dòng)植物油脂的分子都很大，每個(gè)分子的結(jié)構(gòu)由三個(gè)脂肪酸和一個(gè)甘油組成，其中甘油有三個(gè)碳，每個(gè)碳上連一個(gè)脂肪酸，導(dǎo)致整體分子結(jié)構(gòu)過(guò)長(zhǎng)。而油脂分子的碳鏈越長(zhǎng)，就越容易凝固，所以要通過(guò)這一反應(yīng)把甘油分離出來(lái)，縮短碳鏈。
我們知道，飛機(jī)在高空飛行要求的動(dòng)力是很高的。而生物柴油里面含有氧，所以單位體積、單位重量的熱值都是無(wú)法達(dá)到航空需求的。所以加氫的第一個(gè)目的，就是脫氧。加氫的第二個(gè)作用就是進(jìn)行分子異構(gòu)，從而保證生產(chǎn)出的航空生物燃料不會(huì)出現(xiàn)低溫凝固的現(xiàn)象。研究人員解釋道，“通過(guò)轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)生成的油品的分子中碳鏈依然是直的。我們加入催化劑之后，就使分子中的碳鏈發(fā)生異構(gòu)，讓它們變成支鏈狀，這樣就能使油品保證很好的低溫流動(dòng)性。如此一來(lái)，飛機(jī)在高空中飛行時(shí)，油料才不會(huì)因太過(guò)寒冷而凍起來(lái)”。
在生物航空燃料研發(fā)方面，正在加緊研發(fā)腳步的絕對(duì)不僅有中石化一家。波音與空客兩大航空制造業(yè)巨頭也都分外積極。其中，波音公司表示，一種用于地面車輛的可再生燃料“綠色柴油”可成為可持續(xù)航空生物燃料的重要新來(lái)源，其全壽命周期的二氧化碳排放比石化燃料要低至少50%。公司目前正在與美國(guó)聯(lián)邦航空局及其他合作方共同開(kāi)展工作，以使綠色柴油在飛機(jī)上的應(yīng)用獲得批準(zhǔn)，從而進(jìn)一步降低航空業(yè)的碳排放。按照波音公司的估算，在美國(guó)、歐洲和新加坡，已經(jīng)存在大規(guī)模的綠色柴油生產(chǎn)能力，可供應(yīng)全球民用噴氣式飛機(jī)燃料需求的1%，約為6億加侖。而按美國(guó)政府每加侖補(bǔ)貼3美元計(jì)算，其批發(fā)成本也將逐步具有競(jìng)爭(zhēng)力。
資料顯示，目前波音使用“加氫法”生產(chǎn)出的航空生物燃料成本大概在1.5萬(wàn)元一噸左右，依然是傳統(tǒng)航空燃料1.5倍。這也就無(wú)怪乎波音方面在計(jì)算成本時(shí)特別要將美國(guó)政府給予的補(bǔ)貼計(jì)算進(jìn)去，否則這種產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性的確太低。由此可見(jiàn)，技術(shù)水平的提升難題是“加氫法”制造生物航煤的一個(gè)重要門檻。不過(guò)，也有航空燃料研究專家表示，以動(dòng)植物油脂為原料進(jìn)行的“加氫法”最大的問(wèn)題還不是技術(shù)瓶頸，而是生產(chǎn)原料的緊缺，尤其是我國(guó)這類油料作物缺乏的人口大國(guó)，動(dòng)植物油脂的供應(yīng)難以滿足制煉需求。
如果要大規(guī)模提升植物油脂的供應(yīng)，我國(guó)就要大范圍地種植各種可供榨油的作物，“但政府早就規(guī)定了不能‘與糧爭(zhēng)地’，所以只能到邊遠(yuǎn)的荒山、荒地去種，但這些土地上作物的收集、采摘都無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，成本又會(huì)不斷升高。”能源所方面認(rèn)為。在“地溝油”的供應(yīng)上，專家表示可能性太小了：“這還不是收集體系的問(wèn)題，而是餐余廢油的量本身太小了，就是能夠全部收集也不夠用。日本是催化劑技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家，也是餐余廢油回收體系最健全的國(guó)家，該國(guó)擁有超過(guò)一億多的人口，航空市場(chǎng)十分發(fā)達(dá)，但日本都沒(méi)有大舉推動(dòng)‘地溝油轉(zhuǎn)化為航空燃油’的技術(shù)，就是因?yàn)楣┙o量太小了”。
能源所方面就表示，他們?cè)谘芯恐环N以纖維、木質(zhì)等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)生物航空燃料的技術(shù)，那就是“水相合成”法，這種方法與加氫法的技術(shù)路徑不同，它是通過(guò)生物質(zhì)降解糖化—水相催化合成的手段制造生物航煤的，水相合成法中除了脫氧反應(yīng)以外，還包括碳鏈增長(zhǎng)、異構(gòu)及芳構(gòu)化等一系列反應(yīng)。
目前能源所擁有著國(guó)內(nèi)唯一一家研究該技術(shù)的團(tuán)隊(duì)，該所也建起了全國(guó)唯一的水相合成制煉生物航油的“中試裝置”，并已在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)。該團(tuán)隊(duì)向記者詳細(xì)介紹了整個(gè)制造過(guò)程：“我們首先要進(jìn)行‘糖化’，也就是把纖維素類生物質(zhì)原料進(jìn)行水解，變成水溶性碳水化合物。說(shuō)白了就是和做酒精一樣，感覺(jué)就像把草變成酒精，這一步的技術(shù)已經(jīng)比較成熟了”。緊接著，進(jìn)行關(guān)鍵的第二步，也就是“水相合成”了，“和‘加氫法’在原理上差不多，我們也要對(duì)這些碳水化合物進(jìn)行加氫脫氧，只是這次是在水溶液里面加氫，所以較為復(fù)雜”。在“水相合成”反應(yīng)完成之后，剩下來(lái)要做的就是“相分離”，“這一步很好理解，在水中形成油之后，油會(huì)浮在水面上，我們只要直接進(jìn)行回收就好了。”團(tuán)隊(duì)研究人員表示，回收方便是“水相合成”技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)。
與此同時(shí)，油脂轉(zhuǎn)化所面臨的原料缺乏問(wèn)題也不會(huì)在纖維素轉(zhuǎn)化技術(shù)上體現(xiàn)出來(lái)。“我國(guó)的纖維素產(chǎn)量非常高，根據(jù)2010到2011年的數(shù)據(jù)，一年就差不多有7億噸的產(chǎn)量，大家看到的秋天滿大街的秸稈都是纖維素。而我們現(xiàn)在差不多每8噸生物質(zhì)秸稈就能轉(zhuǎn)化為1噸生物航煤，以此推算，如果全部轉(zhuǎn)化，至少也能得到8000萬(wàn)噸到9000萬(wàn)噸的產(chǎn)量。”團(tuán)隊(duì)研究人員認(rèn)為，纖維素原料的供給能力十分可觀，可達(dá)油脂原料的幾十甚至上百倍。中石化方面表示，除了“加氫法”外，費(fèi)托合成也被認(rèn)為是目前生產(chǎn)生物噴氣燃料的一項(xiàng)主要工藝，該公司目前也正在此項(xiàng)技術(shù)上加緊研究，但整個(gè)研究進(jìn)度仍然不如“加氫法”。
機(jī)械大類
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“地溝油變航空煤油”大規(guī)模商用不切實(shí)際？
來(lái)源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-29 14:03:23
