全球航空旅行每年消耗超過1000億加侖的噴氣燃料。預(yù)計到2025年，這一數(shù)字將增加一倍以上，達到2300億加侖。盡管當前存在大流行，但這些預(yù)測反映了未來預(yù)期的乘客需求。航空公司希望在滿足市場需求的同時減少碳排放量。

實際上，世界各地的航空公司都承諾從2021年開始實現(xiàn)碳中和增長。作為這一承諾的一部分，美國航空公司已設(shè)定了到2050年將二氧化碳排放量與2005年水平相比減少50%的目標。

實現(xiàn)這個目標并不容易。電動飛機不會造成太大的損失，因為電池只能為最小的輕型飛機供電。實現(xiàn)減排目標的唯一方法是使用碳足跡較低的液體燃料：可持續(xù)航空燃料(SAF)。

西北太平洋國家實驗室的約翰·霍拉迪(John Holladay)與他人合著了最近的一份報告，該報告提出了通往低成本，清潔燃燒和低煙塵噴氣燃料的途徑。

“今天，已經(jīng)批準了7條SAF途徑，但使用途徑受到限制。航空公司確實希望使用SAF，但它必須與石油基燃料具有成本競爭力，因為燃料約占航空公司運營成本的30% ”，PNNL運輸部門經(jīng)理Holladay說，他幫助開發(fā)了維珍航空航班中使用的廢碳基燃料。

這份報告《可持續(xù)航空燃料：技術(shù)途徑的回顧》是由PNNL，國家可再生能源實驗室以及美國能源部能源效率和可再生能源辦公室代頓大學生物能源技術(shù)辦公室(BETO)撰寫的。它概述了從可再生和浪費資源生產(chǎn)更多噴氣燃料的研究需求。

該報告提出了對航空業(yè)，商用噴氣燃料，其組成，規(guī)格和認證過程的研究以及通過批準的將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為噴氣燃料的化學途徑所面臨的挑戰(zhàn)和成功的新見解。該報告還評估了流程改進，技術(shù)經(jīng)濟分析和供應(yīng)鏈問題。

解決另一個問題

如報告中所詳述，通過研究非傳統(tǒng)生物質(zhì)可以降低可持續(xù)原材料的成本。玉米或生長以生產(chǎn)燃料的特定農(nóng)作物的經(jīng)典觀念正在讓位于使用非傳統(tǒng)廢料的道路上。諸如城市固體廢物，污水，諸如一氧化碳之類的廢氣，甚至是解構(gòu)的塑料等環(huán)境問題都是可以轉(zhuǎn)化為航空燃料的豐富碳源。

脂肪和農(nóng)業(yè)廢料或森林殘留物是其他類型的廢棄材料，可以使用現(xiàn)有的生物或熱工藝對其進行處理，以生產(chǎn)高質(zhì)量的中間體。

Holladay說：“管理和處理這些廢物要花費城市和公司錢，但是當我們可以將這些債務(wù)轉(zhuǎn)化為高價值產(chǎn)品時，價值主張就會完全改變。” “當我們包括這些低成本原料時，將有足夠的生物質(zhì)可擴展至工業(yè)生產(chǎn)水平。某些原料甚至是免費的，這大大降低了SAF的成本。”

優(yōu)化噴氣燃料的性能

在短期內(nèi)，擴大現(xiàn)有批準燃料的生產(chǎn)能力至關(guān)重要。但最終，提供一種性能在規(guī)范范圍內(nèi)得到改善的燃料，進一步提高了市場拉動的可能性。

Holladay說：“我們不必只是模仿石油燃料。” “如果我們要制造新的燃料，我們也可能會制造更好的燃料。借助本報告中建議的其他研發(fā)，我們可以做到。”

該報告要求對構(gòu)成噴氣燃料的四個碳氫化合物族的關(guān)鍵燃料特性有更深入的了解。這些族以化學術(shù)語描述為芳族化合物，正構(gòu)烷烴，異烷烴和環(huán)烷烴。后兩個分子家族提供了噴氣燃料所需的所有特性。前兩種通常是芳烴和正烷烴的聯(lián)產(chǎn)。但是，它們的主要生產(chǎn)不是SAF的最佳研究領(lǐng)域。

SAF必須首先且必須在飛行中安全使用。這包括生產(chǎn)不會損害噴氣發(fā)動機的清潔燃料，不會在高空結(jié)冰，并且閃點低，可以在地面上安全地加油?？紤]到安全性，通過減少燃料中的芳烴含量，減少煙灰形成的新機會。

Holladay說：“最終，我們需要安全，便宜且具有高能量含量的SAF。”該報告建議研究重點在于制造低成本異烷烴和環(huán)烷烴的方法，以使SAF性能更好。 ”

混合兩種燃料可以提供比噴氣燃料更高的能量含量，同時滿足所需的密度規(guī)格，因此飛機可以以更少的燃料飛得更遠。它們還可以通過稀釋燃料中的芳烴來