對于建立無碳排放世界來說,淘汰以煤油為主要成分的航空燃油是面臨的巨大挑戰之一。目前,航空業碳排放量僅占全球總量的2%左右,占整個交通運輸業的12%左右,然而飛機轉為電力驅動要比汽車和火車難得多。
目前的航空煤油具備很多優勢,以Jet A-1最為常見。每千克航空煤油含有42.8兆焦的能量,凝點為零下47攝氏度,其在成本、高海拔的蒸發損失以及運輸時的火災風險方面均優于汽油。它還沒有遇到真正的競爭對手。那種電量足夠支撐飛機完成運送數百名乘客越洋飛行的電池,依然只能出現在科幻小說中;短期內,以液態氫為燃料的寬體客機也不會面世。
現在我們需要一種類似航空煤油的燃料,來源于植物或者有機廢物。這種生物航空煤油在燃燒時釋放的二氧化碳量不會比植物被隔離生長時高。其原理已經得到證實;2007年以來,采用JetA-1和生物航煤混合燃料進行的試飛已證明這是現代飛機燃料的合適替代品。2016年3月,美國聯合航空公司開始在洛杉磯國際機場使用派拉蒙石油煉廠提供的生物航煤,這種燃料利用提取自牛油和豬油以及農業廢物的酯類和脂肪酸經過加氫處理后制成。從2018年開始,內華達州法克羅姆生物能源公司將利用城市垃圾生產生物航煤,并提供給美國聯合航空公司與國泰航空公司。
但是美國聯合航空公司生物航煤合同中提供的燃料只占其年度航線燃料耗費量的2%,足以說明這種替代燃料的需求規模。老實說,現如今的客機越發省油:2015年每人公里的燃料耗費量比1960年降低了50%。但這樣多的燃料節約量已經淹沒在了航空業的不斷擴張中,美國國內航線的航空煤油年消耗量提升了5000萬噸,境外航線提升了2.5億多噸。要讓生物航煤大體上滿足這樣的燃料需求,我們決不能局限于有機廢物,還應關注季節性或多年生的可榨油作物,這類作物的耕種所需面積廣大,且會帶來環境問題。溫帶氣候可榨油作物的產量相對較低:每公頃大豆年產生物航煤僅為0.4噸,需要1.25億公頃的土地才能滿足其生產需求——這比得克薩斯州、加利福尼亞州和賓夕法尼亞州加起來的面積還要大。并且這個數字是2016年美國大豆種植面積的近4倍。即使是產量最高的油棕櫚樹,要想滿足世界上的航空燃料供給,也需要超過6000萬公頃的熱帶森林。這個數字是目前油棕櫚樹種植面積的4倍,將會導致自然生長中累積的碳被排放出來。
然而,在可以從蘊油豐富的藻類中獲得生物航煤的情況下,何必再占用大量陸地呢?顯而易見,大面積種植藻類占用的空間相對較小,而且產出非常高。??松梨诠镜慕洑v告訴我們,要將生物航煤的年產量提高到數千萬噸有多么不容易。埃克森石油公司與克雷格?文特爾(CraigVenter)的合成基因組公司自2009年開始就此進行合作,但是到2013年,在花費了超過1億美元之后,雙方認為這項挑戰過于巨大,決定改變合作目標,轉而進行長期的基礎研究。
還是那句老話:節約能源最簡單的方式是減少浪費,也就是說,我們要盡量減少飛行。但是預測顯示,航空運輸量未來還將大幅增長,尤其是在亞洲。這樣看來,航空煤油那熟悉的氣味未來很長一段時間內它還將伴你左右。
作者:Vaclav Smil
