全球航空業年(nian)均(jun)排放約10億(yi)噸(dun)CO2當(dang)量，約占全球總排放的2.8％。在(zai) “雙(shuang)碳”背景(jing)下(xia)，構建航空業(ye)脫碳體系、大力發(fa)展可(ke)再生(sheng)能源在(zai)民航業(ye)的應用(yong)，已(yi)成(cheng)為全球航空業(ye)重(zhong)要的戰略方向(xiang)。簡要論述了民用航空業的脫碳政策、現狀、關鍵技術、存在問題及發展策略，發現航空業的可持續發展受制于其能源結構，面臨嚴峻挑戰，而可持續航空煤油是其中最有效、最可普及、最符合發展需求的減排方式。對可持續航空煤油的技術路徑及其關鍵工藝進行詳細論述，為民航業通過可持續航空煤油實現脫碳發展建提供方向引導。
穿越洲際的全球航空運輸網絡極大地擴大了商貿和文化交流的邊際，提升了危機應對的速度和救災能力。航空業作為經濟與民生的重要構成主體之一，為全球經濟活動創造了6550萬個就業崗位和2.7萬億美元的產值，據預測該數據會在未來20年內實現翻倍。然而作為資源密集型行業，全球航空業年均排放約10億噸二氧化碳（CO2）當量，約占全球總排放的2.8％，且航空業碳排放的年均增速遠高于鐵路、公路、航海運輸業。在《巴黎協(xie)定》全球100余國家均(jun)積極應對全(quan)球(qiu)氣候(hou)變化挑(tiao)戰(zhan)的(de)宏觀(guan)背景下，加快航(hang)空(kong)(kong)業能源結構(gou)(gou)轉型、實現碳中和是(shi)人類(lei)永續發(fa)展(zhan)的(de)必然選(xuan)擇與構(gou)(gou)建人類(lei)命運共(gong)同體(ti)的(de)集體(ti)承諾。受制于其能源結構(gou)(gou)，航(hang)空(kong)(kong)業的(de)可持續發(fa)展(zhan)面臨嚴峻(jun)挑(tiao)戰(zhan)。
在碳中(zhong)和目標下，面對日益增長(chang)的(de)航(hang)空業(ye)碳排放，國際航(hang)空協會（IATA）和國際民航(hang)組織(zhi)（ICAO）及全球多個國家(jia)及(ji)(ji)地區(qu)積(ji)極推(tui)出(chu)各(ge)項(xiang)減排(pai)(pai)(pai)政策(ce)。ICAO提出(chu)2035年(nian)(nian)碳(tan)凈排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)量(liang)(liang)不超過(guo)2019年(nian)(nian)排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)水(shui)平85%的(de)減排(pai)(pai)(pai)目標，其相應CORSIA機制(zhi)將(jiang)(jiang)于2027年(nian)(nian)開(kai)始強制(zhi)執(zhi)行。中國多(duo)次出(chu)臺交通(tong)運(yun)輸領域的(de)雙碳(tan)指(zhi)導意見(jian)、政策(ce)及(ji)(ji)行業規范，如《全(quan)面深入(ru)推(tui)進綠色交通(tong)發(fa)展意見(jian)》《“十四(si)五(wu)”民航(hang)(hang)綠色發(fa)展專項(xiang)規劃》等，其中多(duo)次提及(ji)(ji)鼓(gu)勵航(hang)(hang)空業應用(yong)可持續航(hang)(hang)空煤油。歐盟(meng)(meng)(meng)理事會規定，至2030年(nian)(nian)底，歐洲范圍內(nei)溫(wen)室氣體排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)量(liang)(liang)將(jiang)(jiang)較1990年(nian)(nian)減少不低于55%、可再生能(neng)源(yuan)使用(yong)量(liang)(liang)須占(zhan)歐盟(meng)(meng)(meng)能(neng)源(yuan)使用(yong)總量(liang)(liang)的(de)40%，且將(jiang)(jiang)從(cong)2026年(nian)(nian)起逐步削(xue)減國際航(hang)(hang)空業免費(fei)發(fa)放(fang)(fang)(fang)的(de)EUAA，同時儲(chu)備2000萬(wan)份歐盟(meng)(meng)(meng)航(hang)(hang)空碳(tan)排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)(fang)配額（European Union Aviationallowances，EUAA）用(yong)于鼓(gu)勵使用(yong)生物(wu)質航(hang)(hang)煤的(de)航(hang)(hang)司。
1990—2019年間航空業碳排放量持續增長，平均增速達2.3%，遠高于鐵路、公路、航海運輸業。其中，航空客運運輸領域的排放增速遠高于航空貨運領域。2019年全球航空運輸業85%的碳排放來自旅客運輸，達7.85億噸CO2當量，相較于2013年增長了33%，年均復合增長率約5%，國際航線航班數量每年增加3%～5%。盡管受到新冠大流行影響，2020—2022年全球民航業罕見打破了連續數十年的客運量上漲趨勢，但目前世界范圍內國際民航業已基本擺脫新冠大流行和戰爭風險帶來的影響，2023年上半年全球機隊規模已恢復至疫情前的98%。由于航空客運仍是洲際交通的主要出行方式，這一部分客運需求難以被其他低排放交通工具替代，預計在未來航空客運量仍將伴隨洲際交通需求持續增長，恢復到疫情前的運輸及排放量增速。民航業排放量增長趨勢與日臻嚴格的監管要求形成鮮明對比，因此民航業的碳減排具有迫切性。
航(hang)空(kong)運(yun)輸業(ye)為(wei)實現2050年凈零排放(fang)這一目(mu)標，可采取多種(zhong)路(lu)徑手段，其中(zhong)主(zhu)要(yao)路(lu)徑為(wei)推動(dong)可持續空(kong)中(zhong)交通管(guan)理部署節能(neng)型航(hang)空(kong)器、優化(hua)運(yun)營過程、使用(yong)航(hang)空(kong)器輕量化(hua)材料、使用(yong)新型動(dong)力碳抵消和碳清除等，詳見表(biao)1。
表1 航(hang)空運輸業主(zhu)要減排路徑
在(zai)過(guo)去10年(nian)(nian)間，全(quan)(quan)球(qiu)航(hang)空(kong)業(ye)主(zhu)要采用提升基建(jian)及(ji)運(yun)營手段的方式進行減排，幾乎已(yi)達成(cheng)國際民航(hang)組織所提出的至2050年(nian)(nian)間全(quan)(quan)球(qiu)航(hang)空(kong)業(ye)每(mei)年(nian)(nian)效率(lv)增(zeng)長2%的目標。以2013—2019年(nian)(nian)全(quan)(quan)球(qiu)航(hang)空(kong)運(yun)輸指(zhi)標為對比，全(quan)(quan)球(qiu)航(hang)班收入客(ke)公(gong)里數（RPK）提升(sheng)50%，每(mei)架航(hang)班平均碳(tan)排放強度（RPK）下降12%，每(mei)收(shou)入噸(dun)公里（RTK）當量的平均(jun)燃油效(xiao)率年均(jun)提高1.8%，詳見表2。但面(mian)對每年保持增加6%～8%的(de)(de)客(ke)運量，上(shang)述基(ji)建及運營(ying)手段效(xiao)率的(de)(de)提升對于航空(kong)業實(shi)現雙(shuang)碳目(mu)標的(de)(de)作(zuo)用有限。
; 表2 2013與(yu)2019年全球航(hang)空(kong)運輸指標對比
全球航空運輸指標 | 2013年 | 2019年 | 增幅 /% |
全球客運離崗航班數 /架次×106 | 31.6 | 38.7 | 22.5 |
全球可用座公里 /×1010 | 7276.0 | 10521.0 | 44.6 |
全球收入客公里 /×1010 | 5804.0 | 8709.0 | 50.1 |
全球旅客CO2排放量 /t×106 | 592.0 | 785.0 | 32.6 |
IATA將上述(shu)航(hang)空業(ye)各項節能(neng)減(jian)(jian)排手段歸納(na)為四項分(fen)類(lei)，并根據(ju)各類(lei)目(mu)對(dui)于2050年(nian)航(hang)空業(ye)全生命周期(qi)排放減(jian)(jian)排目(mu)標貢獻值的(de)分(fen)析做(zuo)出占比預測(ce)。其中(zhong)，通過基建及運營手段提升效率減(jian)(jian)排占比約(yue)3%，通過新(xin)的(de)推進技(ji)術如(ru)電動和(he)氫能(neng)源(yuan)等(deng)新(xin)型替(ti)代能(neng)源(yuan)占比約(yue)13%，碳抵消和(he)碳捕捉(zhuo)等(deng)方式占比約(yue)19%，可持續航(hang)空煤油對(dui)航(hang)空業(ye)減(jian)(jian)排貢獻占比約(yue)65%。
考慮(lv)到IATA對該比例的(de)(de)估算是基(ji)于民航業(ye)2050年實現碳(tan)中和全(quan)(quan)周期中各(ge)路徑對于碳(tan)減(jian)(jian)排(pai)(pai)的(de)(de)遠(yuan)期貢獻值(zhi)，而氫能源飛(fei)機等減(jian)(jian)排(pai)(pai)方式(shi)受(shou)制于技術(shu)手段(duan)(duan)與基(ji)建(jian)部署(shu)難以量(liang)產使用，可持續航空(kong)煤(mei)油(you)SAF在短期內對于航空(kong)業(ye)全(quan)(quan)周期減(jian)(jian)排(pai)(pai)的(de)(de)貢獻預(yu)計將(jiang)遠(yuan)超IATA所預(yu)測的(de)(de)65%這一比例，因此(ci)，可持續航空(kong)煤(mei)油(you)被看作是最有希望助力航空(kong)業(ye)實現凈零排(pai)(pai)放目標的(de)(de)減(jian)(jian)排(pai)(pai)手段(duan)(duan)。
傳統航(hang)(hang)空(kong)(kong)燃料(liao)是由天(tian)然(ran)原油(you)或其餾分油(you)通過加工或者(zhe)調和(he)制得的(de)航(hang)(hang)空(kong)(kong)燃料(liao)，包(bao)括航(hang)(hang)空(kong)(kong)煤油(you)和(he)航(hang)(hang)空(kong)(kong)汽油(you)，目前國際上對可持續(xu)航(hang)(hang)空(kong)(kong)煤油(you)（Sustainable Aviation Fuel，SAF）并未達成一致定義。
從(cong)成分角度定義，SAF是一(yi)種(zhong)生產過程具有(you)可(ke)持續性、與傳統航空燃料具有(you)相同特性的液(ye)態(tai)碳氫化合物。
從生(sheng)產原(yuan)料角度定(ding)義， SAF是一(yi)種(zhong)以植物油、廢棄(qi)油脂(zhi)、農業(ye)和林業(ye)殘(can)渣、CO2、綠氫等可再生(sheng)資(zi)源為(wei)原(yuan)料生(sheng)產的(de)、與傳統航(hang)空(kong)煤油具(ju)有理化一(yi)致性的(de)航(hang)空(kong)燃料，可用于替代傳統航(hang)空(kong)煤油。
從可持續性角(jiao)度定義(yi)，CORSIA機制所認(ren)可的ISCC國(guo)際可持續發展(zhan)和碳(tan)認(ren)證系統(tong)(tong)中規(gui)定，可持續航(hang)(hang)空(kong)煤油(you)是在其生產的全生命周期相較于(yu)傳統(tong)(tong)航(hang)(hang)空(kong)燃料起到減排效果(guo)的航(hang)(hang)空(kong)燃料。
目前符(fu)合美(mei)國民用航(hang)空局適航(hang)認證ASTM D7566標(biao)準可(ke)持(chi)續航(hang)空煤油的技(ji)術路徑可(ke)按照原料和工藝(yi)流(liu)程分(fen)為七類，此外還有利用CCUS技(ji)術捕捉CO2與綠氫反應生產航空煤油的路徑。上述路徑所用原料包括廢棄油脂、藻類、木質素類、生物油類、甲醇、乙醇、捕獲的CO2與綠氫等。
3.2.1 脂肪酸酯和脂肪酸加氫
脂肪酸酯和脂(zhi)肪酸加氫（HEFA）是(shi)指通過加工餐廚(chu)廢油(you)及(ji)生物(wu)油(you)預(yu)處理所(suo)得的脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)、油(you)和(he)油(you)脂(zhi)(zhi)(zhi)（統稱為(wei)FOG）生產SAF的技術路(lu)徑，該(gai)路(lu)徑于2011年獲得ASTM D7566標準(zhun)批準(zhun)，其摻(chan)混量上限為(wei)50%。該(gai)技術路(lu)徑將(jiang)脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)、油(you)和(he)油(you)脂(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)油(you)料先加氫脫氧、再裂(lie)化(hua)和(he)異構化(hua)生產SAF，技術較為(wei)成熟，已實現商業化(hua)應用。
采(cai)用餐(can)廚(chu)(chu)廢油（UCO）為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)生(sheng)產的(de)(de)中國(guo)石化國(guo)產1號生(sheng)物(wu)航(hang)煤已于2014年獲得中國(guo)民用航(hang)空局航(hang)空器適航(hang)審定司頒發的(de)(de)1號生(sheng)物(wu)航(hang)煤技(ji)術標準(zhun)規定項目批準(zhun)書，獲得適航(hang)批準(zhun)。但此類使用餐(can)廚(chu)(chu)廢油（UCO）為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)SAF面臨由于原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)來源分散導致的(de)(de)收集、運輸(shu)成本(ben)高昂且(qie)供應量(liang)受(shou)限(xian)的(de)(de)問題，預計(ji)未來無(wu)法通過規模化生(sheng)產有(you)效(xiao)降低(di)成本(ben)。
除餐廚(chu)廢油(you)（UCO）外，以(yi)生(sheng)物(wu)(wu)油(you)作為原材料加氫的HEFA路徑制作工藝更具(ju)有(you)工業(ye)化規模(mo)生(sheng)產前景(jing)，其生(sheng)物(wu)(wu)油(you)原材料包括麻風樹(shu)、山茶屬植物(wu)(wu)、藻類生(sheng)物(wu)(wu)燃料等(deng)。由于部分藻類的油(you)脂含量占干(gan)重的25%～77%，顯著(zhu)高于富含油(you)脂的陸生(sheng)植物(wu)(wu)，藻類有(you)望成(cheng)為未來生(sheng)物(wu)(wu)油(you)加氫路徑（HEFA）的主要生(sheng)物(wu)(wu)質來源。
采(cai)用HEFA加氫路徑制(zhi)航空(kong)煤油(you)的(de)主要(yao)優勢(shi)(shi)在于其生產(chan)(chan)工藝(yi)成(cheng)熟，工藝(yi)成(cheng)本低，所產(chan)(chan)出航空(kong)煤油(you)十六烷(wan)值(zhi)高(gao)，有(you)效保(bao)障了成(cheng)品(pin)航空(kong)煤油(you)的(de)熱穩定(ding)性與能(neng)量效率(lv)；劣(lie)勢(shi)(shi)是其生產(chan)(chan)、收(shou)集、運輸過(guo)程成(cheng)本高(gao)昂(ang)，且受制(zhi)于原材(cai)料供應量的(de)上限，僅能(neng)滿(man)足2030年前的(de)SAF摻(chan)混需求(qiu)。
3.2.2 費托合成制煤油
圖1 費(fei)托(tuo)合成產物的ASF分(fen)布
3.2.3 具有芳烴的費托合成煤油
具有芳(fang)烴的(de)(de)費托合成(cheng)煤(mei)油（FT-SPK/A）于2015年(nian)獲得批準(zhun)，最大混合體積(ji)限制為50%。該工(gong)藝路(lu)線(xian)(xian)與FT-SPK的(de)(de)主要區別在于此路(lu)線(xian)(xian)允許一定量的(de)(de)芳(fang)烴摻混。
3.2.4 醇制煤油
3.2.4.1 醇類脫水-烯烴低聚-加氫制煤油路徑
醇(chun)類脫(tuo)水(shui)(shui)-烯(xi)烴(jing)低(di)聚(ju)-加氫(qing)制煤油(you)路(lu)徑(jing)（ATJ-SPK)于(yu)2016年獲得批準，其混合量上限為(wei)50%。該工藝路(lu)線利用的原(yuan)料(liao)主要是玉米芽、草(cao)和(he)(he)秸稈等(deng)農業廢棄物、纖(xian)維素等(deng),及(ji)其他途(tu)徑(jing)生(sheng)產的乙醇(chun)和(he)(he)異丁醇(chun)。工藝路(lu)徑(jing)分(fen)為(wei)三(san)步：先將(jiang)醇(chun)脫(tuo)水(shui)(shui)轉化為(wei)烯(xi)烴(jing)，再由烯(xi)烴(jing)低(di)聚(ju)或齊聚(ju)生(sheng)成航空燃料(liao)成分(fen)烴(jing)，最后加氫(qing)并(bing)分(fen)餾得到(dao)符合要求(qiu)的ATJ-SPK燃料(liao)。
ATJ-SPK技術路(lu)徑生(sheng)(sheng)產(chan)SAF目前可被(bei)視為(wei)(wei)在(zai)HEFA路(lu)徑之后最先有望實現量產(chan)與(yu)商業化(hua)(hua)運用的(de)(de)技術路(lu)徑。LanzaTech公(gong)(gong)司的(de)(de)ATJ-SPK路(lu)徑規模化(hua)(hua)項(xiang)目中，將乙醇(chun)添(tian)加為(wei)(wei)ATJ-SPK燃料的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)原料，并(bing)將混合比例從30%提高到50%；其另一合作項(xiang)目是以(yi)廢棄物為(wei)(wei)原料生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)乙醇(chun)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)SAF，預計產(chan)能(neng)可超3萬噸/年，已獲得歐盟H2020計劃(hua)的(de)(de)2000萬歐元資助。Gevo公(gong)(gong)司的(de)(de)在(zai)建項(xiang)目通(tong)過使用Retamix公(gong)(gong)司Plantrose工藝(yi)，將纖維素(su)原料轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)優質糖類(lei)，再(zai)使用Gevo公(gong)(gong)司的(de)(de)GIFTTM技術將糖類(lei)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)ATJ-SAF。
3.2.4.2 甲醇-二甲醚-加氫制煤油路徑
甲醇-二甲醚(mi)-加氫制煤油路徑分為(wei)(wei)三步：將(jiang)甲醇轉化(hua)為(wei)(wei)二甲醚(mi)（DME），然后(hou)將(jiang)DME轉化(hua)為(wei)(wei)C6-C10的(de)(de)(de)烴類，再將(jiang)烴類進行加(jia)氫反(fan)應(ying)(ying)等后處(chu)理。甲醇Primus綠(lv)色能(neng)源公司的(de)(de)(de)專利STG+技術(shu)將(jiang)甲醇合成和(he)甲醇制汽油（MTG）工(gong)(gong)藝組(zu)合成一個工(gong)(gong)藝。通(tong)過改(gai)變催(cui)化劑和(he)操作(zuo)條件(jian)，STG+工(gong)(gong)藝還可(ke)生產(chan)噴氣燃(ran)料(liao)(liao)、柴油和(he)其他高價值(zhi)化學品。該技術(shu)可(ke)將(jiang)超(chao)過35%的(de)(de)(de)合成氣或超(chao)過70%的(de)(de)(de)天然氣轉(zhuan)化為(wei)液體燃(ran)料(liao)(liao)，是工(gong)(gong)業上轉(zhuan)化效率的(de)(de)(de)最高記錄(lu)，如能(neng)成功(gong)取得適航(hang)認證并實(shi)現量(liang)產(chan)，有望使可(ke)持續(xu)航(hang)空煤油突破(po)生物(wu)質原(yuan)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)供應(ying)(ying)上限。
3.2.4.3 醇類氧化-烷基化-加氫制煤油路徑
醇類氧(yang)(yang)化(hua)-烷(wan)(wan)基化(hua)-加氫制(zhi)煤(mei)油路徑分為(wei)(wei)三(san)步：將(jiang)醇類部分氧(yang)(yang)化(hua)或直接利(li)用(yong)木質素生產羰基和醛基化(hua)合物，再利(li)用(yong)烷(wan)(wan)基化(hua)反(fan)應延長(chang)碳鏈，最后(hou)將(jiang)中間產物加氫脫氧(yang)(yang)生產航空煤(mei)油。北京化(hua)工大學譚天偉團隊(dui)將(jiang)ABE發酵液（丙酮(tong)-乙醇-丁醇混合物）通(tong)過(guo)烷(wan)(wan)基化(hua)反(fan)應鏈增長(chang)為(wei)(wei)C8-C15酮類，再加氫脫氧(yang)生成鏈烷烴，該技術路徑尚未實現取(qu)證及(ji)量產。
3.2.5 催化熱解合成煤油
催(cui)化(hua)熱解(jie)合(he)(he)成(cheng)煤油(you)(you)（CH-SK或CHJ）技(ji)術(shu)路徑于2020年通過ASTM D7566標準批(pi)準，混(hun)合(he)(he)容量(liang)限制高達50%。它以植物或動物脂(zhi)肪、油(you)(you)脂(zhi)和(he)油(you)(you)作為原料(liao)，首先催(cui)化(hua)裂(lie)解(jie)為低(di)碳芳烴(jing)和(he)低(di)碳烯(xi)烴(jing)，再(zai)通過C-烷基化(hua)反應將其轉(zhuan)化(hua)為煤油(you)(you)范(fan)圍的(de)芳烴(jing)，最后通過加氫反應定向轉(zhuan)化(hua)環烷烴(jing)。中國科學(xue)技(ji)術(shu)大學(xue)李全新團隊利用(yong)生物油(you)(you)催(cui)化(hua)熱解(jie)合(he)(he)成(cheng)航空煤油(you)(you)的(de)芳烴(jing)和(he)環烷烴(jing)組(zu)分，其以C9-C14為(wei)主的環(huan)烷烴產品可滿(man)足航空燃(ran)料基本(ben)要求。
3.2.6 加氫加工碳氫化合物、酯類和脂肪酸合成石蠟煤油
加(jia)氫(qing)加(jia)工碳氫(qing)化合(he)物、酯(zhi)類(lei)和(he)脂肪(fang)酸(suan)合(he)成石蠟煤油（HHC-SPK或HC-HEFA SPK）于2020年(nian)獲得(de)ASTM D7566標準批準，混合(he)體積限(xian)制高達(da)10%。用于該路(lu)徑的(de)原(yuan)(yuan)料包(bao)括生(sheng)物來(lai)源的(de)碳氫(qing)化合(he)物、游離(li)脂肪(fang)酸(suan)和(he)脂肪(fang)酸(suan)酯(zhi)等。與HEFA-SPK路(lu)徑類(lei)似，HHC-SPK路(lu)徑是直接對原(yuan)(yuan)料加(jia)氫(qing)脫氧，生(sheng)產符合(he)煤油范圍的(de)烴(jing)類(lei)。
3.2.7 糖發酵加氫生產異石蠟
糖發(fa)酵(jiao)加氫(qing)生產異(yi)石(shi)蠟（HFS-SIP）于2014年獲(huo)得批準，混合(he)體積限(xian)制為(wei)10%。它(ta)利用細菌等生物發(fa)酵(jiao)方法，在無氧或有氧環境下將糖類轉(zhuan)化(hua)為(wei)煤(mei)油(you)范圍內的(de)碳氫(qing)化(hua)合(he)物，再(zai)進行純(chun)化(hua)和加氫(qing)處理。
3.2.8 CO2加綠氫“電轉液”制液體燃料
CO2加綠氫“電轉液”制液體燃料（Power-to-Liquid，PtL）將電力（通常是來自可再生能源）和CO2轉化為合成燃料，是一種正在開發的制備SAF的技術路徑。其步驟可被分為：
（1）電解水。太陽能或風能等可再生能源為電解槽提供能源，利用電解過程將水分解成氫氣（H2）和氧氣。
（2）將CO2與H2在通過逆水(shui)煤氣法或固態(tai)氧(yang)化物電解法，生成(cheng)合成(cheng)氣。
（3）合(he)(he)成(cheng)氣(qi)經過(guo)費托反應將(jiang)合(he)(he)成(cheng)氣(qi)轉化(hua)為(wei)合(he)(he)成(cheng)燃料。
目前PtL技術仍處于發展階段，僅完成試驗生產，尚未取得ASTM批準，未來仍面臨著技術成本和規模的挑戰。由于在PtL的生產過程中，CO2被捕獲并重新利用形成循環，能有效減少全周期的碳排放，且可以通過現有的化石燃料基礎設施網絡如管道和加油站進行運輸和配送，采用“電轉液”制液體燃料路徑生產SAF被認為是減排效果最好的技術路徑。
國際航(hang)(hang)空運輸協(xie)會(hui)（IATA）發表的(de)(de)歐盟Refuel法案聲明中，要求(qiu)到2030年(nian)，用于摻混的(de)(de)航(hang)(hang)空煤(mei)油(you)的(de)(de)1.2%、2035年(nian)的(de)(de)5%、2050年(nian)的(de)(de)35%必須是通過PtL路徑制作的(de)(de)可持續航(hang)(hang)空煤(mei)油(you)。隨著政策驅動與下游需求(qiu)量的(de)(de)提升，在2025—2030年(nian)期(qi)間，PtL的(de)(de)成本有(you)望(wang)通過規模化生產而大(da)幅(fu)降低，帶來更大(da)范圍的(de)(de)使用。
航(hang)空(kong)(kong)業通(tong)過(guo)SAF進行減排的(de)核心優(you)勢是效果顯著、應(ying)用(yong)便(bian)捷：其一，由于(yu)SAF的(de)生(sheng)產和使(shi)用(yong)過(guo)程更環保，能(neng)顯著減少航(hang)空(kong)(kong)業溫室氣體的(de)排放，將全生(sheng)命(ming)周期(qi)碳排放量減少50%～100%；其二(er)，由于(yu)SAF與傳(chuan)統(tong)煤(mei)油具有(you)(you)相似(si)的(de)性(xing)能(neng)，在現有(you)(you)的(de)航(hang)空(kong)(kong)發動(dong)機中使(shi)用(yong)經過(guo)認證(zheng)的(de)可持續航(hang)空(kong)(kong)煤(mei)油，無需(xu)對現有(you)(you)的(de)航(hang)空(kong)(kong)基礎設施做出重大改變。
目前世界范圍(wei)內對(dui)于SAF的生產和應(ying)用(yong)尚處于初(chu)期(qi)階(jie)段(duan)。截止(zhi)到2023年(nian)，可持續航空(kong)煤油僅(jin)(jin)占全(quan)球所有(you)航空(kong)燃料消(xiao)耗(hao)量的不(bu)到0.1%。2022年(nian)SAF全(quan)球產量在較之前一年(nian)增(zeng)加(jia)了2倍(bei)的情況(kuang)下僅(jin)(jin)為(wei)約24萬噸。到2027年(nian)，目前擬投入建設的生產能力將僅(jin)(jin)提供噴氣(qi)燃料需求的1%～2%。
但(dan)伴隨(sui)著相關(guan)政策(ce)法(fa)規的(de)(de)出臺(tai)，SAF的(de)(de)生產(chan)與(yu)使(shi)用(yong)量(liang)預計將迅速增長。從(cong)產(chan)能端，截(jie)(jie)至(zhi)2023年(nian)，美國(guo)及英國(guo)均已出臺(tai)相關(guan)政策(ce)及補貼方式，鼓勵(li)其境內可再生航空(kong)煤油產(chan)能的(de)(de)建設。從(cong)市場(chang)需求端，歐盟(meng)于(yu)(yu)2023年(nian)發布的(de)(de)在Refuel法(fa)案中對2025—2050年(nian)間于(yu)(yu)歐盟(meng)境內飛行及駛離歐盟(meng)的(de)(de)航班的(de)(de)可持續航空(kong)煤油摻混水(shui)平進行規定，要(yao)求歐盟(meng)機場(chang)的(de)(de)SAF最低(di)摻混率截(jie)(jie)至(zhi)2025、2030、2035、2050年(nian)分別為2%、6%、20%和(he)70%。其中，2030、2035和(he)2050年(nian)應(ying)用(yong)PtL或(huo)E-Fuels路徑生產(chan)的(de)(de)SAF不得少于(yu)(yu)SAF總量(liang)的(de)(de)1.2%、5%和(he)35%。
若將2023年(nian)(nian)預(yu)計消耗量以(yi)(yi)2019年(nian)(nian)為基準(zhun)、以(yi)(yi)年(nian)(nian)復(fu)合增長率2.3%進行估(gu)算，至(zhi)2050年(nian)(nian)消耗燃油量預(yu)計將達2056億(yi)(yi)gal。如全(quan)球(qiu)航(hang)空業比照Refuel法案所規定摻混比例(li)，則至(zhi)2050年(nian)(nian)SAF需求量則可達1439億(yi)(yi)gal（見表3），約5447億(yi)(yi)L，該估(gu)算結果略高于IATA所預(yu)測的2050年(nian)(nian)4490億(yi)(yi)L需求量，原因可能是未充(chong)分考慮遠期視角中其他航(hang)空業減(jian)排(pai)路徑的減(jian)排(pai)效果，或全(quan)球(qiu)航(hang)空業減(jian)排(pai)力度不及歐(ou)盟。
2023年 | 2030年 | 2035年 | 2050年 | |
航(hang)空煤(mei)油總消耗量 | 3595.75 | 4216.18 | 4723.86 | 6644.03 |
按Refuel法(fa)案強制SAF摻混比例使用量 | 3.60 | 252.97 | 944.77 | 4650.82 |
按Refuel法(fa)案PtL路徑SAF強制使用量 | 0.00 | 3.04 | 47.24 | 1627.79 |
在航空(kong)業技術(shu)未(wei)產(chan)生巨(ju)大(da)突破(po)前(qian)，預計(ji)(ji)SAF將成為國(guo)際航空(kong)業實(shi)現2050年(nian)凈零(ling)碳排放目(mu)標的(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)佳解決方案(an)。但(dan)目(mu)前(qian)SAF的(de)(de)(de)(de)生產(chan)與使用(yong)尚處于發展初期，且SAF的(de)(de)(de)(de)成本(ben)與售價相較(jiao)于傳統化(hua)(hua)石噴氣燃料(liao)仍缺(que)乏競爭(zheng)力。伴隨(sui)多(duo)國(guo)激勵(li)與強(qiang)制(zhi)(zhi)摻(chan)混政(zheng)策(ce)的(de)(de)(de)(de)相繼出臺，預計(ji)(ji)將帶來(lai)(lai)密集的(de)(de)(de)(de)資(zi)本(ben)投入、技術(shu)的(de)(de)(de)(de)更新、成本(ben)的(de)(de)(de)(de)降低與產(chan)能的(de)(de)(de)(de)提振(zhen)。在通過ASTM可(ke)持續航空(kong)煤油(you)適(shi)航認證的(de)(de)(de)(de)7種技術(shu)路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)中，目(mu)前(qian)技術(shu)最(zui)(zui)成熟、在建項目(mu)最(zui)(zui)豐富的(de)(de)(de)(de)技術(shu)路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)為HEFA路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)，但(dan)HEFA路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)生產(chan)SAF受(shou)到上游(you)(you)原材料(liao)供(gong)給量的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)，僅能滿(man)足2030年(nian)以前(qian)的(de)(de)(de)(de)小部(bu)分摻(chan)混需求(qiu)。費托合成制(zhi)(zhi)SAF路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)及醇制(zhi)(zhi)油(you)路(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)如能成功(gong)實(shi)現量產(chan)，可(ke)突破(po)上游(you)(you)生物(wu)質(zhi)原材料(liao)的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)并通過規模化(hua)(hua)效(xiao)應顯著降低成本(ben)。未(wei)來(lai)(lai)，以CO2加綠氫(qing)（PtL）路(lu)徑制作的SAF若能成功取(qu)得適航認(ren)證并實現量(liang)產，有望在將全生命周期排放量(liang)降低99%，同時通過規模化效應控制成本，或成為可(ke)持續(xu)航空的最終解決方案。
轉(zhuan)載(zai)自：化工(gong)好料到
來源：中國(guo)化工信息周(zhou)刊
