剛剛結(jié)束的巴黎航展突出了“創(chuàng)新與環(huán)保”的主題，航空生物燃料供應(yīng)商紛紛亮相。波音747-8貨機首次亮相國際航展就利用可再生航空燃油飛越大西洋抵達巴黎，完成了民用飛機首次利用生物衍生類燃油進行跨大西洋飛行。 　　2011年6月，制定石油產(chǎn)品相關(guān)標準的美國材料與實驗協(xié)會（ASTM）暫時批準了加氫處理的生物燃料在飛機中應(yīng)用，正式批準將在7月生效。該規(guī)則為使用混合生物燃料給民用飛機提供動力掃清了制度上的障礙。
　　高企的燃油價格和環(huán)保要求使得航空公司不堪重負
　　由于中東局勢的動蕩，原油的價格再次突破100美元/桶大關(guān)，國際航空運輸協(xié)會（International Air Transport Association，IATA，簡稱“國際航協(xié)”）在6月下調(diào)了其之前對航空業(yè)盈利的預(yù)測，從之前的86億美元下調(diào)至40億美元，燃油成本占航空公司總成本的比例已經(jīng)接近40%，上漲的燃油價格成為了航空公司揮之不去的夢魘。
　　然而，更讓航空公司難受的，是日益苛刻的環(huán)保門檻。歐盟已經(jīng)將航空業(yè)納入了碳排放交易體系，從2012年起，所有進出歐盟的航班都必須購買一定的碳配額。根據(jù)IATA的測算，歐盟碳排放交易將使航空公司成本每年增加35億美元，并且這一數(shù)字將會逐年遞增。
　　2010年10月國際民航組織（ICAO）第37次會議上，所有成員國承諾了一個框架性減排目標：到2020年全球燃油效率平均每年提高2%，從2021年到2050年爭取實現(xiàn)每年能效提高2%，到2050年航空業(yè)實現(xiàn)碳中和。碳中和的實現(xiàn)方式包括生物燃油、空管技術(shù)改進、飛機和發(fā)動機技術(shù)的創(chuàng)新等。
　　生物能源問題成為航空界共同關(guān)注的問題
　　航空替代燃料問題成為行業(yè)共同關(guān)注的問題，雖然也可以用煤和天然氣作為原料經(jīng)過費托（FT）處理來獲得替代燃油，但由于煤和天然氣屬于不可再生資源，因此目前主要的替代能源是生物燃料。生物燃料必須來自有充足供給的原料，且不能與民爭食，目前已經(jīng)發(fā)展到第二代生物能源，國際上比較成熟的航空生物燃料主要從麻風(fēng)樹、亞麻薺、海藻和鹽生植物中提取，其中以亞麻為原料的種植、提煉、標準化工作最為成熟。根據(jù)生物質(zhì)能咨詢公司的研究，以亞麻為原料生產(chǎn)的航空生物燃料預(yù)計到2025年將接近10億加侖，創(chuàng)造25000個就業(yè)崗位，收入超過55億美元，為種植的農(nóng)民增收35億美元。根據(jù)波音公司的預(yù)測，預(yù)計到2040年，航空生物燃油的使用比例將占到50%。
　　航空生物燃料發(fā)展路徑預(yù)測
　　過去幾年，一些制造商使用各種混合生物燃料進行了若干次成功的試飛，取得了大量進展。各方對航空在短期到中期更多地使用有利環(huán)保的生物燃料寄予厚望，但要對生物燃料的環(huán)境影響進行完全評估，需要對所有燃料的全壽命周期碳足跡定量進行標準化。
　　2010年6月，美國聯(lián)邦航空局（Federal Aviation Administration，簡稱“FAA”）宣布了可持續(xù)低能源、排放和噪聲（CLEEN）計劃，將開發(fā)和示范新技術(shù)，包括可持續(xù)航空代用燃料。根據(jù)該計劃，目前對可持續(xù)航空代用燃料的投資為1800萬美元，包括業(yè)界分擔(dān)的成本。這些舉措包括燃油系統(tǒng)的兼容性、實驗室、裝備、發(fā)動機和多種航空代用燃料的飛行測試。開發(fā)的數(shù)據(jù)將支持推動測試燃料的燃料合格審定及認證。
　　軍事方面，美國軍方為了提高能源安全、增加國內(nèi)能源利用和減少環(huán)境污染問題，開始著手研制替代燃料。美國空軍和海軍是生物燃料的主要推動者，美國海軍計劃到2020年海軍所有飛機和船只所用燃料中生物燃料混摻率達到50%。2009年3月，美國海軍簽訂了購買4萬加侖從亞麻中提取的生物燃料JP-5（HRJ-5）的合同，用于海軍生物燃油的驗證項目。海軍的關(guān)鍵戰(zhàn)斗機之一F/A-18已經(jīng)在2010年4月使用蓖麻燃油試飛成功。美國空軍對采用替代燃料極為感興趣，因為它是美國國內(nèi)最大的燃料消費者，每年消耗航空煤油24億加侖（90.7億升）。空軍從2009年開始試用新型燃料，當(dāng)時撥款250萬美元用于為航空航天部門建設(shè)燃料研究中心（AFRF），以便對來自煤炭、生物和烴的燃料進行研究。美國空軍對新型燃料的主要要求是價格。新型航空燃料的效能不應(yīng)低于現(xiàn)用的航空煤油，且價格應(yīng)低于后者。
　　2009年年底，美國15家航空公司與兩家代用燃料供應(yīng)商簽署了預(yù)購協(xié)議，為FT和HRJ燃料做出長期采購安排。2010年3月，美國航空公司和軍方航空燃油采購商形成戰(zhàn)略聯(lián)盟，以協(xié)調(diào)其進程，并創(chuàng)建一個代用航空燃料采購的“單一市場”。這代表美國為加快發(fā)展和部署可持續(xù)代用燃料提供另一個“需求拉動”重要的一步，它們幾乎代表了美國市場所有的航空燃料采購商。
　　航空替代能源的標準
　　世界許多地區(qū)使用的兩種航空渦輪燃料規(guī)范，分別是美國材料與試驗協(xié)會的標準 D1655和英國國防部發(fā)布的國防標準91-91。為了研究替代燃油，ASTM制定了D7566航空合成燃油標準文件。2009年9月，ASTM國際組織批準了第一種替代航空噴氣燃料的規(guī)范。新規(guī)范（ASTM D7566）允許使用通過費托工藝合成碳氫化合物燃料。2011年6月批準氫處理可再生航空燃料（HRJ）與石油航空燃料各占50%的生物燃料。
　　航空生物燃料必須經(jīng)過充分測試和開發(fā)，以保證其與普通發(fā)動機和航空器材料兼容。燃料必須符合必要的規(guī)范特性，以滿足飛機、旋翼機或發(fā)動機的性能和耐久性要求。數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足其與經(jīng)批準用于發(fā)動機和航空器的其他燃料、潤滑油和添加劑之間的兼容性。燃料必須顯示出，在所有預(yù)期溫度條件下，它能與其他經(jīng)批準的燃料或添加劑相混合；在限制運行溫度條件下，它能夠保持其特性，防止燃料管道和過濾器堵塞。試驗階段完畢后，美國材料與試驗協(xié)會航空燃料分組委員會的發(fā)動機制造商代表要對研究報告進行審議。
　　生物燃油目前面臨的挑戰(zhàn)
　　挑戰(zhàn)之一：航空生物燃料的成本和可提供性仍然是其被大規(guī)模采用的關(guān)鍵障礙。新的生物燃料的研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)需要巨大的資金投入。
　　挑戰(zhàn)之二：生物燃料的價格也阻礙其大范圍地應(yīng)用，目前航空生物燃料的價格大約是航油價格的兩倍，但隨著生物燃料技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計價格將會出現(xiàn)大幅度的下降，而且由于航空燃油價格和碳配額價格的上升，生物燃料有望在20年內(nèi)比普通航油更加經(jīng)濟。
　　挑戰(zhàn)之三：與地面交通相比較，航空生物燃料的市場規(guī)模較小，而且生物燃料最初產(chǎn)出的是柴油，需要第二次分裂去碳才能產(chǎn)出HRJ，因此生產(chǎn)HRJ燃油的成本要高于生物柴油。
　　挑戰(zhàn)之四：生產(chǎn)生物燃油的原料供給問題，需要持續(xù)可靠的供給來源才能滿足需求。（本文作者為航空工業(yè)發(fā)展中心經(jīng)濟管理研究所工程師）