生物废弃物如何为你的下一次飞行提供燃料

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All-encompassing national biofuel policies in countries such as India could help the aviation industry reduce emissions and meet national climate targets.Image: Unsplash / @leio
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  • 航空业已承诺到2050年实现净零排放,可持续航空燃料(SAF)将在实现这一目标的过程中发挥重要作用。

  • 它可以利用农业废弃物和城市生活固体废弃物等广泛可得的原料生产。

  • 包括印度在内的多个国家已开始实施国家生物燃料政策,以支持扩大基础设施和技术规模,从而生产更多可持续燃料。

我们都知道,世界必须采取更多行动来应对碳排放。政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新评估报告指出,各国在2015年巴黎COP 21会议期间提交的气候变化战略不足以将全球气温升幅控制在2摄氏度以内。报告强调,迫切需要通过在日常生活中部署技术,降低人类各类活动的碳强度,从而实现环境脱碳。迈向零碳未来,需要我们所有人立即行动。

2021年10月,全球航空运输业承诺实现到2050年净零排放——但这绝非易事。平均一次长途飞行产生的二氧化碳超过许多国家的人均排放量。例如,一架波音747这样的大型飞机,每秒消耗约4升航空燃油——从新德里往返伦敦,每人约产生534千克二氧化碳当量。

因此,要实现这一减排目标,航空业必须减排从现在到2050年累计共212亿吨碳。持续改善运营和基础设施,并制定国家生物燃料政策,都有助于该行业实现这一目标。

开发可持续燃料

航空业替代当前化石燃料的一种选择是使用可持续航空燃料(SAF)。生产SAF的一种方式是利用生物基资源。这可能成为近期推动航空业脱碳的重要解决方案。SAF具有较大的温室气体(GHG)减排潜力,原料来源广泛,并采用日渐成熟的技术将这些原料加工成可持续燃料。

SAF生产的技术格局正在变化,许多新技术和工艺路线正迅速实现商业化。美国材料与试验协会制定了SAF国际规范,并已批准多种技术路线,包括利用农业残余物和碳水化合物类原料的酒精制航煤(ATJ),以及以废弃脂质(如食用油)为原料的加氢酯和脂肪酸(HEFA)路线。这些只是国际民用航空组织目前认证可用于生产SAF的几种原料和工艺路线。其国际航空碳抵消和减排计划已对此作出认证。

在印度,由于原料供应过剩,例如农业残余物,通过ATJ路线生产SAF潜力巨大。据估计,印度每年产生5亿吨农业残余物,其中相当一部分每年都被就地焚烧。这不仅会造成严重的空气污染和健康危害,还会影响农业生产力。

印度大量未被利用的农业残余物可以转而用于生产可持续航空燃料。Image: 《在印度大规模部署可持续航空燃料》:世界经济论坛“明日清洁天空”项目出版物

生产可持续燃料及更多产品

基于ATJ路线并以农业残余物为原料,多产品生物炼制厂可在精炼过程中生产SAF,以及作为副产品的绿氢、乙醇和生物基材料(如生物沥青)。即使只转化农业残余物总量的5%,也可生产约20亿升SAF,每年可减少约300万吨碳排放。精炼过程中产生的数十亿单位高价值低碳可再生燃料副产品,还可进一步带来碳减排。

这不仅有助于解决环境问题,也能促进农村经济发展。收集农业残余物作为原料并将其转化为生物燃料,可以在农村地区创造就业机会,并为农民提供可持续的替代收入来源。为原料供应链、生物质汇集和运输构建稳健的生态系统,也将推动农村创业。

此外,如果符合可持续性标准,糖类原料(如糖蜜)也可用于增加SAF产量。即使印度规定乙醇掺混比例为20%,仍可能有剩余原料,例如受损谷物或糖类原料流,可用于生产SAF。

扩大可持续燃料生产规模

通过ATJ路线生产SAF分为两个步骤。首先将原料转化为醇类,再进一步加工成SAF。第二步,即将醇类转化为SAF,采用的是炼油厂已经使用的标准单元工艺。

将糖类原料流和受损谷物转化为醇类,采用的是成熟技术;这项技术在印度自主研发,并已在全球实现商业化。将农业残余物转化为醇类的技术也由印度自主研发,但尚未在印度实现商业化。

印度的石油公司已经在规划建设12座将农业残余物转化为醇类的工厂,其中4座已在建设中,预计几年内投入运营。这些首批工厂若取得成功,将为扩大农业残余物制醇产能铺平道路。

“全球使用SAF的势头日益增强,而国家生物燃料政策正是这一趋势的推动力。”

普拉莫德·乔达里,Praj Industries

势头遍及全球

全球使用SAF的势头日益增强,而国家生物燃料政策正是这一趋势的推动力。例如,美国于2021年9月宣布计划向SAF生产商提供每加仑最高1.75美元的税收抵免。欧盟也已提议规定到2025年SAF掺混比例达到2%,并逐步提高至2050年的63%。在印度,《2018年国家生物燃料政策》、“可持续替代交通方案”以及国家太阳能和氢能任务等举措,均支持向清洁能源转型,以实现该国的气候目标。

不过,要在印度实现SAF的商业化应用,还需要进一步采取战略性政策措施,并在整个价值链和供应链中提供激励。必须从收集农业残余物的物流环节到向机场交付SAF,全面建设基础设施。印度拥有可快速规模化应用的技术和充足的SAF生产原料,因此有机会成为航空业脱碳的领军者。已有一系列鼓励生产的举措出台,我们可以期待印度的SAF产业很快准备好起飞。

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