完美的燃料(赛峰集团：可持续替代燃料只为不可替代的地球)

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本系列前三期推送，我们分别讲述了“绿色航空|世界地球日，我们在行动”、“绿色航空|将航空发动机环保性能不断推向极致”、“绿色航空|“后浪”时代，创新型材料和制造工艺打造更轻的飞机设备”，今天所要推送的这篇内容，将带大家了解一下赛峰集团以实现绿色航空为目标的四大研发领域中的第三部分：可持续替代燃料。

气候变化已成为我们社会明确关注的焦点。人类对气候的影响要求我们在多方面采取行动。为了保护我们的地球，航空业已经采取显著的行动，并一直在寻求高效减排的“可持续”解决方案。通过建立航空运输行动小组（ATAG），航空业成为世界首个制定宏大目标的工业部门：到2050年，二氧化碳排放量将减至2005年排放水平的一半；到2020年，限制二氧化碳净排放量的增长。除了为发动机或飞机开发新的技术性解决方案以及对空中交通进行优化等其他措施之外，开发可持续替代燃料已被视为实现这些目标的关键因素之一。

与传统的燃油相比，生物燃料在其整个生命周期（从生产到消耗）中排放的碳要少得多，可为改善航空业对环境的影响起到巨大作用。然而，在航空业中使用的替代燃料必须满足严苛的条件，面临许多技术挑战，包括能量密度、热稳定性（避免高温下结焦）、极低温度下（结冰）材料的润滑效果等，除此之外还需要具备全球范围大规模生产的设施。

赛峰集团为发展绿色航空，一直致力于研发可持续替代燃料，以及发动机与替代燃料的兼容。在航空运输行动组织（ATAG）和航空环境保护委员会（CAEP）的支持下，赛峰集团携手合作伙伴积极开展污染较少的替代燃料研发，其技术发展路线着重于减少其未来产品的环境足迹，并在2030年至2035年实现发动机与替代燃料的兼容。

可持续替代燃料的研发现状

目前，已通过认证的航空用替代燃料主要采用四种生产工艺，采用非粮食作物进行。与使用传统航空燃油相比，这些生产工艺减少的温室气体排放量也有所不同。

托工艺将木素纤维素（秸秆、林业废弃物等）等生物质材料转换为燃油，通过气化步骤从天然气或煤炭中提取燃油。效果：根据所使用的生物质材料，可减少高达90%的温室气体排放。

HEFA（加氢处理氢酯和脂肪酸）工艺使用从含油植物和微藻中提取的油。效果：减少高达60%的温室气体排放。

DSHC（糖转烃）工艺涉及到法呢烷的生产，法呢烷是通过生物转化将糖类转换成法呢烯时产生的衍生物。一旦经过氢化，法呢烷可直接按照10%的比例调和加入到航空煤油中。效果：取决于所使用的糖基原料，可减少70%到80%的温室气体排放。

酒精到航空燃油（ATJ）精炼工艺用于将糖类转化为异丁醇，随后转换为航空燃料。效果：减少高达60%的温室气体排放。

这四种生物燃料可以与航空煤油混合使用，无需与发动机做匹配。在认证过程中，每种生物燃料都与全部材料和设备完美兼容。基于所采用的不同工艺，混合比例有所不同，例如，10%的法呢烷混合90%的航空燃油，而采用加氢处理氢酯和脂肪酸（HEFA）技术则可混合高达50%的生物燃料。

在今天的航空领域，所谓的“即加即用*”型混合燃料在降低二氧化碳排放量中发挥着巨大作用。"即加即用"式燃料是一种可以部分或全部取代常规航空燃油的燃料，它不会对运营造成影响（无需改变基础设施，尤其是机场），也无需对现有的或处于开发中的飞机或发动机进行调整。

因此，对于像赛峰集团这样的飞机发动机制造商来说，开发只能加注一种替代燃料的发动机是不可行的，因为飞机需要在全球得到补给。自2007年起，赛峰集团就在其发动机上进行替代燃料测试。法航荷航集团所运营的搭载了CFM56发动机的A321飞机，使用法呢烷和航空煤油混合燃料，在图卢兹和法国之间进行了数十次飞行测试。这样的飞行测试同样也是法国民航局支持的Lab' Line for the Future计划的一部分。截止2019年6月，全球约185000个商业航班的运营已经证明了当前的飞机可以使用这些燃料。

可持续替代燃料的研发挑战和前景

经济和生态效益

虽然可持续替代燃料可以大大减少温室气体的排放，然而如果需要大规模使用这些替代燃料，仍需考虑其经济意义及真正的生态效益。如果在生物燃料生产过程中使用了燃煤或不可持续作物（例如，棕榈油在很大程度上就是如此），那么高产量的生产工艺也可能会引发环境问题。还有许多其他因素也需要考虑，例如某些替代燃料含有的化学成分，可以降低涡轮机输出的颗粒物排放，从而会带来额外的环境效益。

因此，赛峰集团正设法评估此类生物燃料生产工艺的优缺点，并验证其与相关技术的兼容性。赛峰集团未来燃料专家总结道“我们面临的主要挑战是，从生物燃料所使用的原材料及生产方法或燃料使用方式等方面，确定哪种现有解决方案在经济上最为可行、最为环保。”

促进能源转型

在可预见的未来，航空将继续依赖液态燃料作为大型和远程飞机的基本能源来源。即使在电动飞行最乐观的预测下，未来数十年内全球的支线和单通道商用飞机机队仍将继续使用喷气燃料运行。因此，使用循环回收利用原料而非化石碳燃料，并满足强大可靠的可持续性标准的可持续替代航空燃料的发展，是可持续未来的重要组成部分。我们相信，加快所有商业可行方式的生产规模化速度，同时研发成本更低的生产方式，是成功的关键。这项工作已经在研究机构和行业各领域的公司内部进行。目前所需要的是全球各国政府扩大对技术研发、生产设施投资和燃料生产奖励机制的支持。

2019年巴黎航展期间完美的燃料，赛峰集团同全球七大领先航空制造商的首席技术官发布联合声明，共同支持航空业的可持续性发展，支持任何可持续、可规模化生产且与现有燃料兼容的燃料，并将与燃料生产商、运营商、机场、环保组织和政府机构密切合作，在2050年之前将这些燃料广泛用于航空用途。

2020年1月，空中客车、法国航空、赛峰集团、苏伊士和道达尔公司确认启动了新的项目意向书（CEI）。该意向书是法国迈向可持续航空生物燃料新兴产业的首要一步。可持续航空燃料的不断发展使其成为了重要的战略杠杆，能够将航空运输整个生命周期中产生的混合前二氧化碳净排放量减少约80％。

作为除飞机制造商之外的世界第三大航空航天企业，赛峰集团致力于推动航空业的可持续发展，并已将可持续替代燃料作为其四大研发领域之一。不断推进发动机与可持续替代燃料的兼容，赛峰集团坚信我们有办法让航空可持续发展，并在人类社会中发挥更大的作用。

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