變“地溝油”為航空燃油

文/陳福民/

變“地溝油”為航空燃油

文/陳福民/

2015年3月21日我國(guó)自制地溝油航煤商業(yè)首飛成功

2013年4月24日清晨5點(diǎn)43分，東方航空公司一架現(xiàn)役空客A-320飛機(jī)在上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)騰空而起，飛機(jī)時(shí)而爬高，時(shí)而平飛，時(shí)而加速，時(shí)而轉(zhuǎn)彎……當(dāng)空客A-320在虹橋機(jī)場(chǎng)上空飛行了1個(gè)半小時(shí)后降落、滑行至停機(jī)坪時(shí)，一批中美航空科技人員和記者圍了上去，歡喜地與空勤人員擁抱問候……這就是我國(guó)成功實(shí)施首次自主產(chǎn)權(quán)生物航空燃油驗(yàn)證試飛的場(chǎng)面。

令人歡欣和驚奇的是，這次東航現(xiàn)役空客A-320飛機(jī)試飛，飛機(jī)加注的是獨(dú)特的中國(guó)首次自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物航空燃油，在1個(gè)半小時(shí)的本場(chǎng)驗(yàn)證飛行中，記錄下各項(xiàng)重要數(shù)據(jù)、指標(biāo)。試飛組按照驗(yàn)證飛行科目設(shè)置的全流程要求，對(duì)混合生物燃油加注配比、巡航階段溫度測(cè)定、飛行高度影響、航前航后發(fā)動(dòng)機(jī)孔探檢查，以及特殊情況處置等工作進(jìn)行了全面測(cè)試，結(jié)果令人滿意。

所謂生物航空燃油的原料有廢棄動(dòng)植物油脂（地溝油）、農(nóng)林廢棄物、油藻等，而這次試飛加注的航空燃油部分是由“地溝油”轉(zhuǎn)化，部分是由棕櫚油轉(zhuǎn)化。

“地溝油”怎么會(huì)搖身一變成為航空燃油？“地溝油”上天是否夠安全？“地溝油”上天有什么意義，它的之路有多漫長(zhǎng)？

荷蘭開創(chuàng)了“地溝油”上天的先河

報(bào)載，2011年6月，荷蘭皇家航空公司一架波音737飛機(jī)搭乘著171名乘客，從荷蘭的阿姆斯特丹飛往法國(guó)巴黎，這是荷蘭航空在全球第一次使用新型航空燃料進(jìn)行的商業(yè)飛行。這種新型燃料的原料是用“地溝油”提煉的航空煤油。

這一消息轟動(dòng)了中國(guó)。因?yàn)榈販嫌驮趪?guó)內(nèi)人人喊打，在地球的另一端，荷蘭皇家航空公司怎么會(huì)來華采購(gòu)地溝油樣品回去變成供飛機(jī)上天的燃料，難道這次試飛成功還有中國(guó)地溝油的“功勞”？

原來，荷蘭皇家航空公司從2009年開始探索生物燃油替代航空煤油的可能性。其中確有一個(gè)荷蘭航空試喝中國(guó)地溝油帶走20噸樣品油試飛的故事。

那是2011年秋天，荷蘭地溝油航班運(yùn)營(yíng)方委派一名商務(wù)代表來華采購(gòu)樣品。這名代表是一位31歲、身高接近2.2米的荷蘭帥哥，因?yàn)樽钕矚g中國(guó)臺(tái)灣歌手費(fèi)翔，他給自己取了一個(gè)中文名字“費(fèi)海耀”。他是北京瑞荷恒一商務(wù)科技公司職員，他曾兩次到青島與青島福瑞斯生物能源科技公司洽談，要購(gòu)買一批地溝油樣品回國(guó)試用。

在福瑞斯產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，費(fèi)海耀看到了擺滿好幾張桌子的數(shù)百個(gè)生物柴油樣品，滿心歡喜。他拿出了帶來的一份地溝油檢驗(yàn)報(bào)告，表示只有主要指標(biāo)達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地溝油才符合他采購(gòu)的要求。在福瑞斯產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，工作人員將費(fèi)海耀選中的那瓶樣品進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，9項(xiàng)指標(biāo)中有7項(xiàng)是達(dá)標(biāo)的，另外兩項(xiàng)指標(biāo)在經(jīng)過處理后也可達(dá)標(biāo)。費(fèi)海耀對(duì)此樣品比較滿意，提出要采購(gòu)20噸作為樣品，運(yùn)回荷蘭做試用。

荷蘭開創(chuàng)了“地溝油”上天的先河

在對(duì)樣品指標(biāo)確認(rèn)后，最讓費(fèi)海耀關(guān)心的就是價(jià)格了。

桌子的數(shù)百個(gè)生物柴油樣品

目前福瑞斯收購(gòu)一噸地溝油的成本大約是4500多元，收上來的地溝油雜質(zhì)很多，需要經(jīng)過一系列工藝，一噸地溝油的處理成本約為1500多元，再加上運(yùn)輸、檢驗(yàn)等成本，一噸地溝油加工成生物柴油后的出廠成本在6500元上下。按照目前的市場(chǎng)價(jià)，一噸生物柴油的銷售價(jià)格是7500元以上（比石化柴油便宜1000元左右）?？紤]到做“長(zhǎng)期的買賣”，按照成本價(jià)核算，他們給費(fèi)海耀一噸的報(bào)價(jià)在6500元左右。

“3000元！”費(fèi)海耀的報(bào)價(jià)讓在場(chǎng)的中國(guó)人哭笑不得。在這個(gè)老外看來，中國(guó)人喜歡漫天要價(jià)，必需“攔腰砍價(jià)”。而更重要的原因是，在荷蘭，地溝油收集、加工政府有高補(bǔ)貼。既然想薄利多銷，價(jià)格就要低一些。

然而，經(jīng)過一番解釋后，費(fèi)海耀將福瑞斯的報(bào)價(jià)單發(fā)回荷蘭總部后幾天，雙方價(jià)格基本上談攏了。

在中國(guó)生活5年，費(fèi)海耀顯然熟諳中國(guó)商業(yè)談判。“我們每年需要12萬噸地溝油，有長(zhǎng)期的、大量的需求?！毖酝庵?，希望在中國(guó)的采購(gòu)價(jià)能夠更加“合理”。

事實(shí)上，除了原料成本外，對(duì)青島地溝油能否助飛荷蘭的地溝油航班，顯然還有很多很多問題需要解決。例如運(yùn)輸費(fèi)用問題，通過海上集裝箱運(yùn)輸，從青島到地球另一端的荷蘭，每噸地溝油的運(yùn)費(fèi)可能不會(huì)低于300元人民幣。

而站在荷蘭方的立場(chǎng)，荷蘭皇家航空公司旗下的SkyNRG公司經(jīng)理德克?克羅內(nèi)梅杰也曾表示，由于原料成本和技術(shù)問題，該公司的這種地溝油燃油的價(jià)格是普通飛機(jī)燃油的3倍多。因?yàn)閮r(jià)格原因，目前荷航采取了50%地溝油燃料，50%化石燃料的混合燃料。

那么，價(jià)格高，為什么還要用？其實(shí)，荷蘭人考慮更多的是一筆環(huán)保賬。荷蘭航空方面曾稱，之所以選擇地溝油進(jìn)行研究，主要是由于不用重新生產(chǎn)農(nóng)作物，這就減少了生產(chǎn)過程中的碳排放；此外，廢棄油脂目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運(yùn)輸費(fèi)用。同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的化石燃料，地溝油原料可以減排60%～80%，今后還可能增加到90%。根據(jù)歐盟要求，航空公司必須減少一定比例的二氧化碳排放，而“地溝油”燃料恰恰能實(shí)現(xiàn)這樣的要求。有關(guān)專家也拷出，飛機(jī)在飛行的時(shí)候要大量消耗航空煤油，而使用生物燃油對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用要強(qiáng)于航空煤油。

為什么要變“地溝油”為航空燃油

當(dāng)今能源界對(duì)研發(fā)生物能源熱點(diǎn)一個(gè)最概括的解釋是，植物通過光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)在體內(nèi)。人們通過對(duì)活著或者剛剛死去的植物進(jìn)行處理，能提取出固體、液體或氣體燃料。因?yàn)檫@種能源可再生，污染小，因此，人們嘗試用玉米、麥稈、麻、棕櫚等各種植物生產(chǎn)生物燃料。

地溝油如何轉(zhuǎn)變航煤

當(dāng)前，“綠化”飛機(jī)燃油大致有著三種方式：一種是研制如何將木材、玉米干草和麥稈等物質(zhì)中的蔗糖轉(zhuǎn)化，變成類似于飛行燃油的能源；另一種則是在研究將煤高溫液化，變成可用于飛機(jī)的碳?xì)浠衔锏暮铣扇剂希荒堑谌N方式就是像荷蘭SkyNRG這樣的公司，專攻植物油的轉(zhuǎn)化。

事實(shí)上，“地溝油”能變?yōu)楹娇杖加椭允荜P(guān)注，也正是SkyNRG公司的植物油轉(zhuǎn)化研究的成果。

地溝油與生物航煤

在荷蘭，餐館和食品店都有著較為規(guī)范的廢油回收系統(tǒng)，一般剩余的廚后菜油會(huì)采集起來循環(huán)使用，作為家畜飼料添加，或進(jìn)行分解，或制為生物燃料。于此同時(shí)，家庭的廚后菜油卻一般倒入垃圾桶或沖入廁所，從來沒有回收利用過。

這個(gè)“空白”被SkyNRG公司發(fā)現(xiàn)了。SkyNGR公司是目前世界最大的可持續(xù)航空燃料供應(yīng)商，他們認(rèn)為，這些用過的食用植物油應(yīng)該更多循環(huán)使用，如果處理得好，可以成為很好的生物燃料原料。作為荷蘭皇家航空旗下的公司，他們自然想到用這些油驅(qū)動(dòng)飛機(jī)。

植物油如何轉(zhuǎn)變成飛行燃油？SkyNRG公司采用了“加氫可再生飛行燃料”技術(shù)。

先將植物油進(jìn)行脫氧處理，然后就是一系列的有機(jī)化學(xué)過程，關(guān)鍵一步是進(jìn)行加氫裂化，在持續(xù)的氫氣壓力作用下，分子間碳鍵被破壞，生成較小的碳?xì)浠衔铮洚a(chǎn)物就是不飽和烴，此時(shí)，就已經(jīng)很接近燃料了，然后再進(jìn)行“異構(gòu)化”，即將化學(xué)物質(zhì)的自身組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，真正成為所需要的“可再生飛行燃料”。

但在德克看來，“地溝油”變廢為寶的過程中，最大的障礙并非技術(shù)門檻，而是標(biāo)準(zhǔn)很高的法律門檻。歐盟對(duì)于生物燃料的要求很高，不是隨便什么原料都可以拿來做燃料用以商業(yè)使用。

據(jù)荷航總裁卡米爾?厄爾林斯說，早在2009年，荷航的一架波音747飛機(jī)已經(jīng)在引擎中采用了50%的生物燃料，證明利用生物煤油飛行在技術(shù)上是可行的。但直到2011年，“加氫可再生飛行燃料”技術(shù)才通過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)證，允許其在商業(yè)飛行中使用。

過了“法律門檻”，直接促成了荷航的決定。2011年6月22日，荷航宣布，要從9月開始，在200架阿姆斯特丹-巴黎航線上使用“地溝油”燃料，形成一條“綠色飛行通道”。根據(jù)荷航的聲明，航空公司無需對(duì)飛機(jī)引擎做任何改動(dòng)，就可以使用“地溝油”燃料。

生物燃料對(duì)環(huán)境的破壞一直是其受到詬病的原因之一。那么，“地溝油”燃料究竟有什么優(yōu)勢(shì)呢？

此前，棕櫚油轉(zhuǎn)換的生物燃料技術(shù)已經(jīng)被證實(shí)是可行的，但是，棕櫚油的生產(chǎn)已經(jīng)對(duì)馬來西亞和印尼等地的森林和人類棲息地造成了嚴(yán)重的破壞，將其轉(zhuǎn)為飛行燃料，可能會(huì)加重這種破壞。

英國(guó)的維珍航空公司曾在倫敦到阿姆斯特丹飛行航線上使用了5%的生物燃料，但光一趟飛行就需要15萬個(gè)椰子。

在這種情況下，“地溝油”燃料的使用效率成為它的優(yōu)勢(shì)。生物柴油同樣是將植物油轉(zhuǎn)化為燃油，但它一般不能單獨(dú)使用，要和普通柴油混合使用，最終的混合燃料中，往往只能帶有20%，甚至5%的生物柴油。但經(jīng)過加氫處理，廢棄的“地溝油”可以100%地替代石化燃料。

此外，科學(xué)家研究指出，相比普通的飛行燃油，這種“地溝油”轉(zhuǎn)化而來的新型燃料的效益還要多出1%到2%，也就是說，使用這種燃料的飛機(jī)，還可以多飛1%～2%。

因此，“地溝油”燃料的優(yōu)勢(shì)是：排碳少效率高，還能多跑路。

荷蘭從2012年開始，以“地溝油”制成的生物燃料為動(dòng)力的客機(jī)，已執(zhí)飛阿姆斯特丹至巴黎航線和至里約熱內(nèi)盧航線。荷航董事長(zhǎng)表示，荷航的目標(biāo)是2015年讓生物燃油占該公司飛行總耗油量的1%。據(jù)預(yù)計(jì)，至2020年底歐洲航空業(yè)每年將使用200萬噸生物煤油作為飛行燃料，約占?xì)W洲飛行燃料消耗總量的3%。

我國(guó)“地溝油”變航煤的前景廣闊

用“地溝油”變身的航空燃料也叫生物航煤，它是以可再生資源為原料生產(chǎn)的航空煤油，原料主要包括椰子油、棕櫚油、麻風(fēng)子油、亞麻油、海藻油、餐飲廢油、動(dòng)物脂肪等。與傳統(tǒng)石油基航空煤油相比，在全生命周期中具有很好的降低二氧化碳和顆粒污染物排放的作用。

但是，將“地溝油”變身生物航煤不能“一步登天”，其技術(shù)壁壘是很大障礙。許多國(guó)家走過的是第一步，先變?yōu)椤吧锊裼汀?，然后?jīng)過特殊工藝處理，再到航空生物煤油。

生物柴油誕生于1988年，是由德國(guó)聶爾公司發(fā)明，它是以菜子油為原料，提煉而成的潔凈燃油。自從20世紀(jì)90年代以來，生物柴油以其優(yōu)越的環(huán)保性能受到了各國(guó)的重視。美國(guó)、加拿大、巴西、日本、澳大利亞、印度等國(guó)都在積極發(fā)展這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。歐盟國(guó)家2001年生物柴油產(chǎn)量已超過100萬噸。生物柴油的使用份額已占到成品油市場(chǎng)的5%。美國(guó)1990年開始以小規(guī)模用大豆油生產(chǎn)生物柴油，并被國(guó)家能源署列為清潔燃料，進(jìn)行推廣應(yīng)用。美國(guó)能源署要求，到2010年止，美國(guó)的生物柴油產(chǎn)量從現(xiàn)有的100萬噸提高到1200萬噸。

盡管生物柴油在歐美以及東南亞已經(jīng)是非常成熟的產(chǎn)業(yè)了，但是目前主要是以一代糧食作物油脂作為原材料，比如說棕櫚油、大豆油和菜籽油等等。這里就產(chǎn)生了很多爭(zhēng)議，很多人認(rèn)為使用食物為原料來生產(chǎn)能源，變相抬高了國(guó)際食物供應(yīng)的價(jià)格，還有包括砍伐森林和土地利用不當(dāng)?shù)膯栴}，直到現(xiàn)在還有很多爭(zhēng)論。所以生物航空燃料業(yè)從最初開始就立志用更環(huán)保的二代原材料，這里面就包括廢棄物和一些非糧作物等等。

目前，全球有十幾個(gè)國(guó)家地區(qū)生產(chǎn)銷售生物柴油，生產(chǎn)國(guó)有美國(guó)、歐盟成員國(guó)、阿根廷、馬來西亞、印度、日本。推廣力度最大數(shù)德國(guó)，生物柴油被應(yīng)用在奔馳、寶馬、大眾、奧地的轎車上，德國(guó)現(xiàn)有900多家生物柴油加油站，并規(guī)定在主要交通要道只準(zhǔn)銷售生物柴油。他們都積極尋找廢棄物來生產(chǎn)生物柴油，特別是相對(duì)于生物航煤來說，生物柴油對(duì)廢棄油脂的質(zhì)量要求不高，很多酸化油、地溝油經(jīng)過處理之后都可以應(yīng)用。

而荷蘭航空也并不是唯一一家將廢棄油“飛上天”的公司。公開資料顯示，早在2008年，英國(guó)已有航空公司嘗試了將動(dòng)物油脂轉(zhuǎn)化為航空燃油，并進(jìn)行了試航；2011年，英國(guó)湯姆森航空公司也嘗試將飛機(jī)其中一個(gè)引擎中的燃料，改變成廢棄油處理成的燃料油，實(shí)現(xiàn)了試航成功；2012年6月，荷蘭航空的“廢棄油”航班也開始執(zhí)飛洲際航線。

如今，荷蘭致力于“地溝油”變身生物航煤的研究和實(shí)踐給人以啟示，之所以選擇地溝油作為航空燃料的原料，主要是由于不用重新生產(chǎn)農(nóng)作物，這就減少了生產(chǎn)過程中的碳排放；此外，廢棄油脂目前都是就地取材，也可以節(jié)省不少交通運(yùn)輸費(fèi)用。專家預(yù)言，在不遠(yuǎn)的將來，用地溝油來做航空飛行燃料，將是很多航空公司和飛機(jī)制造商的理想選擇。

我國(guó)研制的“地溝油”生物航煤成功首飛

在我國(guó)，從地溝油里提取“生物柴油”的科技項(xiàng)目也正在實(shí)施。目前，一座垃圾油消納廠，可將回收后的垃圾油，通過先進(jìn)的處理技術(shù)轉(zhuǎn)化成一種綠色能源——生物柴油，可達(dá)到年產(chǎn)2萬噸生物柴油。據(jù)介紹，一噸垃圾油可制成850公斤生物柴油和100公斤甘油。這種生物柴油是一種安全、清潔、高效的可再生燃料，與普通的礦物柴油相比，柴油車使用這種柴油排放的尾氣中不含二氧化硫，而且碳?xì)浠衔锖鸵谎趸家泊蟠蠼档汀?/p>

隨著“地溝油”變身生物燃料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)日臻完善和成熟，“地溝油”若想在航空業(yè)大面積使用并實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，原料的供應(yīng)將成為關(guān)鍵。中國(guó)被認(rèn)為是有豐富“地溝油”原料的產(chǎn)地。我國(guó)每年產(chǎn)生地溝油450萬噸，尋求將廢棄“地溝油”轉(zhuǎn)化為航油的方法能增加生物燃料的地區(qū)供應(yīng)量并改進(jìn)生物燃料的可提供性。

值得指出的是，我國(guó)現(xiàn)已具備用餐飲廢油生產(chǎn)生物航煤和生物柴油的能力，為“地溝油”資源回收利用探索出一條綠色之路。2014年10月，美國(guó)波音公司與中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司合作建立的中美航空生物燃料示范項(xiàng)目已在杭州正式投入運(yùn)營(yíng)，已經(jīng)就“廢棄油脂”開發(fā)了一條新的轉(zhuǎn)化途徑，將人們常說的“地溝油”，轉(zhuǎn)化為可持續(xù)航空生物燃料。預(yù)計(jì)每年可將18億升（5億加侖）廢棄食用油轉(zhuǎn)化為生物燃料，當(dāng)前正式試產(chǎn)的日產(chǎn)量可達(dá)半噸。

該轉(zhuǎn)化途徑是將廢棄油脂簡(jiǎn)單清洗后，先轉(zhuǎn)化為一種中間化工品，在此過程中去掉雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度，然后基于這種中間品開發(fā)一系列后續(xù)的轉(zhuǎn)化方案。與傳統(tǒng)油脂直接加氫脫氧相比，這一方式據(jù)說更為經(jīng)濟(jì)。

波音預(yù)計(jì)到2033年中國(guó)將需要超過6020架新飛機(jī)，可持續(xù)生產(chǎn)的航空生物燃料比傳統(tǒng)噴氣機(jī)燃油碳排放降低了50%～80%。

2015年3月21日，一架由波音737機(jī)型執(zhí)飛的海南航空飛機(jī)從上海虹橋飛抵北京。本次航班使用的是新型能源生物航油，這是我國(guó)首次使用生物航煤進(jìn)行載客商業(yè)飛行的喜訊。