□ 文 艾博恩
飛機燃油大致有三種:航空汽油、航空煤油、航空柴油。民用客機絕大多數使用航空煤油,因為大型客機能在1萬米之上高空飛行,其發動機必須適應高空缺氧、氣溫氣壓較低的惡劣環境;而航空煤油有較好的低溫性、安定性、蒸發性、潤滑性以及無腐蝕性、不易起靜電和著火危險性小等特點。
與此同時,作為一種傳統的化石燃料,航空煤油又被看作是航空業碳排放的罪魁禍首。英國《獨立報》報道說,全球航空運輸現在向大氣層排放的二氧化碳量比早前預計要高出20%。據預測,到2025年,該行業的年碳排放量將達15億—20億噸。此外,根據國際航空運輸協會(IATA)和Platts公司發布的全球航油價格計算,2008年1—8月航油的平均價格為142.2美元/桶,相較2007年航油支出的1360億美元,全球航空公司在2008年約增加了910億美元的航油成本投入,達到2270億美元。盡管全球油價自2008年第三季度起大幅下挫,但從長遠看,為減少油料依賴、降低成本和實現減排,尋找可大規模應用于商業開發的生物燃料已成為全球航空業的當務之急——作為石油類燃料快捷的替代品,生物燃料不僅可再生,具有可持續性,而且無需對現有發動機進行任何改裝。 使用糧食作物作為生產原料的生物燃料被稱為第一代生物燃料。盡管第一代生物燃料迄今不過經歷了區區幾年的發展,并只在很少幾個國家實現了規模化生產,但是它的局限性很快就顯現出來:占用耕地太多而且威脅糧食供應。目前世界各國都在著力研發第二代生物燃料,與第一代相比,第二代生物燃料的生產原料不會擠占食物資源或水資源所用的耕地,也不會引起森林采伐的行為。在第二代生物燃料的研發上,科學家們主要鎖定了三大類植物:草、樹和海藻。草和樹生長在陸地上,但需要復雜的處理程序;海藻生長在水里,培育起來比較復雜,但可生產高品質油,可被輕易轉化成生物柴油。這三類植物成了航空運輸業尋找替代傳統航空燃油出路的新希望。 2008年12月30日,新西蘭航空在新西蘭奧克蘭圓滿完成了全球首次第二代可持續生物燃料測試飛行。2009年1月7日,美國大陸航空公司成功試飛了北美第一架采用可持續生物燃料作為動力源的商用飛機。同年1月30日,日本航空公司(JAL)成為首家應用主要由亞麻薺提煉的可持續性生物燃料進行示范飛行的航空公司。一個月之內完成三次生物燃料試飛,讓使用生物燃料的飛機投入商業運營變得不再遙遠。
新西蘭航空公司所試飛的飛機,由麻風樹及Jet A1燃油各占50%的混合生物燃料為其中一臺發動機提供動力。新西蘭航空為試飛挑選和精煉的麻風樹原油產自非洲東南部(馬拉維、莫桑比克和坦桑尼亞)及印度。 麻風樹土生土長在中美洲,是一種高約3米的植物,在熱帶和亞熱帶具有良好適應性,樹中包含的不可食用油脂可用于生產燃料,每顆種子可產出30%—40%的油分。從拉丁美洲、非洲到亞洲,對于這些貧窮和擁有大量干旱土地的地區來說,麻風樹是一個特別的恩惠,它從大氣中吸收的二氧化碳超過其所釋放的二氧化碳,不僅如此,這種奇跡般的樹種也可以穩定和恢復已經退化的土壤。正因為這個原因,2007年《科學美國人》(Scientific American)雜志將麻風樹稱為“灌木中的綠色黃金”,認為這種植物“似乎提供了生物燃料的所有益處,而且沒有什么缺點”。新西蘭航空日前披露的生物燃料測試飛行結果顯示:按照5050比例混合而成的麻風籽油燃料和標準噴氣式燃料減少了60%—75%的二氧化碳排放量。
美國大陸航空公司試飛的飛機,則采用了包含海藻與麻風樹提取物的混合生物燃料。這是第一次采用包含部分藻類提取物的燃料提供動力的商用飛行。相對麻風樹來說,海藻似乎是一種更為物美價廉的替代品。它沒有糧食作物原料的任何缺點,無需土地,無需淡水,只要陽光充足,在鹽水中就能生長。不僅如此,海藻還能大量吸收碳。因此,從理論上講,以海藻為原料可謂一舉兩得,既能生產可再生的生物燃料,還可以吸食化石燃料植物所釋放的碳。
日本航空公司的試飛則是首次測試三種第二代生物燃料混合而成的燃油,其成分分別是亞麻薺油(84%)、麻風樹油(低于16%)以及海藻(低于1%)。亞麻薺又被稱作“快樂的黃金”或假亞麻,含油量高并且能夠與小麥和其他谷物交替種植,因此是可持續生物燃料的良好來源。它主要生長在氣候較溫和的地區,如美國和加拿大的北部平原,目前在馬來西亞、韓國、烏克蘭和拉脫維亞也有試驗田。 長期以來,民航業一直受國際油價制約,經營業績波動較大,如果能開發一種性能好、價格低、安全性又達標的新型生物燃料,無疑將開啟世界民航綠色發展的新紀元。希望航空界、能源界、學術界的攜手合作,能讓我們早日看到這一天的來臨。
艾博恩(Al Bryant),是波音公司研發與技術部中國區副總裁。