空藻:美国生物燃料飞行依赖于杂草和浮渣

美国首次由生物燃料驱动的商业喷气式飞机飞行,其中一台发动机依靠非洲杂草与少量藻类混合燃料驱动


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大陆航空516号喷气式飞机——一架双引擎波音737-800——今天在休斯顿完成了两个小时的试飞,今天,其中一台发动机由常规石油基喷气燃料和由麻风树和藻类制成的合成替代燃料以50-50的比例混合驱动。

“这种燃料的性能非常出色,事实上,混合燃料中的生物部分比Jet A的凝固点更低,”波音公司的环境战略总经理比利·格洛弗说,该公司正在帮助组织类似的试飞遍及世界各地。“我们现在测试的燃料具有与Jet A要求相等或更好的能量含量,”Jet A的要求是至少每公斤48兆焦耳(每磅20,700英制热量单位)。

事实上,这种替代喷气燃料——被称为合成石蜡煤油——具有与石油精炼的Jet A相同或更好的质量:它在高空低温下不会冻结,为发动机提供相同或更多的动力,而且也更轻。炼油商霍尼韦尔旗下的UOP, LLC部门几乎可以将任何植物油转化为替代喷气燃料。“就我们而言,它们都是一样的。我们对原料持开放态度,”UOP可再生能源和化学品业务总经理化学家詹妮弗·霍姆格伦说。“如果原料可用,我们可以加工它以制造具有相同性能的燃料。”

对于这次飞行,UOP转化了从麻风树植物的种子中提取的加仑油——这是一种非洲杂草灌木,可以生长在未用于粮食生产的土地上——由Terasol Energy提供。麻风树油构成了生物燃料的大部分,但混合燃料的2.5%也来自Sapphire Energy从夏威夷藻类种植商Cyanotech采购的600加仑(2,270升)藻油——这是首次将这种藻油用于飞行。

“原油只不过是1000万年前的藻类大量繁殖,然后被输送到地下,今天我们称之为原油,”Sapphire Energy公司企业事务副总裁蒂姆·曾克说。“我们采取这个过程,并将它加速1000万年,生产出绿色原油。”

当然,以任何数量制造藻油仍然是一个巨大的挑战,从完善生物体的生长及其石油生产到以具有成本效益的方式提取产品。曾克说,该公司希望到2011年从其位于新墨西哥州拉斯克鲁塞斯的试验设施的微咸池塘中生长的藻类中生产300桶石油,并在五年内达到每天10,000桶。“成本将在每桶60到80美元之间,”他说。“这是在每英亩石油产量方面非常保守的数字。” 从圣地亚哥的科学应用国际公司(SAIC)到旧金山的初创公司Solazyme等公司都在努力生产藻油喷气燃料

与此同时,扩大麻风树的种植努力——已经在非洲和印度大量种植——可能会扩大规模,而其他可以与小麦轮作的原料,例如亚麻荠——一种芸苔属植物——将发挥作用。“考虑这个问题的方式是,亚麻荠麻风树将在三到五年内达到正确的价格点——每桶80美元或更低,而藻类将在八到十年内达到,”UOP的霍姆格伦说。

下一次试飞——计划于1月30日进行的日本航空公司的航班——将使用由蒙大拿州博兹曼的Sustainable Oils提供的亚麻荠制成的喷气生物燃料,Sustainable Oils是西雅图生物技术公司Targeted Growth和休斯顿Green Earth Fuels的合资企业。“这是一种非粮食主要作物,可以在未被使用的土地上种植,但它与现有的农业基础设施相适应,”Targeted Growth的首席执行官汤姆·托达罗说。“如果您期望在未来五年内从植物原料生产数亿加仑的喷气燃料,那么几乎可以肯定是亚麻荠。”

那是因为它可以生长在原本会休耕的麦田上,而不会损害土壤,在某些情况下还可以改善土壤。“你给农民一个在他们原本不会赚钱的年份赚钱的机会,”托达罗说,该公司已经在招募农民种植这种作物,作为今年生产100万加仑(380万升)石油的计划的一部分。“到2010年,以目前的小麦价格[每蒲式耳5.50美元],我们可以以每加仑2美元的价格供应石油,并且……我们可以生产超过5000万加仑。”

但是商业航空业每天燃烧近2.4亿加仑(9.45亿升)的Jet A燃料,如果油价接近去年达到的每桶150美元的水平,那么对亚麻荠油的需求最终可能会驱使农民减少种植小麦——一种主要的粮食作物。“如果激励措施不正确,它可能会取代小麦,”UOP的霍姆格伦说。“我们不希望它的定价高于粮食的价格。”

这就是为什么该行业可能会使用各种不同的原料——麻风树亚麻荠、藻类和其他原料——来制造喷气生物燃料,波音公司的格洛弗说。“世界各地将有不同的来源,”他补充说。“这是我们试图通过这些飞行做的另一件事:表明我们可以使用各种原料,并且仍然获得一致的高质量结果。”

在近期,喷气生物燃料很可能与石油基燃料混合使用,因为生物燃料缺乏芳烃——碳氢环——芳烃与当前发动机中的密封件相互作用,帮助它们膨胀闭合。“我们完全预计第一批燃料将是50-50的混合物或更少,这仅仅是由于供应的可用性和行业的保守性质,”格洛弗说。

大陆航空的这次飞行——以及之前的新西兰航空维珍航空的航班——证明了这种混合燃料可以有效,甚至比单独的石油基煤油更好。“我们还发现,运行这种混合燃料的发动机甚至比使用传统喷气燃料的发动机排放的烟雾更少,”CFM国际公司总裁兼首席执行官埃里克·巴谢莱在一份声明中说。

通过这次大陆航空的飞行,UOP也证明了将生物燃料本身混合,在这种情况下是藻类和麻风树,效果也很好。“我们已经证明了两种不同的燃料原料进入同一个油箱,”霍姆格伦说。“我们将使用许多不同的原料,因此,如果您必须为每种燃料使用不同的油箱,那将是一个大问题。”

美国测试与材料协会国际(ASTM)已经认证了全球范围内使用的第一种替代喷气燃料——南非SASOL公司将煤炭转化为液态喷气燃料。UOP工艺制造的喷气生物燃料具有完全相同的化学成分;这些飞行的目的是收集足够的数据,以便喷气生物燃料能够尽快在2010年底之前通过认证,商业航空替代燃料倡议执行董事理查德·奥特曼表示。

总部位于华盛顿特区的行业组织航空运输协会希望到2017年,所有航空燃料的10%都来自这种可持续的植物来源,既可以缓解燃料价格的波动,又可以减少航空业导致气候变化的温室气体排放

波音公司希望帮助这种生物燃料在“2015年之前成为商业燃料供应的重要组成部分,”格洛弗说。“三年前,我们开始说这看起来不可能。但每一天,我们都越来越相信这不仅是可能的,而且对行业和公众都有巨大的好处。”

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