能源部正在重新审视一个困扰专家十多年的难题：开发低成本的航空燃料替代品。
这项探索始于 2010 年左右，最初是由于国防部担心美国对进口石油的依赖。最近，航空公司也提出了这个问题。他们正面临着对喷气式客机二氧化碳排放的潜在限制，并且在短期内缺乏电力驱动的重型飞机替代品。
寻找替代航空燃料的原料，其中一个更令人望而却步的方面是，原料必须充足。航空业每年使用多达 17 亿桶航空燃料。任何化石燃料的替代品都必须便宜。燃料是航空业最大的运营成本。
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美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员正在重新审视一系列有前景的、新的且丰富的原料：动物粪便、食物垃圾和含有人类粪便的城市污水污泥。
“每个人都开始看到利用这些我们通常送往垃圾填埋场或废水处理设施的有机材料的潜力，”NREL 的高级研究工程师德里克·瓦登说道，他正与其他能源部实验室和外部公司一起致力于解决这个问题。
他们的总体目标是缩短垃圾填埋场或奶牛胃中分解生物质的正常衰变过程。这个过程通常会产生甲烷——天然气的主要成分，也是导致全球变暖的重要因素。
一些研究人员将尝试使用催化剂来化学改变生物过程，使其最终产物不是甲烷，而是更强劲的液体燃料，并且燃烧时产生的二氧化碳排放量仅为航空燃料的 50% 左右。
粪便和食物垃圾中含有羧酸，这是一系列脂肪酸，可以通过催化过程改变其链状结构，使其连接在一起。瓦登解释说，结果是一种液体燃料，其能量是甲烷的七倍之多。这是使重型客机起飞所需要的。
“我们一直致力于开发与工业相关的技术，我们的行业顾问是这个项目的核心和灵魂，”瓦登在一次采访中说。他指出，西南航空公司和波音公司也参与其中。
研究将从使用食物垃圾的实验开始，并逐步扩大到可以生产至少一千加仑燃料的初始设施。下一步将是评估其作为试飞动力来源的可靠性。
瓦登承认这将“需要更多严格的措施来扩大该过程”，但他表示，“其中一些进展将要发生，因为飞行需要高能量密度的力量，而航空旅行是我们社会不可或缺的一部分。”
这个想法是，人类粪便和食物垃圾可能是这项研究的关键成分，多年来，这项研究的重点一直是利用酒精、糖、棕榈种子、大豆、玉米、木片和煤炭制造航空燃料。
这对某些人来说似乎令人震惊，但其他研究人员也感受到了与污水处理厂结盟，开发丰富且低碳资源的潜力。
其中一位是 Jianping Yu，他是 NREL 另一个项目的首席研究员，该项目正在探索如何从传统的污水处理过程中去除磷和氮，这两种主要的、麻烦的水污染物。
他的想法是将污染物喂给污水处理厂的藻类，然后将藻类作为可以制成商业肥料的产品出售。Yu 解释说，藻类也可以制成可用于制造各种材料（包括鞋子和背包）的聚合物。
他对藻类产生好奇的原因是，某些菌株消耗的磷比其他菌株多得多。它们将其储存在体内以备后用。他称之为“奢侈吸收”，因为它们不需要它也能生存。
然后他了解到一家名为 Gross-Wen Technologies Inc. 的公司。该公司由两名爱荷华州立大学的教授创立，他们开发了一种更便宜的利用藻类从废水中回收氮和磷的方法，并获得了专利。
Yu 的想法是收集和开发藻类中的超级捕食者菌株，以便它们可以从处理过的废水中去除多达 50% 的污染物。
他指出，种植更强大的藻类也将是植物从空气中去除更多二氧化碳的一种方式。它们需要的另一种成分是阳光，阳光也是免费的。
结果是，它可以减少运行污水处理厂所需的能量。“这就是目标。我们主要动机是未来的环境要求，”Yu 说。
不用说，这个目标对 NREL 在该项目中的一些合作伙伴非常有吸引力，其中包括大芝加哥都市区水务回收区，该区负责伊利诺伊州库克县的废水和雨水管理。
该地区的专员黛布拉·肖惊呼道：“这有多么令人兴奋都不过分。”该地区正在调整其系统以包括增强的藻类生产过程。
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