一种由废食用油制成的生物燃料可以大幅削减航空相关的碳排放——如果其未混合形式可以与现有飞机兼容。今年秋天，两架部分由未混合可持续航空燃料（SAF）驱动的飞行器在法国成功进行了试飞。一架空客A319neo飞机和一架空客H225直升机在分别持续三小时和两小时的飞行中，各自用未混合的SAF为其两台发动机中的一台提供动力。
航空业正在研究各种类型的SAF，希望最终实现飞行碳中和。“SAF和传统航空燃料中都存在相同的碳氢分子。因此，两种燃料[在发动机尾气中]的二氧化碳排放量相差不大。然而，两种燃料之间的区别在于碳的来源，”伦敦大学学院高级研究员马西米利亚诺·马特拉齐说，他没有参与这次试飞项目。“SAF中的碳来自生物质。这意味着排放的碳与生物质从大气中去除以生长的碳完全相同。” 换句话说，用于生产SAF的生物来源实际上是从大气中吸收碳；因此，燃烧该物质仅仅代表将相同的碳返回到空气中，从而使整个过程接近碳中和。
“通过最佳的SAF生产途径，与传统航空燃料相比，您可以将燃料整个生命周期的二氧化碳排放量减少80%到90%，”巴黎航空航天公司赛峰集团的未来燃料专家和经理尼古拉斯·热兰说，该公司是测试项目的一部分。
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热兰说，飞机发动机已经获得认证，可以使用SAF与传统航空燃料以高达50%的比例混合，一些航空公司目前使用SAF的比例在10%到15%之间。“但是，我们希望确保任何想要使用超过50% SAF的人将来都可以在没有任何技术限制的情况下这样做，”他补充道。这就是为什么赛峰集团正在与包括空客和道达尔能源在内的组织合作进行这些试飞的原因，道达尔能源提供燃料。它们标志着一系列测试的开始，这些测试将在2022年继续进行。
目标是测量地面和飞行中的SAF排放，并研究现有发动机与这种燃料的兼容性。“发动机通常服役20到30年，”热兰指出。如果现有发动机可以成功地使用SAF运行，那么飞机现在就可以变得绿色环保，而不是等待计划在下个十年初加入机队的新型超高效飞机。“这就是为什么我们现在必须为发动机与100% SAF的兼容性做好准备，”他说。
在这些试飞中使用的SAF的生产过程包括从餐馆、工业和其他设施采购废食用油和其他废弃脂肪，并用氢气处理。氢气将这些物质的脂肪分子链分解成直链碳，并去除其中一些不太稳定的结构。“最终，您将得到一种不含芳香族化合物和硫的清洁燃料，”热兰解释道。由于不含硫，排放物更清洁，并且由于不含那些芳香族化合物，SAF排放的颗粒物也比传统燃料少得多。热兰预测，颗粒物的缺乏还将减少飞机尾迹，尾迹已被确定为导致全球变暖。“使用SAF，我们假设尾迹——由于水汽凝结在燃烧传统航空燃料排放的微小颗粒上而形成——将大大减少，”他说。
然而，SAF缺乏芳香族化合物也可能影响其与目前使用的一些飞机的兼容性。虽然热兰说现有发动机应该能够在没有任何重大修改的情况下使用未混合的SAF运行，但外围燃料系统可能需要略微改变。“例如，我们目前在输油管道中使用的弹性体[一种可拉伸的聚合物]，用于阻止泄漏，可能与低芳香燃料不兼容，”他指出。“因此，我们可能不得不更换SAF使用的弹性体密封件。” 热兰说，开发新的弹性体没什么大不了的——但他补充说，更复杂的问题是现有飞机是否可以用新的弹性体进行改装。“赛峰集团正在与空客和其他合作伙伴一起研究这个问题，”他说。
另一个问题是SAF仍然相对较高的价格。根据生产途径的成熟程度，这种燃料的价格是传统燃料的两到十倍。鉴于缺乏生产SAF的综合产业，热兰说目前的高价完全可以理解。“传统航空燃料的价格低于牛奶或啤酒，是经过几十年发展起来的完全集成的工业过程的成果，”他说。“未来，随着我们建造更多更大的生产工厂，提高生物质收集效率，并使生物质来源多样化，[SAF的]价格可能会下降。”
降低成本的一种方法可能是寻找更多的SAF来源。“到2050年，对SAF的需求预计将达到每年5亿[公吨]。目前，我们介于该数字的0.2%到0.5%之间，”马特拉齐说。“仅使用废弃动物脂肪、食用油、农业残渣或专用作物不足以满足这种需求。”
因此，马特拉齐和他的团队正在帮助开发一种可以从迄今为止不可回收的废物类型中生产SAF的工艺。“全球每年产生的固体废物的巨大量[约20亿公吨]意味着它可以用来生产大量的SAF，这与其他来源的情况不同，”他解释说。以这种方式使用更多的废物也将防止其最终被焚烧或倾倒在垃圾填埋场——这两者都会通过释放二氧化碳和甲烷而导致温室气体排放。“通过将[城市固体废物]转化为SAF，”马特拉齐说，“我们同时解决了两个问题。”