2017年3月，美国航空航天局（NASA）在英国《自然》杂志上发表题为《混合生物燃料减少了飞机发动机在巡航条件下的颗粒排放》（Biofuel blending reduces particle emissions from aircraft engines at cruise conditions）的论文，公布了与德国宇航研究院联合进行的“替代燃料对凝结尾流和巡航排放的影响”项目研究成果，显示2013－2014年间在DC-8客机上使用1∶1混合的传统燃油和生物燃料，飞机尾气颗粒排放量减少了50%～70%，极大降低了大气污染。这是航空生物燃料应用研究的最新成果。纵观近年来航空生物燃料的发展，虽然突破了制备方法、制定了指导性文件、开展了飞行试验、证实了作用效果、开始了应用推广，但受制于原料供给等因素，离大规模应用仍有不小距离。

2013－2014年间，NASA在DC-8客机上使用1∶1混合的传统燃油（JP-8）和生物燃料进行了试飞工作（NASA图片）

1.航空生物燃料制备方法已突破

自20世纪70年代以来，国外一直在持续推进航空生物燃料的研究，发展出两代技术。第一代生物燃料以粮食作物（玉米、小麦和大豆等）为生产原料，存在“与民夺食”的问题，且第一代生物燃料的性能无法达到航空燃油标准。近年来，国外航空生物燃料发展到第二代，实现了原料多元化且制备加工方法已成熟。

首先，生产原料实现了从粮食作物向非农作物转变。新研究的航空生物燃料取材于非农作物、工农业废料甚至食品垃圾等数十种原料，并逐渐确定麻疯树、亚麻荠、藻类和盐生植物等作为主要原料，这些作物含油量高、对水和土壤等环境要求低，可在世界多个贫瘠地区大量种植生产。

其次，针对不同原料开发出了加氢精制、气化合成等成熟的加工工艺。加氢精制以动植物油脂为原料，采用常规油料洗涤工艺去除杂质，通过深度加氢处理等方法，生成符合航空燃油标准的生物燃料。气化合成法以纤维素、木质素等为原料，先气化生成合成气，经过费托合成等工艺生产生物燃料。

气化合成航空生物燃料流程图（张文奇、周兵先生制图，取自两位先生《航空生物燃料》演示文稿，百度文库

地址：https://wenku.baidu.com/view/e4e6b1b6a45177232e60a2a8.html）

2011年以来，国际石油产品和润滑剂委员会已经对“可再生合成异链烷烃（SIP）燃料”、“加氢处理氢酯和脂肪酸（HEFA）燃料”、“通过费托工艺转化生物质和化石燃料”等多种航空生物燃料进行了认证，可直接混合现有航空燃油使用，根据不同生物燃料特性，许可混合的比例也不同，例如，SIP燃料与航空燃油可按1∶9混合，而HEFA燃料则可按1∶1与航空燃油混合使用。

2.航空生物燃料已引起高度重视

近年来，国外通过制定指导性文件、大公司联合抢占产业主导权以及开展飞行试验和推广应用，有力推动了航空生物燃料的发展。

2.1 制定指导性文件

2010年前后，国际民航运输组织发布了预测报告、美空军和海军等出台了相关规划和发展路线图，有效指导了航空生物燃料的发展。2009年国际民航运输组织预测，2020年全球航空生物燃料将占总用量15%，2030年占30%，2040年占50%。2012年美空军发布了《动力能源地平线》文件提出：与2005年相比，2015年实现“总量10%采用非化石能源，航空燃油消耗下降10%”（到2013年目标提前实现）；2020年实现“化石能源的使用减少30%”；2030年实现“总量的25%采用可再生能源”。2011年美海军响应奥巴马政府减少对外国石油进口依赖号召，提出争取到2025年实现一半的燃油使用生物燃料。

美空军在2012年2月发布的《动力能源地平线》封面（美空军图片）

2.2各大公司抢占产业主导权

世界各大公司都已意识到生物燃料在未来航空业发展中的战略地位。国外政府、航空制造商、航空运营商、能源企业、农业部门、学术界跨领域强强联合，积极参与原料生产、加工制备、使用各个环节，抢占产业主导权。各团队均发展了一整套航空生物燃料的生产流程及使用方法。例如，波音公司与UOP能源公司联合，将含油作物或废弃油料作为主要原料，采用“生物衍生合成石蜡烃煤油”方法制备生物燃料。空中客车公司与罗尔斯·罗伊斯、道达尔能源公司合作，将海藻作为主要生产原料，开发从木质纤维、海藻中提取生物燃料的制备方法，并将重点放在推广原料种植上。

总体来看，未来任何单一来源的生物燃料都不足以支撑起庞大的航空燃油用量需求，最可行的方式是因地制宜，多种技术方案并存，在世界不同区域采用不同原料和方法生产生物燃料，只要达到有关标准，按照要求比例添加即可。

2.3开展飞行试验和应用推广

近年来，航空生物燃料的发展重点已由原料生产、制备加工转向应用研究，开展了大量试飞和应用推广工作。

民航方面，2008年，英国维珍大西洋航空公司用1架A380客机进行了世界首次使用生物燃料的飞行试验（按2∶3与传统燃料混合）；2011年，德国汉莎航空公司开通全球首条采用生物燃料的日常商用航线，在汉堡－法兰克福航线上，1架A321客机的一台发动机采用1∶1的混合燃料飞行了半年；2012年，波音公司用1架787客机，利用由厨余废油提炼的生物燃料，实现了首次使用生物燃料的跨太平洋飞行；同年，加拿大国家研究理事会用1架“隼”20公务机，利用从芥末油种子中提取的生物燃料，完成了首次全部两台发动机采用100%生物燃油的飞行。

德国汉莎航空公司曾开通A321使用1∶1的混合燃料飞行的航线。图中为汉莎航空公司一架A321进行混合燃料加注，翼吊发动机短舱侧面写有意为“汉莎生物燃料动力”的英语（德国汉莎航空公司图片）

军用方面，2012年，美海军在环太平洋军演中首次验证了舰载机使用生物燃料的可行性，此后其生物燃料使用量猛增，从2012年170万升增至2016年2.9亿升（占燃料年消耗量6.2%）。

大量试飞和使用结果表明：一是航空生物燃料可极大减少温室气体排放，国际民航运输组织通过对比加氢处理的生物燃料与传统燃油，证实了生物燃料CO2排放量可降低60%～98%，能量密度可提高1%～2%，而且不排放氮化物、芳族化合物、卤素等污染物，该组织的报告称，若到2020年全球航空运输使用6%的生物燃料，就可使CO2排放量整体降低5%；二是生物燃料对既有航空系统的适应性非常好，不会对燃料管道的橡胶密封部件造成腐蚀，现有的飞机和地面系统均无须大改。03

3.航空生物燃料大规模应用仍面临一些障碍

尽管航空生物燃料的研究与应用取得巨大进展，但大规模应用尚面临障碍。

原料供给始终是制约航空生物燃料大规模应用的瓶颈。原料作物生长成熟需要一定周期，加之产地多处于土地贫瘠地区，但航空燃油用量巨大，作物生长速度和种植面积仍无法保证及时供应。2012年1月，德国汉莎航空公司就是因为库存生物燃料即将耗尽且补给不足，终止了在汉堡－法兰克福航线上使用生物燃料的A321客机航班。

航空生物燃料的高昂价格限制大规模应用。由于生物原料加工后的初步产物是柴油，还需二次分裂去碳才能产出航空燃油，因此生物燃料生产成本高于传统燃油。芬兰航空公司副总裁曾表示：“限制生物燃料应用的三个因素是价格、价格，还是价格”。目前，生物燃料成本是传统燃油的2～3倍。

航空生物燃料受到传统燃油市场的严重制约。从相关报道和发表文献来看，国外航空生物燃料研究在2010年前后达到高峰，2014年后则明显放缓，这与2010年前后国际油价不断攀高、2014年后暴跌并长期在低位徘徊密切相关。

4.结束语

从国外发展趋势来看，生物燃料是未来降低航空排放水平、寻找化石能源枯竭后替代能源的最直接、最有效的手段。我国是航空运输大国及化石能源进口大国，生物燃料的研究和推广应用需求比国外更为迫切。同时，我国有许多贫困地区适宜生物原料的生长，国际民航运输组织的报告指出，我国西北广大地区大量干旱、贫瘠土地，适宜麻疯树、亚麻荠等耐旱作物种植，是生物原料优良产地。因此，航空生物燃料是解决我国航空燃油过度依赖进口、减少污染排放，甚至是贫困地区“精准扶贫”的理想产业。

2011年10月28日，中国国际航空公司利用国航的一架波音747，成功完成国内首次生物燃料试飞。本次试飞中，波音747飞机四台发动机的一台采用了1:1混合燃料，其中生物燃料提取自麻风树，由美国霍尼韦尔公司旗下UOP公司与中石油合作生产。此次试飞使用的生物原料来自中石油在我国西南地区种植的麻风树（又称小桐子）原料合作基地（中国国际航空公司图片）

对我国来说，航空生物燃料原料供应、生产制备和应用推广都不存在难以克服的技术障碍。事实上，我国相关单位也已开展了航空生物燃料的初步研究，早在2011年中国国航就采用波音747完成国内首次航空生物燃料的试飞，2014年波音公司与中国商飞又建立了中美航空生物燃料示范项目。为推动我国航空生物燃料产业持续、快速、健康发展，亟需从国家层面制定发展战略和规划，加大科研投资力度，出台相关产业扶植政策，制定有关标准，从而培育我国的航空生物燃料市场。