11月21日，一架由波音787-8客机执飞的海航客机从北京出发，经10多个小时飞行成功抵达目的地芝加哥。

这趟例行航班与众不同的是，其燃油包含从餐饮废油炼化而成的“生物航煤”，也标志着中国自主研发的生物航煤首次实现跨洋商业载客飞行。这是继2013 年技术验证试飞、2015年国内商业航班首次应用飞行之后的又一创举。

据介绍，此次跨洋航班飞行所用的生物航煤，可在保证飞行安全和效率的前提下有效减少碳排放。从动植物油脂、“地沟油”到清澈透明的生物航煤，这样的燃料如何制备？又经历了怎样的研发过程？距离大规模商业化使用还有多远？

地沟油四步变身生物燃煤

美国中部时间11月21日12时11分，加注中国石化1号生物航空煤油的海南航空HU497航班波音787型客机，跨越太平洋，降落在芝加哥奥黑尔国际机场。

本次用于跨洋商业载客飞行的生物航煤，由中国石化下属镇海炼化公司生产，以餐饮废油为原料，并以15:85比例与常规航煤调合而成。

清华大学化学工程系副教授、博士生导师赵雪冰介绍，生物航煤是以生物质为原料生产的航空煤油。在结构上，其与化石航煤并无太多差异，均为碳氢化合物，只是原料为可再生的生物质，有利于减少二氧化碳的排放。“主要成分是脂肪酸的甘油酯，或者含有一些脂肪酸，特别是餐饮废油。这类原料生产生物航煤，通过加氢法将原料中的氧原子脱除，并使脂肪酸酸链发生部分裂化，最终获得与化石航煤结构相同的碳氢化合物，即生物航煤。”赵雪冰告诉南方日报记者。

据了解，不仅仅是“地沟油”，生物航煤的原料来源还可以有椰子油、棕榈油、麻风子油、亚麻油等植物性油脂，以及微藻油、动物脂肪等。与传统石油基航空煤油相比，在全生命周期中碳排放可减少50%以上。

地沟油 “飞天”，要经过多少环节？镇海炼化的生物航煤项目高级工程师黄爱斌告诉南方日报记者，从“地沟油”变成生物航煤，生产可分为四步：

第一步是对餐余废油的预处理。“因为餐饮废油盐含量很高，需要先对其进行脱盐，完成初步‘变身’。”

第二步，也是关键的一步，将第一步得到的原料，在一定的温度压力下进行加氢提质。“加氢提质什么意思？主要是加氢脱氧和烯烃饱和，将其转变为精制油。”

第三步是异构降凝。“所谓异构降凝，通俗地说是降低它的冰点，防止飞机在飞行过程中，如遇温度很低时，航空煤油凝固。”　

最后是分离。“就是把我们需要的航空煤油从这个产品当中分离出来。让异构降凝得到的混合物，进入分馏塔，利用这些有机物沸点不同的特性，将其分馏，最终得到包括航空煤油在内的多种产物。”

“生物航煤能否飞天，质量是核心。从进料、生产、调合、出厂到试验等，所有环节质量都是全程受控的，这有一系列严格的质量检验程序。” 黄爱斌说，“而这套程序也是通过国家民航局试航审定，符合国际上的航空燃油标准，所以颁发生产许可证。”

事实上，为确保民用航空器和乘客生命财产的安全，中国民航局是将生物航煤作为航空零部件进行管理，把对航煤生产过程及质量保证的要求提高到航空器及发动机制造的标准，进行全面监督和管理。

据介绍，2012年2月28日，中国民航局正式受理了中国石化1号生物航煤适航审定申请。成立专家组对1号生物航煤的全套生产技术资料和试验数据进行了严格审查，并进行了发动机台架验证和试飞验证。2013年4月24日，1号生物航煤在上海虹桥机场成功试飞。专家组历时两年最终审定认为，1号生物航煤生产质量稳定，性能满足实际使用要求，通过了适航审定程序和指标要求，具备商业化应用条件，可以颁发适航许可证书。2014年2月12日，中国民用航空局正式向中国石化颁发1号生物航煤技术标准规定项目批准书，可投入商业化应用。

“生物航煤和常规航煤在性能上不存在明显的差异，各种途径合成的生物航煤均需达到相关航煤标准的需求。”赵雪冰表示，和常规航煤主要区别只是在于在组成成分上有所不同，但在性能方面无明显差异。其中常规航煤来自于石油炼制，一般是由烷烃、芳烃、不饱和烃、环烷烃组成的混合物；生物航煤由于其原料来源的不同及特定的制备过程，一般组成中只有烷烃、芳烃、不饱和烃、环烷烃中的一种，但在碳原子个数分布及性能方面均与常规航煤类似，可以满足商用需求。

赵雪冰表示，除了以油脂类为原料，通过“加氢法”生产生物航煤，还可以采用秸秆等木质纤维素为原料。这种方法是先将木质纤维素类生物质进行气化，再通过成熟的费托合成技术将合成气转化为航煤。此外，还有生物质热裂解(TDP) 和催化裂解 (CDP) 技术路线和生物质基平台化合物转化路线等。

生物航煤已实现商业飞行

早在2008 年，英国维珍大西洋航空公司使用波音 747-400 客机进行了一次由生物航煤提供部分动力的飞行试验。飞行 1.5小时，使用了由普通燃料和生物航煤组成的混和燃料 (生物航煤占 20％)。

让“地沟油”和航空煤油联系起来的，则是荷兰生物学家马克·戈尔德施。戈尔德施早年从事植物油脱氧处理工作，２００９年，戈尔德施一次在饭店用餐时看到厨师直接将厨后的菜油冲入厕所，而非回收处理。他想到：通过脱氧处理等有机化学反应，是否可以将地沟油转化为“再生能源”？

2010年，他乘坐荷兰航空公司的航班，机长对油价连续上涨的抱怨让他看到了机会。根据欧盟要求。荷兰所有航空公司必须在2012年之前减少3%的二氧化碳排放。环保压力使得荷兰航空的燃料供应商SkyNRG同戈尔德施一拍即合，就“地沟油”转化开展了合作。

2011年6月29日，荷兰航空旗下一架波音737-800飞机载着171名乘客从阿姆斯特丹飞往巴黎。这是世界上第一次生物航煤商业化运行。飞机所使用的生物航煤中混合了50%生物燃料。　

同样是在2011 年，德国汉莎航空公司首个使用生物航煤的定期商业客运航班开始执飞。生物航煤原料来自麻风树、亚麻荠和动物脂肪。此外，芬兰航空公司也开始了航空生物燃料的商业运营。

在中国，2011 年中国石油、中国国航、中国航油、美国波音公司和 Honeywell UOP 公司在北京首都国际机场进行了中国首次可持续航空生物燃料的验证飞行，使用传统航煤与生物航煤按照 50∶50 的比例调和而成的混合燃料，试飞持续 58分钟。　

黄爱斌告诉南方日报记者，国外的生物航煤商业化飞行到目前为止，已飞行了1600多架次。所以可以说，生物航煤的安全性，与传统的矿物航煤相比，同样安全可靠，部分指标甚至更优。

中石化下属的石油化工科学研究院（下简称石科院）早在2006年，就已开始了生物油脂加氢技术的开发。在研发模式和方法上，石科院应用领先的分子炼油理念，从分子水平对原料和产品进行分析、表征。2007年起，中石化连续5年立项，开展动植物油脂加工的研发工作。

2009年6月，加氢法生物航煤技术研发项目立项，先后完成了原料筛选、技术路线设计和工艺条件优化、催化剂配方定型等实验室研究工作，成功开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术。

在此基础上，2011年9月，中国石化在下属镇海炼化生产基地改造建成一套生物航空煤油工业装置及调和设施，这是亚洲第一套生物航煤工业化生产装置。2011年12月，该装置以棕榈油为原料首次生产生物航煤产品。就此，中国石化成为国内首家拥有生物航煤自主研发生产技术且具有批量产能的企业。2012年10月，又以餐饮废油为原料生产生物航煤产品。

2013年4月24日，中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场成功试飞。2015年3月21日，中国石化1号生物航煤由海航执飞上海至北京首次商业飞行成功。

据了解，中国是继美国、法国和芬兰之后，第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家。

大规模应用的最后阻碍：成本

2013年国际民用航空组织（ICAO）在其第38届大会形成的决议中再次强调了ICAO作为联合国下属机构，应该在国际航空应对气候变化中发挥领导作用，并提出将国际航空年均燃效提高2%、2020年开始实现碳中性增长的国际航空全球减排目标。

中国民航局出台的《民航节能减排“十三五”规划》提出，到2020年，行业单位运输周转量能耗与二氧化碳排放五年平均比“十二五”下降4%以上，行业运输机场单位旅客吞吐量能耗五年平均值较“十二五”末下降15%以上。

赵雪冰在一篇综述文章中提到，有研究指出，2008 年全球航空运输业排放的二氧化碳虽然只占全球二氧化碳总排放量的 2％－3％，但航空喷气燃料在飞行器中燃烧产生的温室气体二氧化碳，基本排放在大气的平流层，产生温室效应的能力及其危害远远大于其他行业，其影响不容忽视。由于航空运输业的国际性很强，减少二氧化碳的排放，已经成为发达国家发展中国家共同面临的挑战。

为减少温室气体排放，可再生能源开发越发受到重视。据介绍，1吨石油基航煤排放3.2吨二氧化碳，我国目前的航煤消费量约3000万吨，如全部以生物航煤替代，每吨生物航煤按至少减排30%计算，一年可减排二氧化碳约3300万吨，相当于植树近3亿棵、近2000万辆经济型轿车停开一年。

赵雪冰表示，生物航煤作为液体生物燃料的重要成员之一，已引起各国政府的关注，各大航空公司也在不断加强对生物航煤的研发和应用示范。航空生物燃料有望在未来10内年实现大面积应用。

中国科学院广州能源研究所研究员王铁军直言。目前生物航煤大范围推广难点在于成本高。“各种低成本合成生物航煤的技术还在研发中。在经济性上取得突破，实现大规模应用还有一段距离。”

赵雪冰也表示，“目前几乎所有方法得到的航空生物煤油成本均高于石油基航空煤油，对于从木质纤维素原料生产航煤的过程更是如此。油脂类原料生产生物航煤的技术是最接近商业化的技术，但原料成本较高以及稳定的原料来源是该技术商业化生产的主要障碍。”

赵雪冰所说的油脂类原料中，如棕榈油、菜籽油、椰子油等草本植物油，因提炼纯度高、质量稳定，是最早研发生物航煤的选择。但这些油脂来源因被质疑“与民争食”，受到不少质疑。用“地沟油”作为生物航煤原料，则无需与民争地争油，还可以“变废为宝”。

有专家表示，实现商业化，现在面临的问题是如何保证生产原料，也就是餐饮废油的稳定供应。怎么收集这些废油，如何鼓励更多的炼油企业来让这些废油变废为宝，如何鼓励更多的航空公司来使用这些油品，需要呼吁政府出台支持政策。

【记者】王诗堃

【校对】蓝淑茹