
位于美国华盛顿州普尔曼市的华盛顿州立大学主导的一项最新研究揭示,美国在技术上具备生产足够可持续航空燃料(SAF)的能力,以满足其2030年联邦目标的约三分之二。然而,要实现这一目标,行业仍需克服诸多重大障碍。该研究成果发表于《生物质与生物能源》杂志三月刊,提供了迄今为止对美国可持续航空燃料产业最详尽的分析之一。作为华盛顿州立大学在可持续航空燃料领域研究领先地位的体现,这项工作是该校更广泛研究体系的重要组成部分。
研究人员发现,尽管国内产能正在迅速扩张,但在缺乏额外支持和持续行业投资的情况下,美国不太可能实现到2030年每年生产30亿加仑可持续航空燃料的目标。在最乐观的情景预测中,到2030年美国国内SAF产量约为每年21亿加仑,仅占联邦目标的三分之二左右。若市场条件不利、项目延期或政策支持不足,实际产量可能更低。
华盛顿州立大学福伊兰德工程与建筑学院复合材料与材料工程中心的兼职教员克里斯汀·布兰特(Kristin Brandt)是该研究的主要作者。她表示:“我们希望以非常务实的态度审视现状。有人声称该行业将一夜爆发,也有人认为毫无进展,而现实介于两者之间。”可持续航空燃料已成为航空业近期减少碳排放的主要策略之一,因其可直接与传统喷气燃料混合,并在现有飞机和机场基础设施中使用。
根据生产工艺的不同,SAF相比传统石油基喷气燃料可减少约80%的生命周期温室气体排放。目前,此类燃料主要由可再生或废弃脂质制成,如废食用油、动物脂肪以及大豆油等植物油。布兰特的研究分析了美国过去二十多年公开宣布的可再生燃料项目,团队考察了宣布的项目实际投产的比例、设施建设周期以及是否有足够的原料支持预期增长。
研究还分析了生产者是否因财务激励而选择生产航空燃料而非更具盈利性的可再生柴油。在美国现行政策和市场条件下,用于汽车和卡车的可再生柴油往往利润更高。研究的一项主要发现是研究人员所称的“公告与现实之间的差距”。布兰特指出:“公告不等于燃料。人们经常宣布具有激进时间表的大型设施,但历史上许多项目会延期、缩减规模或从未推进。”
为了更准确地估算潜在产量,研究人员开发了一种称为“实施比率”的方法,用于估算最终成功投产的宣布项目数量。历史数据显示,只有约一半的宣布项目能够实际运营,尽管成熟技术的表现通常更好。研究还发现,加氢处理酯类和脂肪酸(HEFA)技术将在2030年前主导美国SAF生产。这类燃料主要由废食用油和动物脂肪等油脂制成。
布兰特坦言:“实际上存在全球废食用油短缺的问题。这听起来很荒谬,但却是事实。”该论文反映了华盛顿州立大学正在进行的更广泛的可持续航空燃料研究。近期发表在《赫利翁》期刊上的一份文献计量分析显示,在2001年至2023年的可持续航空燃料科学文献中,华盛顿州立大学是全球贡献最多的机构。研究人员约书亚·海恩(Joshua Heyne)、迈克尔·沃尔科特(Michael Wolcott)、曼努埃尔·加西亚-佩雷斯(Manuel Garcia-Perez)和布兰特均被列为该领域最具影响力的研究者。
许多研究工作与美国联邦航空局(FAA)替代喷气燃料与环境卓越中心(ASCENT)密切相关,该中心由华盛顿州立大学和麻省理工学院(MIT)共同领导。沃尔科特教授是ASCENT主任及本研究合著者,他表示,该校的优势在于汇聚了从事化学、工程、经济、供应链和政策研究的跨学科团队。“能源系统的社会变革是巨大的转型,需要多年时间和多学科合作才能实现进展。”
研究还强调了为何可持续航空燃料预计在未来几十年内仍是航空业减少排放最实用的工具之一。商用飞机通常服役数十年,而更换支持全球空中旅行的加油基础设施将需要巨大的时间和投资。布兰特表示:“从全球角度看,这些飞机飞往世界各地。即使各国政策不同,运营国际航线的航空公司仍需满足全球标准。这是行业必须共同解决的问题。”