可持续航空燃料的动机

全球航空旅行每年消耗超过1000亿加仑的喷气燃料。预计到2025年，这一数字将增加一倍以上，达到2300亿加仑。尽管当前存在大流行，但这些预测反映了未来预期的乘客需求。航空公司希望在满足市场需求的同时减少碳排放量。

实际上，世界各地的航空公司都承诺从2021年开始实现碳中和增长。作为这一承诺的一部分，美国航空公司已设定了到2050年将二氧化碳排放量与2005年水平相比减少50%的目标。

实现这个目标并不容易。电动飞机不会造成太大的损失，因为电池只能为最小的轻型飞机供电。实现减排目标的唯一方法是使用碳足迹较低的液体燃料：可持续航空燃料(SAF)。

西北太平洋国家实验室的约翰·霍拉迪(John Holladay)与他人合着了最近的一份报告，该报告提出了通往低成本，清洁燃烧和低烟尘喷气燃料的途径。

“今天，已经批准了7条SAF途径，但使用途径受到限制。航空公司确实希望使用SAF，但它必须与石油基燃料具有成本竞争力，因为燃料约占航空公司运营成本的30% ”，PNNL运输部门经理Holladay说，他帮助开发了维珍航空航班中使用的废碳基燃料。

这份报告《可持续航空燃料：技术途径的回顾》是由PNNL，国家可再生能源实验室以及美国能源部能源效率和可再生能源办公室代顿大学生物能源技术办公室(BETO)撰写的。它概述了从可再生和浪费资源生产更多喷气燃料的研究需求。

该报告提出了对航空业，商用喷气燃料，其组成，规格和认证过程的研究以及通过批准的将生物质转化为喷气燃料的化学途径所面临的挑战和成功的新见解。该报告还评估了流程改进，技术经济分析和供应链问题。

解决另一个问题

如报告中所详述，通过研究非传统生物质可以降低可持续原材料的成本。玉米或生长以生产燃料的特定农作物的经典观念正在让位于使用非传统废料的道路上。诸如城市固体废物，污水，诸如一氧化碳之类的废气，甚至是解构的塑料等环境问题都是可以转化为航空燃料的丰富碳源。

脂肪和农业废料或森林残留物是其他类型的废弃材料，可以使用现有的生物或热工艺对其进行处理，以生产高质量的中间体。

Holladay说：“管理和处理这些废物要花费城市和公司钱，但是当我们可以将这些债务转化为高价值产品时，价值主张就会完全改变。” “当我们包括这些低成本原料时，将有足够的生物质可扩展至工业生产水平。某些原料甚至是免费的，这大大降低了SAF的成本。”

优化喷气燃料的性能

在短期内，扩大现有批准燃料的生产能力至关重要。但最终，提供一种性能在规范范围内得到改善的燃料，进一步提高了市场拉动的可能性。

Holladay说：“我们不必只是模仿石油燃料。” “如果我们要制造新的燃料，我们也可能会制造更好的燃料。借助本报告中建议的其他研发，我们可以做到。”

该报告要求对构成喷气燃料的四个碳氢化合物族的关键燃料特性有更深入的了解。这些族以化学术语描述为芳族化合物，正构烷烃，异烷烃和环烷烃。后两个分子家族提供了喷气燃料所需的所有特性。前两种通常是芳烃和正烷烃的联产。但是，它们的主要生产不是SAF的最佳研究领域。

SAF必须首先且必须在飞行中安全使用。这包括生产不会损害喷气发动机的清洁燃料，不会在高空结冰，并且闪点低，可以在地面上安全地加油。考虑到安全性，通过减少燃料中的芳烃含量，减少烟灰形成的新机会。

Holladay说：“最终，我们需要安全，便宜且具有高能量含量的SAF。”该报告建议研究重点在于制造低成本异烷烃和环烷烃的方法，以使SAF性能更好。 ”

混合两种燃料可以提供比喷气燃料更高的能量含量，同时满足所需的密度规格，因此飞机可以以更少的燃料飞得更远。它们还可以通过稀释燃料中的芳烃来