一種由廢食用油製成的生物燃料可以大幅削減航空相關的碳排放——如果其未混合形式可以與現有飛機相容。今年秋天，兩架部分由未混合可持續航空燃料（SAF）驅動的飛行器在法國成功進行了試飛。一架空客A319neo飛機和一架空客H225直升機在分別持續三小時和兩小時的飛行中，各自用未混合的SAF為其兩臺發動機中的一臺提供動力。
航空業正在研究各種型別的SAF，希望最終實現飛行碳中和。“SAF和傳統航空燃料中都存在相同的碳氫分子。因此，兩種燃料[在發動機尾氣中]的二氧化碳排放量相差不大。然而，兩種燃料之間的區別在於碳的來源，”倫敦大學學院高階研究員馬西米利亞諾·馬特拉齊說，他沒有參與這次試飛專案。“SAF中的碳來自生物質。這意味著排放的碳與生物質從大氣中去除以生長的碳完全相同。” 換句話說，用於生產SAF的生物來源實際上是從大氣中吸收碳；因此，燃燒該物質僅僅代表將相同的碳返回到空氣中，從而使整個過程接近碳中和。
“透過最佳的SAF生產途徑，與傳統航空燃料相比，您可以將燃料整個生命週期的二氧化碳排放量減少80%到90%，”巴黎航空航天公司賽峰集團的未來燃料專家和經理尼古拉斯·熱蘭說，該公司是測試專案的一部分。
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熱蘭說，飛機發動機已經獲得認證，可以使用SAF與傳統航空燃料以高達50%的比例混合，一些航空公司目前使用SAF的比例在10%到15%之間。“但是，我們希望確保任何想要使用超過50% SAF的人將來都可以在沒有任何技術限制的情況下這樣做，”他補充道。這就是為什麼賽峰集團正在與包括空客和道達爾能源在內的組織合作進行這些試飛的原因，道達爾能源提供燃料。它們標誌著一系列測試的開始，這些測試將在2022年繼續進行。
目標是測量地面和飛行中的SAF排放，並研究現有發動機與這種燃料的相容性。“發動機通常服役20到30年，”熱蘭指出。如果現有發動機可以成功地使用SAF執行，那麼飛機現在就可以變得綠色環保，而不是等待計劃在下個十年初加入機隊的新型超高效飛機。“這就是為什麼我們現在必須為發動機與100% SAF的相容性做好準備，”他說。
在這些試飛中使用的SAF的生產過程包括從餐館、工業和其他設施採購廢食用油和其他廢棄脂肪，並用氫氣處理。氫氣將這些物質的脂肪分子鏈分解成直鏈碳，並去除其中一些不太穩定的結構。“最終，您將得到一種不含芳香族化合物和硫的清潔燃料，”熱蘭解釋道。由於不含硫，排放物更清潔，並且由於不含那些芳香族化合物，SAF排放的顆粒物也比傳統燃料少得多。熱蘭預測，顆粒物的缺乏還將減少飛機尾跡，尾跡已被確定為導致全球變暖。“使用SAF，我們假設尾跡——由於水汽凝結在燃燒傳統航空燃料排放的微小顆粒上而形成——將大大減少，”他說。
然而，SAF缺乏芳香族化合物也可能影響其與目前使用的一些飛機的相容性。雖然熱蘭說現有發動機應該能夠在沒有任何重大修改的情況下使用未混合的SAF執行，但外圍燃料系統可能需要略微改變。“例如，我們目前在輸油管道中使用的彈性體[一種可拉伸的聚合物]，用於阻止洩漏，可能與低芳香燃料不相容，”他指出。“因此，我們可能不得不更換SAF使用的彈性體密封件。” 熱蘭說，開發新的彈性體沒什麼大不了的——但他補充說，更復雜的問題是現有飛機是否可以用新的彈性體進行改裝。“賽峰集團正在與空客和其他合作伙伴一起研究這個問題，”他說。
另一個問題是SAF仍然相對較高的價格。根據生產途徑的成熟程度，這種燃料的價格是傳統燃料的兩到十倍。鑑於缺乏生產SAF的綜合產業，熱蘭說目前的高價完全可以理解。“傳統航空燃料的價格低於牛奶或啤酒，是經過幾十年發展起來的完全整合的工業過程的成果，”他說。“未來，隨著我們建造更多更大的生產工廠，提高生物質收集效率，並使生物質來源多樣化，[SAF的]價格可能會下降。”
降低成本的一種方法可能是尋找更多的SAF來源。“到2050年，對SAF的需求預計將達到每年5億[公噸]。目前，我們介於該數字的0.2%到0.5%之間，”馬特拉齊說。“僅使用廢棄動物脂肪、食用油、農業殘渣或專用作物不足以滿足這種需求。”
因此，馬特拉齊和他的團隊正在幫助開發一種可以從迄今為止不可回收的廢物型別中生產SAF的工藝。“全球每年產生的固體廢物的巨大量[約20億公噸]意味著它可以用來生產大量的SAF，這與其他來源的情況不同，”他解釋說。以這種方式使用更多的廢物也將防止其最終被焚燒或傾倒在垃圾填埋場——這兩者都會透過釋放二氧化碳和甲烷而導致溫室氣體排放。“透過將[城市固體廢物]轉化為SAF，”馬特拉齊說，“我們同時解決了兩個問題。”