做研究、看場地、談合作，馬隆龍忙得不可開交，卻又甘之如飴。細(xì)細(xì)算來，從農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈中提煉可持續(xù)生物航油，這項領(lǐng)跑全球的新技術(shù)從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)，團(tuán)隊已整整努力了15年。

碳稅壓頂 發(fā)展生物質(zhì)航油箭在弦上

隨著環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，傳統(tǒng)化石燃料面臨替代壓力，生物航油作為可持續(xù)的替代能源受到各國關(guān)注。2016年，國際民航組織通過了國際航空碳抵消和減排計劃（CORSIA）。根據(jù)國家航空減排市場機(jī)制決議，2020年后各航空公司的國際航線碳排放增量，需通過購買碳配額等方式進(jìn)行抵消。有機(jī)構(gòu)分析指出，遵照此決議，到2035年，中國國內(nèi)航空公司碳交易總支出或?qū)⒏哌_(dá)210億元人民幣。“生物質(zhì)航油的替代使用是目前能在民航業(yè)大幅度實現(xiàn)減排從而避免巨額航空碳稅的唯一措施。”馬隆龍說。

什么是生物質(zhì)？“從學(xué)術(shù)角度來說，生物質(zhì)是指通過光合作用形成的各種有機(jī)體，其涵蓋的種類非常多，例如農(nóng)作物廢棄物、木材廢棄物和禽畜糞便等。而我們團(tuán)隊所聚焦的主要是木質(zhì)纖維素，比如秸稈、草、樹枝等?！瘪R隆龍告訴記者，生物質(zhì)燃料作為一種供熱來源，與石油燃料一樣，主要用于電力、供熱和運輸三大領(lǐng)域。由于生物質(zhì)可以作為廢棄物被循環(huán)利用，因此生物質(zhì)制取能源、化學(xué)品、材料產(chǎn)品，具有零碳和負(fù)碳屬性。

“地面交通和航運的能源可以利用電和氫氣，但在航空領(lǐng)域，目前還沒有能和燃油系統(tǒng)相提并論的動力系統(tǒng)。”馬隆龍解釋，使用生物質(zhì)航油的優(yōu)點在于不需要對飛機(jī)及發(fā)動機(jī)進(jìn)行改裝，因此這也是航空領(lǐng)域碳減排的最佳選擇。然而，生物質(zhì)原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度低，這些屬性導(dǎo)致生物質(zhì)利用難度較大。

從無到有 “秸稈煉油”新路徑取得突破

“傳統(tǒng)的生物質(zhì)燃料發(fā)展基本都遇到兩個瓶頸，一是原料限制，二是終端產(chǎn)品使用性問題。”在馬隆龍團(tuán)隊之前，行業(yè)中已有人嘗試從動物或植物油脂中提煉生物航油，但“油脂煉油”這一路徑發(fā)展得并不順利?！白貦坝?、地溝油、小桐子油等，因為產(chǎn)量有限，做生物燃料根本劃不來?！?/p>

能否改用我國年產(chǎn)量超7億噸的秸稈替代？這個念頭縈繞在馬隆龍腦中。然而，在此之前國際上也均是以油煉油，秸稈煉油領(lǐng)域還是空白?！白畛跷覀冏鲞^燃燒、汽化以及對生物質(zhì)大分子的降解處理。但在這個過程中，從熱解角度來看，原料一部分變成氣，一部分變成黑乎乎的油，這都不是我們想要的結(jié)果。”

經(jīng)過不斷實驗分析，團(tuán)隊利用溶劑法開發(fā)出了逐級分離半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的三素分離技術(shù)，進(jìn)而利用這三個組分的不同結(jié)構(gòu)差異，探索出一條全新的航油提煉技術(shù)路線。在這一路線中，纖維素水解后的產(chǎn)物乙酰丙酸和半纖維素汽提后得到的糠醛，可以縮合并煉制成可持續(xù)生物航油，而糠醛與木質(zhì)素一樣，又分別可以作為不同特種燃料的原料。

“這是反應(yīng)釜，這是固定床……”在研發(fā)實驗室中，馬隆龍向記者展示了一套試驗用的小型裝置。由于實驗室空間有限，所以團(tuán)隊將每個反應(yīng)步驟拆分開來。“等到工廠建成，煉油過程將會是一體化操作，一氣呵成。”馬隆龍表示，使用三素分離技術(shù)提煉生物航油碳利用率很高，一套流程下來浪費的原料很少。“這條技術(shù)路線所產(chǎn)出的油品組分更接近于石油基航油，具有與石化航油近乎相同的理化性質(zhì)。此外，這項技術(shù)的直接成本僅有目前流行的動植物油脂生物燃油的40%?！苯斩挓捰托侣窂骄哂型耆灾髦R產(chǎn)權(quán)，其提煉出的航油已通過中國民航局測試檢測。此外，航油各項關(guān)鍵指標(biāo)均符合美國ASTM-D7566標(biāo)準(zhǔn)。國際航空運輸協(xié)會稱此項航空燃料技術(shù)具有很強(qiáng)的可持續(xù)性，有助于減少溫室氣體排放，對可持續(xù)航空燃料的商業(yè)化起到很大的促進(jìn)作用。

步履不停 綠色航油新時代曙光在前

2017年，百噸級生物航油中試項目在遼寧營口順利開車運行。馬隆龍?zhí)寡裕性囀峭苿涌蒲谐晒麖膶嶒炇易呦蛏a(chǎn)線的關(guān)鍵，而在這期間，建百噸級裝置是最難的部分，“從開建到真正出油差不多耗費了一年時間”。實驗室小規(guī)模試驗很容易掌控，但真正放大到工業(yè)裝置上，工藝、參數(shù)、溫度條件等全都變了，幾乎所有的工藝都需要微調(diào)，需要不斷去嘗試?！澳菚r我們原本采用貴金屬鉑作為催化劑，但考慮到成本問題，我們又重新回到實驗室測試，最終改用更便宜的鎳?！?/p>

馬隆龍說，百噸級中試裝置目前仍在使用中，但想要最終市場化還得繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)量，團(tuán)隊的目標(biāo)是獲得適航認(rèn)證?！爸挥心玫竭m航認(rèn)證的航油才能在國際上進(jìn)行銷售，而這一認(rèn)證過程非常嚴(yán)格，它對油品的生產(chǎn)工藝、安全性、年產(chǎn)量等都有嚴(yán)格的要求?！瘪R隆龍表示，如果今年年產(chǎn)量萬噸級的生產(chǎn)線可以順利產(chǎn)油，那么適航認(rèn)證評測指標(biāo)中的年產(chǎn)量這一項應(yīng)該可以達(dá)標(biāo)。

業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，我國2030年航空煤油消費量將達(dá)6000萬噸，若按10%比例摻混可持續(xù)生物航油，則可持續(xù)生物航油需求量為600萬噸，產(chǎn)值可達(dá)1200億元，市場前景廣闊?！翱沙掷m(xù)生物航油的新紀(jì)元即將到來，我們期待它能夠成為推動全球航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要力量?！瘪R隆龍透露，團(tuán)隊眼下仍在進(jìn)行工藝和技術(shù)改進(jìn)。過去使用10噸秸稈可以制作約1噸油，更換了更合適的中間體后，目前不到8噸秸稈就可以提煉約1噸油，并可聯(lián)產(chǎn)高純木質(zhì)素。

來源：新華日報

責(zé)任編輯：蔡凌云