江蘇:秸稈“煉油”,為航空減排添綠能

發(fā)布日期:2024-04-16??來源:江蘇學習平臺??作者:謝詩涵??瀏覽次數(shù):934
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核心提示:這段時間,東南大學能源與環(huán)境學院首席教授馬隆龍有點忙。記者見到馬隆龍教授時,他和江蘇一家企業(yè)負責人的商談剛結束?!拔覀冄邪l(fā)的可持續(xù)生物航油目前正進入產業(yè)化推廣階段,計劃在今年底前搭建一個年產萬噸的生產線。從去年底到現(xiàn)在,已經有近10家企業(yè)有明確意向與我們合作?!弊鲅芯?、看場地、談合作,馬隆龍忙得不可開交,卻又甘之如飴。細細算來,從農業(yè)廢

這段時間,東南大學能源與環(huán)境學院首席教授馬隆龍有點忙。記者見到馬隆龍教授時,他和江蘇一家企業(yè)負責人的商談剛結束。“我們研發(fā)的可持續(xù)生物航油目前正進入產業(yè)化推廣階段,計劃在今年底前搭建一個年產萬噸的生產線。從去年底到現(xiàn)在,已經有近10家企業(yè)有明確意向與我們合作。”

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

碳稅壓頂 發(fā)展生物質航油箭在弦上

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行抵消。有機構分析指出,遵照此決議,到2035年,中國國內航空公司碳交易總支出或將高達210億元人民幣?!吧镔|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?“從學術角度來說,生物質是指通過光合作用形成的各種有機體,其涵蓋的種類非常多,例如農作物廢棄物、木材廢棄物和禽畜糞便等。而我們團隊所聚焦的主要是木質纖維素,比如秸稈、草、樹枝等?!瘪R隆龍告訴記者,生物質燃料作為一種供熱來源,與石油燃料一樣,主要用于電力、供熱和運輸三大領域。由于生物質可以作為廢棄物被循環(huán)利用,因此生物質制取能源、化學品、材料產品,具有零碳和負碳屬性。

“地面交通和航運的能源可以利用電和氫氣,但在航空領域,目前還沒有能和燃油系統(tǒng)相提并論的動力系統(tǒng)?!瘪R隆龍解釋,使用生物質航油的優(yōu)點在于不需要對飛機及發(fā)動機進行改裝,因此這也是航空領域碳減排的最佳選擇。然而,生物質原料結構復雜、密度低,這些屬性導致生物質利用難度較大。

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,二是終端產品使用性問題?!痹隈R隆龍團隊之前,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。“棕櫚油、地溝油、小桐子油等,因為產量有限,做生物燃料根本劃不來?!?/p>

能否改用我國年產量超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,秸稈煉油領域還是空白?!白畛跷覀冏鲞^燃燒、汽化以及對生物質大分子的降解處理。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果。”

經過不斷實驗分析,團隊利用溶劑法開發(fā)出了逐級分離半纖維素、纖維素和木質素的三素分離技術,進而利用這三個組分的不同結構差異,探索出一條全新的航油提煉技術路線。在這一路線中,纖維素水解后的產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,而糠醛與木質素一樣,又分別可以作為不同特種燃料的原料。

“這是反應釜,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,所以團隊將每個反應步驟拆分開來?!暗鹊焦S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?!斑@條技術路線所產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。此外,這項技術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產權,其提煉出的航油已通過中國民航局測試檢測。此外,航油各項關鍵指標均符合美國ASTM-D7566標準。國際航空運輸協(xié)會稱此項航空燃料技術具有很強的可持續(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?,中試是推動科研成果從實驗室走向生產線的關鍵,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,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)擴大產量,團隊的目標是獲得適航認證。“只有拿到適航認證的航油才能在國際上進行銷售,而這一認證過程非常嚴格,它對油品的生產工藝、安全性、年產量等都有嚴格的要求?!瘪R隆龍表示,如果今年年產量萬噸級的生產線可以順利產油,那么適航認證評測指標中的年產量這一項應該可以達標。

業(yè)內人士預測,我國2030年航空煤油消費量將達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,產值可達1200億元,市場前景廣闊?!翱沙掷m(xù)生物航油的新紀元即將到來,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,團隊眼下仍在進行工藝和技術改進。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)產高純木質素。

來源:新華日報

責任編輯:蔡凌云

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