在巴西可持续航空生物燃料的观点

文摘

航空业已经设定雄心勃勃的目标在未来几十年里减少碳排放。策略涉及可持续生物燃料的使用,旨在实现效益从环境、社会和经济观点。在这种背景下,巴西条件优惠,与一个成熟agroindustry定期生产的生物燃料汽车主要采用巴西公路车辆,而航空运输加速增长和现代飞机制造工业。本文的主要结论和建议从一个广泛的评估技术、经济和可持续发展的挑战和机遇与dropin巴西航空生物燃料的发展。它的作者是一个研究小组,准备初步报告并进行了八车间与30多个利益相关者的积极参与包括私营企业、政府机构、非政府组织和学术界。指南的主要结果是一组建立一个新的生物燃料行业,包括建议(a)填充所确定的研究和开发知识空白生产可持续的原料;(b)转换技术克服障碍,包括扩大问题;(c)促进更大的参与和互动私人和政府利益相关者;和(d)创建一个国家战略来促进航空生物燃料的发展。

1。介绍

航空是至关重要的在现代社会,运送人员和货物安全迅速,在世界各地,与能源消费本质上基于石油产品。2011年,3.12亿米³全球航空燃油的消耗,相应的炼油厂产出的6.4% (1]。当年在巴西,喷气燃料消耗量约为700万米³,国内炼油厂提供的75% (2]。巴西航空燃油的消耗量快速增长,年增长率约为5%,且预计将达到11至1200万米³到2020年(3]。

燃料是最重要的,航空公司的运营成本。目前世界平均水平,燃料占航空公司运营成本的33%(相比之下,过去10年10 - 15%)(4在巴西,这个负担更高,代表大约40%的航空公司的运营成本(5]。除了这占总成本高,另一个问题是石油价格的波动,引入重大障碍这些公司的规划和管理。

历史上,取得了显著的提高燃油效率的操作和技术改进(如高负载因素,更高效的发动机,轻巧机身)。然而,这些效率增长无法弥补航空工业的快速增长,增加化石燃料的环境影响的担忧利用率(6]。虽然目前航空运输占大约2%的人为有限公司₂全球航空业排放,这些排放量预计将在2050年达到近六倍目前的图。在巴西的背景下,公路运输一直在使用可再生燃料(乙醇和生物柴油)几十年来,交通行业的份额有限公司₂排放造成的航空将在2020年达到12% (7]。可持续生物燃料可以减少这些排放(8- - - - - -12]。

应对气候变化的威胁和减少排放的航空部门,一些公共政策提出了建议。在这方面,最相关的措施是欧盟排放交易计划(欧盟ETS),于2005年被引入进步阶段代表相关的额外成本的部门(13]。2013年4月,欧盟决定暂停ETS实现,允许时间国际民用航空组织(ICAO)达成一项国际协议,以减少碳排放。2013年10月,ICAO大会同意制定一项全球市场机制解决国际航空排放到2016年,到2020年被应用。在此之前,国家或国家集团可以实现临时措施(14]。

在航空行业,有几个措施来减少有限公司₂排放。2013年10月,国际航空运输协会(IATA),同意ICAO计划,批准了这项决议”实现航空碳中性的增长战略(CNG2020)。”。分辨率设置了三个解决碳排放的雄心勃勃的目标如下:(1)1.5%的年平均燃油效率提高2010年和2020年之间;(2)碳中性的增长从2020年;(3)减少50%的净排放量到2050年比2005年的水平(15]。

考虑运行安全的特定需求,航空工业发展“完全替代型生物燃料。“这些生物燃料等效性能特征的化石燃料在所有方面,使用相同的物流系统(坦克和管道),和可以在修改的喷射燃烧涡轮设计操作与常规喷气燃料。确保这些需求已经完成,该行业和航空监管机构采用ASTM标准和认证程序。因此混合的批准后根据ASTM D7566标准(16),由批处理的质量证明书,证明生物燃料被确定为满足ASTM D1655 [17]。就可互换与任何批准的喷气燃料和常规喷气燃料的需求一样。目前,三个加工路线收到ASTM技术认证用于混合与常规喷气燃料50%。其他进程在审批阶段。

努力压低生产生物燃料的成本竞争力水平在世界的许多地方。重要的挑战包括合适的原料的可用性,不确定性的定义可持续性标准,扩大方法,将新技术引入到集成的原料和精炼途径,改善物流和部署资源,和缺乏政治和政策支持航空生物燃料(18- - - - - -21]。

作为兴趣和承诺的一个明确信号航空业对航空生物燃料的发展,有越来越多的举措促进他们(11,22,23]。数以百计的示范飞行使用不同的生物燃料已经由20多家航空公司在世界范围内,与常规喷气燃料的混合和航空飞行等级各种原料制成的生物燃料包括废弃食用油和油菜籽等油料作物,麻疯树,亚麻荠和棕榈油。一些公司如班,阿拉斯加航空公司、德国汉莎航空公司,和荷航,取得了许多常规使用生物燃料的商业飞行(24)和一些研究和发展项目加入政府机构、航空公司、大学、生物燃料产业和其他利益相关者也启动了。其中包括商业航空替代燃料倡议(CAAFI)在美国,欧洲先进生物燃料飞行路径倡议,为航空替代燃料和能源的可持续的方式(SWAFEA),主动向可持续为航空煤油(ITAKA)在欧洲,可持续路线图在澳大利亚和新西兰航空燃料,该计划de Vuelo在墨西哥,和可持续的航空燃料用户组(SAFUG),与全球覆盖率(25]。

同意这些举措,巴西航空生物燃料联盟成立于2010年,将各种不同的巴西公司在一起”讨论的各个方面发展可持续航空生物燃料由日益增长的需求,以满足需要减少温室气体排放在航空以及提供支持巴西的能源安全”(26]。同年,TAM航空公司测试了喷气燃料组成的混合制成的燃料的50%麻疯树种子在巴西生产(27]。会议期间里约+ 20,两个巴西航空公司做其他演示使用生物燃料的航班:Azul航空公司飞一个巴西航空工业公司e - 195使用一个“不速之客”可再生喷气燃料的公司在巴西的甘蔗生产(28]和高尔航空公司飞一架波音737 - 800使用喷气燃料与生物燃料来自不可食用的玉米混合油和废弃食用油由微指令(29日]。

考虑到国家经验的生产和使用液体生物燃料(汽油在所有巴西加油站销售与20 - 25%乙醇,混合柴油含有5%生物柴油和含水乙醇用于专门出售或flex燃料引擎),当地现代飞机产业的存在,和航空运输的相关性越来越高(于2013年运送旅客8300万人次,与5400万年由公交车号州际公路上行程超过75公里,和36.2万吨货物,比2004年增加了23%,感动,如图1)在巴西有一个积极的考虑对航空生物燃料。一个全面的项目,为巴西可持续航空生物燃料,与发展的目标航迹在巴西航空生物燃料”是由FAPESP,必须占州政府圣保罗研究基金会共同发起由波音公司和巴西航空工业公司30.]。这个项目的结果的基础上,综述了环境创建一个可持续航空生物燃料供应链在巴西和显示一个行动计划,使低碳燃料喷气式飞机在这个国家成为现实。燃油效率可有助于减少燃料的使用,提高能源安全,但实现该行业的减排目标需要可持续生物燃料生产,符合航空的技术需求。

2。方法

2.1。航空工业的角度和项目目标

过渡到可持续生物燃料代替石油的使用喷气燃料在航空产业预计将发生在未来几十年里(32]。虽然有些公司已经对航空生物燃料生产和销售结合化石喷气燃料,使用航空生物燃料还没有成为一个标准的一部分航空公司的燃油供应,和一个完整的商业行业尚未开发。考虑到航空业的愿景,在航空生物燃料的使用必须有效、高效、和有利的环境、社会和经济的观点,巩固全球航空工业的扩张。在这种情况下,可持续航空生物燃料的主要目标为巴西倡议(一)开发路线图确定差距和障碍相关的生产、分配、使用为航空生物燃料,(b)创建的基础研究和商业化议程克服了障碍和发展一个可持续航空生物燃料供应链、高温室气体减排潜力,(c)审查和评估监管和法律框架来推出一个新的和创新的行业在巴西生产可持续航空生物燃料。图2提出了路线图的讨论和达成目标的过程。

2.2。研究方法

路线图方法使用车间刺激讨论实施达成共识的差距和障碍考虑为了促进可持续航空生物燃料。生物燃料生产和使用的技术是沿着价值链分为基本组件,每一个都有特定的关注相应的大型技术领域相关的航空工业的未来愿景。图3显示路线图的主要组件:原料,精制技术,物流,细分为各自的主题研究。可持续发展是一个关键问题,考虑整个供应链。

八车间组织之间的5月和2012年12月,在下列主题:原料,精制技术,可持续发展,政策和激励措施,后勤和支持,研发和商业化的差距。这些研讨会聚集潜在通路利益相关者的观点和见解,提供有价值的信息需要开发场景/途径,分析了基于评估商业可行性的可能性在2015 - 2022年的时间,同时也考虑到长期的时间段(2050)。研讨会的结果在下一节简要概述。

3所示。结果与讨论

3.1。航空生物燃料的主要组件的路线图

3.1.1。原料

巴西拥有强大的农业传统,是世界领先的生产商和出口商之一,许多农业产品,如大豆、甘蔗、咖啡、棉花、玉米、热带水果和肉类。这个相关的位置是获得由于丰富的土地,气候条件好,长期投资在研究和开发中,私营部门和企业家。巴西的一个有趣的组合相当面积的土地已经清除了农业、农业部门动态显示强劲的生产率增长,大量的原生植被受到法律的保护,和人类健康和安全法规对农村活动相当于城市活动。这种不寻常的结合地方巴西处于有利地位从原料供应的角度来看,如果实施正确的政策,发展航空生物燃料项目符合责任原则和可持续发展的要求。

农业部门目前占据了30.4%的巴西领土(23.3%在农业和种植森林牧场和7.1%),而65%的领土与原生植被覆盖,总结在图4。合法的保护原生植被(保护单位和土著储备)代表总数的40%剩余的植被。尽管这是一个大量的保护土地,这是高度集中在亚马逊生态区。另外60%位于私人性质,总剩余的50%的国家森林植被保护的代码,根据2012年立法批准。然而,年度和多年生作物仍然占据总数的一小部分农业用地。大部分的农业土地被牧场,主要用于肉牛生产。

草食性牲畜基于大量放牧系统仍然在巴西牛肉生产的模式特征。还有大面积的退化和低强度的牧场,可以更有效地利用先进的生物燃料生产种植和收获作物,提高这些土地的环境和经济价值。牛的集约化生产在未来将重要允许农业的增长继续和避免压力的自然植被的转换。年度和多年生作物主要是扩大在草原地区,尽管清算的自然植被仍然发生。据估计,大约有3/4的农田扩张(年度和多年生作物)在过去的十年里已经直接在牧场,另1/4通过原生植被的转换。大多数的自然植被地区的扩张与牛扩张。扩张在年度和多年生作物生产,另一方面,主要由于产量增加,其次通过增加区域(35]。

航空生物燃料的原料,可用性方面的生产数量和不同来源,在巴西不是一个大问题。大部分的作物在巴西是雨养,不需要灌溉。其广泛的领土与温带地区,亚热带和热带气候允许一系列不同的作物的种植适合航空生物燃料。巴西也有一个长期的经验与甘蔗agricultural-based生物燃料乙醇项目。大约50%的甘蔗用于生产乙醇。最近,巴西实现生物柴油混合项目,大概现在使用豆油产量的26%。

最有前途的潜在原料喷气燃料的初始开发巴西植物含有糖和淀粉,但长远来看原料,材料如植物油、木质纤维素、市政固体废物和工业废渣可以考虑。巴西是世界上最大的甘蔗生产国、第二大豆,和桉树木材生产成本最低;因此,它可以生成这些类的原料有竞争力。在这个阶段,这三个作物可以被认为是自然的候选人原料开始飞机在巴西的生物燃料产业,这取决于选择的转换过程。适当的监管可能需要符合国际标准,确保粮食生产航空生物燃料原料不妥协虽然在巴西历史上,并行食品和生物燃料生产稳步增加。此外,甘蔗和桉树可以产生非常重要的生命周期减少公司吗₂排放。油料作物可能会引起更大的关注。重要的是要认识到,即使有更成熟的作物,有改进的余地进一步降低成本和提高环保性能。松树是一种广泛种植的森林植物除了可以使用的桉树作为原料。

其他作物,目前定位也不可能成为可行的选项作为生物燃料的原料。然而,他们将需要一些额外的努力研发成为商业与高产量作物(麻疯树,亚麻荠和甜高粱),降低成本(麻疯树,亚麻荠、向日葵、花生、蓖麻子、棕榈和其他油料作物),或解决收获问题(麻疯树、草)。改善物流需要大多数作物,因为巴西的交通基础设施相对较穷,大部分原料笨重的材料或单位价值较低。这适用于年度作物和森林产品。然而,物流可能更具挑战性的棕榈,生长在潮湿的热带地区,远离最终用途的位置。巴西过去的经验与生物燃料还表明,作物可供应原料多样化的应用程序,例如,食物,燃料,和纸浆,有一个更好的成功机会。

丰富供应作物残留物,如稻草、甘蔗蔗渣、和森林废弃物(包括从领域和行业)也使得这类原料一个有吸引力的选择。对这些产品、收集和运输成本,以及问题的去除率保持土壤肥力和结构,是主要的缺陷和障碍,必须克服。因此,长期可持续性研究项目需要建立研究森林和农业实践的影响对水土资源和生物多样性,创造一个环境指标和基准生产力模型。

市政固体废物、脂和废弃食用油是生物燃料生产的其他选项。这些选项回收产品,否则还需要昂贵的处理和避免食品安全问题。脂已经广泛用于生产生物燃料在巴西(原料用于制造生物柴油的15%),但是其他残留需要相当大的努力来解决收集和/或分离问题。其他合适的非食品材料包括工业废物和烟气。其中高炉废气丰富的公司,巴西钢铁行业产生的广泛,这是世界上最大的国家之一。这些单点渣原料来源天生的低价值但不与食物或影响土地利用的竞争。气发酵技术可以利用工业废渣和捕获碳,减少温室气体排放和生产喷气燃料生产乙醇作为输入。

本研究的普遍共识是,产生大量额外的可持续生物质在巴西,可比成本,或低于世界上其他任何地方。从这个意义上说,处理和转换阶段将有更多的重量作用在定义最好的原料选择。一个广泛的分析和数据的可用性和竞争力,巴西的航空生物燃料原料Cantarella et al。36]。

关于原料可用性的一个重要因素对航空生物燃料生产原料的能力符合可持续发展的要求。同意国际辩论,这是公认的在巴西的扩张agricultural-based原料在航空生物燃料的生产可以促进土地利用变化和影响市场的粮食作物。然而,由于巴西农业的具体特性和动态特性,有证据表明,扩大生物燃料,所造成的间接影响方面的排放与土地利用变化对粮食价格和粮食安全的影响,可以处理在巴西,如果采取适当的预防措施35]。

3.1.2。转换和精炼过程

广泛的转换和炼油技术将各种生物质原料是评估包括气化、快速热解、溶剂液化、酶法水解纤维素和木质生物质,酒精寡聚化(酒精喷气燃料,ATJ)和酯和脂肪酸加氢处理(HEFA),以及发酵糖类和废物(即。、市政固体废物、烟气和工业废渣)醇、碳氢化合物、脂质。所有这些技术有潜力用于喷气燃料的生产。

在巴西,发酵的碳水化合物(糖类)碳氢化合物或脂质是接近商业舞台,与第一个全新安装进入操作(37,38),生成两个主要的,但不同的产品。获得的碳氢化合物是一个四个双键的不饱和C15产品,要求4%氢(按重量)生产喷气燃料(直接糖碳氢化合物,DSHC)。第二个产品是石油微生物,通常可以很好的原料HEFA转换。

木质纤维素是最便宜的原料在这些研究,可以作为一个整体处理转换成航空生物燃料。然而,它转换成合成气(合成气)使用气化(后来使用的费)或生物燃油使用快速热解或液化(随后使用加氢/脱氧)需要昂贵的设备,高温条件,能源消耗。木质纤维素的转换使用英尺和HDCJ通路可能是重要的在不久的将来,随着相关设备的成本下降。

酶法水解木质纤维素不需要这样昂贵的设备;然而,这个过程是缓慢的,需要实质性的改善提供优质玉米胚芽蛋白酶解物为发酵生物燃料提供巨大的潜在需求。此外,更便宜有效的酶是必要的为了使酶法水解具有经济可行性。提高微生物分泌大量的酶,实现协同工作,将会非常有利的。是理想的酶具有高周转率更亲和的基质,以及鲁棒性增加生物燃料的工艺条件。

发酵的糖醇(即。,bioethanol) is well developed and commercially executed around the world. Brazil has a long tradition in producing bioethanol and this biofuel is currently used as a building block to generate polyethylene in commercial chemical plants, providing a successful example for other upgrading processes such as ATJ technology. These alcohols can be easily deoxygenated and oligomerized to jet biofuel by the ATJ processes. Naturally, second-generation sugars (produced from lignocellulose) would improve the sustainability of sugar-derived alternative jet fuel, such as ATJ, DSHC, and some HEFA pathways (i.e., algae oil derived from sugar).

植物油转换成碳氢化合物(HEFA)是一个商业过程。然而,原料通常是昂贵的,而化石材料,即使在巴西可以共享成本和其他副产物如大豆蛋白。这个过程的整合与现有炼油厂/电厂将降低成本过程的加氢一步但需要一个过程工程的评估来评估重要的操作参数,如氢消费和遵守救助要求。

转换的市政固体废物和工业废渣和生化过程,因此避免了高温条件下的热化学过程应用于纤维素材料,正在开发和商业特定航线的可行性仍未经证实。然而,细菌烟道气体有限公司(富)转换成乙醇在在中国两个示范工厂扩大LanzaTech [39和商业工厂目前正在开发40,41]。

废物往往可以在负价格,应鼓励废物转化成有用的产品,尽管他们的未来价格可能会增加,以反映他们的价值。还需要更多的研究来了解不同成分的分离和加工成本,主要用于市政固体废物。转换脂和黄色的油脂使用HEFA过程是可能的,但这些原料的有限的可用性和机会成本转移他们在巴西的条件下生物柴油的生产。

总之,原料可以根据距离他们和讨论他们是否能被转换成目标“可持续航空生物燃料。”

图5以一个简化的方式显示,接近图的中心列出材料成本更高,但转换技术更容易或更少的昂贵。

3.1.3。可持续性指标

可持续性是一个基本的主题需要解决在建立市场航空生物燃料的生产和使用。有很多批评,向农业,特别是关于实践参与生物燃料生产nonsustainable,这是对社会和环境问题。此外,有越来越大的压力,尤其是来自欧洲市场,采取更可持续的生物燃料生产实践。由于这种压力,股东自发、国际可持续发展标准和认证计划在过去的几年里越来越普遍的方式展示生产链的可持续性。

作为一个很好的例子,在巴西的乙醇生产的可持续性评估进行了主要根据Bonsucro的原则和标准,著名的国际可持续性认证标准甘蔗agroindustry所特有的。此外,圆桌会议可持续生物材料(RSB)和国际可持续发展和碳认证体系(ISCC)也导致了过程。这些原则和采用的标准协议和那些建议Goldemberg [42)适当的在分析生物燃料生产的可持续性方面。讨论这些问题是很重要的,因为认证产品和过程的可持续性将日益成为访问的需求市场,但标准和认证过程是复杂的,需要适应供应链。可持续发展需求分析(i)法律、国际公约,(2)生产和处理(iii)土地权利,(iv)作物管理和农药的使用,(v)就业、工资和劳动条件,(vi)直接土地利用变化,(七)人类健康和安全、(八)社会和环境影响评估,(ix)温室气体排放、农村社会发展(x), (xi)生物多样性和生态系统,(十二)承包商和供应商(十三)水土保持,与利益相关者(十四)接触和沟通,(十五)用水和污染,(十六)经济可行性和生产加工效率,(十七)空气污染和食品安全(十八)。考虑到这项工作是第一种方法在航空生物燃料的角度在巴西,没有提出要实现可持续发展目标。更多细节可持续性要求考虑见科尔特斯et al。43]。

虽然有重要差异的四种常见组织原料(糖和淀粉、油、木质纤维素和废物),可以得出一些基本结论关于生物燃料的生产和实践符合可持续发展要求的差距。

在社会领域,主要是创造就业的高潜力的积极影响,创收和区域发展。尽管差距在实践中实现可持续性是实质性的,以下几方面是共同的所有组:大量的法律和规则,有时不清楚;不同的解释和缺乏知识关于如何适用法律;不均匀的执行;和某些劳动法不适应农村环境。还有一个需要资格和培训的工人。

主要的潜在积极的环境影响所产生的符合可持续发展要求的航空生物燃料减少温室气体排放与化石燃料相比,尤其是从蔗糖和纤维素原料组,虽然仍有一些困难和计算数据。

巴西立法建立了至少20%的土地在个体农场在亚马逊地区(50%对80%)应该在法律下留出预订需求为了保护自然资源,包括水源、生物多样性,和原生动物和植物的避难所。此外,延伸的土地沿水体以及那些斜坡45°以上被视为地区的永久保存和法律不能转化为生产。

温室气体排放由来自巴西的甘蔗生产乙醇2002 - 2008年期间,预期的变化分析了从2008年到2020年的扩张马赛et al。44]。扩大乙醇生产开始于2002年,并导致一个很小的土地使用变化与原生植被(小于1%),有一个很大的变化,使用低生产牧场和一些种植地区(大豆和玉米)。2020年的增长情况显示,需要其他区域相对较小(约500万公顷)要转换相比,未使用的可耕种土地的可用性或退化的牧场。因此,如果政策和执法,确保实现最佳土地使用生物燃料,很少(如果有的话)从土地利用变化或影响温室气体排放。考虑到在巴西当地条件,扩大航空生物燃料所需的面积非常小的地区相比,可提高牛提高(3000万公顷)和其他地区的耕地44]。研究表明,甘蔗扩张一直独立于(远小于)在其他农作物生长。在所有甘蔗扩张地区,最终的竞争对手(作物和牛肉生产)也扩大。

一个全球讨论的话题关于生物燃料的可持续性是食品与生物燃料的争论。根据Rosillo-Calle [45),”生物燃料生产和粮食安全需要互补。“重要的是评估食品安全影响的生物燃料生产,但额外收入的积极影响农业生产力不应该被忽视。

同样重要的是要记住这些替代燃料产生的效益,生产如果他们满足其最重要的功能,这是减少温室气体排放的整个供应链相比,化石燃料。在巴西,有足够的土地用于生产食品和生物燃料的生物质(35,46- - - - - -48]。农业扩张日益被发生在退化草场地区,牲畜的生产力已明显增加,从2000年的0.92头/公顷1.15头/公顷2010年,打开一个大区域农业(49]。

莫拉et al。50)提供了一个广泛的审查的可持续性挑战来自巴西的航空生物燃料的生产,考虑四组原料(糖、淀粉、油、木质纤维素和废物)。工作显示了二十多个利益相关者的看法(从航空工业、生物量和航空生物燃料生产者,政府、研究中心、非政府组织等),在十八岁可持续性方面的需求(如前面列出的)和分析关注可持续发展知识空白,技术、金融和商业的影响。

3.1.4。物流的喷气燃料

讨论涉及生产和分销的物流喷气燃料在巴西包括质量控制要求和安全规程与喷气燃料处理和相关的影响引入喷气燃料的商业分销系统。常规喷气燃料的主要利益相关者在巴西销售链可能包括未来的航空生物燃料生产商,航空公司协会、巴西国际规范董事会和监管机构参与的讨论过程。

关于物流的主要结论如下:(一)传统喷气燃料在巴西的物流组织良好。虽然消费很集中在大型炼油厂国际机场近,去一小部分地区的机场,在今年的一部分可能只是通过空气或水道。此外,一些地区几乎完全由进口喷气燃料供应。所有的这些重要方面的实现必须考虑国家政策促进航空生物燃料。(b)采用“不速之客”喷气燃料的概念,预期的销售物流的障碍喷气燃料,如飞机、换发新证修改机场基础设施,建立质量控制和可追溯性和审计需求兼容航空需求,是可以避免的。(c)当然,一些商业化鸿沟和障碍依然存在,主要是关于生物燃料的运输和物流的融合点和之前缺乏技术和法律要求的搅拌器。虽然商业正确使用喷气燃料是由ANP的决议号码(20/201351),标准生产航空生物燃料仍有待建立。(d)最大的13个机场负责巴西的飞机燃料消耗的85%,10个主要是由附近的炼油厂,2是通过海洋提供进口(7%),而只有巴西利亚国际机场(6%)是由油罐卡车从炼油厂700公里远2]。因此,完成生物燃料的最佳选择,准备混合,并颁发证书每批喷气燃料质量相关机场附近的一个终端和供应商。另一方面,如巴西的一个机场,其中每年大约消耗050万立方米的喷气燃料,远离任何炼油厂但接近原料生产基地,并可能在经济上获利如果“上门”点附近。

自最初的农业原料的处理应该接近生产因经济原因,后续物流与飞机有关生物燃料的生产需要详细评估的每种类型的原料和生产过程的经济效益最大化,协调社会和环境问题。

3.1.5。所确定的途径和研发差距

(1)识别途径。后讨论潜在的原料和精炼过程生产可再生燃油,多个可能的通路被确定。国际认证要求用于商业航空建立了根据ASTM D7566 [16),其中包含一个特殊附件批准替代喷气燃料生产过程。图6概述所有确定通路相关的巴西,包括教派和地位的ASTM审批流程。描绘,最后的两个喷气燃料生产过程已经批准了(见ASTM的盖茨白色盒子图6)和其他几个人仍在分析由ASTM新兴能源委员会。

预处理后,可能的原料是提交给不同的转换过程确认这里是脂质转换或生物化学和热化学过程。航空生物燃料生产的最后阶段通常是像炼油过程。

虽然一些脂质转换和热化学过程已经已经通过ASTM,各种生化转化路线仍然需要批准。

(2)研发和商业化的差距。更广泛而言,研发项目目标定义,考虑到航空生物燃料生产的目标需要创建和大量的潜在途径。研发航空生物燃料项目必须满足以下目标克服现有差距:(我)确保通道技术上是可行的和商业上可行;(2)减少温室气体排放量的角度来看一个完整的生命周期分析(在这种情况下,生物燃料的净温室气体排放过高来证明他们使用);(3)降低生产成本,最终的市场价格(成本+利润)满足喷气燃料的生物燃料市场价格;(iv)改善环境和社会经济指标,这些益处仍不显著。

商业上,重要的是要认识到,成功的生物燃料建立了他们的经济可行性有价值的副产物。这种方法从巴西甘蔗乙醇糖可能被视为副产物,在美国玉米乙醇生产蒸馏器干的粮食用作动物饲料和生物柴油从大豆在不同的国家,是生产大豆蛋糕作为商业饲料。当然副产物市场的规模和特征将决定经济方程对生物燃料和副产物将建。然而,它是公认的,当航空生物燃料被认为是一个重要的战略来实现低成本的生物燃料是通过开发高价值的副产物。值得一提的是,一般的流程生产不仅喷气燃料,还可再生柴油和汽油,这应该被视为在一个集成的生物燃料计划。

除了上面的司机为研发项目的定义,它也必须定义一个研发策略(方法)。这将决定,反映在财务和人力资源投资的数量,以及未来的成就和福利。

(3)研发确定通路。脂质转换途径是建立和批准由ASTM HEFA (hydroprocessed脂肪酸酯和游离脂肪酸)。加氢处理的投资成本较低,但原料的成本可以表示超过70%的总成本(52]。廉价的氢的可用性可以显著影响最终成本。主要的约束,在这种情况下是一个商业。巴西生物柴油项目,建立了在市场上自2005年以来,竞争同样的原料,植物性油、脂、废弃食用油。最终利基市场提供机场距离炼油厂附近但农业地区字段可以促进氢的生产从生物质,在巴西需要开发的一个方面。油棕的高生产率需要巴西条件,必须探索和研发投入生产方法需要激励。研发其他产油植物可以帮助改善输出目前土地上不用于农业,但巴西的生物燃料的生产需要在一个集成的方式,以避免飞机之间的争夺原料生物燃料和生物柴油。另一个可能的原料是微生物发酵产生的脂质可溶性糖(异养)或直接由藻类(光养)。与这些通路相关的研发差距从生物学应用于微生物稳定性改善,建设示范单位足以获得有竞争力的成本。如果可以用作纤维素原料,一些成本效益预计从长远来看。

生物化学转换路线实际上包括城市固体垃圾等各种原料,烟气(从工业废料和残留)富含一氧化碳和可发酵糖,要么从植物,从淀粉转换,或者水解纤维素材料。大部分的通路产生醇作为中间产品,通过ATJ变成了喷气燃料的过程,这可能是下一个流程通过ASTM之一。其他可能的途径是直接糖烃(DSHC)也被提交给ASTM和利用转基因微生物将糖,其次是软加氢得到航空生物燃料。

有几个研发差距是根据每个特定通路的发展阶段,例如,开发更多选择性催化剂将醇更有效地转化为喷气燃料;碳氢化合物改善糖的转换效率;开发微生物抗污染气体产生通过气化;先进的城市垃圾分离,提高发酵的有机分数;减少酶法水解生产可发酵糖的成本或乙醇;和移动过去演示阶段和达到商业单位的所有路径。

主要的商业难题涉及糖或乙醇的途径是,这些中间产品的市场价格高是由于可能的使用作为道路运输食物和燃料。由于丰富的巴西经验生产糖和从甘蔗乙醇的存在以及建立农业的和工业的部门致力于这个领域,自然液体生物燃料最有可能的参考价格将乙醇。在能源方面,实际在巴西乙醇消费作为道路运输燃料一个半倍所有航空燃料消耗(2]。再一次,可能需要建立一个政府项目开发巴西航空生物燃料在一个集成的方法避免航空和公路运输之间的争夺原料。

热化学路线的主要原料是木质纤维素,在巴西有足够的数量来代替所有传统的液体燃料。ASTM-approved通路使用这个路线生产喷气燃料通过费托过程已经存在。木质纤维素的物质的起源可以甘蔗蔗渣,木材废料,或者森林残留物。

领域虽然原材料的成本会很低,运输成本是重要的和限制的大小加工厂,拥有大量对投资成本的影响。另一个可能的路线开始使用木质生物质热解,获得生物油和生物炭作为中间产品,可以运输经济在更远的距离,然后提交气化和费托合成的过程。流程的成本仍被视为高由于非常特殊的条件要求的反应(高温高压),要求大型反应堆降低成本。

这个途径包括气化的主要发展差距和气体净化过程不为可用的巴西的生物量。一个有前途的替代途径的费,正在调查主要是巴西以外,是生产生物燃油通过快速热解或溶剂液化,可以升级现有的炼油厂,并减少成本。生物燃油喷射燃料的转换是由脱氧。主要研发差距在这种情况下是hydrodeoxygenation生物需要极端的温度和压力条件,与特定的催化剂和昂贵的氢。

3.2。摘要对巴西的限制因素和政策建议

表1提出了一个初步的限制因素和政策建议列表航空生物燃料的发展,回答问题已经提出,考虑到巴西的特定上下文。更多的信息可以在科尔特斯et al。43]。

4所示。结论

这里的工作报告是一个丰富的经验涉及重要利益相关者社会各界包括政府、农业、航空工业、监管机构、非政府组织、大学和研究机构,被证明是一个从内部创新项目和一个巴西实质性贡献一个可持续的航空工业。

化石燃料的替代航空可持续生物燃料和巴西是一个非常重要的机会在这个领域有一个显著的比较优势的位置,可能成为全球贡献者。有重要的挑战是克服创建这个新行业的基础在所有三个部分(原料、炼油技术和物流)。只有一些生物能源的选择是可持续的,所以使用的燃料应该开发和应用强大的可持续性标准及验证满足航空工业以及社会的需要。生产商的一些作物可能受益于更成熟的农业经验,虽然其他作物显示良好的潜力,但尚未投入大规模生产。基于这些参数,没有替代可以排除在这个阶段,证明仔细筛选可用的几种供应链。

免责声明

任何意见、发现和结论或建议本文中表达的是作者的,不一定反映资金方的意见,包括波音公司和巴西航空工业公司S.A.

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

巴西的路线图可持续航空生物燃料是由波音公司Embraer, FAPESP(项目2012/50009-1),必须占州政府和其他几个赞助商。作者承认项目成员的重要贡献(研究人员、管理团队和顾问)。

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版权

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