航空燃料:一个更清洁、更环保的方法

文摘

预计增长的航空取决于燃料必须满足特定需求的地方。安全是最重要的,以及政治、社会、环境、和遗留交通系统需求,替代航空燃料成为一个规模巨大的机会。Biofuels-sourced从盐生植物、藻类、蓝藻和“杂草”利用荒地,废水,seawater-have dropin燃料替代石油燃料的能力。Biojet燃料从这些渠道解决航空有限公司₂排放问题,不与食物和淡水的需求。它们不是有害的社会或环境结构和使用现有的燃料基础设施。成本和可持续供应仍然是替代燃料的主要障碍。盐生植物生物量是短期解决方案/生物燃料容量以合理的成本;他们只是需要更多的农业,农业成本。生物燃料是一种双赢的方法,以作为他们在至少我们studying-massive能力,气候neutral-to-some封存,并最终,合理的成本。

1。介绍

我们正在处理规模巨大的机会由之间的冲突能量,食物和淡水需求,人口增长和气候变化。

到2026年,世界液体燃料(1,2)需求预计将增长20 - 25%,暗示美国超过2000万桶/天的需求增加(2007)到2400万桶/天。即使海藻可以种植在公海的大洲的营养流和转化为油的最合适的条件下,为了满足这种需求替代燃料,相同体积的需求需要近一半的墨西哥湾,080万公里²(假设之间的等价精制石油和石油桶的工厂。Ami Ben-Amotz藻类生产(0.8×10¹²米²)(0.02 kgbiomass / m²天)(3/10加/公斤)(1/42桶/加)(20%生物燃油/生物量),和约翰Benneman藻类估计是(0.8×10¹²米²)(4.2×10³加生物燃油/ ha-yr) (10⁻⁴ha / m²1/42(1/365年/天)洗液/加))。

到2026年,全球喷气燃料的消费也将增长约2210亿加950亿加(2007)(3.785升/加或8360亿公升)(每年3]。取代10%的可再生燃油将类似规模在当前全球液体生物燃料(乙醇和生物柴油)生产。需要替代燃料和生物燃料的影响在两个传统和未来飞机性能和设计已建立在先前的出版物(4- - - - - -6]。这些出版物显然说明了燃料之间的冲突类型和所需的作物和作物土地替代飞机加油。航空业需要特定的移动燃料和代替不了喷气燃料与当前可再生燃料(乙醇、生物柴油或氢电)。因此,追求新的、大规模的、安全的、可持续的生物燃料在几个“无害”的限制包括(我)不与耕地和淡水资源竞争所需的食品/饲料生产,(2)低碳足迹,不会导致森林砍伐,和(3)不产生不良环境或社会影响。

两吨的喷气燃料产生超过1.6吨的碳燃烧时,超过2.5吨的水。全球航空燃料一直以每年约4%的速度增长,尽管每年1%改善飞机的燃料效率。由此产生的高空云的形成和碳足迹(有限公司₂排放)越来越关注的商业航空业,设定一个目标,未来增长的行业应该是碳中性的。为了实现这个目标,可再生喷射燃料是至关重要的。商业航空替代燃料项目(CAAFI)和商业航空业设定一个目标,证明混合可再生喷气燃料在2009 - 2010年的时间框架。达到这一目标,一个程序正在建立的技术可行性、环境可持续性,和最终的商业生存能力——可再生biojet燃料。合成航空燃料需要的基本技术可行性研究合成石蜡的煤油(SPK)喷气燃料由煤或天然气或hydrogen-treated再生喷射燃料(HRJ)生产植物油或类似的来源有相同的属性和常规喷气燃料。这已经被证明通过几个美国空军的飞行表演、商业航空公司的合作伙伴和4架飞机引擎oem(原始设备制造商)。下一阶段是开发安全的可伸缩的、可持续的和经济上可行的原料biojet燃料满足飞机行业“无害”的限制和减少依赖石油燃料。

本文编制了大量的信息关于各种生物燃料的可能性。结论被从这些数据,考虑到必须克服的挑战和目标需要实现一个成功的生物燃料系统在商业航空工业。因为这个领域正在迅速向前发展,起到测试和作物维护等新信息不断出现,需要新的分析。这些新过程中需要考虑的一些问题进行了讨论。

潜在可行的选择biojet燃料的来源包括盐生植物(微观和宏观)、藻类、细菌、weeds-to-crops,废物和农作物残留物。每一种都有其好处也纳入航空燃料(表提出了挑战1)。在下面几节中,我们将进一步探索为什么生物质燃料是可取的;可用的资源,原料、加工,以满足航空燃料飞行程序规范;以及一些经济和物流问题。讨论未来的应用程序包括通用航空和无人机。

2。为什么生物质燃料

我们是一个社会沉溺于碳氢化合物。我们的星球是我们沉迷于烃陷入能源来源。

上瘾是一件可怕的事情。它消耗和控制我们,让我们否认重要的真理,遮蔽我们的行动的后果。(联合国秘书长潘基文(Ban ki - moon))

我们自豪于我们的清洁、绿色的身份作为一个国家,我们决心采取行动来保护它。我们意识到保护气候意味着行为改变了我们每一个人。(新西兰总理克拉克)

都是有效的信念,然而将生物质燃料减少烃上瘾吗?减少公司₂,没有_X等等,nanoparticulate,高度H₂阿云,和排放健康和气候灾害吗?减少外国控制我们的未来?需要全球合作投资吗?需要和使用能源的转变?

不作为的后果是人类生存。

经济增长、测试和预测生物质生产必须解决几个问题,面对世界范围内的问题。人口预计将增长大约40%在40 - 50年,航空预计将每年增长4%,并预计2200亿加仑的航空燃料中使用2026(950亿加仑仅在2007年使用)。燃油消耗减少15%的预计空中交通管理(ATM),未来飞机设计的50%,25%由未来的引擎设计(intercool、换热器和尊重热力学定律)。遗留的飞机,未来的ATM和未来的舰队,意味着舰队(2026)将不到40%减少燃油消耗。鉴于这些问题,有限公司₂削减超过80%的目标,而不增加其他排放和航空基本规则限制燃料选项“不伤害”无法满足。这些问题和目标被航空和催生产业,但不是由航天工业,航空是否会增长的问题,造成下降,或平衡。替代燃料的概念需要一个范式转变,来源,使用,和资金的能量。减少对煤炭的依赖,天然气,和核能量将花费更多。通过给予认真考虑所有的问题解决,生物质燃料可以提供一项决议的未来航空航天使用多个资源。目前,我们的资源是97%的海水,43%的干旱的土地,和一个太阳能的能源,我们的目标是节约淡水和耕地保护我们的食品供应,健康,和气候。

我们所面临的真正的问题是如何使这些燃料资源安全的,可持续的,经济上可行的,足够的,

同时满足了基本规则。

问题、问题和问题解决导致的结论是,我们必须使用地球上最丰富的天然资源,生物质能、太阳能、旱地(43%)、海水与营养(97%)(80%),加上微咸水和养分来解决环境三角形之间的冲突能量,食物和淡水;同时,我们必须减少超细颗粒物的危害。这个成就需要一个范式转变:我们必须开发和使用太阳能能源(任何形式的可再生能源替代化石燃料资源:光伏、热、风、和钻地热);生物质航空;和hybrid-electric-compressed空气流动与过渡到氢燃料。同时,我们必须使用电信(tele-everything)。

3所示。生物质资源

当今世界食品供应取决于四大作物:水稻、玉米(玉米),小麦,大豆,提供80%的消耗卡路里。格雷15指出我们”只是一种作物的灾难,“粮食生产也使用和依赖于大量的淡水(见表2和图1)[15,16]。何鸿燊和康明斯17引用涉及淡水短缺的重大问题,严重威胁世界粮食供应是比化石燃料的短缺,但“种植耐盐作物可以解决这两个问题。”

这些现实产生的食品或燃料问题及其造成损害的原因,福利,和局限性。格雷7认为生物多样性和生物量生产(如柳枝稷)不藐视等基本营养素吸收水和氮(图1);淡水需求表2。

格雷7]提出food-feed-fuel问题不能解决的框架内遗传学,指出一些问题,如(1)开发和使用藻类或蓝细菌,(2)如何包含不必要的生物体,(3)转基因溢出和“野生”再一次,和(4)含油量和副产物蛋白质(饲料)。何鸿燊和康明斯17]讨论的某些方面转基因作物虽然有利于野生盐生植物的驯化,识别在植物耐盐基因通过分子标记辅助育种和作物的改进。格雷15)还指出,经常副产物值高于含油量,通常就是这样对玉米和大豆食品。

淡水是一种可再生资源,水资源的峰值估计不准确,峰生态水气候人为改变的结果(16]。许多水源不足,是发生在加拿大落基山脉,因为冰川融化雪和缺乏质量和密集的科罗拉多河(美国西南部)用水需求,其中大部分是用于作物灌溉。由于高需求和低水位,许多含水层慢慢盐水。

生物多样性保护耕地和淡水地区随着盐碱农业和水产养殖的发展可以提供蛋白质,油脂,以及可再生生物质资源为食品、药品、饲料和燃料。论点和理由使用世界海洋和微咸水以及干旱和半干旱土地和农业和人类废物作为资源可持续燃料和食品提出之前(18,19]。

坚持保护和选择性培养实践建立“无害”的基本规则航空燃料作为我们的第一组限制(20.,21]:(1)不与耕地粮食或饲料生产,(2)不需要淡水资源,(3)不会导致森林砍伐或不良社会或环境伤害,(4)可以扩展以确保安全可持续充足的供应,(5)可以与jp - 8或JetA-1竞争,(6)生命周期碳减排,> 50%矿物有限公司₂减少。

4所示。生物质原料的潜在资源

生物质原料来源包括盐生植物(微观和宏观)、藻类、细菌、weeds-to-crops和废物。藻类是多产的生产者和被许多科学家解决我们的能源危机。爱尔兰可持续能源的评论发现,藻类可以在较低的温度和阳光和繁荣产生燃料成本高于今天的石油市场价格(22]。Ami Ben-Amotz教授和博士约翰Benemann作为资源的人感兴趣的任何个人或公司进一步藻类生产、处理生活文化和可持续发展是很复杂的。藻类燃料的主要问题是成本,和目前更关注这个问题3,5,23- - - - - -25]。

为了解决经济和生物质生产,亨德里克斯和布什内尔的营养丰富的墨西哥湾和浮动生物量增长支架(24]。即使在最有利的条件(只有美国国内商业使用50:50 biojet: JetA-1混合(265亿L /年或70亿加仑/年)需要22,500公里²增长领域,几乎大小的海湾地区的21000公里²缺氧区(缺乏氧气,“死区”)(26]。这是一个大区域管理的风险,包括风暴和入侵物种(27]。在这里,生物质种植是可行的死区修复(26,28),作为燃料原料来源。密西西比河三角洲的目标项目24附录]——重点是预防和矫正中和来源产生缺氧区。也许两者都是可行的。还应该注意,63%的石油泄漏到北美水域自然渗透和33%来自用户泄漏(13]。

文特尔的第四代合成燃料(33)承诺增强生产力由于增强石油比例/生物量、太阳能光谱吸收,和环境自适应性得到一个重大投资提振。修改海藻,然而,不是那么简单;还没有非常成功的过去,可能比高等植物[更难操作34]。此外,光度的影响曝险的波长和时间证明直接影响工厂沟通,繁殖,和生物量增长,需要评估35]。

盐生植物是salt-water-tolerance brackish-water-tolerant植物解决环境冲突的三角形问题(食品、能源、水)。海水是35000 ppm盐。不能超过3000 ppm喝水,和正常饮用水是500 ppm。蓬子,海滨锦葵(谷物和草作物)Distichlis spicata(补救草)是成千上万的盐土植物物种的抽样(18]。盐生植物也方便的生产能力;因为他们的适应性,可以种植在沿海地区。这将创建一个分布式的原料来源和燃料系统,消除了需要处理和船舶燃料很远来满足需求。

蓬子的潜力(其他盐土植物物种)大量调查霍奇斯博士(海水基金会)和格伦(亚利桑那大学)以及美国宇航局格伦研究中心的绿色实验室。增长和脂质生产的适应性进行了分析,和海蓬子物种生长在各种海水环境的能力和相关显著。观察不同海蓬子属植物物种产生脂质内容根据不同的变量。

寻求合适的种子和纤维素生物量、植物起源成为实用的良好指标。海滨锦葵属于锦葵科家族,包括洋麻、秋葵、棉花(图2(8- - - - - -10])。其他潜在市场包括纤维、生物塑料、食品/饲料,和裂解燃料。

海滨锦葵收获使用常规设备。盐生植物可以在根吸收盐或树叶。根,多余的盐水/微咸水用来冲洗土壤提供营养,防止重大盐积聚。树叶,草是饲料草在反刍家畜似乎茁壮成长。在其他情况下,钙或氯化钠(CaCl₂或生理盐水)分泌表面结节和植物(树)生物质碳封存碳交易计划。盐的收集和处置集体通过稀释以外的尚未解决。其他用途包括高质量的海盐食盐替代品。海水灌溉需求高于淡水灌溉,需要足够的精心策划和执行灌溉和排水控制盐积聚在根区域。然而,对于海滨锦葵的海滨地区,植物叶面和土壤也与雨水冲刷,所以一些必须达到平衡(见表3)。在霍奇斯博士的生命周期系统(36),淡水透镜也开发节约淡水。

亚麻荠是weed-to-crop可以套种(37]。它看起来像野生芥菜,可以在边际土地繁荣,成熟在85 - 105天,小油种子产量3.2吨/公顷-45%的石油,35%和富含omega - 3与作物残留潜在裂解燃料。

蓖麻子(萝藦),一个有前途的weed-to-crop,提供了一个低,nonedible替代不与粮食耕地的使用。蓖麻种子自然高含油量(40 - 60%质量富含甘油三酯,ricinolein)预测作物产量的4 - 5吨/公顷半干旱的土地。可以从蓖麻油萝藦种子和就像亚麻荠减少对水的需求。在美国与石油柴油相比,生命周期分析(LCA)蓖麻品种生物柴油显示减少90%的温室气体(GHG),和霍尼韦尔UOP公司加工castor符合HRJ生物燃料(38]。一个缺点蓖麻毒素的控制被称为蓖麻毒素。蓖麻毒蛋白在种子中找到,但不是在石油中提取。获取和处理问题,但期间的毒素可以通过热变性处理。

Pennycress (菥arvense),成为作物杂草,索赔2.25吨/公顷油种子36%油/种子和一个潜在的生产920 L-biodiesel /公顷(98加/英亩)在伊利诺斯州的农田、耕地和淡水资源竞争39,40]。

5。纤维素生物质

在世界范围内,生产40亿吨农作物残留物,在美国有05亿吨。无人值守木质生物质残差(如秸秆、玉米秸秆和一些路边草)有潜在的负面经济和环境价值。这样的残差作为反刍动物饲料价值不大,需要下一批前杀菌剂,结合营养而降解,而港口病原体如果不是燃烧或释放有限公司₂如果他们(7,195页)。他们出现,然而,随着热解候选人或发酵燃料。一吨木质生物质生产100加仑乙醇(41]。然而,拉尔和其他(41- - - - - -44)指出,作物残留物是大宗商品重要的土壤。他们控制水土流失、营养循环和维持土壤结构和耕作,维持生物量的农业产量。Indiscriminant转换生物质能源浪费是一个商品的土壤健康的关键。因此土壤碳可以矫正或生产能力,而不是两个,消除超过70%的生物质残差被认为是有害的。拉尔(41]表明合适的生命周期分析、土壤残留管理,和选择合适的温暖的季节草,多年生植物和盐生植物,将反应在干旱地区咸水或海水。

可能,美国能够生产350亿加仑乙醇从作物残留物。从木质纤维素生产燃料不是小说或新的,因为它是实践之前,二战期间,但面临的挑战是大规模生产的可持续经济可行的可再生木质纤维素燃料(45- - - - - -48]。

水葫芦(Eichhomia凤眼莲),热带植物,将治理废水,考察了由比尔博士c Wolverton (NASA-Stennis、退休)NASA(文献)血管水生植物计划。被认为是毒草,它产生5 - 10 kg-biomass / m²经(类似于macroalgae),热解燃料的来源与有益的水处理(49- - - - - -51]。另一个有害的杂草是野葛与热解好处与根淀粉的来源和一些可食用的叶。

巨大的芦苇等植物(Arundo donax)生产23-50吨/英亩。它容忍一些盐度和咸水水域,也颠覆了原生植物。macroalgae海藻,有巨大的潜力在马尾藻海域作为纤维素燃料和食物来源。

Honge (Pongamia pinnata),像麻疯树、棕榈和椰子,但一些树木生产石油种子加工成生物柴油。实验表明,Honge容忍微咸水和需要小氮肥,石油产量类似于手掌。Honge和麻疯树都是有毒的52]。

6。处理

市场石油分数范围从未经提炼的(原油)精制,漂白,除臭(RBD)油(食品级)。RBD-quality油过程是脱胶,中和,漂白,加氢,除臭,和准备过冬或结晶方法,但对于RB年级脱胶和漂白通常减少污染物到可接受的水平。

Tree-plant油脂(如棕榈油、椰子、麻风树、橄榄树,等等),以及植物油(如大豆、油菜、油菜籽、亚麻荠,castor,等等),海藻油,和动物脂肪都是特定污染物的分析(钠、磷、钙、N物种),这将确定污染物去除的程度(清理)。磷脂是典型的污染物种类移除在脱胶氮或氨基酸组中发现的藻类油。焦油和灰尘中发现biomass-to-oil过程(如低温生物质气化)是不适合使用的处理器如UOP和植物油原料一般都没有找到。常见的植物油燃料原料包括棕榈、油菜籽、大豆、麻疯树,castor,知名度较低的盐生植物,如蓬子和海滨锦葵。

Holmgren et al。54)注意,RB生物质甘油三酸酯原料含有氧气,这就不利于催化处理成biojet燃料。籽油的甘油三酯的一个例子是图所示3(11),甘油骨架(左)加上三个脂肪酸:棕榈(链)、油酸(中链)α亚麻酸(链)。

Holmgren et al。54)直接使用现有的技术,包括混合或coprocessing,主要是石蜡生产可再生柴油燃料而不是酯。这种脂肪酸甲基酯(饥饿)是常见的生物柴油。

加氢处理的脱羧和hydrodeoxygenation去除氧的3个碳结构甘油三酯分子,产生green-diesel随着丙烷在炼油厂恢复过程和浪费。石蜡的产品只包含烯债券都是饱和的,和没有硫和芳烃54]。氧气被拒绝浪费有限公司/有限公司₂或水,而在成名过程,回收甲醇和氢氧化钠是必要的,是甘油的处理。Holmgren et al。54比较这两个过程流如下。

生物柴油

绿色柴油

7所示。替代燃料处理桶

比较是有益的燃料从一桶未加工的石油(图4)。一桶石油产量约28加3.8通用运输燃料和加喷气燃料(1 bbl-oil = 42加,1 bbl-processed-oil = 44.6加仑)。一桶加工生物质油提供了29日加绿色航空的石脑油和13加燃料可以进一步加工。类似的过程将生物质油每桶40加绿色柴油。在讨论替代石油,石油原料,最重要的是处理必须考虑。

UOP绿色柴油和HRJ biojet转换过程设计的甘油三酯和游离脂肪酸,原料油清理过程转换损失小于5%。大部分原料都有相同的度c连锁店长度(在18到22岁),但不同数量的双键和倾向形成游离脂肪酸(12]。UOP过程也可以把名声脂肪酸甲酯(生物柴油),藻类油(类似的),和动物脂肪(也很相似)14]。

8。航空燃料标准

必须满足ASTM D1655 JetA-1燃料。费(英尺)衍生燃料(例如,从煤(CTL)或天然气(GTL))必须满足ASTM D7566航空涡轮燃料含有合成碳氢化合物(2009年8月4日)55),一个平行的mil -迪泰- 83133 f(2008年4月11日),调节50:50混合JetA-1和jp - 8,分别。Biojet (HRJ)之外的特定需求的绿色柴油,它必须满足ASTM D7566预期批准的混合燃料在2010 - 2012年(56]。第一个障碍的潜在燃料必须通过冰点测试,−47°C。其他公司(例如,Syntrolem)还可以处理biojet种籽油。CAAFI已经认可SPK-HEFA hydroprocessed酯和脂肪酸(SPK) HRJ燃料作为替代名称。

9。SPK和HRJ碳谱

尽管SPK和HEFA燃料的碳分布差别很大,他们成为喷气燃料在ASTM D7566规范。当混合50%石油JetA-1或jp - 8,它们提供了“下降”加油飞机的替代品。重量百分比三biojet飞行fuels-camelina(日本航空公司),麻疯树(新西兰航空公司),和麻疯树藻类(大陆航空)显示在图5,说明类似的碳数分布。高异构体:烷烃比在较低的碳数分布还提供了植物油冻结点。

10。Alternate-Fueled飞行测试

在1800年代末,美国替代燃料工业产生大量的油(如石油),取而代之的是廉价的石油。合成英尺燃料的使用成为著名的二战期间在德国,但它不能持续,因为爆炸和控制石油燃料的使用。为了对烃类燃料进口的制裁,南非成为世界领袖FT合成喷气燃料的生产和使用。最近,美国空军研究实验室(AFRL)主动测试,飞,和验证飞机FT-fuel混合与jp - 8 50%,与几个商业航空公司飞行测试替代燃料如图6下面的列表。

截至2009年6月,SPK和SPK-HEFA-fueled航班没有可辨别的问题,与ASTM (D7566-Annex)批准(2011)。

包括以下记录alternate-fueled航班。(1)2007年8月8日:美国空军B52H飞机飞行认证混合燃料50% synjet (SPK)和jp - 8SPK燃油规范mil -迪泰- 83133 f。(2)2008年2月24日:英国维珍大西洋航空公司747 - 400年40分钟biojet引发飞行四种通用电气公司cf6 - 80 c2b5f涡扇发动机伦敦,阿姆斯特丹(320公里)的高度(7.6公里)JetA-1 80%: 20%椰子油处理地面测试jeta 60: 40 biojet没有可辨别的问题。(3)2008年2月1日:空客A380 3小时GTL燃料飞行四个劳斯莱斯Trent 900引擎推动之一布里斯托尔,图卢兹评估环境影响GTL(气液)加油50% JetA-1: 50% GTL混合目标管理50:50(2009):混合100% GTL (2013)。(4)2008年12月30日:新西兰航空,747 - 400 2小时40分钟biojet引发飞行四个劳斯莱斯RB211engines之一了在Hauraki奥克兰海湾推动50:50混合processed-jatropha UOP biojet JetA-1。(5)2009年1月7日:大陆737 - 800 1.5人力资源biojet引发飞行两种通用电气CFM56-7B引擎了飞越墨西哥湾推动50:50混合燃料(47.5%麻疯树+ 2.5%藻类)UOP biojet + JetA-1飞行员报告提高燃油经济性。(6)2009年1月30日:日航747 - 300 1.5人力资源biojet飞行3号普惠JT9D发动机燃料飞行约羽田机场推动50:50混合biojet: Jet-A原料亚麻荠84%(可持续的油),麻疯树(Terrasol) < 16%,海藻< 1%(蓝宝石)UOP)处理。

组织导致alternate-fueled飞行包括商业航空替代燃料倡议(CAAFI)地区的研究,排放,业务和法规;和交通研究委员会(民国)地区的公路,铁路,空气,海洋,和运输。

更多细节见亨德里克斯(19]。

11。通用航空(GA)和无人机(UAV)

遗传算法寻求碳中性环保生物质燃料(燃料)未来燃料替代航空燃气(Av-gas)。

美国活塞舰队代表71.4%的通用航空飞机共165189架飞机,代表大量的飞机和飞行员需要援助的过渡从Av-gas生物质燃料。咖啡馆基金会(57)成立,使alternate-fueled GA飞行基于环保的原则与碳中性/负面足迹。

飞机USA-GA舰队的数量(不包括军事、航空公司、租船业务,和飞机超过12500磅)是213488,这是典型的2006年的纳尔报告(58]。

NASA的一个通用航空(GA)引擎项目,起源于90年代中期,在工作中总结了在Burkhart [59]。

早期的飞行员使用汽油辛烷值(80/87)。燃料开发在1950年代和60年代的混合遗传算法使用naptha烷基化物(异辛烷和一些重整油的混合物),而随着tetra-ethyl-lead(电话= 1.12 g / L),使100/130辛烷值精益/丰富的发动机燃料混合物(例如,克鲁斯和起飞)。这些燃料在很大程度上取代了100 ll(低铅电话= 0.56 g / L(图7)[60]。Av-gas将C8(碳数),因为它主要是烷基化物(由两个C4化合物)。jp - 8光谱将Av-gas叶子和小重叠的地方。异戊烷的波动通常是由混合控制所以现在将C5 (61年]。

潜在的生物燃料替代原料Av-gas包括盐生植物、藻类、细菌、“weeds-to-crops”和废物。然而,几乎所有的原料油可以UOP-processed biojet燃料;也就是说,近独立(原料54),和需求,这个过程可以修改生产bio-Av-gas民事和军事(图8(30.- - - - - -32)遗传算法的应用程序。

通用航空需求的区别在于piston-engine-type飞机需要不同的刺激。不过,处理生物燃料流可以转移到二次加工流来满足这些规范对高辛烷值燃料和柴油,导致低铅航空替代天然气。

12。基础设施

后处理燃料分配基础设施包括管道、存储、机场和飞机燃料系统。大多数这样的系统存在,适用或适应各种生物燃料原料处理。尽管过程,如微指令的,有广泛的适用性,很难预测未来的原料。此外,加工厂和推动基础设施的生活需要超过20年,要求长fabrication-to-operation交货期与价格稳定和支持。

13。经济学

目前,生物质能产业应对高度动荡的规定(31日,32,62年)、生命周期分析、和成本问题3,20.,32]。大多数biomass-to-oil初创企业宣传成本或略高于美国国防部高级研究计划局的目标1 - 2美元/加[63年),这是一半的Daggett et al。3)乐观的投影至少对藻类油和数量级小于共同市场海藻油。甚至建立市场棕榈和大豆等农作物为生存而挣扎的燃料成本和政治障碍。直到生物质油享受类似的支持和补贴石油,包括安全与防务的成本,他们根本无法与钻石油生产在不到2美元/桶。价格稳定可以使投资者的风险评估,预计价值和投资回报。成功投资于生物量增长和生产也创造了更多的农业和生产工作在不同的地区。生物质如盐生植物有潜力创造作物从陆地,以前没有耕地,增加个人和政府财产的生产力。

世界航空转换biojet加油在今天的运输市场成为边际除非植物油,在今天的市场交易价格高于每桶石油的基础,成为符合成本效益,安全、可持续和足够的供应。生物燃料是高风险,高回报存在主义生存之道。

14。结束语

生产运输燃料,可以与石油混合,以满足政治、社会、环境、和遗产运输系统需求成为一个规模巨大的机会。

航空燃料是特别重要的,安全是一个重要的问题,和非常具体的燃料需求和需求必须得到满足。迄今为止,规范合成石蜡烃燃料(SPK)主要来自煤(CTL)或气体(GTL)和SPK-HEFA MIL -和ASTM-approved SPK和biojet混合燃料,与演示飞行性能50:50混合。煤炭和天然气的来源。现在开始的艰巨任务确定燃料原料来源和资源以及生物质如盐生植物、藻类(微观和宏观),细菌,weeds-to-crops,废物可以满足航空燃料的需求。

并发要求从航空工业增加燃料的可用性和减少燃料消耗和排放可以会见biomass-derived燃料。(1)传统生物燃料(玉米、大豆和palm),这依赖于淡水和耕地,本质上缺乏能力和解决方案提供的非传统原料如盐生植物、藻类、蓝藻、和“杂草”。(2)Biojet燃料来源,如盐生植物、藻类、蓝藻、和“杂草”(例如,麻疯树,castor和亚麻荠)使用荒地,浪费水,海水有能力dropin燃料替代石油燃料的缺点上面列出的“传统”生物燃料。这些燃料原料也受制于自我约束不与食品或饲料作物,淡水需求,或社会结构,也不是对环境有害。(3)生物质燃料必须使用、回收和削减现有的和疲惫的大气碳(有限公司₂和排放)和土壤修复如果他们是真正的“绿色”和有用的在应对气候变化在某种程度上成为可能。Biojet燃料来源等解决了航空有限公司₂温室气体排放问题。(4)使用纤维素废物residuals-whether作物,林业,一方面需要一种热解或发酵为了进一步加工,以满足喷气燃料的需求。分歧存在相对于残留清除病原体和土壤熏蒸剂的使用以及土壤碳的需求,需要解决。(5)Biojet混合燃料50:50架a - 1已经飞行测试没有可辨别的问题。ASTM规范已经被批准,SPK混合50:50也获得批准。目前,大多数军用飞机飞行认证只有50的替代燃料:50混合。MIL和ASTM引发需求完全满意,尽管有显著变化的碳分布各种SPK和biojet燃料从不同的原料生产。限制在替代燃料处理看着生产商投资和利润,以及重大关切等与粮食生产淡水的使用和冲突,阻碍了测试暂时替代混合燃料更有效。这些50:50混合仍然是向前一步,一个鼓励的选择。(6)成本是主要的生物质燃料的问题,或者替代燃料。海藻有一个很大的成本问题。然而,盐生植物只包括更多的农业,(可接受的)通常农业成本(类似于纤维素)。因此,盐生植物生物量是短期解决方案/生物燃料容量以合理的成本和不使用的淡水或耕地。努力研究、开发和投资非传统作物需要启用相同水平的支持,传统的农业生物质享受。

可再生能源的方法,每一种都可以取代所有的化石燃料的要求,是钻地热、太阳能光伏发电、太阳能热,和生物质来自盐生植物、藻类、蓝藻、或“杂草”荒地使用浪费或盐水。风和废弃物二次能源,能量浪费基于热解或发酵过程。生物燃料是一种双赢的方法通过提供大量生产能力,碳排放中立,最终,合理的成本。

承认

作者要感谢尼基塔·t·Saxena和安娜·e·托马斯在重组他们的援助。

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