用塑料垃圾制造航空燃料,这家公司有何黑科技
撰文 | 周祉沐
→这是《环球零碳》的第097篇原创
环球零碳
碳中和领域的《新青年》
摘要:Velocys是英国的一家致力于开发可持续燃料(SAF)技术公司。Velocys的技术能够使航空和重型货物运输的废物制成的可持续燃料能够帮助实现净零排放并改善空气质量。
垃圾转化为能源这样的模式,已广泛用于电力部门,如食物或草屑这样的家庭垃圾会被电力部门用来燃烧发电。但用垃圾、废弃塑料和木材来生产新的航空燃料,还比较少见。
位于英国林肯郡伊明翰的Altalto工厂,是欧洲第一家商业规模的塑料衍生航空气体生产厂,由英国航空公司 (BA) 和可再生燃料技术公司 Velocys 联合开发。
该工厂计划每年将数十万吨的残余废物转化为可持续燃料,主要是航空燃料。
来源:Velocys
这种燃料每取代一吨传统化石燃料,就可以减少约70%的温室气体净排放量。除此之外,这种燃料还将改善空气质量,飞机发动机排气中的颗粒物(烟灰)减少高达90%,硫氧化物减少近100%。
英国航空公司董事长兼首席执行官肖恩-多伊尔表示:“这个项目对于帮助我们推动英国可持续航空燃料的发展至关重要。英国航空公司的母公司IAG是第一个承诺到2030年用可持续航空燃料(SAF)为其10%的航班提供动力的欧洲航空公司集团,每年购买100万吨SAF,相当于每年从欧洲的道路上减少100万辆汽车。”
该厂不仅得到当地议员和政府部长的支持,还获得了交通部的拨款。
Velocys公司是执行建设并将废物变燃料商业化的公司,并致力提供低碳可持续燃料,以实现全球航空和重型运输的脱碳。
其将制备出的可持续燃料不需要改变机身、涡轮机或机场加油系统,即可用于现有发动机和运输管道。它的能量密度是最先进电池的七倍。将其与传统燃料混合即可,混合比例高达 50%。
Velocys在美国俄克拉荷马州也建立了示范工厂,并达到了商业规模,达到6000小时的商业全面运行时间。
18年来,Velocys公司开发并展示了专有的费托(Fischer-Tropsch,FT)技术,运用催化化学反应,将合成气(一氧化碳和氢气)转化为可持续燃料。该技术能够从各种废料中生产直接燃料。
该公司目前正在美国和英国开发项目,以生产可减少航空和公路运输温室气体排放的燃料。
01
航空业面临全球范围内的低碳转型难题
根据国际航空运输协会(IATA)的数据,航空业目前占全球排放量的2.5%,并且逐年增长。2019年,全球商用航空二氧化碳排放量总计达9.18亿吨,比2013 年增长29%。如果客运量继续以目前速度增长,未来30年航空排放量增幅将是 1990-2019年间的3倍以上。
国际能源署(IEA)的报告显示,航空业还没有走上实现净零排放之路。
全球航空业已经采取许多措施来应对不断增长的排放量。2009年,行业便制定了远大目标,包括从2020年开始实现碳中和增长,以及到2050年将净排放量减少至2005年的一半。
实现到2050年“零碳飞行”目标的核心是如何有效减碳,从技术层面来看,实际上电动化、氢能化、太阳能等方式,难以在近几十年的全球应对气候变化关键期内取得重大进展并提供有效帮助。
即使波音在发展氢燃料能源方面已经做出了一些尝试,包括已进行过5种航空器混有氢能源供能的飞行。但其首席可持续发展官克里斯·雷蒙德表示,考虑到氢能源未来的使用有几个障碍需要解决,首先就是技术上是否成熟;其次,技术问题解决之后,需要考虑的是它的安全性以及如何能够取得适航认证;最后,考虑到是否需要对机场等或者运输管道有哪些改变,只有当这些问题解决之后,才会考虑是否能够大规模在民航市场应用氢燃料。
相比于该技术,可持续航空燃料,是航空减碳可突破的选择。燃油造成的排放是航空业排放最大的来源,也是减排潜力最高的部分。
图片来源网络
包括欧盟在内的国家和地区,都将SAF看作航空业能否实现行业减排突破的关键。欧盟曾发布预测结果,到2050年SAF的使用和抵消对减排的贡献将达到75%。
据IATA估计,可持续航空燃料可以帮助减少近2/3的航空业温室气体排放量,到2050年,每年需要至少4500亿升可持续航空燃料,才可能满足航空业的燃料需求,而目前产量仅为1亿升。
02
黑科技:将废物转化为燃料
费托(FT)工艺是一种催化化学反应,将合成气(一氧化碳和氢气)转化为燃料(液态烃,如柴油或喷气燃料)。Velocys公司就是依靠费托工艺,将废弃垃圾变废为宝。
Velocys也是拥有世界上最紧凑、商业上最成熟的专利费托反应器,用于合成碳氢化合物。
费托反应从气化开始,即加热富含碳的物质(如木屑、城市垃圾)以生产合成气(syngas,主要是一氧化碳和氢的混合物,还含有少量的二氧化碳和其他气体)。由于城市垃圾的构成十分复杂,而通过对温度进行调节,可以确保获得的合成气的成分保持一致。再通过净化和加氢裂化技术相结合,最终得到低碳运输燃料。
Velocys提供一种集成的“端到端”工艺,将固体废物首先转化为合成气,然后转化为液体运输燃料,产生负碳排放的SAF,为燃料生产商提供了低碳燃料的解决方案,减少温室气体和废弃污染物的排放,这对于任何净零排放战略都至关重要。
图说:Velocys流程
03
成本问题不是核心
实际上,对于生物质燃料来说,经济可行性一直都是一个有待讨论的问题。
Velocys公司的技术为航空和重型货物运输提供了一条通往可持续燃料的途径。由该公司反应堆制造的燃料是现有燃料的高质量版本,它们无需更换发动机或基础设施,满足不同规格的要求,燃烧更清洁,可以减少颗粒物(烟灰)等废气污染物及温室气体的排放。
未来,除了将固体废物转化为液体运输燃料之外,Velocys公司还将进一步从可再生能源和二氧化碳流中生产可持续燃料,从而将可再生能源转化为液体运输燃料,用于飞机和卡车。
包括Velocys在内Solena燃料公司和英国航空公司等对燃料的成本却充满期望。虽然没有透露建造工厂的成本,但3家公司都认为成本不是核心问题。
英国航空公司希望这将有助于帮助它达到欧盟强制执行的碳排放目标,与此同时确保航空燃料的稳定供应(不受价格波动的影响)。
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参考资料:
[1] https://www.velocys.com/
[2]任旼.波音承诺到2030年将100%使用可持续燃料飞行[N].中国航空报,2021-08-10(007).
[3]王晨.“十四五”航空业将纳入碳市场 可持续航空燃料仍是最大难题[N].21世纪经济报道,2022-01-20(006)
[4]王林. 全球航空业掀起低碳燃料革命[N]. 中国能源报,2021-11-29(007).
[5]https://www.chinanews.com.cn/ny/2014/06-30/6334139.shtml
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