可持续航空燃料 （SAF） 大挑战

  • 发布时间：2024-12-22
  • 实施时间：2024-12-22
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伟大的小毛驴

双智云平台创始人，生态环境部环境影响评价技术评估专家库入库专家、中华环保联合会综合技术专家组委员、中国环保产业协会环保管家精讲班高级讲师，土壤导则编制参与人，毛驴说原创。

知识要点
  • 发布部门 DOE EPA USDA
知识库 / 应对气候变化 / 碳减排技术
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以下是《SAF Grand Challenge Roadmap》报告的核心内容整理：


### 背景与目标

- **背景**：航空业是美国经济的重要组成部分，但也是温室气体排放的重要来源。航空业难以脱碳，因为需要高能量密度的液体燃料来驱动飞机。可持续航空燃料（SAF）是短期内显著减少航空排放和实现2050年净零排放目标的最高影响策略。

- **目标**：美国能源部（DOE）、交通部（DOT）和农业部（USDA）于2021年9月启动了SAF Grand Challenge，旨在到2030年实现每年生产30亿加仑SAF，到2050年实现100%的航空燃料需求由SAF满足，预计为每年350亿加仑。


### SAF的定义与优势

- **定义**：SAF是从废物、可再生材料和碳气体源生产的“即插即用”燃料，与现有飞机和发动机兼容，生命周期温室气体排放至少比传统燃料减少50%。

- **优势**：SAF提供了一个关键的近期解决方案，可以减少温室气体排放，并将航空业的增长与其碳排放脱钩。此外，SAF有助于美国实现国内气候目标，将美国定位为新兴SAF市场的全球领导者，并支持美国航空和航空航天行业的长期可持续性。


### 行动领域与工作流

- **六个行动领域**：

  1. **原料创新（FI）**：包括了解资源市场和可用性、最大化可持续脂肪（FOG）供应、增加目的种植生物质资源和废物残留物收集、改善原料供应物流、提高原料处理系统可靠性、提高生物质和废物供应系统的可持续性。

  2. **转化技术创新（CT）**：包括使当前发酵基燃料产业脱碳、多样化和规模化、开发现有ASTM合格路径的生产增加和碳强度降低选项、开发与现有资本资产兼容的生物中间体和路径、降低规模化和运营风险、开发创新单元操作和路径。

  3. **构建供应链（SC）**：包括建立和支区域利益相关者联盟、建模SAF供应链、示范区域SAF供应链、投资SAF生产基础设施以支持行业部署。

  4. **政策与估值分析（PA）**：包括开发改进的SAF环境模型和数据、进行技术经济和生产潜力分析、为SAF政策发展提供信息。

  5. **促进终端使用（EU）**：包括支持SAF评估、测试、认证和规范、使100%未混合SAF和SAF混合物的使用成为可能、调查提供性能或生产优势的合成航空涡轮燃料、将SAF整合到燃料分配基础设施中。

  6. **沟通进展和建立支持（CP）**：包括与利益相关者就原料可持续性进行沟通和参与、进行SAF Grand Challenge的效益评估/影响分析、衡量SAF Grand Challenge的进展、沟通SAF Grand Challenge的公共效益。

- **工作流**：每个行动领域包含多个工作流，定义了需要解决的关键主题。例如，在原料创新行动领域，FI.1工作流关注了解资源市场和可用性，FI.2工作流关注最大化可持续脂肪（FOG）供应。


### 政策与激励措施

- **现有政策**：包括可再生燃料标准（RFS）、低碳燃料标准（LCFS）、税收抵免等。

- **新政策建议**：报告建议制定新的政策和激励措施，以支持SAF的生产和使用，如国家低碳燃料标准、税收抵免等。


### 技术与创新

- **现有技术**：包括已商业化的HEFA（加氢酯和脂肪酸）路径和接近商业化的ATJ（酒精转喷气燃料）路径。

- **未来技术**：报告强调需要开发新的转化技术和路径，以实现2050年的目标。这些技术可能包括利用第二代和废物原料的路径，以及实现过程产生的废物流（如CO2或液体流）的捕获和再利用。


### 经济与社会影响

- **经济效益**：SAF Grand Challenge将推动整个供应链的经济发展，包括农业、林业、基础设施建设、运输、研发等领域，创造大量就业机会，特别是在美国农村地区。

- **社会影响**：SAF的生产和使用将有助于减少温室气体排放，改善空气质量，减少航空业对气候变化的影响，并促进社会公平和环境正义。


### 挑战与机遇

- **挑战**：实现SAF Grand Challenge目标面临诸多挑战，包括技术开发和规模化、原料供应和成本、政策和市场环境等。

- **机遇**：SAF Grand Challenge为美国提供了在全球SAF市场中取得领导地位的机遇，同时也为航空业实现可持续发展提供了重要解决方案。

报告中提到的可持续航空燃料（SAF）具体技术路径包括：


### 已商业化的路径

- **HEFA（加氢酯和脂肪酸）路径**：通过加氢处理植物油、动物脂肪或回收油脂等生物质原料，生产出与传统喷气燃料兼容的SAF。这是目前最成熟和广泛应用的SAF生产技术之一。


### 接近商业化的路径

- **ATJ（酒精转喷气燃料）路径**：利用酒精（如乙醇或异丁醇）作为原料，通过化学转化过程生产SAF。该路径具有利用现有酒精生产基础设施的优势，但需要进一步降低生产成本和碳强度。


### 正在开发中的路径

- **气化和费托合成路径**：通过生物质气化产生合成气，然后利用费托合成工艺将合成气转化为液态燃料。该路径可以处理多种生物质原料，但技术复杂度高，目前仍处于示范阶段。

- **热解和加氢处理路径**：将生物质原料进行热解得到生物油，再通过加氢处理和升级工艺生产SAF。该路径具有原料适应性强的特点，但生物油的稳定性和加氢处理效率仍需提高。

- **直接空气捕获和电燃料路径**：通过直接空气捕获技术从大气中捕获二氧化碳，再利用可再生能源产生的电力通过电解水制氢，最后将氢气和二氧化碳合成燃料。该路径具有不依赖生物质原料的优势，但目前成本较高，技术仍需进一步发展。


### 未来潜在路径

- **微生物发酵路径**：利用微生物发酵技术将生物质或废物中的碳转化为燃料。该路径具有生产过程温和、产物选择性高的特点，但目前微生物菌株的效率和稳定性有待提高。

- **生物质与化石燃料共处理路径**：将生物质原料与化石燃料原料混合，在现有的石油炼制过程中共同处理，生产出含有SAF成分的燃料。该路径可以利用现有炼油基础设施，但需要解决生物质与化石燃料的相容性和处理效率问题。


这些技术路径各有优劣，适用于不同的原料类型和生产规模。实现SAF Grand Challenge目标需要多种技术路径的协同推进和优化，以满足不断增长的SAF市场需求和可持续性要求。


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beto-saf-gc-roadmap-report-sept-2022.pdf

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