与其他可再生能源相比，生物质能是唯一一种可再生的含碳能源。我国生物质资源具有储量丰富、分布广泛、碳活性高（可转化为气、液、固三种形态的能源）和环境友好（双向清洁，减少温室气体排放）的显著优势，在我国发展生物航空燃油，从而实现生物质能的高端规模化利用，具有重要的战略意义和实用价值。

　　生物航油生产技术

　　目前国内外已经开发出多种航空燃油生产工艺路线，主要有五条路线：①天然油脂加氢脱氧-加氢裂化/异构技术路线，该路线较为成熟，工艺路线较短，但是油脂资源有限、成本较高；②生物质气化-费托合成路线，由生物质气化后得到合成气，再经过催化剂作用转化为液态烃，该路线存在合成气后续处理路线长、产物选择性差、成本高等问题；③生物油提质路线，具有原料适应性好等优点，但也存在提质技术难度大、工艺路线长、成本高、能耗高等缺点；④微生物油脂路线，主要以碳水/碳氢化合物为原料，在微生物菌种作用下转化为长链烷烃，该技术具有微生物适用性强、生产周期短、有利于废弃物资源再利用等优点，但存在生产成本高、强度低、微生物菌种易中毒等问题；⑤生物异丁醇路线，主要以生物质发酵提取异丁醇，然后异丁醇经脱水、齐聚反应转化为长链烷烃类燃料，该路线生产工艺路线长，生产周期长，总成本高。

　　上述生物航油技术路线技术与环境效应评估分析见表1。

　　由于石油资源紧张、油价波动、航空公司运营成本高及碳减排标准的提高，越来越多的油料公司、航空公司及飞机设备制造商开始将目光投向生物燃料。2008-2015年，全球已有20多个以生物航油为燃料的试验飞行（见表2），其中95%以上均未出现任何飞行异常或故障。试验表明，混合生物燃料的效率比传统燃料高1.1%，温室气体排放量比传统燃料低60%-80%。总体来说，我国在生物航油研发和商业推广方面落后于国际上其它发达国家。近几年来，中石化在生物航油研发方面进行大力攻关，目前已在杭州进行了2万吨/年规模的中试示范基地。2011年10月，中国国际航空公司应用中石油与UOP合作生产的生物航油成功进行了试验飞行，标志着我国航空业在节能减排领域进入示范飞行阶段，也将对新能源应用和绿色低碳飞行的可持续发展产生深远的影响。

　　生物航油水相合成新技术

　　由动植物油脂、地沟油和餐饮废油等为原料通过催化加氢手段制备生物航油技术已经成功通过试验飞行，全球首个生物航油商业航班也已于2011年6月开始启动（荷兰KLM航空，搭载171名乘客，从阿姆斯特丹飞往巴黎）。但是受制于原料来源及其供应不稳定性，油脂类生物航油的价格较高，为石化航油价格的2~3倍，难以大规模推广应用。另一方面，木质纤维素生物质为自然界储量最为丰富且分布广泛、廉价易得的一类可再生资源，比如在中国，每年产生的农林废弃物如秸秆等高达7亿吨。以木质纤维素为原料制备航空燃油，可克服油脂类航油存在的原料来源不足和供应波动性较大等缺点，已经受到国际研究者和产业巨头的广泛关注。

　　木质纤维素水相催化制备液体烃类燃料技术由美国Dumesic教授于2004年提出，该技术突出的优点是反应条件温和、操作简便，烃类产物与水自动分离，大大节约了产物的分离能耗。所制备的烃类燃料大约保留了生物质约90%的能量，能量效率高。为此，2006年Science期刊曾发表专栏评论，高度评价该过程为农林废弃物的利用提供了一条新的途径，这种实现烃类燃料来源于可再生生物质资源的研究引起了学界、工商界的高度关注。作为一种新兴技术，水相催化合成研究在国内外发展极其迅猛。壳牌公司等化工巨头也已注入巨资，与美国维仁特能源系统公司联手，共同研究将非粮植物糖分直接转变成交通燃料调和组分，并努力实现该技术的产业化。

　　在生物质糖平台水相催化制备航空燃油方面，中科院广州能源所首创了一条完全基于木质纤维素的高效技术路线（反应步骤少，效率高，不需要额外添加不易从生物质获得的小分子醛、酮），形成了完整的从生物质原料到C8-C15烃类航油的工艺系统。在生物质一步水热解聚到平台分子、平台分子碳链增长为航油前驱体、航油前驱体低温加氢预稳和高温加氢脱氧四个方面形成了自主研发的高效碱、加氢脱氧双功能催化剂体系和相关核心技术。上述成果已在辽宁营口建立了国际上首套150吨/年的生物航油中试示范装置。该技术还形成了生物质分散处理获得航油前驱体和航油前驱体集中收集加氢转化为C8-C15生物航油的生物质高值规模化利用新模式，该模式突破了生物质利用成本受其收集半径制约的限制。中试运行结果表明，依据生物质原料的不同（木薯和甜高粱等），6~12吨生物质原料可生产1吨生物航油，生产的航油完全符合ASTM-7566标准，生物航油成本初步估算约为1.2~1.5万元/吨，整体技术达到国际领先水平。目前，针对木质纤维素利用的创新路线正在积极申报航空燃油的第四个国际标准。

　　（材料由王铁军博士提供）