二  生物航空燃料

    生物航空燃料是通过生物质衍生物合成烷烃基煤油与传统石油炼制的喷气燃料混合而成的可持续航空燃料。其特性与传统航空燃料相似，但碳足迹更小。生物航空燃料可循环利用储存于原料中的碳物质，原料在生长过程中封存大气中二氧化碳并在生命周期结束时释放，形成闭式碳循环，使其整体碳排放显著降低。使用生物航空燃料为飞机提供动力，碳排放强度最高可降低85%。本文主要针对生物航空燃料的原料选择和技术工艺展开分析，包括关键原料的种植要求、供应链模式及经济和环境影响。在合成烃类煤油的生产技术工艺中，比较分析现如今美国材料实验协会（ASTM）认证的5种方法，包括它们的优势和局限性，以及它们的经济和环境影响。

    三  生物航空燃料的合成原料

    合成生物航空燃料的原料分为四大类，第一代为粮食作物，第二代为非食用能源作物和废弃生物质，第三代为藻类，第四代为非生物资源和转基因生物。不同生物原料的可利用性与其潜在产量、社会因素、经济性和环境因素等息息相关。下面，将对各大类合成原料具有代表性的物种进行分析。

    3.1第一代原料——粮食作物

    油棕、玉米、甘蔗、甜菜、小麦、大豆等食用粮食作物都属于第一代可以合成生物航空燃料的原料^[6]。这类作物可以先提取糖、淀粉、脂肪和/或油作为初始原料。接着，脂肪或油可以通过成熟的酯类和脂肪酸类加氢工艺（HEFA）路径转化为生物航空燃料。糖或淀粉则可以通过直接法糖制烃类喷气燃料合成工艺（DSHC）进行加工。

    油棕由于可以低成本的提取植物油，抵消HEFA加氢工艺中氢气的高成本，早期在生物航空燃料方面受到人们的关注^[7]。2008年2月，一架由英国维京大西洋航空公司制造的波音747-41R客机4号主燃料箱使用以椰子油和棕榈树油为原料制得的生物航空煤油（占比20%），完成1.5小时航程后降落在荷兰阿姆斯特丹机场，标志着世界上首架生物燃料动力飞机试飞成功，英国维珍大西洋航空公司也成为世界上第一个使用生物燃料进行试飞的航空公司^[8]。油棕种植对养分的需求相对较低，但因高水分需求，种植园多位于热带和亚热带地区。目前，马来西亚和印尼的棕榈油产量位居前列，供给全球80%以上的需求，主要以食品工业驱动发展^[9]。

    2008年至2018年，欧洲进口自东南亚的生物燃料用棕榈油增长了近400%，更是在2014年超过了用于食品和化妆品的棕榈油进口。这造成了严重的后果，当大量原始林或次生林转变为人工林时，严重影响了当地的生物多样性，导致部分鸟类和哺乳动物处于濒临灭绝中^[10]。油棕的扩张与泥炭地退化也息息相关，泥炭地转化为农业用地后，不再充当碳汇，而是成为净温室气体排放者。此外，在棕榈油加工中，加工废水的排放也是主要问题，仅2015年，马来西亚和印度尼西亚分别产生了6088万吨和9476万吨^[11]。

    2019年，欧盟新修订《可再生能源指令》（Renewable Energy Directive），指出有着毁林风险的棕榈油基生物柴油违背了欧盟环保政策的初衷，因此将棕榈油列为土地间接利用变化（ILUC）高风险生物燃料原料，在2030年之前将逐步淘汰。

    对于玉米、甘蔗、大豆等作物，还可以先经过醇喷合成工艺（ATJ）转化成醇类燃料，接着将醇类转化为长链碳氢化合物状的生物航空燃料。目前，美国每年需耗费大量玉米和大豆用于制备乙醇燃料和生物柴油，是世界生物燃料生产及消费第一大国。美国能源资料协会（EIA）数据显示，目前美国生物柴油冶炼厂约有88家，年产能维持在25亿加仑左右；燃料乙醇生产装置205座，年产能约5000万吨^[12]。通过该途径，温室气体排放量的生命周期评价（LCA）较化石燃料减少85%～94%，但是玉米、甘