互动科普

当人们紧盯汽车、工业厂矿等二氧化碳排放大户，甚至有科学家精确计算出我们“每吃一千克牛肉，就等于开车70千米”的排放量时，一个重要的二氧化碳排放源却被大多数人所忽视——这就是航空运输。

法国环境研究所是最早意识到航空碳排放问题的研究机构之一。最近，该研究所科学家在一篇调查报告中指出，飞机的二氧化碳排放量平均到每个乘客，相当于每人每千米140克，而汽车乘客的人均排放量不到每千米100克。目前，全球航空运输所产生的二氧化碳数量，已占全球碳排放总量的3%左右。如果生产航空燃油的技术不能及时改进，能源利用率得不到提高，这一比例无疑还将继续上升。据英国《独立报》预测，到2025年，全球航空业的年碳排放量将达15亿～20亿吨。

航空燃油的价格也是航空公司难以承受的包袱。2008年，当石油价格飙升至140美元/桶时，航空公司耗费在燃油上的成本占所有运营成本的70%左右，导致很多中小型航空公司难以为继。今年，即便受到金融危机影响，石油价格大幅下挫，燃油成本仍占航空成本的30%～40%。长期关注能源领域的中国科学院与中国工程院院士石元春在接受本刊记者采访时说：“虽然目前石油价格有所下降，但石油储量越来越少却是不争的事实，未来的石油价格肯定会越来越高，航空燃油所占成本也会持续升高，因此航空公司要降低经营成本，必须寻找更低廉的替代能源。”

面对环境与成本的双重困局，航空公司如何突围？希望落在生物燃料上。

三次试飞

在大多数人眼里，生物燃料的好处非常明显：既环保，又可再生。2008年底到2009年初，三家航空公司在一个月内分别进行了三次生物燃料试飞试验，更是昭显了航空界进军生物燃料领域的决心。

2008年12月30日，新西兰航空公司试飞波音747-400飞机，为飞机提供动力的是麻枫树油及标准航空燃油各占50%的混合燃料。麻枫树油提取自麻枫树果子，这种高约3米的灌木在中美洲、非洲、亚洲都有分布，能很好地适应热带和亚热带气候。每颗麻枫树果子含有30%～40%的油分，这种油只能用作燃料，不能食用。

2009年1月7日，美国大陆航空公司以海藻油与麻枫树油的混合物为燃料，成功试飞波音737-800飞机。这次试飞是海藻油在航空领域的首次应用。相对于麻枫树油，海藻油似乎是一种更为物美价廉的替代品。培育海藻无需土地，无需淡水，只要阳光充足，在海水中就能生长。不仅如此，海藻还能大量吸收二氧化碳。因此从理论上讲，以海藻为原料生产生物燃料可谓一举两得：既能获得替代能源，又可以吸收化石燃料所释放的碳。

1月30日，日本航空公司也展开试飞试验。他们的试飞机型是波音747-300飞机，但生物燃料却是由3种植物油混合而成：亚麻荠油、麻枫树油和海藻油。其中亚麻荠油是主要成分，比例高达84%。亚麻荠又叫做假亚麻，含油量高且能与小麦等作物交替种植，因此是生物燃料的良好来源。这种植物主要生长在气候比较温和的地区，最早生长于北欧和中亚，目前在马来西亚、韩国、乌克兰和拉脱维亚都有种植。

试飞试验的结果几乎让所有人都感到惊喜。美国大陆航空公司在自己的官网上宣布，试飞试验中，相对于标准航空燃油，生物燃料的能效提高了1.1%，而二氧化碳的减排量更是达到惊人的60%～80%。

与此同时，美国波音民用飞机集团也在全球寻找合作伙伴，积极开发并促进生物燃料的商业化生产，从而减少温室气体的排放，并降低民航业受油价波动的影响和对化石燃料的依赖。

看上去，生物燃料已然成为航空业的“救世主”。

碳排量争议

但航空公司公布的试飞结果引起了一些科学家的质疑。

美国斯坦福大学环境工程学教授马克·雅各布森（Mark Jacobson）认为，美国大陆航空公司公布的试验数据的可靠性值得怀疑。他在写给本刊记者的邮件中说：“不论是传统航空燃油还是生物燃料，在燃烧过程中都会释放成千上万种化学物质，有些物质的排放量会降低，有些则会升高。在评估传统航空燃油与生物燃料的碳排放量差异时，必须由独立的研究小组执行，而且评估结果也需要经过同行评议，但航空公司发布的报告并没有经过同行评议。”

实际上，在雅各布森看来，评估报告是否经过同行评议，还不是他怀疑航空公司试验数据可靠性的主要原因，最大的问题可能在于：航空公司在计算碳排放量时，“并未把生物燃料整个‘生命周期’的排放量都考虑进来，导致计算出的减排量偏高”。

计算碳排放量时，“生命周期”是个非常重要的概念。我们知道，传统航空燃油并非只在燃烧时才释放二氧化碳，在开采、提炼、精制、运输等所有环节中，都会消耗其他能源，排放二氧化碳。生物燃料也是如此：在正式用于航空之前，也得经过原料的生长、采集、生产等环节，如果忽略其中任何一个环节，都会导致最终计算结果出现较大误差。美国明尼苏达大学生态、进化及行为系的戴维·蒂尔曼（David Tilman）教授在接受记者采访时也表示，生物燃料的“生命周期”非常复杂，如果不仔细分析，很容易忽略其中某些环节。

不过，面对两位科学家的质疑，美国大陆航空公司却显得底气十足。该公司全球环境事务总监李·雷尼（Leah Raney）告诉记者：“在得出最终结果前，我们考虑了生物燃料在整个生命周期内产生的温室气体排放量，因此对于这个结果，我们感到非常满意，并希望这些燃料能在不久的将来投入商业生产。”

航空试验的结果也得到了中国科学家的支持。四川大学生命科学学院院长陈放教授近年来一直致力于生物质能源的研究，他向记者表示：“据我所知，麻枫树油等燃料的确能减少50%～60%的二氧化碳排放量。”而在石元春院士眼里，“生物燃料能否减少二氧化碳排放量的问题根本用不着讨论——答案是肯定的，这已经是一个定论”。

发展中的障碍

抛开碳排放问题不谈，航空生物燃料的发展也面临诸多障碍。

2007年，由于第一代生物燃料玉米乙醇“与人争粮”，生物燃料受到广泛质疑，因此在开发第二代生物燃料时，不管是科学家还是航空公司，都显得非常谨慎。

美国波音民用飞机集团总裁斯科特·卡森（Scott Carson）告诉记者，他们与合作单位开发生物燃料时，用于生产的植物来源必须满足五个条件：不得与粮食竞争；不应威胁饮用水的供应；与石油来源的航空燃料相比，在植物生长、收获、加工及最终使用的整个生命周期内，温室气体的排放量应明显降低；不得破坏种植地区的原生态系统；在发展中国家，开发项目的相关规定或成果应能提高当地农民的社会经济条件。

还有一些重要的限制性条件来自于技术层面。飞机通常在10,000米高空的极端环境下运行，因此对燃油的要求非常高：必须在300℃以上、－60℃以下都能正常燃烧。另外，生物燃油还得具有“即用性”，也就是说，在不改动飞机发动机的情况下，就能直接使用生物燃油，否则生物燃油的推广阻力，将超出想象——如果所有飞机都改动或更换发动机，将消耗多少成本？

在如此多的限制条件下，可供选择的用于生产航空生物燃料的原料很有限。目前，生产航空生物燃料的主要原料是麻枫树、亚麻荠等，但由于不能与人争地、争水，人们只能把这些作物种植在无法播种粮食作物的贫瘠土地或荒地上。

但这又引发了另一个难题：在贫瘠的土地或荒地上，作物的产油量会不会受到影响？美国耶鲁大学森林与环境研究学院助理教授罗布·拜里斯（Rob Bailis）最近对麻枫树作为生物燃料的“生命周期”做了一个详细的环境评估。他指出，尽管研究表明，麻枫树确实可以生长在非常干旱和贫瘠的土地上，但“如果你将麻枫树种植在边缘地区，它们只是勉强死不了，并不意味你将从中收获大量的麻枫树油”。其他原料作物的生产，也面临同样的矛盾。中粮集团生化能源事业部总经理岳国君坦承，生物燃料的“原料来源问题是一个难以突破的瓶颈”。因此，如何化解这个矛盾，已成为科学家当前急需解决的问题。

价格是生物燃料发展的另一大障碍。航空公司寻求替代能源的主要动力之一，便是现有航空燃油的价格昂贵，因此只有当生物燃料的价格变得比较便宜时，才有可能得到广泛推广。但从目前来看，生物燃料在培育植物原料、生产过程中都需要投入较高成本，与化石燃料相比，在价格上并无优势。

2008年，中石油和四川省攀枝花市达成协议，开始建设180万亩麻枫树能源林基地。从理论上说，如果该基地林能大量产果，将成为我国生物燃料生产原料的重要来源之一。但据当地工作人员介绍，基地的前期建设就需投入10亿元左右，而麻枫树林要在5～6年后才能大量产果，为基地带来经济收入。目前，基地运作主要依靠中石油和政府的补贴，在补贴未到位的情况下，“麻枫树基本只能靠自然生长，长势不很理想”。

其他生产企业由于原料和生产成本较高，导致生物燃料的售价偏高，影响了销售和收入，也得依靠政府的补贴才能正常运营。

降低原料和生产成本，是解决生物燃料价格问题的关键。陈放教授认为，要改善生物燃料企业的生存状态，可以充分发掘原料植物的经济价值，比如在榨取油分之外，还可以开发副产物。不过他也承认，在生物燃料产业发展初期，政府补贴必不可少。生物燃料要真正替代传统航空燃油，这条路并不好走。