生态文明在行动 | 大飞机：把地沟油变成航空燃油——专访上海海洋大学海洋生态与环境学院副教授任德章

航空煤油是石油产品之一，是飞机涡轮发动机必不可少的高性能燃料。同时，在中国，每年废弃油脂（地沟油）就有1000万吨。如今，这两种风马牛不相及的物质因为高科技的加入“走”到了一起。

今年，上海海洋大学海洋生态与环境学院副教授任德章突破了传统工艺，让地沟油在温和条件下转变为航空煤油，“在温和条件下转化废弃油脂为可持续航空燃料”项目在今年中国(上海)国际技术进出口交易会上一经亮相就引起众多客商关注，成为上交会上的一个技术亮点。

全球领先

2017年，任德章在上海交大环境科学与工程学院完成博士阶段的学习，当时他的专业方向是生物质领域的催化和转化。之后，任德章赴加拿大滑铁卢大学完成化工系博士后工作，研究方向依然是能源催化。2020年，他回国来到上海海洋大学任教。

“我的研究工作主要是利用生物质替代石化资源合成化学品或者燃料，其主要目的是促进节能减排。化石能源如煤炭、石油、天然气过去一直深埋在地下，这部分有机碳长期与当前的碳循环脱离，工业革命后，人们开始大规模开采利用化石能源，因为燃烧使用所以造成了大量碳排放；而生物质广义上就是指自然界的动植物，其富含大量有机碳，通过合适催化手段，可以替代石化资源合成化学品和燃料，以降低工业上对化石能源的依赖。”任德章表示。

为什么会把眼光投向航空煤油方向？任德章坦言，这个领域目前还有很多空白点可以进行探索。

航空是需要强大动力系统支持的交通领域，长途飞机需要的能源绝对量是非常大的，但到目前为止不管是锂离子电池还是燃料电池，都无法支持飞机的动力系统进行长距离的商业飞行，航空煤油无法在短时间内被新能源电池所替代。传统的航空煤油是从石油中分离并加工获得的C8-C16烃类物质，这种烃类或是支链的烃类，或是带苯环结构的烃类，达到一定的燃烧标准就能认定是航空煤油。目前，中国的原油对外依存度很高，利用具有长链碳原子数的废弃油脂脱氧合成为航空煤油是航空业促进碳减排的重要手段之一。

利用废弃油脂催化加氢脱氧工艺合成航空煤油是当前最为常用的合成工艺；但这种工艺通常需要一个高温高压过程用于脱去油脂分子中的氧，对于设备的要求比较高，且存在一定的安全风险，因此需要寻找更温和的反应工艺。任德章和同事们正在进行的研究工作在国内外都鲜有报道，处于全球领先地位。

三年攻关

任德章引用一些主流媒体报道数据，给记者算了一笔经济账：“1吨传统航空煤油燃烧后将排放3.2吨二氧化碳，目前我国的航煤消费量约3000万吨，如全部以生物航煤替代，按照每吨生物航煤减排30%来计算，一年可减排约3300万吨二氧化碳，相当于植树近3亿棵、近2000万辆经济型轿车停开一年。”

国际航空运输协会于2021年10月宣布，计划到2050年实现行业的净零排放，根据其制定的可持续航空燃料的发展目标，可持续航空燃料的需求量将从2020年的5万吨，增长到2025年的630万吨，再到2050年的35800万吨。2021年发布的《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》中提到，要大力推进先进生物液体燃料、可持续航空燃料等替代传统燃油。

无论是从节能减排角度，还是从国家战略角度出发，任德章的研发项目都有较大的社会和经济价值。

研发的道路并非坦途。2020年3月，当任德章回国时遭遇新冠肺炎疫情，各种困难也是随之而来。但是上海市相关部门和上海海洋大学对该项目青睐有加，对任德章的工作进行了有力的支持。当年，任德章就成功申报“上海市浦江人才计划”以及学校的相关项目，获得了一定的研发资助。2021年，他又获得上海市领军海外青年人才资助。

三年中，任德章克服各种难题，带着几个研究生在实验室里各种鼓捣，催化剂试了一种又一种，工艺模式换了一个又一个，实验室里经常半夜还是灯火通明，科研曙光终于在他面前呈现。

目前团队已经通过内置高活性催化剂的循环反应设备实现了在温和条件下转化废弃油脂合成烃类航煤，避开高温高压和易燃易爆氢气，且具有设备易安装、小型化、模块化优点。

“我们将地沟油预处理后送到反应器中，在室温或者五六十度的条件下，就可以将地沟油脱氧合成烃类航煤，处理好的油水混合物再返回到预处理瓶中。由于煤油和水互不相容，静置容易分层，如果需要煤油的话，直接将上层煤油产品抽取出来就好。”任德章在一个化学反应器前向记者进行了示范。

英美资源集团是《财富》杂志世界500强之一，是一家在全球矿业和自然资源领域占有领先地位的企业。任德章的原创成果已经被他们“相中”，他的团队与英美资源集团签订协议，开发温和条件下转化废弃油脂合成可持续航煤技术，还受邀参加了今年的上海铂金周展会。

前景远大

“我们目前做出来的航空煤油成分与传统工艺产出的航空煤油几乎没有差别，但是在生产效率方面还有一些差距，这是需要慢慢改进的，目前我们处于科技成果的小试阶段，未来还要进行更加深入的研发，提高技术的稳定性，降低反应的能耗。” 任德章说。

全球可持续航空燃料每年消费量已经从 2016 年的 6000 多吨增长到 2021 年的 80000多吨，这些消费绝大多数发生于欧美。而在《“十四五”民航绿色发展专项规划》中，中国提出力争到 2025 年可持续航空燃料累计消费量达到5万吨。

任德章告诉记者，这些都是积极性的信号。未来也希望和中国的大型企业开始技术合作，希望中国企业能用我们的技术合成航空煤油。他也坦言，目前还在考虑研发该项技术特有的生产装备，未来将构成一个整体的技术体系、生产工艺和装备体系，全面服务中国的航空事业。

（大飞机，2023-7-28，作者：涵薏）