隨著現(xiàn)代航空業(yè)的快速發(fā)展，巨大的碳排放量成為其不得不面對的軟肋。隨著國際社會對可持續(xù)發(fā)展以及二氧化碳減排問題的日益關注，發(fā)展新型、清潔、可再生的生物質航空燃料已成為能源領域的重點議題。

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員李寧、中國科學院院士張濤課題組等開發(fā)了一條以纖維素為原料制備高密度航空生物燃料的新路線。該路線有望減少二氧化碳排放和對進口原油的依賴。相關成果近日在線發(fā)表于《焦耳》。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.02.005

“傳統(tǒng)的以煤、石油和天然氣為代表的化石能源，不但儲量有限，具有不可再生性，使用過程中還會排放大量的二氧化碳導致氣候變暖等環(huán)境問題。”論文通訊作者之一的李寧說。為此，他們將目光轉向了廉價易得、可再生的生物質原料——纖維素。

纖維素是農(nóng)林廢棄物的主要成分之一，可通過水稻、小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物秸稈以及木屑、落葉、樹皮等林業(yè)廢棄物通過簡單的化學處理獲得。據(jù)了解，以纖維素為原料合成航空煤油在國外已有一些報道。但迄今為止，這些工作主要集中在以纖維素為原料合成普通航空煤油方面，在高密度航空煤油領域卻鮮有進展。

李寧介紹，與普通的航空煤油相比，高密度航空燃料的使用可以在不改變油箱體積的前提下有效地增加飛行器的航程、載荷、飛行速度，可為我國航空煤油的多元化供應提供技術儲備。

據(jù)悉，這種纖維素基高密度航空生物燃料的制備過程大體分為兩步。首先，實驗人員通過溫和條件下二氯甲烷/水雙相體系中的氫解反應將纖維素選擇性地轉化為2,5-己二酮。之后，實驗人員以2,5-己二酮為原料，通過一個雙床催化劑體系“一步法”，直接獲得碳鏈長度為12和18的低凝固點多環(huán)烷烴的混合物。

該混合物具有比常規(guī)航空煤油更高的密度和較低的凝固點。它既可以作為現(xiàn)有化石基高密度航空燃料的補充，也可以作為添加劑改善其他航空燃料的性能。

“在實際應用中，我們可以利用高密度航空生物燃料遠航程、高載荷的特點，減少長途飛行旅程中的轉機次數(shù)和航空運輸中需要的航班次數(shù)，進而降低飛機在起飛和降落過程造成的噪音、二氧化碳以及其他污染物排放，為我國綠色航空事業(yè)貢獻力量。”他說。

專家表示，此次開發(fā)的以纖維素為原料合成可再生高密度航空燃料技術，對于農(nóng)林廢棄物資源利用、減少原油進口依賴度、環(huán)境保護等都具有重要意義。

李寧表示，團隊未來將通過對溶劑、催化劑以及反應工藝的不斷改進，提高該技術經(jīng)濟性并使其變得更加環(huán)保、高效。

來源：中國科學報 程唯珈 劉萬生 李寧