概要：国际航空运输协会预测，到2035年，将有72亿乘客乘坐飞机出行，几乎是2016年航空乘客量38亿人次的两倍。那么我们如何让飞行变得更便捷呢?研究人员现在已经开发出了一种新的工艺，可以以玉米芯儿和木屑为原料制成生物燃料，而不使用石油。
拽着飘荡在身后的白色凝结尾流，飞机在人们头顶上盘旋。美国联邦航空管理局(FAA)去年平均每天指挥43684次航班，美国军用和商业航班使用了超过200亿加仑的航空燃油。
根据国际航空运输协会提供的数据，所有排放量加和，2016年世界航空旅行达到了8.15亿吨二氧化碳的排放量，占全球人类总排放量的2%。全球的空中交通并没有因此减速。国际航空运输协会预测，到2035年，将有72亿乘客乘坐飞机出行，几乎是2016年38亿人次航空乘客量的两倍。
那么我们如何让航空飞行更便捷呢? 特拉华大学的研究人员正致力于开发一种可替代的喷气燃料。与石油不同，特拉华大学的研究人员想要用玉米芯和木屑来给飞机供电——除非是土拔鼠或者是海狸在寻找残余物，一般不会有人注意到这些东西。
在特拉华大学的跨学科科学与工程实验室中，研究人员正在将这种被称为木质纤维素的生物质植物材料转化为绿色产品，产品范围包括新的燃料和化学物质。这些科学家们隶属于能源创新催化中心(CCEI)，是一所美国能源部支持的能源前沿研究中心。该中心以特拉华大学为基地，汇集了来自9个机构的科学家，致力于研发出清洁能源之战。
据CCEI副董事Basudeb萨哈所说，制造可再生燃料的最大障碍之一是提高两个关键化学过程的速度和效率—耦合和脱氧。出于对植物材料进行研究的考虑，该研究中心使用的是低碳含量的物质，一旦它从固体变成液体，碳分子必须化学结合或“耦合”在喷气燃料范围内制造高碳分子。然后必须从这些分子中除去氧，形成分支碳氢化合物。在商业飞行的冰冻温度下，这种支化对改善燃料的流动至关重要。
一个可再生的喷气燃料项目的领导者Saha说:“国际飞机可能在35000英尺的高空飞行，那里的外部温度可能会低到零下14摄氏度。这是飞机运行的必然环境温度，须保证燃料在这个温度下不会冻结。”
加速可再生燃料生产
航空产业对非石油燃料的需求依然存在。十多年前，美国联邦航空管理局制定了到2018年使用10亿加仑可再生燃料的目标。根据IATA的数据，从2020年开始，可持续航空燃料是实现碳中性增长的不可或缺的组成部分，到2050年，碳排放将减少50%(相对于2005年的水平)。但是，这种替代燃料的生产量还不够，而且成本较高，不具竞争性。
目前，美国有几家公司生产可再生燃料，比如从使用过的石油和油脂中提取的甘油三酯，或者从一种叫做合成气的一氧化碳和氢的混合物中提取。Saha说，有一家公司是使用藻类作为原料，甚至已经有一条地下管道一直通到洛杉矶机场，燃料到机场后与传统的飞机燃料以一定比例混合在一起使用。
但是，处理这种非常规材料需要很高的温度——350℃(662华氏度)，并且需要在高压条件下进行。
Saha和他的同事们已经开发出了新的催化剂——称作“化学山羊”——这种化学反应可以将这种植物材料转化为燃料，这是Saha和他的同事们的研究成果。其中一种催化剂是由廉价的石墨烯制成的，看上去就像一个碳分子的蜂巢。其独特的表面特性增加了耦合反应的速度。它也可以在低温下发生作用(60℃)。另一种催化剂以一种高效的方式去除氧，产生高达99%的支化分子，适用于航空燃料。这两种催化剂都是可循环利用的，而且过程是可伸缩的。
Saha说:“低温和高选择性可以使我们的过程拥有成本竞争力并实现以生物质材料木质纤维素为原料的生物航空燃料的可持续生产。”
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