可持续生物燃料究竟能在多大程度上减少航空排放？
可持续航空燃料（SAF）可大幅减少温室气体排放，但具体减排效果在很大程度上取决于原料来源和生产工艺。一项全面的生命周期评估发现，与传统的JET A-1航空煤油相比，由废弃物或残渣制成的SAF最多可减少35%的温室气体排放[3]。这意味着每替代一加仑航空煤油，就能避免约三分之一的碳污染。
采用先进生产工艺可实现更深度的减排。一项关于净零生物燃料工厂设计的研究表明，结合可再生能源、可再生氢以及碳捕集与封存（CCS）技术，可将可持续航空燃料（SAF）的碳强度降至每兆焦耳-3.5克二氧化碳当量——这意味着该燃料实际上实现了净负排放[5]。通俗来说，这种燃料的生产与燃烧过程从大气中清除的碳量多于其排放的碳量。与石油基航空燃料相比，同一工厂每年可减少51.4万公吨温室气体排放[5]。
对生物燃料技术的更广泛回顾证实，喷气生物燃料相较于化石燃料，温室气体排放量最多可减少80%[2]。然而，要实现如此高的减排效果，需要优化的催化剂和原料，且目前尚未在商业规模上实现。
为什么不能直接在喷气发动机中使用100%的生物燃料？
主要技术难点在于，高掺混比例的生物燃料会降低发动机性能，尤其是在雾化过程中——即将燃料分解为细小液滴以实现高效燃烧的过程。2025年的一项模拟研究发现，当生物燃料掺混比例超过50%时，喷嘴内的液膜会变厚，从而降低雾化效率，可能导致燃烧不充分并产生更多积碳[1]。在低喷射压力（0.2兆帕）条件下，低掺混与高掺混燃料之间的液膜厚度差异显著，进而影响发动机性能。
然而，同一研究表明，在较高工作压力下，这一问题基本消失。在1.0兆帕（现代喷气发动机巡航时的典型压力）条件下，40%混合燃料与100%生物燃料的液膜厚度差异缩小至仅4.2%[1]。这意味着，通过适当的发动机调校和更高压力，极高比例的混合燃料——甚至100%生物燃料——也能正常使用。燃油温度同样关键：将燃油从0°C加热至50°C可使高混合比燃料的液膜厚度减少52.8%，从而显著改善雾化效果[1]。因此，这一障碍并非不可逾越，但需要工程层面的调整。
可持续生物质能否完全替代航空燃油？
原料供应是一大制约因素。航空业每年消耗15亿至17亿桶航空燃油，这一用量极为庞大[2]。木质素是一种有前景的来源，这种植物聚合物目前通常被焚烧用于发电。2024年的一项综述估计，若充分利用，木质素可满足当前可持续航空燃料混合原料需求的2.5倍[4]。木质素资源丰富，且能量密度高于其他植物材料，因此成为生产航空燃油所需环状化合物的理想选择[4]。
然而，将木质素转化为可用的燃料需要先进的脱氧催化剂和解聚技术，这些技术目前仍在开发中[4]。玉米、油籽和废弃油脂等其他原料则面临与粮食生产的竞争，且供应有限。前文提到的净零工厂设计每年可从玉米中生产1.7亿升可持续航空燃料——这一产量虽可观，却仅占全球需求的极小部分[5]。因此，尽管技术潜力存在，但要大规模生产以完全替代化石航空燃料，仍需大量土地资源、基础设施投资以及技术突破。
本文引用的文献
高掺混比航空生物燃料雾化性能的数值研究。
高比例生物燃料混合液（≥50%）在低压下会增厚喷嘴内的液膜，从而影响雾化效果；但在1.0兆帕压力下，该差异缩小至4.2%。此外，将燃油温度从0°C升至50°C可使高比例混合液的液膜厚度降低52.8%。
生物质催化生产航空喷气生物燃料：综述
与化石燃料相比，由生物质制成的喷气生物燃料可减少高达80%的温室气体排放，但其生产需要特定的催化剂（如费托合成、钯），并面临经济挑战。
生物基可持续航空燃料与JET A-1多混合燃料的综合生命周期评估
对SAF多组分混合物与JET A-1进行的生命周期评估显示，与化石燃料相比，温室气体减排幅度高达35%，其中废弃物和残渣原料表现最佳。
木质素脱氧用于生产可持续航空燃料调合原料
木质素可提供当前可持续航空燃料混合原料需求的2.5倍，但需要先进的脱氧催化剂和解聚技术。
可持续航空燃料在全生命周期内的温室气体排放：基于净零碳生物燃料工厂设计的研究
采用可再生能源与碳捕集与封存（CCS）技术的净零生物精炼设计，可生产碳强度为-3.5克二氧化碳当量/兆焦耳的可持续航空燃料（SAF），与石油燃料相比，每年可减少51.4万公吨温室气体排放。