中國航空報訊：在美國，每天有45000架飛機在全國各地上空飛行，運送大約170萬乘客。一個經(jīng)常旅行的人對氣候變化的個人貢獻(xiàn)主要是航空業(yè)，但這卻是去碳化最具挑戰(zhàn)性的部門之一。美國是世界上航空二氧化碳排放的最大輸出者。事實上，它所排放的二氧化碳占所有飛行排放的四分之一以上。

但是，有沒有可能使所有的美國航空旅行幾乎沒有排放呢？

(資料圖片)

如果能用一種更清潔的替代品取代碳密集型的噴氣式化石燃料：從美國種植的降雨草中提取的生物噴氣燃料，那會怎樣？

11月14日發(fā)表在《自然-可持續(xù)發(fā)展》雜志上的新研究表明，通過用可持續(xù)生產(chǎn)的生物燃料替代傳統(tǒng)的噴氣燃料，美國航空燃料的使用有了完全脫碳的途徑。

由亞利桑那州立大學(xué)研究小組領(lǐng)導(dǎo)的這項研究發(fā)現(xiàn)，在全美國現(xiàn)有的2320萬公頃邊緣農(nóng)田（經(jīng)常休耕或土壤質(zhì)量差的土地）上種植芒草，將提供足夠的生物質(zhì)原料，以滿足美國航空業(yè)對生物燃料的全部需求，預(yù)計到2040年，這一數(shù)量將達(dá)到300億加侖/年（1135億升/年）。

該研究的共同作者、亞利桑那州立大學(xué)地理學(xué)博士生Nazli Uludere Aragon說：“我們可以證明，美國有能力使商業(yè)航空使用的燃料脫碳，而不必等待飛機推進(jìn)的電氣化。如果我們認(rèn)真對待實現(xiàn)溫室氣體凈排放，我們需要處理航空旅行的排放問題，在一切照舊的情況下，這些排放預(yù)計會增長。找到替代的、更可持續(xù)的航空液體燃料來源是這方面的關(guān)鍵?！?/p>

在這項研究中，研究人員使用了一個土地評估、水文氣候建模、生態(tài)系統(tǒng)建模和經(jīng)濟建模的綜合框架，利用評估環(huán)境和經(jīng)濟性能的標(biāo)準(zhǔn)，評估在美國何處以及在何種條件下可以可持續(xù)地種植用于生物航空燃料的能源作物。

該標(biāo)準(zhǔn)非常廣泛。該團隊首先確定并評估了美國已經(jīng)存在的最佳邊緣農(nóng)業(yè)用地，然后評估是否可以在不使用額外水的情況下在該土地上種植合適的能源作物。

然后，研究小組分析了在這些土地上種植能源作物原料是否會對周圍的氣候或土壤濕度產(chǎn)生不利影響，并預(yù)測了兩種不同的草木——水曲柳和柳枝稷——作為合適的生物質(zhì)能源原料的潛在產(chǎn)量。最后，該團隊量化了將在全國范圍內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)和分配的生物噴氣燃料的數(shù)量和成本。

這項研究的作者、可持續(xù)發(fā)展學(xué)院的助理教授內(nèi)森·帕克說：“目前我們生產(chǎn)可持續(xù)航空燃料的方式是非常低效的，而且不是大規(guī)模的，航空業(yè)可以采用的低碳排放方式非常有限，對氣候的影響也相應(yīng)較小，這是我們證明可行的一種方式，可以讓航空業(yè)通過農(nóng)業(yè)實現(xiàn)碳中和。”

科學(xué)家們強調(diào)，這種綜合系統(tǒng)的觀點對這項研究至關(guān)重要。在過去，圍繞生物燃料潛力的研究在很大程度上是由孤立的評估組成的，這些評估沒有得到很好的整合，例如，忽略了關(guān)于改變作物覆蓋物如何影響周圍氣候的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

該研究的共同通訊作者、地理科學(xué)和城市規(guī)劃學(xué)院副教授、亞利桑那州立大學(xué)城市氣候研究中心主任Matei Georgescu說：“當(dāng)你在戰(zhàn)略設(shè)計的區(qū)域上種植作物時，這些作物的種植會對氣候產(chǎn)生影響。如果基礎(chǔ)景觀發(fā)生變化，例如，植被數(shù)量的增加或減少，可能會對當(dāng)?shù)氐絽^(qū)域范圍的氣候產(chǎn)生影響，包括更多或更少的降水，或更暖或更冷的溫度?！?/p>

為了說明這些土地-大氣的相互作用，研究小組利用他們的水文氣候模型的輸出，為他們的生態(tài)系統(tǒng)模型提供信息。然后，該團隊評估了農(nóng)民種植這些草的經(jīng)濟可行性。

對于任何替代能源途徑的吸收，解決方案需要具有經(jīng)濟意義。

研究人員在他們的分析中，將他們所確定的土地的現(xiàn)有用途，有些已經(jīng)被用于種植玉米、大豆或其他各種作物，有些則被用作牧場，經(jīng)濟回報與種植水曲柳和柳枝稷作為生物質(zhì)原料的經(jīng)濟回報進(jìn)行比較，它們需要更有利可圖，以取代每個地區(qū)的現(xiàn)有土地用途。

Uludere Aragon說：“我們確定的這些土地是由真正的人擁有和經(jīng)營的，用于不同的農(nóng)業(yè)用途，來自生物質(zhì)原料的具有成本效益的生物燃料潛力主要受到替代土地用途的機會成本的影響?！?/p>

最后，研究人員發(fā)現(xiàn)芒草是更有前途的原料，從芒草中提取的生物噴氣燃料可以滿足300億加侖/年的目標(biāo)，平均成本為4.10美元/加侖（1.08美元/升）。

雖然這比傳統(tǒng)噴氣燃料的平均價格（通常約為2美元/加侖）要高，但該團隊認(rèn)為，考慮到生物噴氣燃料的減排潛力，這是合理的。值得注意的是，在2022年，由于供應(yīng)和需求的變化，噴氣燃料的價格從2美元到5美元/加侖不等（不要與零售汽油混淆），這表明價格高于4美元/加侖是完全可能的。

研究人員說，在為地球的氣候危機尋找進(jìn)一步的解決方案時，重要的是科學(xué)界要在各學(xué)科之間架起橋梁，并超越漸進(jìn)式減排。研究人員強調(diào)了現(xiàn)實的解決方案的重要性。

Georgescu說：“這是一個跨學(xué)科的團隊，擁有來自生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)、氣候建模、大氣科學(xué)和經(jīng)濟學(xué)的專業(yè)知識?！彼姓J(rèn)這項研究是8年建模工作和合作的結(jié)晶，“為了真正解決可持續(xù)性問題，你需要一系列領(lǐng)域的專家技能。作為學(xué)術(shù)界人士，我們應(yīng)該記住經(jīng)濟是推動人們在實地做出決定的動力。找到這些決定與理想的環(huán)境結(jié)果相一致的情況是非常重要的。”

關(guān)鍵詞： 生物燃料