在煤炭燃烧的天空中飞行

空军有一个宏伟的计划,希望美国航空业摆脱对石油的依赖。但这个“疗法”会不会比“病情”更糟糕?
空军的燃油消耗量超过了其他所有军种——仅在2007年就消耗了25亿加仑。John MacNeill

在不久的将来,汽车可能由电力驱动,发电厂由风能和太阳能驱动,城市公交车由零排放的氢燃料电池驱动。但飞机呢?它们可能会烧煤。

是的,煤炭。美国空军希望创建一个合成燃料产业,除非有更好的选择出现,否则该产业将开采美国巨大的煤炭储量(我们拥有全球已知储量的四分之一以上),并将其转化为足以满足其国内一半运营需求的喷气燃料,到2016年实现合成燃料与常规燃料50/50混合使用。按照空军的逻辑,它别无选择。它使用的燃料超过了所有其他军种的总和,仅在2007年就消耗了25亿加仑——占整个国内航空燃油市场的10%——耗资56亿美元。尽管近期油价有所下跌,但没有人预计这种缓解会无限期持续下去。

然而,航空替代燃料却很难找到。空军表示,它对机队的各种能源选择持开放态度,但据空军前助理部长William Anderson称,石油、天然气和煤炭是我们目前仅有的选择——而从美国资源的角度来看,选择很明确。“我们不是石油储量最大的国家,所以这不是一个好选择,”他说。“我们也不是天然气储量最大的国家。但我们在煤炭方面堪比沙特阿拉伯。”因此,空军正尽最大努力激发国内燃料产业的发展,该产业很可能专注于开采新煤矿和建设该国首批主要煤制液体(CTL)工厂。为了扩大市场,它还希望说服其他军种甚至国内航空公司也使用液化煤炭为其机队提供动力。

从纯粹的军事角度来看,这个计划的战略优势显而易见:美国将大大减少从与己不合的国家进口石油。但存在问题,例如该计划产生的二氧化碳排放量可能是现有燃料的两倍——而且,由于2007年能源法案中的一项特殊条款,这将是非法的。

Richard VanderMeulen/Getty Images

将煤炭转化为喷气燃料的一个好处是,我们知道如何做到。20世纪20年代,德国科学家找到了将煤炭和天然气等原材料转化为液体燃料的方法。其基本过程是将煤炭蒸煮以产生氢气和一氧化碳气体,然后通过所谓的费托合成工艺,将该气体暴露在一系列催化剂下,将其转化为液体燃料。希特勒在第二次世界大战中利用这项技术为其军队提供动力,在种族隔离时期,当南非面临禁运时,其政府调整了该工艺,使其能够生产喷气燃料。一旦获得燃料,只需证明你的飞机可以安全地使用它。空军已经认证了B-52和C-17轰炸机可以使用50/50合成燃料混合物无限期飞行;已经测试了其B-1轰炸机、F-15、F-22和KC-135;并计划在2011年之前认证其整个机队。

CTL的倡导者们深知煤炭的负面形象,他们通过声称这种燃料比石油制成的喷气燃料“更环保”来抵御批评。他们的意思是,在气化过程中,煤制喷气燃料能够净化颗粒物排放以及导致酸雨的二氧化硫和氮氧化物——所以从某种意义上说,燃烧起来更清洁。但这忽略了一个关键信息:从开采煤炭到燃烧所得的喷气燃料,煤制液体燃料产生的二氧化碳量是现有石油基燃料的两倍。制造CTL燃料市场可能带来的影响足以让环保主义者感到担忧,因此去年众议院能源和商务委员会主席Henry Waxman在2007年能源法案中添加了一项条款——第526条——禁止美国政府将纳税人的钱用于购买排放温室气体比现有燃料更多的燃料。

这并没有阻止空军继续推进其计划——它只是表示,生产燃料的公司将不得不找到一种方法来遵守第526条。因此,尽管煤炭和石油行业的游说者们正在积极争取废除第526条,但潜在的CTL供应商正在研究一项技术,这项技术理论上可以将煤基喷气燃料净化到与石油相当的温室气体排放水平。

有几种方法可以实现这一目标,但没有一种是容易的,包括通过费托合成工艺回收二氧化碳以产生更多燃料(毕竟,二氧化碳含有碳,与化石燃料一样是能源来源),使用二氧化碳种植产油藻类,或将碳转化为可用工业气体。然而,空军估计,这些技术中的任何一种要达到广泛应用的规模,至少还需要十年时间。更可行的方法是将二氧化碳用于所谓的“提高石油采收率”——液化二氧化碳并将其注入垂死的油井,以将剩余的石油推向地表。但这种方法的危险在于,它可能会加剧它试图解决的问题,因为液化所需的能源几乎肯定来自排放碳的化石燃料。然后还有长期的后果需要考虑。二氧化碳会从油井中泄漏出来吗?没人知道。

John MacNeill

同样的长期担忧困扰着另一种常被讨论的解决方案:碳捕获和储存。目前在美国以外的一些小型示范工厂正在进行这项工作,该过程包括捕获从费托合成反应器(合成气体转化为液体燃料的部分)释放出的二氧化碳,并将其泵入地下构造——基本上是将其“扫到地毯下”,但它在那里可能稳定,也可能不稳定。但根据美国能源部隔离、氢能和清洁煤燃料办公室主任Lowell Miller的说法,碳封存的真正挑战在于,要使其发挥作用需要巨额资金。马尼托巴大学教授Vaclav Smil估计,仅封存全球2005年二氧化碳排放量的10%就将需要比全球整个原油开采业使用的工厂和管道更多的设施和管道。还有其他挫折。去年,能源部取消了其FutureGen项目的核心内容——建设该国首个捕获所有碳排放的商业规模燃煤发电厂——因为它远远超出了预算。

最终,问题在于:将美国航空业引入煤基燃料的道路,却对如何处理额外的碳排放没有明确的解决方案,这是否更好?还是每年继续燃烧数十亿加仑进口石油?缺乏替代方案使得这场辩论变得棘手。找到可再生喷气燃料来源“将非常困难,毫无疑问,”公众公民能源项目主任Tyson Slocum表示。“你不能在喷气式飞机上安装太阳能电池板。”

这个问题甚至会让坚定的环保主义者对石油有所软化。自然资源保护委员会的Henry Henderson和Shannon Fisk建议,我们应该完全放弃液化煤炭,而是投资于我们已经拥有的节能技术,例如混合动力和电动汽车及卡车。这可以为喷气燃料腾出更多石油,降低其成本,并为寻找可持续替代方案争取时间。

Kristen Rohrer/60th Air Mobility Wing Public Affairs

最终,能够减少碳排放又不会提高食品价格的新型生物燃料可能才是答案。一些公司已经在这方面进行研究。去年,维珍航空使用部分来自巴西巴巴苏坚果和椰子提取的燃料,驾驶一架巨型喷气式飞机从伦敦飞往阿姆斯特丹。去年9月,波音公司、NRDC以及其他几家航空公司和环保组织成立了可持续航空燃料用户组织,旨在鼓励低碳燃料的开发。与此同时,美国军方很可能将开始使用过去的碳氢燃料来为其未来提供动力。

Catherine Price最近为《大众科学》杂志撰写的文章是《匿名实验》,发表于去年3月。

 

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