「ガター油」がいかにして国産大型航空機の航空燃料となったのか？

6月5日正午、国産大型機C919と国産リージョナル機ARJ21がそれぞれ東営と上海で持続可能航空燃料（ SAF ）を燃料とする初のデモ飛行ミッションを無事に完了した。

出典：シノペックニュース

シノペックの主任専門家である曹東雪氏は、今回の試験飛行で使用された航空燃料は、シノペックが独自に開発したバイオジェット燃料生産技術を採用したと述べた。原料は廃食用油、いわゆる「ガター油」で、一般の航空燃料に40％の割合で混合されています。

本当にすごい！私たちが普段嫌っている「ガターオイル」が、突然、大型飛行機の飛行を助ける航空燃料に変身したのです。これはどのように達成されるのでしょうか?まずは理解しましょう——

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航空燃料の歴史

このデモ飛行で使用された持続可能な航空燃料（SAF）は、革命的な展望を示し、グリーン航空燃料時代の到来を告げる先進的な代替航空燃料です。

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従来の航空燃料と比較した持続可能な航空燃料の利点は何ですか?

持続可能な航空燃料（SAF）は、再生可能な原材料から作られた液体代替航空燃料です。原料には主にココナッツ油、パーム油、ジャトロファ油、亜麻仁油などの植物油のほか、微細藻類油、廃食用油、動物性脂肪などが含まれます。

従来の航空燃料と比較すると、ライフサイクル全体で炭素排出量を最大 80% 削減でき、炭素隔離によりライフサイクル全体で炭素排出量をマイナスにすることもできます。

炭素回収・利用・貯留技術 |出典: 参考文献1

認証されているSAF製造プロセスは主に以下の通りです。その中で、エステルと脂肪酸の水素化プロセス（HEFA）は、 「ガター油」を航空灯油に精製するために使用されます。

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「ガターオイル」はどのようにしてHEFAプロセスを通じて航空燃料になるのでしょうか？

エステルおよび脂肪酸の水素化（HEFA）は、植物油、廃食用油、動物性脂肪中のトリグリセリド、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸を水素化するプロセスです。プロセスは大きく分けて 3 つのステップに分かれます。

第一段階：不飽和脂肪酸とトリグリセリドは、触媒水素化によって飽和脂肪酸に変換され、トリグリセリドはβ水素脱離反応によって脂肪酸に変換されます。

ステップ2：飽和脂肪酸は、水素化脱酸素化および脱炭酸反応によってC15-C18直鎖アルカンに変換されます。当初、この工程では主にゼオライトや酸化物担持貴金属触媒が使用されていましたが、これらの触媒は被毒や失活しやすく、分解生成物も生成しやすく、高価でした。その後、それらは徐々に Ni、Mo、Co などの遷移金属や、それらに担持された二金属触媒に置き換えられました。

第三段階：分解および異性化反応、脱酸素化された直鎖アルカンはさらに選択的に水素化分解され、高度に異性化されて高度に分岐したアルカンが生成されます。このステップで一般的に使用される触媒は、Pt を担持した Al2O3、ゼオライト分子ふるいなどです。

最後に、混合液体燃料は蒸留プロセスによって軽質ガス、ナフサ、バイオジェット燃料に分離されます。

中国はアジアで初めて、そして世界で4番目にバイオジェット燃料技術を独自に開発した国である。現在、我が国はバイオジェット燃料の生産、認証、応用システムを初期段階から構築しています。中国初の年間生産量10万トンのバイオジェット燃料ユニットが、鎮海精製化工公司で大規模生産を開始した。

シノペック第1バイオジェット燃料を積んだタンクローリーが鎮海製油所を出発

画像提供: 中国国営ラジオ 国産の大型航空機の飛行を支える持続可能な航空燃料は、鎮海精製化工によって生産されている。これはシノペックが独自に開発した技術を使用して生産されており、その品質指標は国家基準を満たしています。アジア初となる世界的なRSBバイオマス航空燃料認証を取得しました。 RSB 認証は、業界で最も高い持続可能性基準の 1 つです。

精製前の食品廃油と鎮海精製化学が生産した航空燃料の比較

画像出典：北京日報

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「ガターオイル」を使ってバイオ燃料を生産するのは費用対効果が高いのでしょうか？

実際、廃食用油をバイオジェット燃料に変換するコストは通常​​の航空燃料の約3倍と安くはありませんが、二酸化炭素排出量は半分以上削減できます。

例えば、中国の昨年の航空燃料消費量をすべてバイオジェット燃料に置き換えれば、排出量を年間5,500万トン削減できると推定されており、これは約5億本の木を植えることに相当する。この観点からすると、この「生態学的説明」は依然として非常に価値があります。

画像出典: iStock

中国には、年間340万トンの廃食用油脂、年間2億700万トンの農業廃棄物、年間1億9500万トンの林業廃棄物、年間2350万トンの都市有機固形廃棄物、年間500万トンの産業廃棄物から生産されるエタノールなど、持続可能な航空燃料の原材料資源が十分にある可能性がある。これらの原材料に対応するSAFの総生産能力は年間4,641万トンに達する。

統計によると、わが国は年間20万トンのSAF生産能力を構築しており、年間300万トンを超える持続可能なジェット燃料生産能力を計画していると発表しました。航空業界は世界の二酸化炭素排出量の約2％を占めており、バイオジェット燃料の完全な産業チェーンの構築は航空業界の排出量削減に不可欠です。現在、エアバスやボーイングなど世界の主要な航空産業チェーン企業は、グリーン変革を積極的に推進しています。私の国は、環境に優しく経済的な航空産業の構築において、ますます重要な役割を果たしています。

参考文献

[1] 張中紅航空燃料の過去と現在[J]大型航空機、2023年、(09):8-13。

[2] 周丹私の国における持続可能な航空燃料開発の現状[J]。中国と外国のエネルギー、2024年、29(05):10。

[3] ヤン・フェン、スー・シュアイ。持続可能な航空燃料の開発状況と応用に関する簡単な議論[J]。民間航空ジャーナル、2024年、8（01）：112-115。

[4] Wang Sheng、Yang He、Yan Rui 他。バイオジェット燃料製造技術の現状[J]中国バイオテクノロジージャーナル、2022年、38（07）：2477-2488。

著者: Guo Weihong、博士、中国科学院大学上級エンジニア

企画・編集：リトルダンデライオン

科学評論：上海大学環境化学工学部准教授 呉 楊