近日，我校化學學院教授李偉率課題組攻克核心技術難關，成功以蓖麻油為原料制備航油，相關論文成果發表在行業權威期刊《生物資源技術》上。同時李偉率領課題組成員組成“南開大學蓖麻生物航油團隊”參加了第四屆中國創新創業大賽，以天津賽區第一名成績進入全國總決賽。在總決賽中，南開團隊與全國43支團隊同臺競技，最終以第6名榮獲“全國優秀團隊”稱號，這也是唯一一支以在校學生為主體的團隊。“蓖麻油制備航空煤油的催化劑及其制備方法”已申請我國知識產權局發明專利。
“蓖麻油如何變成航油？核心技術在于催化劑。”李偉介紹，課題組以天津化學化工協同創新中心為依托，在我校蓖麻工程研究中心的支持下，首次以蓖麻油為原料，通過合適的催化反應技術實現“蓖麻油加氫”，成功制備出高選擇性生物航油。
目前世界范圍航空運輸所用航油基本是以石油為原料進行加工提純，石油基航油的使用也是造成霧霾天氣的重要原因之一，一架大型飛機起降相當于600輛雙班出租車一天排放量。使用生物航油可降低50%以上硫、碳的排放。中國作為世界第二航空大國和全球最大的飛機消費市場，減排壓力巨大，歐盟倡導的“碳稅”一旦開征，中國飛速發展的民航業猶如套上緊箍咒。2014年11月中美聯合發布《中美氣候變化聯合聲明》，習近平總書記也曾就推動能源生產和消費革命強調“推動能源技術革命，帶動產業升級”，要求“以綠色低碳為方向，分類推動技術創新、產業創新、商業模式創新，把能源技術及其關聯產業培育成帶動我國產業升級的新增長點”。“生物航油”契合“國家急需，世界一流”理念，不僅有利于航空減排、發展清潔能源、維護能源安全，而且將有力拉動育種、種植、加工產業鏈加粗拉長，是國家大力支持的綠色低碳產業新增長點。
“新能源航油最大瓶頸是原料來源少、制備成本高，而以蓖麻油為原料可有效解決這兩個問題。”李偉介紹，要研發生物航油，首先要選好能持續供應的原料。目前國內外制備生物航油的原料主要包括動植物油脂、木質纖維素、糖和淀粉類。從2008年開始，歐美國家就開始對生物航油技術進行研究，其所用原料主要為小桐子油、光皮樹油、棕櫚油、亞麻油、麻風樹油、椰子油、餐飲廢油（俗稱地溝油）、海藻油、動物脂肪等。以此為原料制備的航油比石油基航油成本高出近三倍。盡管目前在國外以加氫法生產生物航油的技術已得到商業應用，主要采用能規模化供應的大豆油、菜籽油、棕櫚油等食用鏈油脂生產，至今已供美、日、荷等40余家航空公司進行了上千次試飛，但尚無專門對蓖麻為原料生產航油的技術進行系統研究。
在國內，近年來中石油、中石化公司在制備生物航油方面連續投資達數億。2011年中石油委托美國UOP公司生產出小桐子航油后完成了國航試飛；2013年、2015年，中石化開發生產了“棕櫚油+地溝油”為原料的生物航油，分別完成了東航、海航試飛。但短期來看難以規模化穩定供應，2014年全國生物航油產量不足100噸，沒有完成“十二五”規劃要求。對中國來講，國情決定必須采用“不與糧爭地、不與人爭糧”的非糧原料。而素有“懶漢經濟”之稱的蓖麻種植可以有效利用不適于糧食作物生長的鹽堿地，產量高、成本低，更適合我國國情。蓖麻油做航油的技術難度高，美國、以色列及中石油等都曾研究過但均未突破催化劑關鍵技術。
李偉帶領團隊基于對蓖麻產業、蓖麻油結構多年的深入研究，依托催化劑方面的研究優勢，經大力攻關，終于在全球首創“以蓖麻油為原料制備航油”專有技術，并在此基礎上系統掌握了國內外研發機構都在進行中的以棕櫚油、“地溝油”、亞麻芥油、棉籽油、小桐子油等原料制備生物航油技術，創建了“以蓖麻為主、多種原料為輔”的生物航油及配套高效催化劑生產示范裝置。
“蓖麻航油收率高、品質好，在現有生物航油中成本最低。”李偉介紹，蓖麻油組分單一，配以自主開發的綠色高效催化劑國際領先技術，收率高達90%，即出1噸航油僅需蓖麻油不到1.3噸；同時C8-C16航油組分選擇性得以提高，各項性能指標更優；由于長壽命、高轉化率催化劑的配合使用，蓖麻航油成本降至每噸1.5萬以下，而地溝油航油、小桐子航油的成本均高于每噸2萬。
在產業化方面，目前團隊已完成原料供給設計、“產學研用”團隊建設、打通了技術流程，通過了30多項航油檢驗和小試、中試環節，正在致力于推動原料規模化生產，并組織開展生物航油和催化劑生產放大工作。
蓖麻生物航油技術是南開大學十幾年扎實苦干、搞生物質蓖麻產業鏈開發的持續創新成果之一，屬于國家著力培育的“綠色低碳產業鏈”新增長點，對航空減排、治理霧霾、應對氣候變化等有重要意義。談及多年來的艱辛努力，李偉深情地說，“百歲老院士申泮文先生是我的恩師。大一入學時申先生教導我們‘為中華崛起刻苦讀書’，告訴我們‘事業成功的動力是愛祖國、愛人民、愛事業’，這些情景深深印在我的腦海。”李偉說，恩師當年的教誨言猶在耳，如今自己帶領團隊致力研發清潔能源，他也會以此激勵學生把“老南開人”的精神傳承下去，為祖國科研事業作出更多貢獻。
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