CleanJoule的CycloSAF燃料进入ASTM快速通道流程

一种有望实现 100% 可持续航空燃料 (SAF) 使用途径的合成喷气燃料已正式进入飞机使用审批程序。 

开发商 CleanJoule 正在寻求通过标准开发商 ASTM International 的快速通道流程对其 CycloSAF 燃料作为 10% 混合成分进行初步批准。

Fossil Jet A/A-1 燃料是碳氢化合物的混合物，由直链正构烷烃、支链异构烷烃和两种环链分子组成：具有单碳键的环烷烃和具有双键的芳烃。大多数 SAF 是合成石蜡煤油，与化石喷气燃料的混合比例最多为 50%。

CycloSAF 完全由环烷烃（也称为环烷）组成，由林业残余物和农业废弃物等生物质通过两步工艺生产而成。目标是制造一种可以生产 100% SAF 的燃料，无论是混合的还是非混合的。

国际航空运输协会估计，100% 使用 SAF 将贡献 65% 的脱碳量，从而实现该行业 2050 年净零排放目标。“到目前为止，所有 SAF 的混合度都限制在 50%。如果混合度限制为 50%，就永远无法实现 65% 的脱碳。这根本行不通，”CleanJoule 创始人兼首席执行官 Mukund Karanjikar 表示。

“为了实现 100% 采用 SAF，您需要在混合物中加入优质碳氢化合物，使其能够超越 ASTM 规定的最低特性，”他说。“有了我们的成果，现在您可以设想一条 100% 采用 SAF 的途径，而根本不需要与基于化石燃料的 Jet A/A-1 混合。”

到目前为止，自 2009 年以来，只有八种原料转化为燃料的途径获得了 ASTM 批准 - 其中五种混合比例高达 50%，两种混合比例为 10%，一种最初限制在 50%，但有可能达到 100%。

“50% 混合限制存在的原因在于密度，”Karanjikar 说道，“目前通过主要途径生产的所有可再生碳氢化合物的密度均为 0.75 g/cc。喷气燃料的最低合格等级为 0.775，因此除非您的混合成分与 0.775 的密度不同，否则您永远无法获得 0.775 的密度。”

化石燃料 Jet A 的重量为 0.8 g/cc，SAF 的重量为 0.75 g/cc，50:50 混合物的密度为 0.775 g/cc。CleanJoule 的工艺可生产出重量为 0.82-0.84 g/cc 的环烷烃。“当这种密度与其他密度为 0.75 的 SAF 混合时，现在您可以真正想象 100% 的 SAF，”他说。

限制混合的另一个常见原因是 SAF 中不含芳香烃，而芳香烃存在于化石喷气燃料中，是发动机和燃油系统中密封件正常运转所必需的。“我们已经证明，我们的环烷烃实际上可以替代芳香烃，甚至在密封膨胀特性方面也是如此，”他说。

除了提供更高的燃料密度和所需的密封膨胀之外，环烷烃的单键环结构还取代了芳烃中难以断裂的双碳键，而芳烃是喷气发动机废气排放中大部分颗粒物的来源。

CycloSAF 的生产过程分为两个阶段。Karanjikar 说道：“第一阶段是生物过程，它会分解进入反应器的废弃生物质并产生中间烃，然后在第二阶段反应中，该中间烃会环化为最终的 SAF 产品。”

“与其他任何工艺相比，我们的工艺都简单得多。而且我们的工艺本身就具有极高的原子碳效率，”他说，指的是原料中转化为燃料的碳比例。

“因为我们的工艺流程简单很多，碳效率也高得多。我们的规模化工艺将使制造成本保持平衡，”他说。

总部位于盐湖城的 CleanJoule 目前正在运营一家规模较小的试验工厂，但计划迅速扩大规模。Karanjikar 表示：“两个月内，我们将在盐湖城启用一家工业示范工厂，两年内，我们将开始建设全规模的商业制造工厂。”

该公司正在通过 ASTM 的快速通道流程寻求用于飞机的初步批准，该流程简化了测试，但将混合物限制在 10%。“我们希望确保采用 10% 混合物批准的低风险方法。但我们存在的意义绝对是达到 100%，”他说。

CycloSAF 的能量密度也比其他 SAF 高 10%。“环烷烃结构有两个不同之处。一是密度更高，二是环内有应变，这意味着如果你打开环，它会传递更高的能量，”他说。

“按体积计算，CycloSAF 的每升或每加仑能量多 10% 兆焦耳，”Karanjikar 说道。“您花在一加仑航空燃油上的 3 美元，如果能获得 10% 更高的能量，难道您不会感到高兴吗？因为在航空领域，要让任何东西的能量提高 10% 都需要花费很长时间。”

更高的能量密度可以抵消政府激励措施或强制使用 SAF 混合物所导致的性能损失。“当监管机构出于两个不同的原因（胡萝卜或大棒）之一要求您混合 50% 的 SAF 时，您飞机上的最终油箱是 0.775 [g/cc]，而如果没有脱碳强制要求，它可能是 0.8。

“他们实际上要求你使用劣质碳氢化合物飞行，这会降低你 4% 左右的能源效率。这在航空业中不算小数目，”卡兰吉卡说。“我们让人们做的是将其保持在 0.8 以上，你仍然可以使用 100% SAF 飞行，因此你不会因为想要环保而付出能源效率损失的代价。”

CleanJoule 的商业模式是成为燃料生产商。“你必须将建设、拥有和运营作为你的基本商业模式，”Karanjikar 说。“然后，当你想要发展时，你可以与其他人进行联合开发、合作、合资、许可安排。但更远的将来，它会演变成混合建设、拥有、运营和许可模式。”