中国航空报讯：在美国，每天有45000架飞机在全国各地上空飞行，运送大约170万乘客。一个经常旅行的人对气候变化的个人贡献主要是航空业，但这却是去碳化最具挑战性的部门之一。美国是世界上航空二氧化碳排放的最大输出者。事实上，它所排放的二氧化碳占所有飞行排放的四分之一以上。

但是，有没有可能使所有的美国航空旅行几乎没有排放呢？

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如果能用一种更清洁的替代品取代碳密集型的喷气式化石燃料：从美国种植的降雨草中提取的生物喷气燃料，那会怎样？

11月14日发表在《自然-可持续发展》杂志上的新研究表明，通过用可持续生产的生物燃料替代传统的喷气燃料，美国航空燃料的使用有了完全脱碳的途径。

由亚利桑那州立大学研究小组领导的这项研究发现，在全美国现有的2320万公顷边缘农田（经常休耕或土壤质量差的土地）上种植芒草，将提供足够的生物质原料，以满足美国航空业对生物燃料的全部需求，预计到2040年，这一数量将达到300亿加仑/年（1135亿升/年）。

该研究的共同作者、亚利桑那州立大学地理学博士生Nazli Uludere Aragon说：“我们可以证明，美国有能力使商业航空使用的燃料脱碳，而不必等待飞机推进的电气化。如果我们认真对待实现温室气体净排放，我们需要处理航空旅行的排放问题，在一切照旧的情况下，这些排放预计会增长。找到替代的、更可持续的航空液体燃料来源是这方面的关键。”

在这项研究中，研究人员使用了一个土地评估、水文气候建模、生态系统建模和经济建模的综合框架，利用评估环境和经济性能的标准，评估在美国何处以及在何种条件下可以可持续地种植用于生物航空燃料的能源作物。

该标准非常广泛。该团队首先确定并评估了美国已经存在的最佳边缘农业用地，然后评估是否可以在不使用额外水的情况下在该土地上种植合适的能源作物。

然后，研究小组分析了在这些土地上种植能源作物原料是否会对周围的气候或土壤湿度产生不利影响，并预测了两种不同的草木——水曲柳和柳枝稷——作为合适的生物质能源原料的潜在产量。最后，该团队量化了将在全国范围内大规模生产和分配的生物喷气燃料的数量和成本。

这项研究的作者、可持续发展学院的助理教授内森·帕克说：“目前我们生产可持续航空燃料的方式是非常低效的，而且不是大规模的，航空业可以采用的低碳排放方式非常有限，对气候的影响也相应较小，这是我们证明可行的一种方式，可以让航空业通过农业实现碳中和。”

科学家们强调，这种综合系统的观点对这项研究至关重要。在过去，围绕生物燃料潜力的研究在很大程度上是由孤立的评估组成的，这些评估没有得到很好的整合，例如，忽略了关于改变作物覆盖物如何影响周围气候的关键数据。

该研究的共同通讯作者、地理科学和城市规划学院副教授、亚利桑那州立大学城市气候研究中心主任Matei Georgescu说：“当你在战略设计的区域上种植作物时，这些作物的种植会对气候产生影响。如果基础景观发生变化，例如，植被数量的增加或减少，可能会对当地到区域范围的气候产生影响，包括更多或更少的降水，或更暖或更冷的温度。”

为了说明这些土地-大气的相互作用，研究小组利用他们的水文气候模型的输出，为他们的生态系统模型提供信息。然后，该团队评估了农民种植这些草的经济可行性。

对于任何替代能源途径的吸收，解决方案需要具有经济意义。

研究人员在他们的分析中，将他们所确定的土地的现有用途，有些已经被用于种植玉米、大豆或其他各种作物，有些则被用作牧场，经济回报与种植水曲柳和柳枝稷作为生物质原料的经济回报进行比较，它们需要更有利可图，以取代每个地区的现有土地用途。

Uludere Aragon说：“我们确定的这些土地是由真正的人拥有和经营的，用于不同的农业用途，来自生物质原料的具有成本效益的生物燃料潜力主要受到替代土地用途的机会成本的影响。”

最后，研究人员发现芒草是更有前途的原料，从芒草中提取的生物喷气燃料可以满足300亿加仑/年的目标，平均成本为4.10美元/加仑（1.08美元/升）。

虽然这比传统喷气燃料的平均价格（通常约为2美元/加仑）要高，但该团队认为，考虑到生物喷气燃料的减排潜力，这是合理的。值得注意的是，在2022年，由于供应和需求的变化，喷气燃料的价格从2美元到5美元/加仑不等（不要与零售汽油混淆），这表明价格高于4美元/加仑是完全可能的。

研究人员说，在为地球的气候危机寻找进一步的解决方案时，重要的是科学界要在各学科之间架起桥梁，并超越渐进式减排。研究人员强调了现实的解决方案的重要性。

Georgescu说：“这是一个跨学科的团队，拥有来自生态系统科学、气候建模、大气科学和经济学的专业知识。”他承认这项研究是8年建模工作和合作的结晶，“为了真正解决可持续性问题，你需要一系列领域的专家技能。作为学术界人士，我们应该记住经济是推动人们在实地做出决定的动力。找到这些决定与理想的环境结果相一致的情况是非常重要的。”

关键词： 生物燃料