综述：通过加氢处理酯类和脂肪酸（HEFA）途径生产可持续航空燃料（SAF）的脂质原料：质量、可持续性、可用性和成本的现状与挑战

《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》：Lipid feedstocks for sustainable aviation fuel (SAF) production via hydroprocessed esters and fatty acids (HEFA) pathway: Current status and challenges in quality, sustainability, availability and cost

本文综述了HEFA-SAF用脂质原料（含第一至三代）的质量、可持续性及成本挑战。指出微藻等三代原料潜力巨大，但需政策与技术创新以解决原料供应瓶颈，助力航空业2050年净零排放目标。

　　

航空业的脱碳挑战与SAF机遇

航空业是全球经济互联的关键驱动力，但其贡献了约2%–3%的全球CO₂排放。随着航空旅行预计每年增长3%–5%，其环境压力日益加剧。为实现2050年净零排放目标，预计届时可持续航空燃料（SAF）年需求量需达到约4490亿升，占航空燃料总需求的65%。SAF作为一种“即用型（drop-in）”燃料，其化学性质与传统喷气燃料几乎相同，可直接使用现有基础设施，且全生命周期温室气体减排量最高可达86%。

在众多SAF生产技术中，加氢处理酯类和脂肪酸（HEFA）是目前最成熟、商业化程度最高的工艺。该技术利用脂质原料（主要是甘油三酯，TAG）生产烃类燃料，因其技术简单、可扩展性强且成本接近化石燃料而被广泛采用。

HEFA工艺的反应机理与燃料组成

HEFA工艺在高温（300–500 °C）、高压（20–60 bar）及催化剂（Ni、Co、Mo等）作用下，将脂质转化为烃类（HC），其核心反应路径包括：

氢化与裂解：首先对不饱和脂肪酸进行加氢饱和，随后裂解甘油骨架释放出游离脂肪酸（FFA）和副产物丙烷。

脱氧路径：FFA通过三条路径脱氧生成正构烷烃（n-alkanes）：

加氢脱氧（HDO）：消耗H₂，生成H₂O，保留碳链长度。

脱羧（DCO_x）：脱除CO₂，碳链减少一个碳原子。

脱羰（DCN）：脱除CO并生成H₂O，碳链减少一个碳原子。

后精制：通过裂解控制碳数分布（航空煤油范围为C8–C16），并通过异构化将直链烷烃转化为支链异构体（iso-alkanes），以大幅改善燃料的冰点（要求低于?47 °C）和冷流性能。

最终SAF的典型组成为：约20 wt% 正构烷烃、30 wt% 异构烷烃、31 wt% 环烷烃及19 wt% 芳烃，碳链主要集中于C9–C14区间。

三代脂质原料的分类与评估

根据ICAO的CORSIA框架及原料特性，脂质原料被系统划分为三代：

第一代（食用油脂）：如棕榈油、大豆油、菜籽油。技术成熟度高，但存在严重的“与人争粮、与粮争地”问题，可持续性争议大。

第二代（非食用及废弃油脂）：包括麻风树油、餐饮废油（UCO）、动物脂肪及棕榈油副产物（PFAD、POME）。虽缓解了食物竞争，但面临供应链分散、成分波动大及总量不足以满足全球需求的瓶颈。

第三代（微藻油脂）：具有含油量高、不占用耕地、生长速度快等优势，被视为长期解决方案。但目前仍受限于培养成本高、油脂提取技术不成熟等经济与技术壁垒。

原料质量与可持续性的博弈

原料的脂肪酸组成（如棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸的比例）直接影响加氢处理的反应路径及最终燃料的密度、热稳定性等性能。虽然第一代原料工艺最稳定，但环境足迹较高；第二代废弃油脂虽具减排优势，但收集与质量控制是难点。未来SAF的大规模部署依赖于政策支持、供应链整合以及对微藻等第三代原料的持续研发，以平衡质量、成本与可持续性三大维度。