题记：有谁能想到纤细的芒草可以为庞大的飞机提供动力？从地上到天上，芒草的这一华丽转身不仅提升了自己的价值，也即将为航空脱碳、缓解气候升温、使环境可持续做出巨大的贡献。芒草可以替代石油被加工成生物燃料油，但其生产过程要比石油的炼制要简单的多，而产生的污染技能耗也低得多。如此看来，利用芒草生产生物燃料油是一举多得的，让我们期待这种新能源产业的早日兴起……

生物燃料研究：美国航空业全面脱碳在望

该研究发现，在美国现有的2320万公顷边际农业用地（通常处于休耕状态或土壤质量较差的土地）上种植芒草，将提供足够的生物质原料，以满足美国航空部门完全依赖生物燃料的液体燃料需求，预计到2040年，这一数量将达到300亿加仑/年。

研究表明，在国内可持续生产生物喷气燃料并满足该国日益增长的航空燃料需求是一条途径。

在美国，每天有45000架飞机在全国各地飞行，载有约170万名乘客。经常旅行的人对气候变化的个人贡献主要是航空业，但也是脱碳最具挑战性的行业之一。

美国是世界上最大的航空二氧化碳排放国。事实上，美国应该承担四分之一以上二氧化碳飞行排放的责任。

但是，如果我们能使美国所有的航空旅行几乎零排放，那会怎么样？

如果我们能用一种更清洁的替代品取代碳密集型喷气式飞机化石燃料，那会怎么样？这种生物喷气式飞机燃料来自于美国种植的雨水浇灌的草？

将于今天（11月14日）发表在《自然可持续性》杂志上的新研究表明，通过用可持续生产的生物燃料取代传统航空燃料，美国航空燃料使用将实现全面脱碳。

这项由亚利桑那州立大学研究小组领导的研究发现，在全美现有的2320万公顷边际农业用地（通常处于休耕状态或土壤质量较差的土地）上种植芒草，将提供足够的生物质原料，以满足美国航空部门对液体燃料的需求，这些燃料完全来自生物燃料，预计到2040年将达到300亿加仑/年。

该研究的共同通讯作者、华硕地理博士毕业生纳兹利·乌鲁德雷·阿拉贡（Nazli Uludere Aragon）表示：“我们证明，美国可以实现商用航空所用燃料的脱碳，而无需等待飞机推进系统的电气化。”

“如果我们真的要实现温室气体净零排放，我们就需要处理航空旅行的排放问题，而航空旅行在一切照旧的情况下预计会增长。寻找替代的、更可持续的航空液体燃料源是关键。”

在这项研究中，研究人员使用了土地评估、水文气候模型、生态系统模型和经济模型的综合框架，以评估美国各地用于生物喷气燃料的能源作物在何处以及在何种条件下可以可持续地生长，并使用评估环境和经济绩效的标准。

标准广泛。该团队首先确定并评估了美国已经存在的最佳边际农业用地，然后评估了人们是否可以在不使用额外水的情况下在土地上种植合适的能源作物。

然后，该团队分析了在这些土地上种植能源作物原料是否会对周围气候或土壤湿度产生不利影响，并预测了两种不同的草：芒草和柳枝草，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大规模生产和分发生物喷气燃料的数量和成本。

该研究的作者、可持续发展学院助理教授内森·帕克表示：“我们目前生产可持续喷气燃料的土地非常低效，而且规模不大。”“航空业实现低碳排放和相应的低气候影响的途径非常有限，这是我们证明可行的途径之一，可以通过农业使航空业实现碳中和。”

科学家们强调，这种综合系统的观点对这项研究至关重要。过去，围绕生物燃料潜力的研究主要是孤立的评估，这些评估没有得到很好的整合，例如，忽略了有关作物覆盖变化如何影响周围气候的关键数据。

该研究的共同通讯作者、地理科学与城市规划学院副教授、ASU城市气候研究中心主任Matei Georgescu表示：“当你在战略设计区域种植作物时，这些作物的种植会对气候产生影响。”“如果底层景观发生变化，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，包括或多或少的降水，或更暖或更凉的温度。”

为了解释这些陆地与大气的相互作用，研究团队从他们的水文气候模型中获取了输出，以告知他们的生态系统模型。该团队随后评估了农民种植这些草的经济可行性。

对于替代能源途径的任何接纳，解决方案都需要具有经济意义。

研究人员在他们的分析中，将他们所确定土地现有用途的财务回报与种植芒草或柳枝草作为生物质原料的土地进行了比较，其中一些已经用于种植玉米、大豆或其他各种作物，另一些则用作牧场。

种植芒草或柳枝草要更有利可图，以取代每个地区现有的土地用途。

“我们确定的这些土地是由真人拥有和经营的，用于不同的农业用途，”现在是环境保护基金博士后的Uludere Aragon说道。“生物质原料具有成本效益的生物燃料潜力在很大程度上受到替代土地使用机会成本的影响。”

最终，研究人员发现芒草是更具前景的原料，而芒草衍生的生物喷气燃料可以达到300亿加仑/年的目标，平均成本为4.10美元/加仑。

尽管这高于常规喷气燃料的平均价格——通常约为每加仑2美元——但研究小组得出结论，在考虑生物喷气机的减排潜力时，这是合理的。值得注意的是，2022年，由于供需变化，喷气燃料价格从2美元/加仑到5美元/加仑不等（不要与零售汽油混淆），显示价格高于4美元/加仑的可能性很高。

研究人员表示，在寻找地球气候危机的进一步解决方案时，科学界必须跨学科，超越增量减排。进而，研究人员强调了规模化现实解决方案的重要性。

“这是一个跨学科团队，拥有生态系统科学、气候建模、大气科学和经济学的专业知识，”乔治斯库说，他承认这项研究是八年建模工作和合作的成果。“要真正解决可持续性问题，您需要一系列领域的专家技能。”

“作为学者，我们应该记住，经济驱动着人们的实地决策。找到这些决策与理想环境结果相一致的条件至关重要。”