科學人／廚餘不只能餵豬？科學家讓剩菜變成飛機燃料了！

圖／由ChatGPT生成

你昨天倒掉的剩飯剩菜，或許未來能讓飛機飛得更遠。隨着航空旅行需求持續攀升，飛機燃料早已成爲溫室氣體排放的大戶。爲了實現「2050 年淨零碳排」的雄心，科學家正想方設法讓飛機改喝環保能源。現在，美國伊利諾大學香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign）研究團隊提出了一個聽起來像科幻小說的新方法：把食物廢棄物轉化爲可直接使用的永續航空燃料（sustainable aviation fuel, SAF）。

這項成果刊登於《自然通訊》（Nature Communications），證實研究團隊利用「水熱液化」（hydrothermal liquefaction, HTL）技術，成功把廚餘轉化爲生質原油（biocrude oil），再經淨化與催化處理後，煉成符合美國材料及試驗學會 （ASTM） 與美國聯邦航空總署（FAA）規範的航空燃料，完全不需與化石燃料混合。

模仿地球煉油術：高溫高壓煮出「生質原油」

「HTL 基本上是在模仿地球生成原油的自然過程，」該研究第一作者薩布麗娜・薩默斯（Sabrina Summers）說明：「它利用高溫與高壓把含水的生質物轉換爲生質原油。我們的目標是將這些原油升級爲能直接進入現有能源基礎設施的交通燃料。」

這次實驗使用的是附近食品加工廠的廢棄物，但 HTL 的原料選擇極廣，從食物殘渣、污泥、藻華、豬糞到農業廢料都能處理。全球每年超過三成的食物被浪費，若能轉爲燃料，不僅減少垃圾掩埋場和污水處理產生的溫室氣體，也讓廢棄物重獲價值。

通訊作者張元輝（Yuanhui Zhang，音譯）指出：「要讓航空業脫碳，我們需要多元再生資源，而農業將在提供原料上扮演關鍵角色。」

從廚餘到噴射燃料的化學旅程

轉化過程的第一步，是去除生質原油中的水分、灰分與鹽分。接着團隊採用「催化加氫脫除」（catalytic hydrotreating）技術，剔除氮、氧、硫等不需要的元素，只留下構成燃料的碳氫化合物。經過多次實驗，他們發現以「鈷鉬催化劑」（cobalt molybdenum catalyst）效果最佳，可促進化學反應，將油品精煉成高品質航空燃料。

研究人員進一步調整溫度、氫氣用量、催化劑比例與反應時間等條件，找出最理想的煉油參數。最終成果順利通過 ASTM 與 FAA 的 Alpha 與 Beta 分級預檢測試，所有燃料特性皆達傳統噴射燃料標準，且完全不需添加任何外來物。

打造循環經濟的新環節

張元輝表示，這項技術未來有機會商業化生產，「我們的研究主要解決科學與工程上的問題，之後產業就能接手擴大應用。這個流程也可用於其他油料，不僅能製造 SAF，還能取代石化原料製造塑膠，具有龐大的經濟潛力。」

他並開發了一套衡量「循環生物經濟」（circular bioeconomy）的指標，用來評估資源回收效益。他說：「在線性經濟裡，我們生產、使用、然後丟棄；但在這個計劃中，我們從廢棄物回收能量與材料，轉化爲可再利用產品，這正好補上循環經濟中缺失的一環。」

這場由剩菜開啓的能源革命，也許能讓飛機未來「越吃越綠」，在天際留下的不只是白色航跡，更是淨零碳排的希望。

（本文出自2025.11.11《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）