综述：合成气制可持续航空燃料：新兴催化剂与转化路径

这篇综述系统阐述了利用（FTS）、（MtJ）等催化路径将生物质/CO2/废弃物衍生的合成气转化为（SAF）的技术进展，重点分析了双功能催化剂、核壳结构等新兴设计对（TRL）提升的推动作用，为航空业2050碳中和目标提供了多元化原料解决方案。

　　

摘要

航空业深度脱碳需求催生了合成气制可持续航空燃料（SAF）的技术革新。通过费托合成（FTS）、甲醇制航空燃料（MtJ）等路径，可将生物质、城市废弃物甚至CO₂转化为符合ASTM D7566标准的喷气燃料。新兴的双功能催化剂与串联反应系统显著提升了C₈-C₁₆烃类选择性，而传统FTS工艺已通过FT-SPK认证实现商业化应用。

引言

航空器30年超长服役周期与能量密度要求，使SAF成为不可替代的脱碳方案。当前主流加氢酯化脂肪酸（HEFA）路线面临废弃食用油（UCO）原料短缺的瓶颈——欧洲UCO需求已达本地回收量的8倍。相比之下，合成气路径可兼容塑料垃圾、农林废弃物等多元化原料，通过逆水煤气变换（rev-WGS）还能将CO₂与绿氢转化为电制燃料（eSAF）。

SAF认证与转化路径

ASTM D7566标准中，FT-SPK允许与传统航油50%掺混，而醇基航空燃料（ATJ）上限为30%。新兴的合成气直接制航空燃料路线通过分子筛限域效应，在钴基催化剂上实现航煤组分选择性达78%，较传统FTS的40%有显著提升。核壳结构催化剂（如Co@SiO₂）通过抑制甲烷化副反应，使碳效率提高至65%。

技术突破与挑战

串联催化系统将FTS与加氢裂化合二为一，在SAPO-11分子筛上实现支链烃选择性>90%，完美匹配航油冰点要求。然而，催化剂积碳（每100小时活性下降12%）和反应器腐蚀问题仍是工业化障碍。值得关注的是，LanzaJet公司开发的发酵-ATJ组合工艺，已建成10万加仑/年的示范装置。

未来展望

到2030年，电催化CO₂制SAF路线成本有望降至$3.5/加仑。但需解决氧耐受性催化剂开发（当前寿命<500小时）与间歇性绿氢供应匹配等关键问题。政策驱动下，欧盟ReFuelEU指令要求2030年SAF掺混比例达20%，这将加速合成气路径的商业化进程。