航空生物燃料，是指從植物、廢棄油脂等生物質原料中提煉的可供航空器使用的新型燃料。據統計，目前世界每年消耗航空燃油約2400億升，每桶原油價格增加1美元，全球航空運輸成本每年將增加16億美元，航空用油量較多且油價對運營成本影響大。此外，世界對于航空節能減排要求日趨嚴苛，2012年1月起歐盟已將國際航空運輸納入碳排放交易體系。航空器使用生物燃料不僅有助于減少碳排放，而且可降低對化石能源的依賴，因此成為航空業可持續發展的戰略選擇。
2017年3月，美國航空航天局（NASA）在英國《自然》雜志上發表題為《混合生物燃料減少了飛機發動機在巡航條件下的顆粒排放》（Biofuel blending reduces particle emissions from aircraft engines at cruise conditions）的論文，公布了與德國宇航研究院聯合進行的“替代燃料對凝結尾流和巡航排放的影響”項目研究成果，顯示2013－2014年間在DC-8客機上使用1∶1混合的傳統燃油和生物燃料，飛機尾氣顆粒排放量減少了50%～70%，極大降低了大氣污染。這是航空生物燃料應用研究的最新成果。縱觀近年來航空生物燃料的發展，雖然突破了制備方法、制定了指導性文件、開展了飛行試驗、證實了作用效果、開始了應用推廣，但受制于原料供給等因素，離大規模應用仍有不小距離。
2013－2014年間，NASA在DC-8客機上使用1∶1混合的傳統燃油（JP-8）和生物燃料進行了試飛工作（NASA圖片）
一、航空生物燃料制備方法已突破
自20世紀70年代以來，國外一直在持續推進航空生物燃料的研究，發展出兩代技術。第一代生物燃料以糧食作物（玉米、小麥和大豆等）為生產原料，存在“與民奪食”的問題，且第一代生物燃料的性能無法達到航空燃油標準。近年來，國外航空生物燃料發展到第二代，實現了原料多元化且制備加工方法已成熟。
首先，生產原料實現了從糧食作物向非農作物轉變。新研究的航空生物燃料取材于非農作物、工農業廢料甚至食品垃圾等數十種原料，并逐漸確定麻瘋樹、亞麻薺、藻類和鹽生植物等作為主要原料，這些作物含油量高、對水和土壤等環境要求低，可在世界多個貧瘠地區大量種植生產。
其次，針對不同原料開發出了加氫精制、氣化合成等成熟的加工工藝。加氫精制以動植物油脂為原料，采用常規油料洗滌工藝去除雜質，通過深度加氫處理等方法，生成符合航空燃油標準的生物燃料。氣化合成法以纖維素、木質素等為原料，先氣化生成合成氣，經過費托合成等工藝生產生物燃料。
氣化合成航空生物燃料流程圖（張文奇、周兵先生制圖，取自兩位先生《航空生物燃料》演示文稿）
2011年以來，國際石油產品和潤滑劑委員會已經對“可再生合成異鏈烷烴（SIP）燃料”、“加氫處理氫酯和脂肪酸（HEFA）燃料”、“通過費托工藝轉化生物質和化石燃料”等多種航空生物燃料進行了認證，可直接混合現有航空燃油使用，根據不同生物燃料特性，許可混合的比例也不同，例如，SIP燃料與航空燃油可按1∶9混合，而HEFA燃料則可按1∶1與航空燃油混合使用。
二、航空生物燃料已引起高度重視
近年來，國外通過制定指導性文件、大公司聯合搶占產業主導權以及開展飛行試驗和推廣應用，有力推動了航空生物燃料的發展。
1．制定指導性文件
2010年前后，國際民航運輸組織發布了預測報告、美空軍和海軍等出臺了相關規劃和發展路線圖，有效指導了航空生物燃料的發展。2009年國際民航運輸組織預測，2020年全球航空生物燃料將占總用量15%，2030年占30%，2040年占50%。2012年美空軍發布了《動力能源地平線》文件提出：與2005年相比，2015年實現“總量10%采用非化石能源，航空燃油消耗下降10%”（到2013年目標提前實現）；2020年實現“化石能源的使用減少30%”；2030年實現“總量的25%采用可再生能源”。2011年美海軍響應奧巴馬政府減少對外國石油進口依賴號召，提出爭取到2025年實現一半的燃油使用生物燃料。
2．各大公司搶占產業主導權
世界各大公司都已意識到生物燃料在未來航空業發展中的戰略地位。國外政府、航空制造商、航空運營商、能源企業、農業部門、學術界跨領域強強聯合，積極參與原料生產、加工制備、使用各個環節，搶占產業主導權。各團隊均發展了一整套航空生物燃料的生產流程及使用方法。例如，波音公司與UOP能源公司聯合，將含油作物或廢棄油料作為主要原料，采用“生物衍生合成石蠟烴煤油”方法制備生物燃料。空中客車公司與羅爾斯·羅伊斯、道達爾能源公司合作，將海藻作為主要生產原料，開發從木質纖維、海藻中提取生物燃料的制備方法，并將重點放在推廣原料種植上。
總體來看，未來任何單一來源的生物燃料都不足以支撐起龐大的航空燃油用量需求，最可行的方式是因地制宜，多種技術方案并存，在世界不同區域采用不同原料和方法生產生物燃料，只要達到有關標準，按照要求比例添加即可。
3．開展飛行試驗和應用推廣
近年來，航空生物燃料的發展重點已由原料生產、制備加工轉向應用研究，開展了大量試飛和應用推廣工作。
民航方面，2008年，英國維珍大西洋航空公司用1架A380客機進行了世界首次使用生物燃料的飛行試驗（按2∶3與傳統燃料混合）；2011年，德國漢莎航空公司開通全球首條采用生物燃料的日常商用航線，在漢堡－法蘭克福航線上，1架A321客機的一臺發動機采用1∶1的混合燃料飛行了半年；2012年，波音公司用1架787客機，利用由廚余廢油提煉的生物燃料，實現了首次使用生物燃料的跨太平洋飛行；同年，加拿大國家研究理事會用1架“隼”20公務機，利用從芥末油種子中提取的生物燃料，完成了首次全部兩臺發動機采用100%生物燃油的飛行。
德國漢莎航空公司曾開通A321使用1∶1的混合燃料飛行的航線。圖中為漢莎航空公司一架A321進行混合燃料加注，翼吊發動機短艙側面寫有意為“漢莎生物燃料動力”的英語（德國漢莎航空公司圖片）
軍用方面，2012年，美海軍在環太平洋軍演中首次驗證了艦載機使用生物燃料的可行性，此后其生物燃料使用量猛增，從2012年170萬升增至2016年2.9億升（占燃料年消耗量6.2%）。
大量試飛和使用結果表明：一是航空生物燃料可極大減少溫室氣體排放，國際民航運輸組織通過對比加氫處理的生物燃料與傳統燃油，證實了生物燃料CO2排放量可降低60%～98%，能量密度可提高1%～2%，而且不排放氮化物、芳族化合物、鹵素等污染物，該組織的報告稱，若到2020年全球航空運輸使用6%的生物燃料，就可使CO2排放量整體降低5%；二是生物燃料對既有航空系統的適應性非常好，不會對燃料管道的橡膠密封部件造成腐蝕，現有的飛機和地面系統均無須大改。
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