在过去十年中，海上运输量稳步增长，相关的温室气体排放量也随之增长。2012 年至 2018 年期间，船舶的碳排放量增长了近 10%，该行业是石油燃料的大消费国。
根据能源部 (DOE) 和交通部研究人员的一项研究，替代生物燃料可以减少从海运进入空气的温室气体和其他污染物的数量。研究发现，与传统的重质燃料油相比，基于生物质的燃料可以减少40% 至 93% 的温室气体排放。
根据合国国际海事组织 (IMO) 的数据，如果现状没有任何改变，2050 年航运业的温室气体排放量可能会比现在高出 40%。IMO 已经设定了一个目标，将这些排放量至少减少一半。
航运也是硫氧化物和烟尘或颗粒物排放的主要来源，它们会恶化空气质量并与人类健康问题有关。IMO 最近实施了旨在减少硫氧化物排放的新燃料标准，要求航运燃料中的硫浓度较低。
“从航运的推动削减污染物是对生物燃料的一个新兴的机会，但潜在的影响已经相对未开发，”特洛伊霍金斯，在能源部的阿贡国家实验室的科学家谁共同领导了这项研究，发表在杂志说环境科学与技术。“我们的分析发现，生物燃料可以显着减少运输排放，同时保持成本效益。”
今天绝大多数货船都使用重燃油，这种燃油价格便宜且能源密集，但燃烧起来很脏。
“这些引擎有好几层楼高，而且大得你可以爬进去，”霍金斯说。“它们只是巨大的，它们正在燃烧数亿吨浓稠的焦油状燃料，以在国际上运输货物。”
该研究评估了生物燃料替代品的成本和排放，包括生物油和由木材废料或脂肪(如用过的食用油)制成的可再生柴油。他们还研究了这些生物基原料与石油基原料(包括石油、天然气和煤)的混合物。
为了进行排放分析，研究人员使用了阿贡的温室气体、管制排放和交通能源使用模型 (GREET)。GREET 是一种分析工具，用于计算不同燃料在其整个生命周期中的能源和环境影响。生命周期分析不仅仅考虑燃料燃烧时产生的能源使用和排放，而是考虑更大的图景，包括提取燃料、提炼燃料并将其运输给用户。
GREET 模型是用于交通和其他技术生命周期分析的成熟工具。在这项研究中，阿贡的研究人员显着扩展了考虑用于海运的燃料途径。他们在太平洋西北国家实验室 (PNNL) 和国家可再生能源实验室 (NREL) 的合作者分析了比较各种燃料的成本。他们发现，与重油相比，100% 生物燃料选项可减少高达 93% 的排放，并且在所考虑的替代燃料途径中成本最低。
在考虑了加利福尼亚的低碳燃料标准等激励措施后，生物燃料全面降低了温室气体、硫氧化物和颗粒物的排放，而且成本可能与重质燃料油具有竞争力。由于生物基原料的硫含量低，分析生物燃料将硫氧化物排放量减少了 97% 或更多;颗粒物排放量下降了 84% 至 90%。
该研究由运输部海事管理局和能源效率和可再生能源办公室内的能源部生物能源技术办公室资助，是能源部研究使用生物燃料降低货船排放的可行性的更广泛努力的一部分。最近，能源部还宣布与、丹麦和挪威政府合作开发零排放航运技术，作为使命创新的一部分，这是一项旨在加速负担得起的、可获得的清洁能源解决方案的全球倡议。
在最近的研究中开发的数据集是公开可用的，并且还可以支持对燃料的评估，以满足加州的低碳燃料标准，该标准采用类似的燃料生命周期观点，以鼓励具有最低碳强度的选择。与 Hawkins 的合著者是 NREL 的 Eric Tan 和 Ling Tao;阿贡的 Uisung Lee 和 Michael Wang;PNNL 的 Pimphan Meyer 和海事管理局的 Tom Thompson。
“这项研究为公平评估海运燃料提供了基础，”霍金斯说。“随着清洁航运的出现有许多选择，我们的目标是支持决策，哪些选择最有可能减少温室气体排放，并且追求的成本效益最高。”
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