航空业的未来是绿色的

能源转型的基石之一是交通电气化。然而，焦点主要集中在汽车行业，因为它是产生最多排放的行业。然而，对其他运输部门的关注较少。例如，到 2022 年，航空业占全球交通系统排放量的 12%。根据国际能源署 (IEA) 的数据，2022 年航空排放量占世界总排放量的 2%。IEA 的数据再次显示，首先得益于国际航班的恢复，排放量开始再次上升，并快速增加。二氧化碳排放量已达到约 800 公吨，约为 2019 年记录的 80%。

协调航空业的国际机构为了实现 2050 年净零排放的目标，早已提出了减少或至少减缓二氧化碳排放量的计划。例如，早在 2016 年，国际民用航空组织 (ICAO) 作为联合国民用航空部门政策协调与合作机构，就批准了国际航空碳抵消和减排计划 (CORSIA)，该计划旨在限制增长从 2021 年至 2023 年两年期开始的民用航空排放量：但是，对于航空公司来说，参与这一阶段是完全自愿的。然而，从2024年开始到2035年，强制性减排阶段已经开始，在此期间，所有部门都必须努力将排放水平与2019年记录的水平相比减少至少15%。

航空业的大部分二氧化碳排放来自飞机发动机中煤油（Jet A-1）的燃烧。为了减少二氧化碳的排放量，可以使用氢气或电池来推进飞机，但这些解决方案需要对飞机进行彻底的重新设计和新的加油基础设施，而这需要很长的开发时间。目前已经可以采取更直接的解决方案了。合适的航空燃料 (SAF) 是更环保的燃料，由于可以与传统的 Jet A-1 混合，因此可以减少发动机燃烧产生的排放。根据国际航空运输协会（IATA）的定义，“可持续”煤油是一种可以从各种来源生产的液体燃料，“包括废脂肪、油和油脂、城市固体废物、农业和林业残留物、湿法燃料”。

SAF 的另一类仍在开发中，是合成燃料、电子燃料或 eSAF，它们是通过电合成过程生产的。

SAF 可以被认为是“可持续的”，因为其生产所用的材料不与农作物或粮食生产竞争，也不需要增量使用原材料，例如水，或砍伐土地，它们不需要森林砍伐、土壤生产力或生物多样性丧失等环境挑战。这种燃料的最大好处是可以减少煤油生产和消费所产生的排放量高达 80%，并且可以通过用于生物质吸收来回收更多的二氧化碳进而用于生产新燃料。据IATA估计，仅SAF的大规模使用就可为航空业实现2050年净零排放的目标贡献约65%。

考虑到 SAF 和传统煤油混合的可能性，以及这些燃料对环境如此有希望的潜力，那么为什么它们的使用完全是边缘化的呢？根据 IEA 数据，可持续燃料的采用率约为 0.1%。鉴于目前的就业水平，到 2050 年实现净零排放目标的道路仍然漫长且充满障碍。 IATA 估计，到 2050 年，需要投资 5 万亿美元，即每年约 1800 亿美元。这些投资不仅用于新技术的开发，还用于生产和使用 SAF 的新基础设施。 IATA 的计划相当雄心勃勃，因为它的目标是联合开发技术解决方案，以实现飞机和机场基础设施除了使用氢和电之外，100% 使用 SAF。

例如，为了刺激到 2030 年和 2050 年大规模采用 SAF，欧洲监管机构规定，到 2025 年，所有欧洲机场的 SAF 用量不得低于燃油总量的 2%。到2050年，必须达到70%，其中35%必须由电子燃料组成。然而，根据欧洲航空环境影响报告提供的数据，截至2022年底，欧洲最大产能约为每年24万吨SAF。美国设定了到 2030 年 2021 年 SAF 产量达到 110 亿升的目标，考虑到目前的产量约为 5600 万升，这一增长幅度超过指数。然而，根据标普全球的估计，即使所有宣布的项目都实现，到2030年美国的产能也不会超过75亿升。

生产能力非常有限的问题是大规模采用 SAF（尤其是与传统煤油混合）的真正障碍。据 IEA 称，尽管飞机制造商和航空公司越来越多地尝试由 SAF 提供动力的航班，甚至高达 100%，但到 2027 年，未来计划的产能只能满足 1-2% 的需求。 SAF 总产量约为 19 亿升，占 2024 年预计全球航空燃料需求的 0.53%。到 2030 年，要实现 SAF 采用率 10%（符合净零排放情景的目标），需要大幅增加投资进一步的项目以扩大SAF产能，以及制定进一步的临时支持政策和低排放燃料定义的新标准。

在谈论扩大SAF产能的计划时，我们不能不考虑生态燃料生产所使用的技术和所需原材料之间的权衡。迄今为止，唯一可大规模用于生产 SAF 的真正商业替代品是生产合成石蜡煤油，通过使用油和脂肪、HEFA（氢化酯和脂肪酸）获得，其具有一定的能量密度接近化石燃料。它们与传统煤油的最大混合比例为50%。然而，考虑到大规模使用 SAF 的政治目标，原材料可能不足以满足对这些燃料不断增长的需求，因此有必要使用其他原材料，例如城市固体废物甚至二氧化碳。准确地说，使用二氧化碳生产 eSAF 被认为是未来燃料生产的主导技术。该过程涉及使用“绿色”氢气，即通过由可再生能源产生的电力提供动力的电解获得的氢气，将二氧化碳（空气中的、来自生物质或工业来源的）转化为一氧化碳。然后，利用费托合成技术，这种一氧化碳和绿色氢气将被转化为蜡型，可以精炼成合成煤油。在此框架下，考虑到 eSAF 生产过程的高能源强度，不仅需要投资开发电解工艺技术，而且还需要额外的财政资源来提高绿色氢的生产能力。

普华永道 (PwC) 的一项研究描绘了一幅与政策机构的政治意图形成鲜明对比的图景：不仅与 SAF 相关的成本始终高于煤油，而且至少到 2040 年其生产成本才会大幅降低。 2022年，根据IATA数据，SAF平均价格约为每吨2437美元，比煤油价格高出两倍半，约为每吨1094美元。根据 2022 年欧洲航空环境影响报告，根据所使用的生产技术，SAF 的生产成本可能比污染燃料高出六倍。 2023 年 9 月，国际航空运输协会 (IATA) 总监威利·沃尔什 (Willie Walsh) 承认，SAF 始终比传统煤油更贵。

2023 年 11 月，阿联酋航空和维珍航空完成了两次 100% 由 SAF 提供动力的试飞。英国公司的实验引起了更大的反响，该公司成功横渡大西洋，所有发动机均采用 HEPA（88%）和合成煤油（12%）提供动力。此次飞行的成功得益于维珍航空、咨询公司 ICF、落基山研究所、谢菲尔德大学、伦敦帝国理工学院、劳斯莱斯和波音公司之间组成的行业协会。此次试飞的完成也得益于英国政府的干预，英国政府通过交通部为其实施提供了部分资金。考虑到当今可用的技术，如果没有政府的干预和推动，能源转型的风险仍然是一个政治宣言，将压在公民的肩膀和钱包上。以民航为例，燃油成本的上涨会导致机票价格的上涨，因为按照当今的市场逻辑，航空公司为了维持股东满意的利润水平，会毫不犹豫地将增加的加油费用转嫁给乘客。例如，汉莎航空在 2024 年 6 月宣布，根据航线的不同，机票价格将上涨至每位乘客 72 欧元。然而，由于飞机加油成本高昂，这家德国旗舰航空公司并不是第一家决定提高机票价格的公司。早在 2022 年，法航-荷航就宣布提高票价，以减少更昂贵的 SAF 的使用。