全球運輸系統正面臨著巨大的去碳化壓力——尤其是航空業。
因此,該行業經常被認為是氣候變化故事的罪魁禍首,而實際上,它只占全球碳排放量的2-3%左右。
然而,負面的公眾看法仍然存在,該行業是最堅定地進行自我轉型的行業之一,以建立長期的業務可持續性和彈性。
作為世界第三大航空網絡,英國特別需要采取行動,展示其變革的承諾。
該行業及其利益相關者已經就碳減排達成了共同協議,該協議只指明了一條路——低碳液體燃料或可持續航空燃料(SAF),作為在2050年航空業凈零排放目標之前在減少碳排放方面取得實質性進展的中短期答案。
通常,與傳統噴氣燃料相比,SAF在其生命周期內的碳排放量減少了80%。
無需對新飛機或新基礎設施進行昂貴的投資,SAF是該行業的即插即用解決方案,因為此時需要大量投資的氫能和電力技術的全新世界已經完全成熟。
SAF的唯一問題,就像生物燃料的情況一樣,是它們在足夠大的規模上的可用性。
他們依賴于龐大且持續的原料供應。這些要么供應有限(如餐廚垃圾),要么充斥著其他環境問題(例如生物能源作物對土地利用的影響)。在此背景下,利用污水系統中的人類廢物生產SAF將提供一種理想的循環解決方案。
這包含了多重意義:航空業的可持續性,一種降低原料成本的方法,一種限制將人類廢物排入河流和海洋的手段,水務公司的額外收入來源,這對生物燃料企業來說是一個真正的機會。克蘭菲爾德(Cranfield)與綠色燃料研究和能源服務公司Petrofac的合作證明了這種方法的可行性。
SAF蓬勃發展
圍繞可持續航空已經取得了一系列技術進步,但都沒有帶來短期解決方案。電動飛機已被證明有可能進行短途和區域飛行,但不太可能進行長途飛行。
氫動力飛行通常作為零碳選擇具有最大的潛力,但其采用涉及飛機發動機、燃料供應和儲存的根本性變革。
與此同時,人們對SAF的興趣呈指數級增長。去年,首架滿載乘客的商業航班在其兩臺發動機中的一臺上使用了100%的SAF。
羅爾斯·羅伊斯公司已確認,其所有發動機將于今年準備就緒。美國政府通過其《2022年通脹削減法案》(IRA)率先鼓勵使用SAF,并制定了到2030年生產30億加侖SAF的目標,生產設施的發展軌跡是到2050年每年生產350億加侖SAF。有七種技術途徑已經根據ASTM標準(D7566附件A1-7)獲得認證,另外六種目前正在資格認證過程中。
就航空公司的實際承諾而言,信號也很明確。2020年,該行業報告了價值70億美元(65億歐元)的SAF承購協議(買家同意購買未來可用商品的安排)。這一數字現已增至250億美元(230億歐元),并且還在不斷上升。
金融家和其他政府正在意識到支持SAF的潛力。整個行業都有真正的決心。
在一個尋求脫碳領導力、行動勝于原則的世界里,航空業將自己視為一個榜樣,有機會展示在所有行業中最具挑戰性的行業之一可以取得的成就。
與此同時,盡管人們有改變的意愿、良好的意愿和圍繞低碳燃料生產的大量研究,但SAF轉型的進展一直步履蹣跚。
目前批準的SAF技術的生產率僅能滿足商業航空公司實際燃料需求的一小部分(不到1%)。一個主要問題是航空公司使用化石燃料的成本相對較低。
作為一個仍在從新冠肺炎疫情的金融沖擊中復蘇的行業,企業仍在尋找成本最低的選擇,并繼續將SAF視為一個關鍵選擇,但它是面向未來而非當前的選擇。另一個問題是,任何替代航空燃料都需要嚴格的質量標準。
原料困境
生物燃料的需求量很大。英國政府和許多其他國家已表示支持增加使用生物燃料,將其作為一種墊腳石技術,直到電力和氫氣運輸替代品變得可行。這意味著原料供應的壓力不斷增加,單位成本也越來越高,這使得向低碳運輸的過渡成為一項挑戰。
英國仍然是生物燃料的凈進口國,其大部分供應(至少傳統上)來自烏克蘭、中國、美國和歐盟。
隨著政府計劃到2032年將運輸燃料中“生物燃料混合”的比例提高到14.6%,國際上對土地使用的競爭只會越來越激烈,這會導致一系列問題:更多的土地將被用于生物能源作物而不是糧食;削弱糧食安全;對當地經濟的損害;以及生物燃料價格上漲。
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)警告稱,將土地用于生物能源作物的轉變正在導致森林砍伐、土地退化、化學品使用增加、水污染,并對野生動物和生物多樣性構成嚴重威脅。
棕櫚油等有爭議的作物——對碳排放有重大貢獻——正越來越多地被種植為生物燃料。例如,航空業不能簡單地將其碳影響轉移到種植棕櫚的農業企業,這一點至關重要。
有廢物形式的替代品,這將提供更可持續的選擇。通過市政收集從家庭中收集的食物垃圾有可能獲得持續供應。
然而,這需要全國各地地方當局的強有力干預,以確保食物垃圾被單獨收集,以提供轉化為生物燃料所需的一致性和質量。目前,將世界上大量廢塑料轉化為SAF的技術和工藝正在多個方案中進行試驗。
維珍大西洋航空與挪威化工公司Agilyx達成協議,將塑料廢物轉化為粗合成油,然后在美國的一家工廠轉化為SAF。
在英國,名為Clean Planet Energy的初創公司擁有一個生產設施,每天能夠將60噸塑料廢物轉化為SAF,預計將減少75%的碳排放。
然而,這里更大的問題是塑料作為燃料燃燒的使用。它不應該被視為一個“可持續”的過程,尤其是當它涉及到有限資源的使用時——數百萬年來產生的碳氫化合物是化學工程行業以及許多不同聚合物和塑料基產品和材料的關鍵要素,這些產品和材料不會被重復使用或回收,而是被銷毀。
在污水上飛行
利用人類污水生產SAF將是一個真正可持續的選擇,同時解決廢物管理和低碳能源需求。
污水作為一種原料,供應規模大于工程量。
據估計,英國每年從約8500個污水處理廠收集約5300萬噸未經處理的污水。英國的廢水系統嚴重超負荷,這意味著風暴事件(甚至在某些地方只是下雨)經常導致未經處理的污水流入河流和海洋。
根據環境署的數據,事故每年增加37%,這意味著自2016年以來,有900萬噸的污水被泵入河流和海洋。尋找污水的替代用途將為企業、環境和整個社會帶來巨大的利益。
由交通部資助的FIREFLY項目是其綠色燃料、綠色天空競賽的一部分,該項目展示了這是如何運作的,證明了由此產生的生物燃料的質量將符合嚴格的行業標準,并導致了工程設計和建造了一個用于生產的示范工廠。
隨著行業的進一步投資,該項目將建成一座一流的商業煉油廠,并在機場、管道碼頭和廢水處理廠附近開發一個英國工廠網絡。所涉及的集成流程也將降低所涉及的加工成本,并有助于保持較低的單位成本。
除了其他發展途徑外,FIREFLY技術有望成為英國更廣泛的國家SAF投資組合的一部分,成為英國的戰略資產。
SAF的成本將保持相對高位,至少在短期內是這樣。這就是為什么SAF的巨大潛力——以及采用循環經濟方法生產SAF的機會——只有在政府明確授權的情況下才能實現,刺激SAF的大規模采用,金融機構的更多投資,以及每個利益相關者成本降低的滾動周期。