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在机场候机

各国和监管机构正在提高脱碳目标,向航空业施加压力以减少其对环境的影响。专家表示,为了到 2050 年实现净零航空的目标,向可持续航空燃料 (SAF) 过渡化石喷气燃料,是近期最有希望的脱碳途径。但航空业需要大幅提高产量才能实现这一目标。

什么是新的

航空业正试图从 COVID-19 大流行中恢复过来,航空运输行动小组称之为“历史上最严重的危机”,同时还从根本上减少其对环境的影响。作为到 2050 年实现净零碳排放这一承诺的一部分,全球标准制定机构 ASTM International已经批准了七种 SAF 生产途径,这些途径可以生产“直接”SAF——无需对飞机、发动机进行任何改动即可使用的燃料,或配套基础设施。

尽管 SAF 的物理和化学特性与传统喷气燃料相似,但生产过程在 SAF 的整个生命周期内产生的温室气体 (GHG) 排放量要低得多,并将对环境和社会的负面影响降至最低。 SAF 可以从各种可持续原料中生产,例如食用油和其他来自动物或植物的非棕榈废油;来自家庭和企业的固体废物,包括包装、纺织品和食物残渣;以及其他来源,例如废木材和能源作物(包括速生植物和藻类)。此外,正如国际航空运输协会 (IATA)指出的那样:“SAF 必须通过生命周期分析 (LCA) 证明净碳减少,这是可持续性认证的基本要素。”

考虑到整个生命周期的排放量时,与化石燃料相比,SAF 可以使整个 CO2 生命周期的排放量减少高达 80%。然而,它们的成本远高于传统喷气燃料,这限制了航空业的生产和使用。滴入式 SAF 通常也与传统煤油混合。 ASTM 制定的喷气燃料国际规范旨在确保安全有效地实现这一目标,目前的规范允许商业飞行使用最多 50% 的 SAF。

虽然电动和氢动力飞机等技术也可以从根本上减少航空排放,但它们离商业可行性还差得远。例如,空中客车公司正在与 CFM 国际公司合作开展氢飞机测试计划,但预计氢动力客机要到 2035 年才能投入使用。空中客车公司首席执行官汤姆恩德斯估计,混合动力飞机最多可搭载 100 名乘客到 2030 年也将投入生产。但是,需要更好的电池和更高效的电动机(以及与之配套的冷却系统)才能让全电动波音 747 起飞。氢动力飞机还需要对现有飞机进行广泛的重新设计,并进一步开发生产、运输和储存氢所需的基础设施。

这意味着虽然从环境角度来看,氢和电动飞机会更好(电动飞机可以减少约 95% 的排放,而氢,如果通过电解从可再生能源中产生,则不会排放二氧化碳),SAF 将成为两者之间的重要桥梁今天的飞机和未来几十年未实现的飞机。

目前使用的绝大多数 SAF来自加氢酯和脂肪酸 (HEFA) 途径,该途径使用精制植物油、废油或脂肪。 IEA Bioenergy 预测该途径至少在未来 10-15 年内将占主导地位。但要释放这些燃料的真正潜力,需要将更多投资用于已获批准的途径,以开发技术、扩大生产并使其具有商业可行性。还需要进一步研究以确定更有希望的新途径。但如果没有对 SAF 的大量保证需求,这种投资和研究就不太可能发生。

政府正在通过法规、指令和路线图帮助创造这种需求。例如,在其Refuel EU 航空计划中,欧盟委员会提出到 2025 年 2%、2030 年 5% 和 2050 年 63% 的 SAF 授权。到 2025 年,英国交通部还可能要求从英国起飞的航班到使用最低限度的 SAF 混合物,2030 年和 2050 年的比率分别提高到 10.3% 和 75% 。美国运输部关于美国航空业到 2050 年实现净零排放的路线图在很大程度上也取决于增加使用和开发 SAF用于长途航班的 SAF。

针对航空业以外企业的立法可能会对 SAF 需求产生进一步影响。例如,加州参议院最近通过了《气候企业责任法案》 ,该法案要求在加州开展业务的年收入超过 10 亿美元的企业披露其温室气体排放的所有范围。该法案的通过,以及可能将范围 3 排放披露纳入美国证券交易委员会正在起草的联邦气候规则中,提升了 SAF 在客运和货运航班中的重要性。此外,欧盟拟议的企业可持续发展报告指令还将要求所有大型公司(包括上市公司和私营公司)报告其范围 3 排放量,这可能会进一步推动企业 SAF 计划。

尽管有这些发展,政府并没有强迫航空业使用 SAF。事实上,该行业多年来一直在推动向这些燃料的转变。例如,现在有超过 45 家航空公司拥有使用 SAF 的经验,并且自 2016 年以来,已有超过 370,000 架航班使用了这些新燃料。

SAF 还可能对航空货运业的可持续性产生重大影响,该行业占全球碳排放量的 2%。这种转变的一个显着例子是 DB Schenker 和 Lufthansa Cargo 在法兰克福和上海之间的SAF 动力货机航班。这些每周航班的燃料需求完全由 SAF 承担,自 2020 年底以来已减少 31,000 吨二氧化碳排放。

虽然 SAF 通常被视为在中短期内减少航空业温室气体排放的最有效方法,但 IATA 预测,到 2050 年,SAF 供应量至少需要增长到每年 4490 亿升,航空业才能达到净零承诺。为了帮助实现这一目标,政府、能源公司和其他利益相关者越来越多地投资于 SAF 的开发。例如,荷兰皇家壳牌公司正在荷兰建设一个年产 82 万吨的生物燃料设施。一旦完工,它将成为欧洲最大的生产 SAF 和由废物制成的可再生柴油的工厂。

墨西哥还发起了一项公私合作计划,以推动国内 SAF 供应链的发展。此外,其开发生物燃料的努力引发了生物喷气燃料集群(Cluster Bioturbosina) 的形成,该集群由墨西哥各地的国家和跨国行业利益相关者和研究中心组成,旨在开发可持续航空生物燃料的价值链,“来自供应各种原料,为航空公司销售可靠、可持续和经济可行的产品。”

另一个著名的 SAF 生产计划是Omega Green Project ,该项目由巴西投资者发起,他们目前正在巴拉圭建设一家最早将于 2023 年生产 SAF 的工厂。微软还将其 10 亿美元的气候创新基金中的 5000 万美元投资于 LanzaJet,用于它的自由松树燃料生物炼油厂。从 2023 年开始,这家美国工厂将开始每年使用可持续乙醇生产 1000 万加仑的 SAF 和可再生柴油,部分原料来自废物原料。

随着航空业寻求扩大可用的更清洁燃料选择的数量,无疑将宣布进一步的研发工作。事实上,美国联邦航空局已经投资 1400 万美元用于对建立可持续航空系统至关重要的研究。除了帮助开发更多替代燃料和 SAF 供应链的可持续性,FAA 提供的大学资助还将用于研究 SAF 创造就业机会的潜力和可持续燃料对土地使用的影响。

真正低排放 SAF 的强劲发展对于航空业脱碳路线图的可信度至关重要。否则,该行业可能会面临公众和政治对航空公司日益增长的抵制。今天已经可以看到这种迹象。例如,法国最近成为第一个在全国范围内禁止存在两个半小时火车行程的航班的国家(提供国际航班连接的城市除外)。 “Flygskam”(飞行耻辱)也是瑞典 2018 年使用最多的新词。

变化的信号

生物燃料图标

阿提哈德航空公司最近启动了一项企业意识选择计划,该计划将通过多项可持续举措奖励企业及其员工。公司合作伙伴现在可以通过阿提哈德航空批量购买 SAF。然后,这项投资将抵消采购公司的范围 3 排放要求。

机票图标

今年 1 月,法航宣布将对所有从法国出发的航班机票征收 SAF 税,以满足要求在从该国出发的航班中征收 1% SAF 的规定。这应该会导致该航空公司今年使用的 SAF 是 2021 年的十倍。

飞机燃料图标

同样在 1 月,荷兰皇家航空公司 (KLM Royal Dutch Airlines) 运营了第一架从阿姆斯特丹到马德里的客运航班,该航班使用合成煤油和传统化石燃料的混合动力。合成煤油由荷兰皇家壳牌公司使用直接从空气、水和可再生能源中捕获的二氧化碳生产。壳牌希望这是扩大规模并使合成燃料具有商业可行性的第一步。

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对可持续业务的影响

尽管全球有数十万个航班现在使用 SAF 作为临时燃料,但目前 SAF 的生产率只能满足全球喷气燃料需求的 1% 左右。

碳嵌入(投资于价值链生态系统)可以帮助航空公司、生物燃料生产商和企业分摊扩大 SAF 生产的成本。例如,希望减少与商务旅行相关的范围 3 排放的组织可以与航空公司签署 SAF 采购协议,承诺他们多支付 5-10% 的机票费用。通过展示这种为 SAF 支付溢价的意愿,企业可以为燃料制造商、投资者和其他利益相关者提供增加产量和开发 SAF 支持基础设施所需的确定性。

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航空业对 SAF 采取的方法最大的收获之一是,当行业面对问题时,他们所拥有的优势。有时,诸如新法规之类的事件会突然减少对资源的访问,从而对该行业造成巨大破坏。需要大量的研发支出才能快速转向。然而,航空业在解决问题之前就采取了行动,与供应商和监管机构合作创造了一个新市场,[他们]正在共同定义一个新的经济格局。在竞争激烈的环境下,航空业选择了一条对行业和社会都有利的道路。这种方法创造了更好的结果、更好的监管和更好的产品,同时降低了收入风险,并允许更稳定的结果。

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预订和索赔系统也处于试用阶段。 SAF 在一个机场地点被交付到供应链中,与之相关的碳减排被“登记”到注册表中。这使航空公司有机会购买 SAF,而无需在地理上连接到当今数量有限的供应地点,并将可持续性属性转移给企业合作伙伴。换句话说,SAF 的环境效益与物理燃料脱钩,可以单独转移——这种方法已经在可再生能源领域实施。

对于企业客户,此类系统应该可以降低与个别航空公司打交道的复杂性。然而,它们必须是可信的、可追溯的并且没有重复计算。此外,通过当前账簿和索赔系统购买的 SAF 只能作为公司自愿碳排放报告下的独立披露进行报告。正如世界经济论坛 (WEF) 指出的那样:“由于影响衡量及其产生影响资金的能力方面的问题尚未得到解答,因此独立披露并不是 SAF 的长期解决方案。”

多项举措计划解决这些问题。可持续生物材料圆桌会议 (RSB) 正在与英国石油公司、美国联合航空公司、微软和其他组织合作开发一个强大的 SAF 账簿和索赔系统,该系统将审核 SAF 来源以证明和验证原料的质量——例如,燃料是否指定为废油以前用于其他目的,运输燃料产生的排放,它是在哪里和如何种植的,以及有什么激励措施。这应该为可持续发展企业提供更多的确定性,即 SAF 确实在减少其范围 3 排放。 RSB 还与可持续航空买家联盟 (SABA) 合作开发电子登记系统,以支持更大规模的预订和索赔。

为确保这些交流值得信赖,世界经济论坛的明日清洁天空(WEF CST) 倡议开发了一个新的认证系统,即可持续航空燃料证书 (SAFc)。燃料生产商需要根据国际航空碳抵消和减排计划 (CORSIA) 制定的标准,从可持续原料中产生符合条件的 SAF。然后,他们可以根据燃料量或整个生命周期的减排量发行一定数量的 SAFc,并将这些与燃料本身分开销售。

这意味着 SAF 购买者,例如飞机运营商,可以声明 SAF 本身的范围 1 减排值,而 SAFc 的购买者,例如有商务旅行需求的公司,可以取消证书并声明相关的间接范围 3 排放量减少。该概念目前正在由德勤、麦肯锡公司、微软、Salesforce 和 BCG 进行测试,它们都是可持续航空买家联盟 (SABA) 的一部分。 WEF 认为,一旦 SAFc 得到全面开发,它应该获得与能源属性证书类似的地位,然后可以纳入温室气体协议 (GHGP) 等排放核算标准。然而,围绕基于市场的机制存在一个潜在的障碍需要解决:

“在 GHGP 的范围 3 指南中,减少商品或服务的消耗或转向排放量较低的供应商是管理范围 3 气候影响的唯一公认选择,”明天的清洁天空报告指出。 “SAFc 将需要更多时间来获得排放核算框架的认可和纳入,但也将支持在现有核算实践中改进定义。 SAFc 开发的第二阶段将确保与这些实体的密切合作,以确保可验证的可持续性证书和可审计的会计原则。”

航空业并不是唯一将可持续燃料视为减少排放的手段的行业。许多生产 SAF 的工厂正在投资生产用于海洋和道路应用的更清洁燃料,道路运输部门需要大量资源受限的废油原料。然而,向全电动汽车的转变,加上最早从 2030 年开始禁止销售新内燃机汽车的法规,可能会减少道路运输部门未来对化石燃料和生物燃料的需求。

航运业的前景不同,航空业所需的燃料量接近商船的需求(分别为 275 公吨和 330 公吨)。但鉴于集装箱船使用的精炼燃料类型少于喷气式飞机,生物燃料生产商可以同时生产这两种燃料,质量更高的馏分用于航空,剩余物用于船用燃料。

尽管基于 HEFA 的燃料是当今唯一可商用的 SAF,但更多的研发投资可能有助于开发其他经 ATSM 批准的生产途径并确保它们的安全性。例如,催化加氢热解 (CHJ)可生产没有任何性能限制的全配方燃料,这意味着它在成分上与石油衍生的 Jet A 燃料相同。与 HEFA 一样,它可以不混合使用。然而,与大多数其他 SAF 途径一样,它目前仅被批准用于 50% 的混合,因为美国联邦航空局更倾向于谨慎行事并慢慢将其引入机队。

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在确定增加使用生物燃料替代石油燃料的政策机制和激励措施时,需要确定、量化、传达和考虑燃烧化石燃料的全部成本——与温室气体和空气污染物排放相关的成本.

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尽管开发 SAF 需要更多投资,但决定这样做的企业应进行持续和反复的影响评估,以确定对环境或社区的任何潜在危害。希望减少范围 3 排放的投资者和公司还应熟悉联合国国际民用航空组织 (ICAO) 的国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA),以及明日清洁天空可持续航空燃料证书 (SAFc) ) 框架。前者不仅为 SAF 的可持续性设定了明确的标准,还配备了监控、报告和第三方验证系统。

要使 SAF 符合 CORSIA 的条件,燃料必须满足减少温室气体以外的目标。例如,SAF 还必须包括对生态系统和自然资源的保护,原料生产不得存在社会风险。此外,它必须支持联合国可持续发展目标,例如消除贫困和促进整个供应链的粮食安全。

最近的一份报告发现,生产基于生物质的 SAF 可能会引起全球土地利用和相关碳储量的变化。它指出:“诱发的土地利用变化 (ILUC) 排放作为 SAF 路径整个生命周期排放的一部分,将影响 SAF 与石油基喷气燃料相比是否以及在多大程度上减少排放。”

尽管该报告考虑的大多数基于生物质的 SAF 途径导致的生命周期排放低于石油燃料,但企业在将 SAF 纳入其可持续发展战略时应牢记这一点。确保 SAF 在其生命周期内确实显着降低温室气体排放量对于将其可靠地用作脱碳途径至关重要。