航空业每年向大气中排放约8亿吨二氧化碳，约占温室气体总排放量的2%。航空旅行脱碳的需求日益增长，但这并不意味着我们将很快放弃它。
航空旅行对于全球互联互通至关重要，每天约有10万架飞机在空中运送人员和货物。飞机有许多严格的要求，例如需要轻巧、燃油效率高、可靠、经济高效、能够快速加油并能长途飞行——要改变它们并非易事。
由此产生的一个紧迫问题是：飞行能否真正实现可持续？也许可以，尽管生物燃料可能是在不久的将来实现飞机由氢或电力驱动的过渡。但所有这些选项都并非没有挑战。
可持续航空燃料
2024年11月标志着航空领域的一个里程碑。维珍航空的Flight100（一架波音787飞机）完成了世界上首次完全由生物燃料（而非化石燃料，而是源自有机物质的燃料）驱动的跨大西洋航班，从伦敦飞往纽约。
这种在行业内被称为可持续航空燃料（SAF）的燃料，来源于可再生或回收的废弃物，如玉米粒、油料种子、藻类、其他动植物油脂、农业残留物等。它产生的碳排放量明显减少——比传统喷气燃料少高达70%。
与SAF的进展 parallel，H2Fly公司的氢动力四座飞机去年年底在斯洛文尼亚成功试飞。
“航空领域液体燃料的替代方案主要是氢或电力，但这些技术与SAF相比还远远不够成熟，”RMI航空脱碳首席工程师Andrew Chen表示。“SAF的优点在于它是‘即插即用’的燃料，”这意味着它可以直接用于现有飞机，Chen说。
阅读更多：航空公司为更绿色的未来做准备
SAF来自哪里？
Flight100创下了使用100% SAF飞行距离最长的记录，挑战了目前商业航班50% SAF混合的限制。Flight100的液体混合物主要由废弃油脂制成，并添加少量合成煤油（一种由植物糖制成的喷气燃料）。
虽然一些SAF可以通过利用现有废弃材料来生产，但更大一部分需要制造。这可以通过种植原料来实现，原料是生产生物柴油的有机材料——这本身就可能对环境造成负担。
“你需要大量的土地来种植所有这些作物，可供制造液体燃料的废弃材料数量有限。全球所有餐厅的废弃食用油加起来，都不足以供应一个机场，”加州大学戴维斯分校能源未来项目主任Lewis Fulton说。
RMI气候相关产业/航空高级助理Aamir Shams指出，各行业对原料的竞争非常激烈，因此有必要探索不需要占用土地的新型原料——例如藻类和欧亚贷语。
SAF还可以利用电力和碳废料来制造，Fulton认为这是最可行的长期选择——因为它们不像生物燃料那样需要大量土地。当然，前提是它们能够以合理的价格获得。
“那么问题就变成了，你是否能获得足够的二氧化碳来支持你需要的产量。二氧化碳的成本很高，”Fulton说。
转向可持续旅行
生物燃料的生产成本较低，且现有的制造基础设施已经就绪，这使得它们成为航空公司正在寻求的短期替代方案。截至2022年，已有30多家航空公司宣布了转向SAF的计划。
要在飞机上使用氢气，需要将其以液体或气体的形式储存。
储存液态氢需要极低的温度，这增加了使用的复杂性，但通过选择液态氢而非加压气态氢，H2Fly可以将燃料容量和飞行里程增加一倍。
电动航空旅行在飞行里程方面面临着同样的限制。电动飞机已经存在并执飞短途商业航线，但Chen表示，电池技术至少要到2030年才能支持中长途飞行。
然而，电池供电飞机的能源效率具有明显的优势——用于为电池充电的能量，约有70%可以被飞机实际利用；而氢和合成燃料的效率仅在20%到30%左右。
阅读更多：美国如何实现全可再生能源电网
可持续航班的成本
SAF作为替代喷气燃料的短期前景领先，各国政府、企业和航空公司正争相创造经济可行性，以惠及普通消费者。
在美国，传统煤油喷气燃料的零售价约为每加仑2.85美元，而SAF约为每加仑6.69美元。高昂的价格源于SAF的供应稀少，以及生产和混合这种可持续燃料的高成本。
即使优先使用成本较低的燃料，预计到2030年，转向SAF可能会导致机票价格上涨3至14美元。
然而，与氢气相关的技术挑战不同，“SAF的挑战不在于技术，而在于政策，”OOS Group的Orlando O. Spencer表示。
政府政策以及碳定价和补贴的变化，将在缩小成本差距方面发挥关键作用。拜登总统为使用土地生产生物柴油的农民提供了税收抵免，并通过美国SAF大挑战设定了目标，即到2050年美国每年生产350亿吨SAF，近期目标是到2030年生产30亿吨。
虽然政府可以刺激生产，但企业需要承担大部分的初期资本投入来支持。世界各国政府已开始认识到SAF的重要性，美国、英国和欧盟的指令目标是到2030年SAF的使用量达到10%。
阅读更多：如何拯救地球
文章来源
我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源，我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源
IEA50. 航空.
Virgin Airlines. Flight100：维珍航空完成首次100%可持续航空燃料航班.
能源效率和可再生能源办公室. 可持续航空燃料.
Bain & Company. 航空公司到2050年可减少高达70%的排放，但如果航空交通继续增长快于GDP，许多公司将无法实现其净零目标.
Science Direct. 新兴原料.
能源效率和可再生能源办公室. 氢存储.
AOPA. 拥抱绿色液态氢.
MIT Technology Review. 是什么阻碍了电动飞机起飞.
美国能源部. 生物柴油所得税抵免.
能源效率和可再生能源办公室. 可持续航空燃料大挑战.
