瑞士绿色航空燃料能否让飞机告别石油?
一年近50亿人次乘机出行,约3800万架次航班飞越全球。航空旅行越来越普及,如何减少飞机排放却始终是个难题。瑞士一家初创企业正在研发一种利用可再生甲醇生产清洁航空燃料新型航空燃料,有望将温室气体排放减少最多90%。这项技术能否助力全球航空业实现脱碳?
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8月底,瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute PSI)与瑞士初创企业Metafuels在位于阿尔高州(Aargau)菲利根(Villigen)的研究所园区内,共同为全球首座利用甲醇生产航空燃料的示范工厂举行了落成仪式。
Metafuels首席执行官索拉布·卡普尔(Saurabh Kapoor)在落成仪式上表示:“可持续航空燃料是我们推动航空业脱碳最重要的手段。”
这座示范工厂将绿氢与捕集的二氧化碳结合,制成可再生甲醇,再将其转化为合成航空燃料。这种燃料最近获得了航空使用认证,可直接用于现有飞机。与传统航空煤油相比,其全生命周期(包括生产、运输和飞行使用环节)的温室气体排放量最多可减少90%。
直到不久前,合成航空燃料还基本停留在实验室阶段。如今,获得认证的合成燃料开始进入商业航空领域。行业面临的最大难题已不再是证明技术是否可行,而是能否及时实现大规模生产,并将成本控制在可承受的范围内。
瑞士的技术路线有何不同?
航空业约占全球二氧化碳排放总量的2%至3%,也是温室气体排放增长最快的行业之一。由于长途飞行目前还无法实现电动化,可持续航空燃料(SAF),尤其是Metafuels开发的这类合成电子燃料(e-fuels),被航空业普遍视为实现脱碳的主要途径。预计到2050年,可持续航空燃料有望承担航空业多达65%的减排任务。
根据世界经济论坛(World Economic Forum)的报告,美国在可持续航空燃料的商业化应用方面处于领先地位,中国正迅速扩大产能,而欧洲则在政策推动的先进燃料技术创新方面走在前列。
可持续航空燃料可以利用多种原料生产。目前,超过80%的可持续航空燃料以废弃油脂为原料。但由于这类原料供应有限,业界开始将目光转向利用可再生电力、氢气和捕集的二氧化碳生产的电子可持续航空燃料(e-SAF)。 Metafuels利用可再生电力电解水制取绿氢,再将其与来自木材、植物废弃物等生物质,或直接从空气中捕集的二氧化碳结合,合成绿色甲醇。随后,通过催化反应将甲醇转化为合成航空煤油,其化学组成与传统航空煤油相同。
非政府组织欧洲运输与环境联合会(Transport & Environment)的总部位于布鲁塞尔,该组织的清洁航空专家卡米耶·米特雷勒(Camille Mutrelle)表示,甲醇制航空燃料的一大优势在于,它可以利用可再生氢气和捕集的二氧化碳生产,不必依赖废弃油脂或农作物等供应有限的原料,因此更有潜力实现规模化生产。
米特雷勒在接受瑞士资讯采访时表示:“甲醇制航空燃料并非万能的解决方案。”但她认为,这仍是最有前景的电子燃料技术之一,有望帮助航空业实现长期减排。
产能能否跟上需求?
Metafuels正在荷兰鹿特丹港筹建首座工业规模生产工厂,计划到2028年实现日产10吨航空燃料,并在2030年代中期将日产能提高至1000吨。
据估计,要在2050年实现航空业净零排放,全球每年需要约5亿吨可持续航空燃料。国际航空运输协会(IATA)指出,如果缺乏更有力的激励措施,燃料供应恐怕难以满足航空业的气候目标。
2026年,全球可持续航空燃料产量预计仅为240万吨。国际航空运输协会总干事威利·沃尔什(Willie Walsh)今年6月表示,这一产量“令人失望”,远远达不到航空业脱碳所需的水平。他认为,主要原因是政府政策支持不足,以及大型石油企业投资乏力。
专家还警告,许多已经宣布的项目最终并未投产。
比利时哈瑟尔特大学(Hasselt University)环境经济学研究员亚历山德罗·马尔图利(Alessandro Martulli)告诉瑞士资讯swissinfo.ch:“对于此前宣布预计于2026年底前投产的可持续航空燃料产能,我们最近的研究发现,只有24%已经建成,另有26%已被暂停或取消。”他指出,许多项目最终根本没有开工,因此仅凭公布的项目计划,很难准确预测未来的燃料供应。
Metafuels能否成功,还取决于它能否克服整个行业面临的难题:生产成本高昂、融资困难,以及可再生能源和原料供应受限。
多重障碍
成本、能源和资源需求,仍是制约可持续航空燃料规模化生产的主要因素。目前,可持续航空燃料的成本是传统航空煤油的2至6倍,具体取决于生产工艺。
生产合成燃料需要大量可再生电力、绿氢、水和二氧化碳。咨询公司安永(EY)2025年发布的一份报告估计,要在2050年实现航空业净零排放,全球需要向可持续航空燃料生产领域投入1万亿至1.5万亿美元。
米特雷勒认为,最大的瓶颈不是技术,而是大型燃料供应商缺乏投入的决心。
她说:“石油和天然气行业显然有足够的资金。欧洲已规划了40多个工业规模的电子可持续航空燃料项目,但至今没有一个项目进入最终投资决定(Final Investment Decision)阶段。”她补充说,欧盟《ReFuelEU航空条例》(ReFuelEU Aviation)要求燃料供应商达到规定的供应配额,但这些企业迟迟不愿签订长期采购协议,而此类协议正是项目获得投资的关键。 马尔图利则指出,项目成本持续攀升、可持续航空燃料缺乏竞争力,以及成本可承受的绿氢、生物源二氧化碳等关键原料供应不足,也是制约行业发展的重要因素。
监管要求是否脱离现实?
全球已有100多家航空公司开始使用可持续航空燃料。瑞士国际航空公司(SWISS)目前使用的可持续航空燃料占燃料消耗总量的0.9%,全部由废弃食用油等生物源残余物制成。为确保未来供应,瑞航已与Metafuels以及另一家电子可持续航空燃料生产商、苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)衍生企业Synhelion建立合作关系。
瑞航首席执行官延斯·费林格(Jens Fehlinger)在近期Metafuels与保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute PSI)举行的工厂落成仪式上表示:“作为客户,我们基本上已经做好准备。只要有充足的可持续航空燃料,而且价格合适,我们明天就能开始转型。”
根据欧盟规定,航空燃料中的可持续航空燃料比例必须逐步提高,到2050年达到70%。瑞士也已修订《二氧化碳法》(CO₂ Act),使相关目标与欧盟保持一致。
一些业内人士担心,监管机构推动航空业脱碳的步伐超过了燃料产能的增长速度,可能导致机票价格上涨。 国际航空运输协会负责可持续发展事务的高级副总裁兼首席经济学家玛丽·欧文斯·汤姆森(Marie Owens Thomsen)表示:“英国和欧盟设定的2030年电子可持续航空燃料目标,远远脱离现实。”国际航空运输协会指出,到2030年,欧盟和英国将需要约60万吨电子可持续航空燃料,而目前已投产和在建项目的产能合计仅为2万吨。
保罗谢尔研究所的Metafuels电子可持续航空燃料项目历经数年筹备。在此之前,由苏黎世联邦理工学院科研成果孵化而来的瑞士可持续燃料初创企业Synhelion,已率先涉足这一领域。
凭借雄厚的科研实力和资金支持,瑞士正努力成为下一代燃料技术的研发中心。Metafuels已获得瑞士联邦能源局440万瑞郎的资助。根据新修订的《二氧化碳法》,瑞士政府还拨出3.9亿瑞郎,用于在2030年前支持航空业温室气体减排项目,重点扶持可再生合成航空燃料。
瑞士联邦民航局(FOCA)局长弗朗辛·齐默尔曼(Francine Zimmermann)表示:“瑞士不会成为可持续航空燃料的生产大国,但这里是相关技术的研发基地。我们在这里开发技术、降低其商业化风险,再将其推向国际市场。这既有助于应对气候变化,也能创造经济价值。”
马尔图利表示:“对于欧洲强制掺混要求中电子可持续航空燃料以外的部分,已公布的规划产能原则上可能足以满足2030年的需求。”但电子可持续航空燃料的供应前景仍令人担忧。欧盟规划中的相关生产项目只有一小部分进入最终投资决定阶段,未来的供应目标因此面临风险。
尽管如此,马尔图利仍认为,实现目标并非没有可能。只要各国政府能够像当年扶持风能和太阳能那样,降低投资风险,提供长期、稳定、可预期的政策支持,既定目标仍有望实现。
国际航空运输协会指出,要加快可持续航空燃料的推广,各方必须协调行动:扩大可再生能源和燃料原料供应,确保燃料基础设施向各方开放,完善政策和投资机制,并建立全球可持续航空燃料市场。
然而,电子可持续航空燃料的供应仍十分有限。一些专家认为,面对航空出行需求的持续增长,单靠技术进步还不足以抵消其带来的环境影响。
保罗谢尔研究所能源系统整合部门负责人马尔科·拉诺基亚里(Marco Ranocchiari)表示:“我们的研究表明,仅靠可持续航空燃料是不够的。我们还必须减少航班数量。”
随着Metafuels等企业加快扩大合成航空燃料产能,未来几年将成为关键考验期:政策支持、技术进步和资金投入能否推动航空业减排步伐,缩小气候目标与不断增长的航空运输需求之间的落差?
(编辑:Gabe Bullard/Veronica De Vore,编译自英语:樊桦/gj)
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