[C-TechNOW]“龟速”SAF，被要求将产量提高1000倍

by Kang Heejong

Published 15 Jul.2024 10:50(KST)

Updated 15 Jul.2024 10:55(KST)

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航空运输碳排放最高
IATA：可持续航空燃料可减排21.2亿吨
欧盟将强制可持续航空燃料占比达70%
废食用油等原料供应受限
农林副产物利用技术不足
高设备成本与高价格成障碍
需通过技术投资开发新生产方式

大韩航空于2023年9月在国内首次实施使用可持续航空燃料（SAF）的试飞。这次试飞使用了GS Caltex从芬兰Neste公司供应的SAF。照片为相关负责人手持当时试飞所用SAF的情景。照片由大韩航空提供

Fulcrum BioEnergy是一家利用家庭垃圾生产航空用环保燃料的企业，凭借这项技术迄今共吸引了约10亿美元（约1.38万亿韩元）的投资。BP、联合航空、国泰航空、日本航空等全球大型石油公司和航空公司都向该公司提供资金。在韩国国内，SK创新也曾投资260亿韩元，并对外宣传称已借此获取废弃物资源化技术。但该公司在去年5月解雇了100余名员工，目前事实上已停止运营。

这家公司成立于2007年，曾发布雄心勃勃的计划，拟从填埋场粉碎后的垃圾中提取气体，再将其液化制成航空燃油，但在大规模量产方面遇到了困难。彭博通讯社援引相关人士的话称，“筹集到10亿美元的Fulcrum正处于崩溃边缘”，并指出“这是航空业在获取清洁燃料过程中出现受挫的一个案例”。SK创新已于去年4月将对Fulcrum的投资全额计提损失。

在各类运输工具中，飞机的二氧化碳排放量最高。根据英国企业能源产业战略部的数据，每名乘客每飞行1公里，短途航班会排放255克碳，相较于公交车（105克）、柴油中型车（171克）要高出许多。估算显示，航空业约占全球碳排放量的2%至3%。根据国际航空运输协会的数据，2019年航空业碳排放量为1.02吉吨（GT），占全球碳排放量的约2.8%，占运输业排放量的13.4%。

SAF对航空业实现碳中和贡献达65%

要在2050年前实现碳中和，减少飞机碳排放是必然要求。相关国际机构正相继出台监管措施。联合国下属国际民用航空组织自2021年起实施“国际航空碳抵消与减排机制”（CORSIA），以推动航空领域实现碳中和。CORSIA的机制是：对排放量超过基准值的航空公司，要求其在碳市场购买配额以实现抵消。该制度在2021年至2026年为自愿参与期，自2027年起将转为强制实施。

截至2024年1月，包括韩国在内，全球共有126个国家参与CORSIA。国际航空运输协会也在2021年第77届年会上通过了实现航空业碳中和的决议，宣布自2020年至2050年通过削减21.2吉吨的碳排放量来实现碳中和。

然而，在航空领域减少碳排放极具挑战性。乘用车和卡车等陆上内燃机车辆正在利用电池电动车或氢燃料电池等方案；造船业则在开发使用氢或氨作为燃料的推进船舶。但飞机由于电池过重，难以实现电动化。要达到与现有喷气燃料相近的效率，据悉需要实现1000Wh/公斤的单位重量能量密度，而目前锂离子电池的能量密度仅约为250Wh/公斤。即便是氢燃料电池，其所需体积也约为现有喷气燃料的4倍。

在航空业中，被认为最现实可行的减碳方案是可持续航空燃料（SAF）。SAF利用废弃食用油、甘蔗、生物质、海藻等废弃资源生产。使用SAF可将碳排放量比传统航空燃油最多减少80%。其优势在于最多可与现有喷气燃料按50%比例混合，并可适用于目前所有在役飞机。国际航空运输协会预计，为实现2050年航空领域的碳中和，SAF将贡献约65%。

欧盟要求2050年前SAF使用比例达70%

在国际上，强制使用SAF已成趋势。欧盟在去年4月就《REFuel EU航空法案》达成最终协议。根据该法案，自2025年起，欧盟27国境内所有机场在为飞机加注燃油时，必须至少混入2%以上的SAF。该强制比例将分阶段提高：2030年为6%，2035年为20%，2050年为70%。法国自2022年起已强制要求从法国出发的航班必须至少混入1%以上的SAF。

美国则以在2030年前将国内及国际航班燃料的10%、在2050年前将全部航空燃料替换为SAF为目标，于2022年9月发布了《SAF重大挑战路线图》。为此，美国通过《通胀削减法案》，对在美国生产和销售的SAF给予每加仑1.25至1.75美元的税额抵免。日本则宣布政策，拟在2030年前强制要求日本航空公司将其燃料消费量的10%替换为SAF。

目前SAF技术仍处于初级阶段。不仅产量有限，价格也十分高昂，未来要跨越的门槛很多。国际航空运输协会在6月于迪拜举行的年会上提出，到2030年所需的SAF总量为5100万吨，这一数字较去年12月提出的6300万吨大幅下调。

航空业界担忧，以当前技术和生产水平，难以获得足够的SAF供应。国际航空运输协会预计，今年SAF产量将达到150万吨，是去年的3倍，但这仅相当于航空燃料总需求的0.53%。该协会表示，到2050年SAF产量需在当前基础上提高1000倍。

◇商用化最领先的HEFA，原料获取受限=SAF采用可直接掺混于现有喷气燃料中的“即投式”（Drop-in）方式，因此必须通过严格的质量标准。目前最广泛采用的SAF质量标准是美国材料与试验协会（ASTM）的D7566和D1655标准。目前共有9项工艺、11项技术获得ASTM认证，另有其他技术正在评估中。其中，业界最为关注的是加氢脂肪酸（HEFA）、酒精制航空燃料（ATJ）、气化（FT）、电转液（PTL）等4种技术路线。

其中商用化程度最高的是HEFA（Hydroprocessed Esters and Fatty Acids，加氢处理酯类和脂肪酸）。该技术通过对废弃食用油、油脂等动植物脂肪进行加氢处理，将其转化为燃料。其优势在于可以利用现有炼油技术的基础设施，相较其他方式更具经济性。但其劣势是原料供应有限，且必须使用氢。尽管HEFA距离全面商用化最近，但由于难以获取足够数量的废弃食用油，预计最多只能满足整体航空燃油需求的约5%。

ATJ（Alcohol to Jet，酒精制航空燃料）是将农林副产物、林业残余物、生活垃圾等发酵生成酒精，再将其转化为碳氢化合物的工艺。其优点是可利用比HEFA更为多样的原料，但相关技术尚未完全成熟。玉米和甘蔗也可作为原料使用，但与食品资源存在竞争关系，这一点被视为问题所在。

气化（Gasification）与ATJ一样，也是利用残余物和废弃物的方式。该技术通过对原料加热分解生成合成气（一氧化碳和氢的混合物），再通过费托（Fischer-Tropsch）工艺转化为碳氢化合物。其原料成本较低，但原料处理过程复杂、设备投资巨大，是其主要缺点。

PTL（Power to Liquid，电转液）是利用绿色氢和二氧化碳合成碳氢化合物的技术，也被称为电子燃料（e-Fuel）。绿色氢利用太阳能、风能等可再生能源生产，并通过捕集二氧化碳加以利用，因此是最为环保的技术路线。PTL目前仍处于早期技术开发阶段，且与其他工艺相比成本较高。利用PTL生产的燃料价格约为传统化石燃料的8倍。