Будущее полетов, возможно, зависит от картофеля фри, мусора и солнечного света. Попытки отрасли снизить воздействие на климат привели к разработке нового поколения горючего.
На авиацию приходится около 2% мировых выбросов диоксида углерода, а с учетом других газов, загрязняющих атмосферу, сектор отвечает примерно за 3% антропогенного глобального потепления. Одна из надежд авиационной индустрии — переход на так называемое устойчивое авиационное топливо (Sustainable Aviation Fuels, SAF).
Эти альтернативные виды топлива производятся из самого разного сырья и могут использоваться в существующих самолетах. Они рассматриваются как ключевой инструмент для достижения цели отрасли — нулевых чистых выбросов CO2 к 2050 году. Новая политика в Евросоюзе и США стимулирует внедрение SAF, и авиакомпании активно запускают рекламные кампании о своих усилиях по смене источников топлива.
Однако реальное влияние альтернативных видов топлива на климат будет зависеть от множества факторов. Вот все, что необходимо знать о перспективах авиационного керосина и его влиянии на экологию.
Что такое SAF?
Сегодня самолеты сжигают в основном керосин — ископаемое топливо, представляющее собой смесь углеводородных молекул. Альтернативные виды топлива имеют ту же базовую химическую структуру, что и ископаемые, но получены из возобновляемых источников.
Эти виды топлива делятся на две основные категории: биотопливо и синтетическое электротопливо (e-fuels).
Биотопливо получают из различных биологических источников. Некоторые виды производятся из отходов, таких как отработанное растительное масло, сельскохозяйственные остатки или бытовой мусор (свалки). Другие производятся из специально выращенных культур — от кукурузы до пальм и трав, таких как мискантус.
Для получения топлива из биологического сырья необходимо изменить сложную химическую структуру, которую растения используют для запасания энергии. Жиры и углеводы расщепляются на более мелкие фракции и очищаются — иногда с использованием существующих нефтеперерабатывающих заводов — для получения простых углеродсодержащих цепочек, являющихся основой реактивного топлива.
Электротопливо, в свою очередь, не использует растения в качестве отправной точки. Оно базируется на двух основных компонентах: водороде и диоксиде углерода.
Хотя оба компонента могут иметь разное происхождение, наиболее экологичный способ производства e-fuels начинается с водорода, полученного путем расщепления воды с использованием возобновляемой электроэнергии, и диоксида углерода, извлеченного из атмосферы методом прямого улавливания (Direct Air Capture). Затем эти компоненты смешиваются и трансформируются в химических реакциях, также питаемых электричеством.
Производство e-fuels пока остается дорогим из-за неэффективности процесса и отсутствия широкого коммерческого масштабирования. Однако эксперты считают, что для достижения цели 2050 года авиации придется в значительной степени опираться именно на них, поскольку они наиболее эффективны в сокращении выбросов CO2 и не ограничены логистикой сбора сырья, в отличие от топлив на основе растений или отходов.
Как SAF помогают климату?
Как и традиционное авиационное топливо, альтернативные виды топлива выделяют CO2 и другие загрязнители при сжигании в двигателях. Отличие в том, что SAF могут компенсировать свои выбросы углекислого газа в зависимости от способа производства.
В идеале, процесс производства альтернативного топлива должен поглощать столько углерода, чтобы при сжигании топлива выбросы CO2 фактически сводились к нулю. Однако реальность часто далека от этого.
В настоящее время производство SAF может быть связано с выбросами CO2, либо из-за энергии, необходимой для их создания, либо из-за воздействия на экосистемы, способствующего выбросу углерода.
«Не все SAF одинаковы», — отмечает Маттео Мироло, менеджер по политике в области авиации из некоммерческой организации Transport & Environment.
По словам Никиты Павленко, руководителя программы по топливам в Международном совете по чистому транспорту (ICCT), альтернативные виды топлива находятся в спектре по степени сокращения выбросов CO2. На одном конце — синтетические виды топлива, полученные с помощью прямого улавливания углерода из воздуха и использующие электростанций, работающих полностью на возобновляемой энергии; они сокращают выбросы почти на 100% по сравнению с ископаемым топливом.
На другом конце спектра, по словам Павленко, некоторые биотоплива на основе культур могут фактически приводить к большим общим выбросам CO2, чем ископаемое топливо. Это часто относится к биотопливу из пальмового масла, поскольку его выращивание может приводить к вырубке тропических лесов. Даже синтетические e-fuels могут приближаться по воздействию к керосину, если для их производства используется электроэнергия из ископаемых источников.
На сегодняшний день большинство коммерчески доступных альтернативных авиационных топлив производится из жиров, масел и смазок. Если их получают из отходов, например, из отработанного кулинарного масла, они снижают выбросы CO2 примерно на 70–80% по сравнению с ископаемым топливом.
Важно отметить, что, хотя SAF и могут приближаться к нулевым выбросам CO2, сжигание этих топлив по-прежнему производит другие виды загрязнений, включая парниковые газы другого типа и твердые частицы. Кроме того, эти виды топлива могут способствовать образованию инверсионных следов (конденсационных следов), которые задерживают тепло в атмосфере.
Что дальше для SAF?
На повестке дня существуют и другие технологии для снижения климатического воздействия авиации, включая самолеты на водороде и аккумуляторах. Однако без дальнейшего технического прогресса эти варианты могут быть ограничены небольшими самолетами, летающими на короткие расстояния. При этом большая часть глобальных выбросов CO2 сегодня приходится на рейсы протяженностью свыше 1500 километров (около 900 миль). Именно здесь SAF могут сыграть ключевую роль. Альтернативные виды топлива привлекательны, поскольку они являются «drop-in» решением, требующим минимальных изменений в конструкции самолетов и инфраструктуре аэропортов (хотя для работы на 100% SAF в будущем могут потребоваться небольшие доработки).
Многие планы авиационной отрасли по достижению нулевого уровня выбросов, например, представленные Международной ассоциацией воздушного транспорта (IATA), предполагают, что в ближайшие десятилетия большую часть климатического прогресса будет обеспечивать именно SAF. За последний год было совершено несколько тестовых полетов на 100% SAF, в том числе на самолетах Airbus, работающих на таком топливе. Однако в 2022 году альтернативные виды топлива составляли менее 0,2% мирового запаса авиационного керосина. Таким образом, предстоит огромная работа по обеспечению поставок экологически чистых альтернатив.
Одна из главных проблем внедрения SAF — расширение производственных мощностей. Хотя жиры, масла и смазки лежат в основе большинства коммерчески доступных SAF на данный момент, в мире не производится достаточно картофеля фри, чтобы только отработанное растительное масло покрыло весь спрос на реактивное топливо. По словам Павленко, даже при увеличении сбора отходов жиров и масел они, вероятно, не смогут покрыть более 5% мировых потребностей в авиационном топливе.
На рынок начинают выходить и новые виды биотоплива, например, из сельскохозяйственных остатков, твердых бытовых отходов и выносливых культур вроде мискантуса. Несколько объектов по всему миру либо строятся, либо уже производят реактивное топливо из этих источников, обеспечивая сокращение выбросов CO2 на уровне от 50% до 90%.
Недавние политические решения как в США, так и в Европейском Союзе направлены на стимулирование рынка альтернативных топлив. Соглашение RefuelEU Aviation, принятое в апреле, обязывает, чтобы к 2025 году доля SAF в топливе в аэропортах ЕС составляла 2%, а к 2050 году — 70%. Правило ЕС будет засчитывать только SAF из отходов, передового биотоплива и e-fuels, исключая топливо из товарных культур. Кроме того, вводится целевой показатель для e-fuels с целью наращивания их производства.
США, в свою очередь, приняли новые налоговые кредиты для альтернативных топлив, призванные помочь дорогим вариантам достичь ценового паритета с ископаемым топливом. Эти налоговые льготы действуют до 2027 года и распространяются на любое топливо, которое сокращает выбросы CO2 минимум на 50% по сравнению с ископаемым топливом, хотя детали расчета сокращений пока не раскрыты.
В конечном счете, альтернативные виды топлива представляют собой один из самых прямых путей к сокращению климатического ущерба от авиации, но только определенные типы действительно принесут пользу экологии. «SAF — это решение, но оно должно быть выполнено очень грамотно», — резюмирует Мироло. В противном случае, они рискуют обернуться «лекарством, которое хуже самой болезни».
