可能很多人都没有想到，被人们“抛弃”的地沟油，居然可以变成驱动飞机飞行的燃料。近期，多个航空公司宣布将积极探索可持续航空燃料(SAF)的应用。2023年底，英国维珍航空的一架波音787客机从伦敦希思罗机场飞往纽约，成为全球首架搭载100%的可持续航空燃料的洲际航班。
“SAF是民航业实现碳中和的必然手段，全世界都在致力于推动SAF的使用。”中国民用航空局第二研究所航油航化适航审定中心主任夏祖西接受科技日报记者采访时呼吁，我国SAF发展要强化顶层设计，加快新技术储备，依托科研院所、高校等开展符合我国国情的SAF多原料、多工艺研究，扩展我国SAF工艺，推动SAF由单一化向多元化发展。
SAF的发展对于世界范围的碳减排和中国的“双碳”战略都具有重要意义，航空业并非碳排放的超级大户，但却是碳减排的困难户。
2023年7月，全球气温达到1940年以来最高值，气候变化导致全球气温飙升已经成为现实。控制全球温度上升的关键在于减少温室气体排放。由于二氧化碳是最重要的温室气体，在气候变暖效应中的占比约为66%，所以碳减排是减少温室气体排放的重要途径[1]。联合国秘书长古特雷斯呼吁，只有在2030年之前将碳排放减少45%，才有可能将全球气温的上升值限制在1.5°C[2]。相较于其他高能耗产业，民用航空运输业的碳排放量较少，但飞机尾气排放仍然对全球温度上升有显著影响。如果不采取有效措施，预计到2050年民用航空运输会导致全球温度上升0.1°C[3]。
飞机运行消耗的传统航空燃油系化石燃料，化石燃料本身是一种不可再生的资源，燃烧时会产生大量的碳排放，克服化石燃料消耗带来的弊端需要进行彻底的能源革新。为了从源头上减少航空碳排放，国际民用航空组织（ICAO）采取了多种鼓励措施，如提高飞机的二氧化碳排放合格标准和降噪要求、帮助改进导航效率、推动飞机发动机排放合格标准的改进、鼓励研究和使用航空代用燃料等①。经过多年努力，技术上的调整对减少航空碳排放起到了积极作用，但是仍无法从源头上解决飞机尾气排放问题②。燃料成本在民用航空运输运营费用中的占比约为30%，所以燃料的更新换代必须考虑成本问题[4]。
经过十多年的努力，ICAO各成员国研发了可持续航空燃料（sustainable aviation fuels,SAF），用可再生生物质或废物资源作为原料以替代化石燃料，不仅在生产环节减少了碳排放，使用SAF时也会因为含硫量明显减少而降低颗粒物排放，属于改革不彻底但是可以满足可持续性标准的航空代用燃料，可以对短期内实现航空减排起到重要作用③。SAF可以与传统航空燃料直接混合使用，不需要对飞机及其发动机和加油设备进行更新换代，费用和时间成本相对可控，且最多可以降低80%的二氧化碳排放，被认为是短期内最为可行的替代方案④。
但是，目前全球SAF的产量尚不足飞机燃料总需求量的0.2%，并且SAF的售价居高不下，超过传统航空燃料价格的两倍[5]。受到低产量和高成本的限制，SAF的全面推广遇到了空前的阻力。ICAO计划在最理想的情况下，从2040年开始用SAF 100%取代传统航空燃料，为此加大了协调力度，以帮助和敦促各国和行业相关方持续加强生产和使用SAF⑤。与制定传统产业的激励政策不同，SAF的研发和生产在世界范围内还处于较低水平，国际组织和各国政府都难以预见制度的实施结果。因此，不论在国际条约层面还是各国的国内法层面，与SAF相关的法治建设还皆处于初期阶段，都是尽可能地采取灵活的鼓励政策而不是强制性法律规定的方式，以便一边观察实施效果一边鼓励产业尽快发展。
研究数据显示，飞机航空燃油燃烧的碳排放占民航碳排放总量的79%，减少航油碳排放成为民航业碳减排的关键问题。国际航空运输协会(IATA)预测，到2050年，航空业中65%的碳减排将通过使用SAF实现。
中国航空油料集团有限公司党委常委、副总经理龚丰告诉科技日报记者，发展SAF被视为民航业实现净零碳排放目标最有潜力的减排措施。目前，IATA、欧盟、美国以及我国都制定了短、中、长期的SAF应用目标和航空碳减排目标。
例如，欧盟要求，2025年起SAF强制掺混比例从2%开始逐年提高，直至2050年达到70%。美国提出，2050年全部航空用油来自SAF。英国、法国、德国、荷兰等国也都制定了SAF使用计划，并提出2050年SAF的使用比例达到30%以上的基本目标。
我国积极推动SAF的应用。《“十四五”民航绿色发展专项规划》提出，力争2025年当年SAF消费量达到2万吨以上。近日，工信部、科技部、财政部、中国民用航空局联合印发的《绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)》提出，到2025年，使用SAF的国产民用飞机实现示范应用。
“SAF与石油基航空燃料在组成、性能和功能上是一致的，使用SAF几乎不需要对现有的飞行器及航空基础设施进行额外改动。”龚丰说，这是SAF应用的一大优势，各国也因此非常重视SAF的研发和应用。
龚丰介绍，目前，SAF在国外69家机场实现了常态化供应，在40家机场达到了批次供应的程度。从飞行航班看，全球已有52万架次航班使用SAF进行商业飞行。“虽然目前全球SAF生产能力不到200万吨，但全球在建的SAF生产设施达211个，共计将达到5856万吨产能。”龚丰说。
目前，SAF的生产原料主要分为酯类、纤维素类和气体类三种。其中，酯类原料包括废弃油脂、油基生物质和海藻等，纤维素类原料包括农林废弃物和城市固体废物等，气体类原料包括工业废气、从空气中捕获的二氧化碳和绿氢等。
“酯类原料的代表生产工艺为HEFA生产工艺，它的全称为酯类和脂肪酸类加氢，是目前全球最成熟的SAF生产工艺。”夏祖西说，我国HEFA生产工艺发展较成熟，由中国石化镇海炼化厂使用HEFA生产工艺自主生产的SAF已于2022年获得适航批准并投入民航使用。
“目前，我国只有HEFA生产工艺的产业化是成熟的。”夏祖西表示，我国纤维素类和气体类原料的SAF生产还处于研究阶段，相关工艺技术尚不成熟，距离产业化仍有较长距离，短期内难以投入民航市场使用。
对此，夏祖西建议，加快新技术储备。“在工艺技术方面，加强科研投入，打通实验室小试规模生产全流程，进而联合国内知名企业、石油石化企业、投资公司等进行中试放大，实现产业化，扩展我国SAF的新工艺，推动SAF由单一化向多元化发展。”
“推动航空能源绿色转型，加强SAF生产技术的研发和应用是破局关键。”龚丰介绍，中国航空油料集团2019年与中国科学院广州能源所合作承担“纤维素类生物质催化制备生物航油技术研究与示范”项目，2021年与民航二所合作承担“航空替代燃料燃烧特性和适航审定理论方法研究”项目。未来，集团将加快推动技术研发进度，推进SAF掺混、检测、运输、存储、加注、安全保障及品质管控研究，加强相关技术标准储备与制定。
在2023年底举办的首届CATA航空大会绿色分论坛上，中国航空运输协会副理事长任英利认为，在SAF生产技术未取得突破性进展的条件下，现阶段我国SAF产业亟需得到国家支持。
记者了解到，在民航碳达峰碳中和工作领导小组的指导下，中国航空运输协会联合会员单位对国产SAF商业应用的推广进程开展了研究。研究结果显示，应用SAF与市场机制抵消同样二氧化碳量，成本相差近20倍。
任英利认为，现阶段，航空公司依然面临着严峻的SAF替代传统燃料的成本压力。相比其他市场抵消机制，亟需制定SAF强制推广措施，激发市场消费活力，扩大生产规模，降低SAF成本。
夏祖西也有相同观点。他认为，SAF产业未形成规模化生产供应，缺乏明确的长远使用目标和路线图，这些原因导致SAF价格昂贵，制约了我国SAF大规模使用。
夏祖西介绍，为促进SAF的使用，美国、欧盟和英国等均制定了具体的SAF使用目标。美国通过激励政策对使用SAF的航空公司进行补贴。欧盟相关法案要求2025年、2035年和2050年的SAF使用量分别为2%、20%和70%，并对未完成设定目标值的利益相关方进行罚款。
夏祖西认为，相关部委应形成联合工作机制，明确SAF的产业支持、税收、金融以及推广使用政策。同时，建立产业链协同机制，让利益相关方更多参与到SAF的产业链建设中。此外，还要借鉴国外的先进经验，构建国内SAF使用的商业模式。
“SAF是民航业落实‘双碳’目标的关键，应从国家战略层面加强顶层设计，进一步明晰SAF的战略定位，研究出台SAF中长期发展规划，加快推进SAF产业全链条发展。”任英利建议，在国家层面逐步形成航空绿色能源产业联盟，从技术、市场、政策等多方面系统推进我国SAF产业链发展，更好服务民航业深度脱碳。（科技日报）
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