O dekarbonizacji lotnictwa: zrównoważone paliwa lotnicze

Zrównoważone paliwo lotnicze (SAF), choć emituje podobne ilości CO2 podczas spalania co tradycyjne paliwo ropopochodne, może przyczynić się do znacznie niższej emisji netto – nawet o 30 do 85 proc. To możliwe dzięki odpowiednio zaprojektowanemu procesowi produkcji oraz dobrze dobranym surowcom. Eksperci z międzynarodowej firmy doradczej Kearney podkreślają, że SAF może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji lotnictwa, choć trzeba uważać, by jego produkcja nie przyniosła więcej szkody niż korzyści.

Obecnie preferowana technologia HEFA (przetwarzanie estrów i kwasów tłuszczowych) jest tylko tymczasowym rozwiązaniem, dopóki nie upowszechnią się bardziej wydajne technologie. Tymczasem potrzeba odejścia od tradycyjnych paliw w lotnictwie staje się coraz pilniejsza, czego dowodem są zarówno protesty klimatyczne, jak i nowe regulacje, takie jak te wprowadzane w Unii Europejskiej, czy zapowiedzi operatorów lotnisk.

Jednym z przykładów jest protest aktywistów klimatycznych na lotnisku Kolonia/Bonn w lipcu br., którzy pod hasłem „Ropa zabija” domagali się globalnego wycofania ropy, gazu i węgla do 2030 roku, także w lotnictwie. W 2023 roku Parlament Europejski przyjął przepisy, które zobowiązują unijne lotniska do zapewnienia, że od 2025 roku co najmniej 2 proc. paliw lotniczych będzie pochodzić ze źródeł ekologicznych, a ten udział ma wzrosnąć do 70 proc. do 2050 roku. Z kolei lotnisko Changi w Singapurze ogłosiło, że od 2026 roku wszystkie startujące z niego samoloty będą musiały korzystać z mieszanki zawierającej SAF.

W nadchodzących latach SAF może stać się kluczowym elementem w ograniczaniu emisji z lotów pasażerskich. Eksperci firmy Kearney zwracają jednak uwagę, że obecna produkcja SAF nie wystarcza na pokrycie globalnych potrzeb i jest kosztowna. Zwiększenie podaży może pociągać za sobą wysokie koszty, również środowiskowe. Ważne będzie zaprojektowanie zrównoważonego łańcucha wartości, obejmującego dobór surowców, produkcję, przetwarzanie i transport.

Zrównoważone paliwo lotnicze – rozwiązanie potrzebne, ale niewystarczające

Sektor lotniczy obecnie odpowiada za około 4 proc. globalnego ocieplenia spowodowanego działalnością człowieka, a do 2050 roku ten udział ma się podwoić, co podkreśla pilną potrzebę znalezienia rozwiązań ograniczających emisje w tej branży. Jednym z takich rozwiązań, które zyskuje na znaczeniu, jest zrównoważone paliwo lotnicze (Sustainable Aviation Fuel, SAF), produkowane m.in. z zużytego oleju spożywczego i roślin oleistych w technologii HEFA.

Mimo że rynek SAF dynamicznie się rozwija, paliwo to nie jest idealnym substytutem tradycyjnego paliwa. Choć emituje porównywalne ilości CO2 podczas spalania, wyzwaniem pozostaje zapewnienie wystarczającej produkcji SAF w sposób rzeczywiście zrównoważony. Bez odpowiednio zaprojektowanego łańcucha wartości, produkcja SAF może prowadzić do negatywnych skutków, takich jak wylesianie, degradacja gleby, zanieczyszczenie wody oraz wzrost cen żywności, co podważałoby jego ekologiczne korzyści.

Marcin Okoński, partner z warszawskiego biura Kearney mówi: „jedną z barier w rozwoju zrównoważonego paliwa lotniczego jest dziś także cena. SAF kosztuje obecnie od trzech do pięciu razy więcej niż paliwo do silników odrzutowych. To jedna z przyczyn tego, że zrównoważone paliwo cieszy się dziś stosunkowo niewielką popularnością. Na 28 milionów lotów, jakie odbyły się na całym świecie w 2022 roku, tylko pół miliona korzystało z SAF. Korzyści skali pozwolą znacznie obniżyć koszty produkcji, ale potrzeba czasu, aby uruchomić zarówno nowe zakłady produkcyjne, jak i zapewnić surowce do ich zasilania. Wyzwaniem pozostaje także podaż. Problemem byłoby dziś zaspokojenie nawet połowy obecnego zapotrzebowania na paliwo lotnicze, wynoszącego 19 miliardów galonów”.

Eksperci z firmy Kearney zwracają uwagę, że choć zrównoważone paliwa lotnicze (SAF) są obiecującym rozwiązaniem w ograniczaniu emisji CO2 w lotnictwie, obecnie stosowana technologia HEFA jest jedynie etapem przejściowym. To konieczne rozwiązanie w okresie, kiedy inne technologie, takie jak produkcja paliwa z alkoholu (alcohol-to-jet), wodoru czy elektryczności (power-to-liquid), dojrzewają i stają się bardziej dostępne. Mimo że ich pełne wdrożenie i adaptacja mogą potrwać dziesięciolecia, HEFA wypełnia ważną lukę, umożliwiając ograniczenie emisji do momentu opracowania i upowszechnienia bardziej efektywnych, zeroemisyjnych paliw przyszłości.

Nie chodzi o paliwo, ale surowce do jego produkcji

Mimo że pod względem emisji podczas spalania, zrównoważone paliwo lotnicze nie różni się znacząco od tradycyjnych paliw, może odegrać istotną rolę w redukcji emisji netto, pod warunkiem, że cały proces – od doboru surowców, przez produkcję, po transport – będzie prowadzony w sposób zrównoważony. Eksperci z Kearney podkreślają jednak, że już teraz dużą barierą jest dostępność surowców. Choć SAF często produkuje się z takich materiałów jak zużyty olej spożywczy, odpady komunalne czy ścieki, ich ograniczona podaż stanowi wyzwanie. To paradoksalne, biorąc pod uwagę, że mowa o odpadach, jednak ich ilość może okazać się niewystarczająca do pokrycia globalnego zapotrzebowania na zrównoważone paliwo w lotnictwie.

„Obecnie najbardziej dojrzałą technologią wytwarzania biopaliw jest HEFA, wykorzystująca przetworzone estry i kwasy tłuszczowe, pochodzące np. ze zużytego oleju spożywczego. Teoretycznie jest to darmowy odpad, z którego dostępnością nie powinno być problemu, ale jak się okazuje to też jest wyzwaniem. Przykładem może być Wielka Brytania, która wg szacunków produkuje 250 milionów litrów zużytego oleju rocznie. Gdyby do produkcji biopaliw wykorzystać od 100 do 200 milionów litrów, to i tak zaspokoiło by to jedynie od 0,3 do 0,6 procent brytyjskiego zapotrzebowania na paliwo do silników odrzutowych”, tłumaczy Marcin Okoński.

Zrównoważone paliwa lotnicze produkowane w technologii HEFA mogą powstawać z różnych surowców, ale każdy z nich niesie pewne ograniczenia. Wykorzystanie roślin oleistych wymaga zwiększenia powierzchni upraw, co może prowadzić do presji na grunty rolnicze. Z kolei surowce takie jak odpady komunalne, ścieki czy odchody zwierzęce charakteryzują się dużą niejednorodnością, co wpływa na zmienną wydajność produkcji paliwa.

W średnioterminowej perspektywie obiecująca wydaje się technologia AtJ (alcohol-to-jet), która umożliwia produkcję paliwa z alkoholu. Jednak również tutaj pojawia się problem dostępności surowców, takich jak kukurydza czy trzcina cukrowa, co ogranicza skalę produkcji. Dlatego w dłuższej perspektywie największy potencjał przypisuje się technologiom wodorowym typu power-to-liquid (PtL), które mogą doprowadzić do osiągnięcia rzeczywistej zerowej emisji netto w sektorze lotniczym do 2050 roku.

Już teraz można zauważyć pozytywne inicjatywy w zarządzaniu produkcją SAF, zarówno w obszarze technologii, jak i kosztów. Po pierwsze, pojawiają się alianse między producentami paliw a dostawcami surowców, co pozwala na lepsze dopasowanie wsadu do technologii produkcji. Po drugie, zarządzanie kosztami może obejmować ubieganie się o subsydia i wsparcie finansowe, co poprawia rentowność produkcji SAF.

Innym sposobem jest zdefiniowanie miejsc w łańcuchu wartości, w którym linie lotnicze mogą mieć premię cenową za wykorzystywanie zrównoważonego paliwa (choćby w cenie biletu dla klientów preferujących bardziej ekologiczne podróże).