Paliwo lotnicze SAF. Marzenie o bezemisyjnym lataniu
5 października 2022
Aby natychmiast zmniejszyć emisje CO2 podczas lotów, istnieje w zasadzie tylko jedno rozwiązanie. Jest nim zrównoważone paliwo lotnicze, Sustainable Aviation Fuel w skrócie SAF. Dotychczas najczęściej produkowane jest z biomasy lub starego oleju spożywczego, względnie syntetyzowane ze składników węgla i wodoru. Żeby paliwo to było rzeczywiście neutralne pod względem emisji, musi być produkowane ze składników pochodzących ze źródeł odnawialnych.
Europa, a zwłaszcza Niemcy, mogłyby odegrać istotną rolę w tej branży. Lider światowego rynku pochodzi z Finlandii, w niemieckim Emsland uruchomiono w 2021 roku pierwszy na świecie zakład przemysłowy syntetycznego paliwa lotniczego. W Jülich koło Kolonii powstaje obecnie pierwsza na skalę przemysłową fabryka do produkcji kerozyny z energii słonecznej.
Bez alternatywy dla ekologicznej kerozyny
Nawet jeśli producenci samolotów pracują nad alternatywnymi silnikami, to loty średnio- i długodystansowe nie będą w stanie, w dłuższej perspektywie, poradzić sobie bez „zielonego paliwa”. „Prawie wszyscy analitycy dochodzą do wniosku, że SAF odgrywa kluczową rolę w każdym przyszłościowym scenariuszu”, pisze na blogu Dan Rutherford, dyrektor Programu Lotniczego Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu ICCT.
Powodem jest fakt, że żadne inne paliwo nie jest tak korzystne do latania. Szczególne znaczenie posiada tutaj gęstość energii – w odniesieni do masy i objętości. Akumulator litowo-jonowy, który mógłby pomieścić tyle energii, co zbiornik na paliwo w samolocie pasażerskim, byłby wielokrotnie większy i cięższy niż sam samolot. Natomiast wodór zawiera co prawda, przy tym samym ciężarze, trzy razy więcej energii niż kerozyna, ale zajmuje za to trzy razy więcej miejsca – nawet po skropleniu.
Emisje można ograniczyć od zaraz
Poza tym, nowe alternatywne silniki są nadal w fazie doświadczalnej, a SAF można bez problemu dodawać do konwencjonalnego paliwa lotniczego – teoretycznie w nieograniczonych ilościach, czyli możliwe jest używanie stuprocentowego SAF. Niezbędne poprawki techniczne i wydanie odpowiednich pozwoleń to tylko formalności.
Jednakże ilość produkowanego na całym świecie SAF jest tak mała, że jest to obecnie scenariusz czysto teoretyczny: w 2021 roku było to 125 mln litrów, co w sprzyjających warunkach wystarczy na lot jumbojeta z Frankfurtu czy Nowego Jorku do Sydney i z powrotem. Innymi słowy: w normalnym (nie pandemicznym) roku taka ilość może utrzymać globalne lotnictwo na niebie przez około trzy godziny.
Rozwój rynku tylko przy wsparciu politycznym?
Mało kto wątpi, że ruch lotniczy prędzej czy później znacznie przekroczy poziom sprzed okresu pandemii z 2020 roku. Jednakże lotnictwo powinno stać się neutralne pod względem emisji CO2 do 2050 roku. Według Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (IATA) 65 procent oszczędności powinno zostać osiągnięte dzięki właśnie zrównoważonemu paliwu. Jest tylko jeden problem: jak dotąd SAF jest od dwóch do pięciu razy droższy niż ropa naftowa– w zależności od metody produkcji i aktualnej ceny.
– Oczywiście, linie lotnicze nie będą dobrowolnie zwiększały swoich kosztów – mówi ekspert Rutherford. – Niewielkie sumy, jakie linie lotnicze wydają obecnie na SAF, nie wystarczą, aby naprawdę poszerzyć ofertę i zbudować prawdziwe rynki. Chodzi o poprawę wizerunku linii lotniczych.
Konieczność zwiększenia zdolności produkcyjnych SAF
Z tego powodu IATA wzywa rządy do proponowania zachęt mających zwiększyć udział SAF do dwóch procent do 2025 roku. Do tego właśnie UE chce zobowiązać cywilne linie lotnicze. USA planują odliczenia podatku od domieszek SAF.
Według IATA wymagałoby to zdolności produkcyjnych na poziomie pięciu miliardów litrów rocznie do 2025 roku. Szanse na to są całkiem spore. Według lidera rynku Neste z Finlandii, firma ta mogłaby sama dostarczyć ilość zużytą, zgodnie z danymi IATA, w 2021 roku. Neste twierdzi, że jest w stanie wyprodukować 1,9 miliarda litrów SAF do 2023 roku i 2,75 miliarda litrów od 2026 roku. Lider rynku amerykańskiego, World Energy, ma zamiar zwiększyć produkcję SAF do 1,15 miliarda litrów do 2024 roku i ponownie ją podwoić do 2026 roku.
Dominujące technologie przetwarzają odpady
Istnieje wiele certyfikowanych metod wytwarzania SAF. Na rynku dominuje tak zwany proces HEFA. Według amerykańskiego producenta SkyNRG w ten sposób powstaje 95 procent światowej produkcji. W przeciwieństwie na przykład do bioetanolu, którego produkcja wymaga cukru lub kukurydzy, w SAF nie wykorzystuje się, zdaniem producentów, żadnych surowców jadalnych. Odpady takie są poddawane recyklingowi: jest to głównie zużyty olej do smażenia. Ale także inne oleje i tłuszcze odpadowe z rolnictwa, przemysłu spożywczego i innych sektorów. Nie ma zatem konkurencji w stosunku do upraw związanych z żywnością.
Według producentów, w całym procesie – od transportu surowców po ich spalanie w silnikach – powstaje do 80 procent mniej emisji niż w przypadku ropy naftowej. Produkt końcowy jest obecnie zatwierdzony jako dodatkowa mieszanka do połowy lotów komercyjnych.
Paliwo syntetyczne będzie dominowało?
Według Neste, trudno powiedzieć, jaką ilość paliwa SAF można by wyprodukować z odpadów dostępnych na całym świecie, ale jest ich na tyle dużo, aby w nadchodzących latach znacznie zwiększyć produkcję ekologicznego paliwa. Jednak w perspektywie średnioterminowej wydaje się jasne, że do zaspokojenia globalnego popytu potrzebne będą inne zasoby, a tym samym inne metody produkcji. Dwie z nich dopiero zaczynają powstawać: kerozyna syntetyczna i solarna.
Po powstaniu pierwszego na świecie zakładu przemysłowego produkcji kerozyny syntetycznej w Emsland w 2021 roku, jego właściciel Ineratec chce teraz zrobić kolejny krok i zbudować fabrykę, która będzie prawie 40 razy wydajniejsza: w Industriepark Höchst we Frankfurcie Ineratec chce wytwarzyć około 4,6 miliona litrów SAF od 2026 roku, co stanowi około czterech procent zapotrzebowania Niemiec na paliw lotnicze. Zrównoważona nafta syntetyczna składa się z CO2 – pochodzącego z biogazowni, spalin lub otaczającego powietrza – oraz zielonego wodoru. Główny problem polega na tym, że produkcja kosztuje ogromne ilości zwykłej energii elektrycznej.
Kerozyna solarna i inne innowacje
Tego problemu chce uniknąć szwajcarska firma Synhelion, pozyskując SAF bezpośrednio z energii słonecznej. W tym celu światło słoneczne – jak w elektrowni z wieżą słoneczną – odbija się od szczytu wieży za pomocą dużej liczby płaszczyzn odblaskowych. Następnie specjalny nośnik pochłania ciepło i przekazuje je do reaktora, który wykorzystuje je do produkcji tego samego gazu syntezowego z CO2 i pary wodnej, która jest również produktem pośrednim syntezy SAF.
We wrześniu firma Synhelion rozpoczęła w miejscowości Jülich koło Kolonii budowę pierwszego zakładu przemysłowej produkcji paliwa solarnego. Technologia została opracowana w tamtejszym centrum badawczym i przetestowana w Hiszpanii. Technologia ta ma być teraz zoptymalizowana i wprowadzona na rynek. Jednak według Synhelion zakłady komercyjne potrzebują bardzo nasłonecznionych lokalizacji. W 2025 roku firma chce wprowadzić na rynek 500.000 litrów kerozyny solarnej. W 2030 roku powinno być już 875 milionów litrów.
Konieczne są alternatywne technologie
– Także Neste już teraz poszukuje alternatywnych technologii – powiedział DW przedstawiciel tej firmy. Możliwymi surowcami są glony, odpady komunalne i biomasa drzewna. Technologie te są wciąż na wczesnym etapie badań, ale uważane są za bardzo obiecujące. Amerykański Departament Energii wyliczył, że ponad 60 miliardów litrów SAF można wyprodukować rocznie z samych tylko odpadów leśnych i rolniczych w Stanach Zjednoczonych. Byłoby to 13 procent światowego popytu w 2050 roku, który IATA szacuje na 449 miliardów litrów. To sto razy więcej niż planowane zużycie w 2025 roku. Można więc założyć, że w tym wyścigu do grona zwycięzców należeć będzie nie tylko jedna technologia.