مستقبل الطيران في عالم خالٍ من الكربون:9 سيناريوهات، الكثير من وقود الطيران المستدام

عديد شركات الطيران الكبرى وقد تعهدت بذلك الوصول إلى صافي الصفر انبعاثات الكربون بحلول منتصف القرن لمكافحة تغير المناخ.إنه هدف طموح سيتطلب زيادة هائلة في وقود الطيران المستدام، لكن هذا وحده لن يكون كافيا. أحدث أبحاثنا يظهر.

قد تبدو فكرة تشغيل الطائرات النفاثة فقط بالوقود المصنوع من زيت الطهي المستعمل من المطاعم أو سيقان الذرة فكرة مستقبلية، لكنها ليس هذا بعيدا.

الخطوط الجوية هي تجريب بالفعل مع وقود الطيران المستدام، بما في ذلك الوقود الحيوي المصنوع من المخلفات الزراعية والأشجار والذرة وزيت الطهي المستخدم، والوقود الاصطناعي المصنوع من الكربون المحتجز والهيدروجين الأخضر.

الخطوط الجوية المتحدة، والتي كانت باستخدام مزيج من الزيوت المستعملة أو نفايات الدهون والوقود الأحفوري على بعض الرحلات الجوية من لوس أنجلوس وأمستردام مؤخرًا الخطط المعلنة لتشغيل 50 ألف رحلة سنويًا بين مركزي شيكاغو ودنفر باستخدام وقود الطيران المستدام المعتمد على الإيثانول بحلول عام 2028.شركة الطيران أيضا أطلقت صندوقًا بقيمة 100 مليون دولار أمريكي في فبرايرأعلنت شركة Air Canada، وBoeing، وGE Aerospace، وJPMorgan Chase، وHoneywell، عن استثمارها في شركات ناشئة تعمل في مجال وقود الطيران المستدام لتوسيع الصناعة.

وفي دراسة جديدة، قمنا بدراسة الخيارات المختلفة للطيران للوصول إلى صافي الانبعاثات إلى الصفر.

ال خلاصة القول:سيكون استبدال وقود الطائرات الأحفوري بوقود طيران مستدام أمرًا بالغ الأهمية، لكن الصناعة ستظل بحاجة إلى الاستثمار فيه احتجاز الكربون في الهواء المباشر وتخزينه لتعويض الانبعاثات التي لا يمكن خفضها.يحتوي كل مسار على مقايضات وعقبات مهمة.

سيناريوهات للمستقبل

قبل الوباء، في عام 2019، كان الطيران يمثل أهمية كبيرة حوالي 3.1% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية الناجمة عن احتراق الوقود الأحفوري، وعدد الأميال التي يقطعها الركاب كل عام آخذ في الارتفاع.إذا كانت انبعاثات الطيران دولة، فإن ذلك سيجعلها سادس أكبر مصدر للانبعاثات، بعد اليابان مباشرة.

بالإضافة إلى إطلاق انبعاثات الكربون، يؤدي حرق وقود الطائرات إلى إنتاج السخام وبخار الماء، المعروف باسم النفاثات. التي تساهم في الاحترار, ولا يمكن تجنب هذه الأمور عن طريق التحول إلى وقود الطيران المستدام.

يعد الطيران أيضًا أحد أصعب قطاعات الاقتصاد في إزالة الكربون.ويجري تطوير طائرات صغيرة تعمل بالكهرباء والهيدروجين، ولكن من المرجح أن تكون هناك رحلات طويلة المدى تحمل عددًا كبيرًا من الركاب عقودا بعيدا.

قمنا بتطوير وتحليل تسعة سيناريوهات تغطي مجموعة من الطلب المتوقع للركاب والشحن، وكثافة الطاقة وكثافة الكربون في الطيران لاستكشاف كيف يمكن للصناعة الوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

لقد وجدنا أنه قد تكون هناك حاجة إلى ما يصل إلى 19.8 إكساجول من وقود الطيران المستدام للقطاع بأكمله للوصول إلى صافي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى الصفر.ومع تحسينات الكفاءة الأخرى، يمكن تقليل ذلك إلى ما لا يقل عن 3 إكساجول.لوضع ذلك في سياقه، 3 إكساجول تعادل الكل تقريبًا الوقود الحيوي المنتج في عام 2019 ويتجاوز بكثير 0.005 إكساجول من وقود الطائرات الحيوي الذي تم إنتاجه في عام 2019.الإكزاجول هو مقياس للطاقة.

الطيران بشكل أقل وتحسين كفاءة استخدام الطاقة في الطائرات، مثل الاستخدام عمليات هبوط "انزلاقية" أكثر كفاءة التي تسمح لشركات الطيران بالاقتراب من المطار بمحركات شبه خاملة، يمكن أن تساعد في تقليل كمية الوقود المطلوبة.ولكن حتى في أكثر السيناريوهات تفاؤلاً - حيث ينمو الطلب بنسبة 1% سنويًا، مقارنة بالمتوسط ​​التاريخي البالغ 4% سنويًا، وتتحسن كفاءة الطاقة بنسبة 4% سنويًا بدلاً من 1% - سيظل الطيران بحاجة إلى حوالي 3 إكساجول من الطاقة المستدامة. وقود الطيران.

لماذا لا تزال الإزاحات ضرورية

إن الحديث عن التوسع السريع في استخدام الوقود الحيوي كوقود الطيران المستدام أسهل من الفعل.وقد يتطلب الأمر ما يصل إلى 1.2 مليون ميل مربع (300 مليون هكتار) من الأراضي المخصصة لزراعة المحاصيل لتحويلها إلى وقود ــ ما يقرب من 19% من الأراضي الزراعية العالمية اليوم.

التحدي الآخر هو التكلفة.ال متوسط ​​السعر العالمي لوقود الطائرات الأحفوري تبلغ تكلفة الوقود الحيوي حوالي 3 دولارات أمريكية للجالون الواحد (0.80 دولارًا أمريكيًا للتر)، في حين أن تكلفة إنتاج وقود الطائرات الحيوي غالبًا ما تكون ضعف ذلك المبلغ.الأرخص، هيفا, ، الذي يستخدم الدهون والزيوت والشحوم، وتتراوح التكلفة من 2.95 دولارًا إلى 8.67 دولارًا للغالون (0.78 دولارًا إلى 2.29 دولارًا للتر)، لكن ذلك يعتمد على توفر نفايات الزيوت.

الوقود الحيوي فيشر-تروبش, وتتراوح أسعار البنزين، التي يتم إنتاجها عن طريق تفاعل كيميائي يحول أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربونات سائلة، بين 3.79 دولارًا إلى 8.71 دولارًا للغالون (من 1 إلى 2.30 دولارًا للتر).و الوقود الاصطناعي تتراوح أسعارها من 4.92 دولارًا إلى 17.79 دولارًا للغالون (من 1.30 دولارًا إلى 4.70 دولارًا للتر).

ومن الناحية الواقعية، فإن الوصول إلى صافي انبعاثات صفرية من المرجح أن يعتمد أيضا على إزالة ثاني أكسيد الكربون.

في المستقبل مع استخدام مماثل لشركات الطيران كما هو الحال اليوم، يجب أن يكون هناك ما يصل إلى 3.4 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون تم التقاطها من الجو وإغلاقها - يتم ضخها تحت الأرض، على سبيل المثال - حتى يصل الطيران إلى صافي الصفر.وقد يكلف ذلك تريليونات الدولارات.

لكي تكون هذه التعويضات فعالة، يجب أن تتبع عملية إزالة الكربون أيضًا أ معايير أهلية قوية وتكون دائمة بشكل فعال.هذا هو لا يحدث اليوم في برامج تعويض شركات الطيران، حيث تقوم شركات الطيران في الغالب بشراء تعويضات رخيصة وغير دائمة، مثل تلك التي تنطوي على مشاريع الحفاظ على الغابات وإدارتها.

تنطبق بعض المحاذير على النتائج التي توصلنا إليها، مما قد يزيد من الحاجة إلى التعويضات بشكل أكبر.

ويفترض تقييمنا أن وقود الطيران المستدام لا ينتج عنه أي انبعاثات كربونية.ومع ذلك، فإن المواد الأولية لهذا الوقود لديها حاليا انبعاثات دورة الحياة, بما في ذلك الأسمدة والزراعة والنقل.كما أن الجمعية الأمريكية لاختبار المواد لديها حاليًا حد أقصى حد المزج:تصل إلى 50% يمكن مزج الوقود المستدام مع وقود الطائرات التقليدي للطيران في الولايات المتحدة، على الرغم من قيام شركات الطيران باختباره 100% يمزج في أوروبا.

كيفية التغلب على العقبات النهائية

للقاء أهداف المناخ لقد قرر العالم أن الانبعاثات في جميع القطاعات يجب أن تنخفض - بما في ذلك الطيران.

في حين أن التخفيضات في الطلب من شأنها أن تساعد في تقليل الاعتماد على وقود الطيران المستدام، فمن المرجح أن المزيد والمزيد من الناس سوف يسافرون جوا في المستقبل، مع زيادة عدد الأشخاص الذين يصبحون أكثر ثراء.ستساعد تحسينات الكفاءة على تقليل كمية الطاقة اللازمة لتشغيل الطيران، لكنها لن تلغيها.

إن توسيع نطاق الإنتاج المستدام لوقود الطيران يمكن أن يؤدي إلى خفض تكاليفه. الحصص, ، مثل تلك التي تم تقديمها في الاتحاد الأوروبي و"صالح لـ 55" الخطة والإعانات و الاعتمادات الضريبية, ، مثل تلك الموجودة في الولايات المتحدة.ومن الممكن أن يساعد قانون خفض التضخم الموقع في عام 2022، وضريبة الكربون أو أي أسعار أخرى على الكربون، في تحقيق ذلك.

بالإضافة إلى ذلك، وبالنظر إلى الدور الذي سيلعبه احتجاز الكربون من الغلاف الجوي في تحقيق صافي انبعاثات صفرية، هناك حاجة إلى نظام محاسبة أكثر قوة على المستوى الدولي لضمان أن التعويضات تعوض التأثيرات غير المتعلقة بثاني أكسيد الكربون.وإذا تم التغلب على هذه العقبات، فمن الممكن أن يحقق قطاع الطيران صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

يقوم هذا بتحديث المقال نشر أصلا فبراير6 أكتوبر 2023، ليشمل إعلان صندوق الاستثمار التابع لشركة يونايتد إيرلاينز.