Il futuro del volo in un mondo a zero emissioni di carbonio:9 scenari, tanto carburante per l'aviazione sostenibile

Parecchi principali compagnie aeree si sono impegnati a raggiungere lo zero netto emissioni di carbonio entro la metà del secolo per combattere il cambiamento climatico.È un obiettivo ambizioso che richiederà un enorme aumento dei carburanti sostenibili per l’aviazione, ma questo da solo non sarà sufficiente, la nostra ultima ricerca spettacoli.

L’idea che gli aerei di linea funzionino esclusivamente con carburante ricavato dall’olio da cucina usato dei ristoranti o dagli steli di mais potrebbe sembrare futuristica, ma è non così lontano.

Le compagnie aeree lo sono già sperimentando con carburanti per l’aviazione sostenibili, compresi i biocarburanti ottenuti da residui agricoli, alberi, mais e olio da cucina usato, e carburanti sintetici realizzati con carbonio catturato e idrogeno verde.

United Airlines, che è stato utilizzando una miscela di olio usato, grassi di scarto e combustibili fossili su alcuni voli da Los Angeles e Amsterdam, di recente piani annunciati alimentare 50.000 voli all’anno tra i suoi hub di Chicago e Denver utilizzando carburanti per l’aviazione sostenibili a base di etanolo entro il 2028.Anche la compagnia aerea ha lanciato un fondo di 100 milioni di dollari il febbraioIl 21 gennaio 2023, con Air Canada, Boeing, GE Aerospace, JPMorgan Chase e Honeywell per investire in startup sostenibili di carburante per l’aviazione per espandere il settore.

In un nuovo studio, abbiamo esaminato diverse opzioni per l’aviazione per raggiungere emissioni nette pari a zero.

IL linea di fondo:La sostituzione del carburante fossile con carburanti sostenibili per l’aviazione sarà fondamentale, ma l’industria dovrà comunque investire cattura e stoccaggio del carbonio direttamente nell’aria per compensare le emissioni che non possono essere tagliate.Ogni percorso presenta importanti compromessi e ostacoli.

Scenari per il futuro

Prima della pandemia, nel 2019, l’aviazione rappresentava la situazione circa il 3,1% delle emissioni globali totali di anidride carbonica derivanti dalla combustione di combustibili fossili e il numero di miglia passeggeri percorse ogni anno era in aumento.Se le emissioni del trasporto aereo fossero un Paese, questo lo renderebbe il sesto maggiore emettitore, subito dopo il Giappone.

Oltre a rilasciare emissioni di carbonio, la combustione del carburante per aerei produce fuliggine e vapore acqueo, noti come scie di condensazione. che contribuiscono al riscaldamento, e questi problemi non possono essere evitati passando a carburanti per l’aviazione sostenibili.

L’aviazione è anche uno dei settori dell’economia più difficili da decarbonizzare.Si stanno sviluppando piccoli aerei elettrici e alimentati a idrogeno, ma sono probabili voli a lungo raggio con molti passeggeri decenni di distanza.

Abbiamo sviluppato e analizzato nove scenari che abbraccia una gamma di domanda prevista di passeggeri e merci, intensità energetica e intensità di carbonio del trasporto aereo per esplorare come il settore potrebbe arrivare a zero emissioni nette entro il 2050.

Abbiamo scoperto che potrebbero essere necessari fino a 19,8 exajoule di carburante sostenibile per l’aviazione affinché l’intero settore raggiunga zero emissioni nette di CO₂.Con altri miglioramenti in termini di efficienza, tale valore potrebbe essere ridotto a soli 3 exajoule.Per metterlo nel contesto, 3 exajoule equivalgono quasi a tutti biocarburanti prodotti nel 2019 e supera di gran lunga gli 0,005 exajoule di carburante per aerei a base biologica prodotto nel 2019.Un exajoule è una misura di energia.

Volare di meno e migliorare l’efficienza energetica degli aerei, come l’utilizzo atterraggi “planati” più efficienti che consentono alle compagnie aeree di avvicinarsi all'aeroporto con i motori quasi al minimo, possono aiutare a ridurre la quantità di carburante necessaria.Ma anche nei nostri scenari più rosei – dove la domanda cresce dell’1% all’anno, rispetto alla media storica del 4% all’anno, e l’efficienza energetica migliora del 4% all’anno anziché dell’1% – l’aviazione avrebbe comunque bisogno di circa 3 exajoule di energia sostenibile. carburanti per l'aviazione.

Perché gli offset sono ancora necessari

Una rapida espansione dei biocarburanti sostenibili per l’aviazione è più facile a dirsi che a farsi.Potrebbero essere necessari fino a 1,2 milioni di miglia quadrate (300 milioni di ettari) di terreno dedicato alla coltivazione di colture da trasformare in carburante – circa il 19% dei terreni coltivati ​​globali oggi.

Un’altra sfida è il costo.IL prezzo medio globale del carburante fossile per aerei Il costo è di circa 3 dollari al gallone (0,80 dollari al litro), mentre il costo per produrre carburanti per aerei a base biologica è spesso il doppio.Il più economico, HEFA, che utilizza grassi, oli e grassi, ha un costo compreso tra 2,95 e 8,67 dollari al gallone (da 0,78 a 2,29 dollari al litro), ma dipende dalla disponibilità degli oli usati.

Biocarburanti Fischer-Tropsch, prodotti da una reazione chimica che converte il monossido di carbonio e l'idrogeno in idrocarburi liquidi, vanno da $ 3,79 a $ 8,71 al gallone (da $ 1 a $ 2,30 al litro).E combustibili sintetici vanno da $ 4,92 a $ 17,79 al gallone (da $ 1,30 a $ 4,70 al litro).

Realisticamente, il raggiungimento dell’obiettivo zero delle emissioni nette dipenderà probabilmente anche dalla rimozione dell’anidride carbonica.

In un futuro con un utilizzo delle compagnie aeree simile a quello odierno, si dovrebbero eliminare fino a 3,4 gigatonnellate di anidride carbonica. catturato dall'aria e rinchiuso – pompati nel sottosuolo, ad esempio – affinché l’aviazione raggiunga lo zero netto.Ciò potrebbe costare trilioni di dollari.

Affinché queste compensazioni siano efficaci, anche la rimozione del carbonio dovrebbe seguire a robusti criteri di ammissibilità ed essere effettivamente permanente.Questo è non sta accadendo oggi nei programmi di compensazione delle compagnie aeree, dove le compagnie aeree acquistano per lo più compensazioni economiche e non permanenti, come quelle che comportano progetti di conservazione e gestione delle foreste.

Ai nostri risultati si applicano alcune avvertenze, che potrebbero aumentare ulteriormente la necessità di compensazioni.

La nostra valutazione presuppone che i carburanti per l’aviazione sostenibili abbiano emissioni nette di carbonio pari a zero.Tuttavia, le materie prime per questi combustibili attualmente hanno emissioni del ciclo di vita, compresi i fertilizzanti, l'agricoltura e i trasporti.Anche l'American Society for Testing Materials ha attualmente un limite massimo limite di fusione:fino al 50% i carburanti sostenibili possono essere miscelati con il carburante per aerei convenzionale per l’aviazione negli Stati Uniti, sebbene le compagnie aeree abbiano già effettuato dei test Miscele 100% in Europa.

Come superare gli ultimi ostacoli

Per incontrare il obiettivi climatici stabilito dal mondo, le emissioni in tutti i settori devono diminuire, compresa l’aviazione.

Anche se la riduzione della domanda contribuirebbe a ridurre la dipendenza dai carburanti sostenibili per l’aviazione, è più probabile che sempre più persone voleranno in futuro, man mano che sempre più persone diventeranno più ricche.I miglioramenti in termini di efficienza contribuiranno a ridurre la quantità di energia necessaria per alimentare l’aviazione, ma non la elimineranno.

Aumentare la produzione sostenibile di carburante per l’aviazione potrebbe ridurne i costi. Quote, come quelli introdotti nel Il “Fit for 55” dell’Unione Europea piano, sussidi e crediti d'imposta, come quelli negli Stati UnitiL’Inflation Reduction Act firmato nel 2022 e una carbon tax o altri prezzi sul carbonio possono tutti contribuire a raggiungere questo obiettivo.

Inoltre, dato il ruolo che la cattura del carbonio dall’atmosfera svolgerà nel raggiungimento dell’obiettivo di zero emissioni nette, è necessario un sistema di contabilità più solido a livello internazionale per garantire che le compensazioni compensino gli impatti diversi dalla CO₂ del trasporto aereo.Se questi ostacoli venissero superati, il settore dell’aviazione potrebbe raggiungere l’obiettivo di zero emissioni nette entro il 2050.

Questo aggiorna un articolo originariamente pubblicato Febbraio6, 2023, per includere l’annuncio del fondo di investimento di United Airlines.