9 سيناريوهات ، الكثير من الوقود الحيوي المستدام

تعهدت العديد من شركات الطيران الكبرى بالوصول إلى صافي انبعاثات كربونية صفرية بحلول منتصف القرن لمكافحة تغير المناخ. إنه هدف طموح سيتطلب تكثيفًا هائلاً في وقود الطيران المستدام ، لكن هذا وحده لن يكون كافيًا ، وفقًا لأحدث أبحاثنا.

قد تبدو فكرة تشغيل الطائرات بالوقود المصنوع من زيت الطهي المستخدم فقط من المطاعم أو سيقان الذرة فكرة مستقبلية ، لكنها ليست بعيدة جدًا.

تقوم العديد من شركات الطيران بالفعل بتجربة وقود الطيران المستدام. وتشمل هذه الأنواع الوقود الحيوي المصنوع من مخلفات الزراعة والأشجار والذرة وزيت الطهي المستخدم. أنواع الوقود الأخرى اصطناعية ، مصنوعة من خلال الجمع بين الكربون الملتقط من الهواء والهيدروجين الأخضر ، المصنوع من الطاقة المتجددة. في كثير من الأحيان ، يمكنهم الانتقال مباشرة إلى خزانات وقود الطائرات الحالية التي تحتوي عادةً على وقود الطائرات الأحفوري.

أعلنت شركة يونايتد إيرلاينز ، التي كانت تستخدم مزيجًا من الزيوت المستعملة أو نفايات الدهون والوقود الأحفوري في بعض الرحلات الجوية من لوس أنجلوس وأمستردام ، في فبراير 2023 أنها أقامت شراكة مع شركات الوقود الحيوي لتشغيل 50000 رحلة جوية سنويًا بين شيكاغو وأمستردام. تستخدم محاور دنفر وقود طيران مستدام قائم على الإيثانول بحلول عام 2028.

في دراسة جديدة ، درسنا الخيارات المختلفة للطيران للوصول إلى صافي انبعاثات صفرية وقمنا بتقييم كيف يمكن أن يستمر السفر الجوي دون المساهمة في تغير المناخ.

الخلاصة: لكل مسار مقايضات وعقبات مهمة. سيكون استبدال وقود الطائرات الأحفوري بوقود الطائرات المستدام أمرًا بالغ الأهمية ، لكن الصناعة ستظل بحاجة إلى الاستثمار في التقاط الكربون وتخزينه مباشرة في الهواء لتعويض الانبعاثات التي لا يمكن خفضها.

سيناريوهات المستقبل

قبل الوباء ، في عام 2019 ، كان الطيران مسؤولاً عن حوالي 3.1٪ من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من احتراق الوقود الأحفوري ، وكان عدد الأميال التي يسافر بها الركاب كل عام في ارتفاع. إذا كانت انبعاثات الطيران دولة ، فإن ذلك يجعلها سادس أكبر مصدر للانبعاثات ، بعد اليابان عن كثب.

بالإضافة إلى إطلاق انبعاثات الكربون ، ينتج عن حرق وقود الطائرات السخام وبخار الماء ، المعروفين باسم النفاث ، الذي يساهم في ارتفاع درجة الحرارة ، ولا يتم تجنب ذلك عن طريق التحول إلى وقود الطيران المستدام.

يعد الطيران أيضًا أحد أكثر قطاعات الاقتصاد صعوبة في إزالة الكربون. يجري تطوير طائرات صغيرة تعمل بالكهرباء والهيدروجين ، لكن من المحتمل أن تفصلنا عقود الرحلات الطويلة مع الكثير من الركاب.

لقد طورنا وحللنا تسعة سيناريوهات تغطي مجموعة من المتوقع للطلب على الركاب والشحن ، وكثافة الطاقة وكثافة الكربون في الطيران لاستكشاف كيف يمكن أن تصل الصناعة إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

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. مع تحسينات الكفاءة الأخرى ، يمكن تقليل ذلك إلى أقل من 3 إكسجول. لوضع ذلك في السياق ، 3 exajoules يكاد يكون مكافئًا لجميع أنواع الوقود الحيوي المنتج في 2019 ويتجاوز بكثير 0.005 exajoule من وقود الطائرات الحيوي المنتج في عام 2019. exajoule هو مقياس للطاقة.

يمكن تقليل كمية الطيران وتحسين كفاءة الطاقة في الطائرات ، مثل استخدام عمليات هبوط أكثر كفاءة تسمح لشركات الطيران بالاقتراب من المطار بمحركات في وضع الخمول تقريبًا ، أن يساعد 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 exajoules من الاستدامة وقود الطائرات.

لماذا لا تزال التعويضات ضرورية

التوسع السريع في الوقود الحيوي المستدام وقود الطيران أسهل قولًا من فعله. قد يتطلب الأمر ما يصل إلى 1.2 مليون ميل مربع (300 مليون هكتار) من الأراضي المخصصة لتنمية السلك لتحويله إلى وقود – ما يقرب من 19 ٪ من الأراضي الزراعية العالمية اليوم.

التحدي الآخر هو التكلفة. يبلغ متوسط ​​السعر العالمي لوقود الطائرات الأحفوري حوالي 3 دولارات أمريكية للغالون الواحد (0.80 دولارًا للتر) ، في حين أن تكلفة إنتاج وقود الطائرات الحيوي غالبًا ما تكون ضعف هذا السعر. أرخصها ، HEFA ، التي تستخدم الدهون والزيوت والشحوم ، تتراوح تكلفتها من 2.95 دولارًا إلى 8.67 دولارًا للغالون (0.78 دولارًا إلى 2.29 دولارًا للتر الواحد) ، لكنها تعتمد على توافر نفايات الزيوت.

يتراوح الوقود الحيوي فيشر-تروبش ، الناتج عن تفاعل كيميائي يحول أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربونات سائلة ، من 3.79 دولار إلى 8.71 دولار للغالون (1 دولار إلى 2.30 دولار للتر). وتتراوح أسعار الوقود الصناعي من 4.92 دولار إلى 17.79 دولار للغالون (1.30 دولار إلى 4.70 دولار للتر).

من الناحية الواقعية ، من المرجح أن يعتمد الوصول إلى صافي الانبعاثات الصفرية أيضًا على إزالة ثاني أكسيد الكربون.

في المستقبل باستخدام شركات الطيران المماثلة اليوم ، يجب التقاط ما يصل إلى 3.4 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون من الهواء وإغلاقها بعيدًا – يتم ضخها تحت الأرض ، على سبيل المثال – للوصول إلى صافي الصفر. قد يكلف ذلك تريليونات الدولارات.

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

تنطبق بعض التحذيرات على النتائج التي توصلنا إليها ، والتي يمكن أن تزيد الحاجة إلى التعويضات بشكل أكبر.

يفترض تقييمنا أن وقود الطيران المستدام هو صافي انبعاثات الكربون. ومع ذلك ، فإن المواد الأولية لهذه الأنواع من الوقود لها حاليًا انبعاثات دورة الحياة ، بما في ذلك من الأسمدة والزراعة والنقل. لدى الجمعية الأمريكية لاختبار المواد حاليًا حدًا أقصى للمزج: يمكن مزج ما يصل إلى 50٪ من أنواع الوقود المستدام في وقود الطائرات التقليدي للطيران في الولايات المتحدة ، على الرغم من أن شركات الطيران تختبر مزيجًا بنسبة 100٪ في أوروبا.

كيف تتغلب على العقبات الأخيرة

لتحقيق الأهداف المناخية التي حددها العالم ، يجب تقليل الانبعاثات في جميع القطاعات – 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 يطيرون في المستقبل ، حيث يصبح المزيد من الناس أكثر ثراءً. ستساعد تحسينات الكفاءة على تقليل كمية الطاقة اللازمة لتشغيل الطيران ، لكنها لن تقضي عليها.

يمكن أن تؤدي زيادة الإنتاج المستدام لوقود الطائرات إلى خفض تكاليفه. يمكن أن تساعد الحصص ، مثل تلك التي تم تقديمها في خطة الاتحاد الأوروبي “مناسبة لـ 55” ، والإعانات والإعفاءات الضريبية ، مثل تلك الموجودة في قانون خفض التضخم الأمريكي الموقع في عام 2022 ، وضريبة الكربون أو أي سعر آخر على الكربون ، في تحقيق ذلك.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للدور الذي سيلعبه التقاط الكربون من الغلاف الجوي في تحقيق صافي انبعاثات صفرية ، هناك حاجة إلى نظام محاسبة أكثر قوة على الصعيد الدولي لضمان أن التعويضات تعوض عن تأثيرات الطيران غير ثاني أكسيد الكربون. إذا تم التغلب على هذه العقبات ، يمكن لقطاع الطيران أن يحقق صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2050.