การลดคาร์บอนของการเดินทางทางอากาศด้วยเชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืน

คุณจะบินแบบไร้คาร์บอนได้อย่างไร

การบินคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 3% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลก หากโลกจริงจังกับการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในศตวรรษนี้ การเดินทางทางอากาศก็จำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน

เรือสามารถแล่นได้ รถยนต์สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้ ขณะนี้ไม่มีตัวเลือกใดใช้ได้กับเครื่องบิน แล่นด้วยเหตุผลที่ชัดเจน ส่วนแบตเตอรี่นั้น เนื่องจากมีน้ำหนักมาก ไม่มีความหนาแน่นของพลังงาน มีระยะการทำงานที่จำกัดและอาจเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ได้ ดังนั้นสำหรับอนาคตอันใกล้ เครื่องบินจะยังต้องใช้เชื้อเพลิงของเหลว

เชื้อเพลิงเครื่องบินแบบธรรมดาเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบ ในระยะสั้น เชื้อเพลิงเครื่องบินที่ทำจากแหล่งคาร์บอนต่ำหมุนเวียนเป็นทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากการเดินทางทางอากาศ เชื้อเพลิงเครื่องบินประเภทนี้มักเรียกกันว่าเชื้อเพลิงการบินอย่างยั่งยืนหรือ SAF

เกี่ยวกับ SAF

SAF ครอบคลุมเชื้อเพลิงหลายประเภทที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยแต่ละชนิดผลิตจากวัตถุดิบตั้งต้นที่แตกต่างกันโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ได้ของเหลวที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันเล็กน้อย

SAF สามารถผลิตจากวัตถุดิบหมุนเวียนหรือของเสียได้หลากหลาย รวมถึงน้ำมันพืช น้ำมันที่ใช้แล้ว กากการเกษตร ของเสียจากป่าไม้ พืชพลังงาน น้ำตาลทั่วไป หรือแม้แต่ CO2 ที่จับมาจากบรรยากาศ มีเส้นทางการผลิตที่ได้รับอนุมัติอย่างสมบูรณ์สำหรับการสร้าง SAF 7 วิธี; ซึ่งหนึ่งในนั้นจะใช้ที่ไซต์การผลิตแต่ละแห่งขึ้นอยู่กับความพร้อมของวัตถุดิบ กฎระเบียบในท้องถิ่น วัตถุประสงค์ด้านความยั่งยืน และต้นทุนการผลิต

ในปี 2024 SAF ส่วนใหญ่ผลิตโดยวิถีทาง HEFA (Hydro processed Esters and Fatty Acids) ซึ่งใช้ไขมันเสีย น้ำมัน และจาระบีเป็นวัตถุดิบตั้งต้น HEFA ต้องการรายจ่ายฝ่ายทุนที่ต่ำกว่าวิธีการอื่นๆ โดยมีวัตถุดิบตั้งต้นพร้อมใช้งานและตรงกับความหนาแน่นของพลังงานของเชื้อเพลิงฟอสซิล SAF ที่ผลิตโดย HEFA สามารถผสมได้ถึง 50/50 ผสมกับเชื้อเพลิงเครื่องบินทั่วไป และโดยทั่วไป SAF จะส่งผลให้ประหยัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ถึง 70% ตลอดวงจรชีวิตของเชื้อเพลิง

เส้นทางการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอีกเส้นทางหนึ่งคือ ATJ (แอลกอฮอล์เป็นเจ็ท) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนชีวมวลที่มีน้ำตาลหรือแป้ง เช่น อ้อยและเมล็ดข้าวโพด ให้เป็นเอทานอลหรือแอลกอฮอล์อื่นๆ ผ่านการหมัก จากนั้นแอลกอฮอล์เหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเป็น SAF ซึ่งสามารถนำมาใช้ผสม 50/50 กับเชื้อเพลิงเครื่องบินแบบธรรมดาได้อีกครั้ง รูปแบบขั้นสูงอื่นๆ ของ SAF มีอยู่ แต่ละรูปแบบอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาที่แตกต่างกัน

บางทีเส้นทางที่ตื่นเต้นเร้าใจที่สุดคือ Power-to-Liquid (PtL) SAF คือจุดที่ SAF สังเคราะห์ทำจากปฏิกิริยาไฮโดรเจนสีเขียว (ผลิตจากอิเล็กโทรลิซิสที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานทดแทน) กับคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ เส้นทางนี้ได้รับประโยชน์จากข้อจำกัดด้านความพร้อมของวัตถุดิบต่ำ และสามารถกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศเพื่อผลิตเชื้อเพลิงได้ อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เขียนในปี 2024 นี่เป็นวิธีการสร้าง SAF ที่มีราคาแพงและยังไม่สามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์ในวงกว้าง

ข้อดีของ SAF

การเผาไหม้ของ SAF จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่เทียบเคียงได้กับเชื้อเพลิงเครื่องบินธรรมดา แต่ SAF มีข้อได้เปรียบตลอดวงจรการใช้งาน เมื่อใช้ชีวมวลเพื่อสร้าง SAF พืชจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในขณะที่สังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งจะต่อต้านการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการบินที่ขับเคลื่อนโดย SAF การใช้ SAF จึงช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมาก ขึ้นอยู่กับการเลือกวัตถุดิบตั้งต้น กระบวนการผลิตที่ใช้ การขนส่ง และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินที่เกี่ยวข้อง

SAF รูปแบบขั้นสูงเพิ่มเติมซึ่งไม่ต้องใช้ชีวมวลเป็นวัตถุดิบสามารถให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า อาจลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้ประมาณ 80-100% ตลอดวงจรชีวิตของเชื้อเพลิง PtL SAF อาจส่งผลให้มีเชื้อเพลิงเครื่องบินหมุนเวียนที่เป็นกลางทางคาร์บอนอย่างแท้จริง

SAF มีข้อได้เปรียบเพิ่มเติม มันเข้ากันได้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบินในปัจจุบันและโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิง ท่อส่งและถังในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตและผู้ประกอบการสายการบิน บริษัทน้ำมัน ซัพพลายเออร์น้ำมันเครื่องบิน และสนามบินไม่จำเป็นต้องลงทุนจำนวนมากเพื่อให้มีความยั่งยืนมากขึ้น พวกเขาสามารถ “เติม” น้ำมันเชื้อเพลิงได้ทันที

SAF สามารถผสมกับเชื้อเพลิงเครื่องบินธรรมดาได้ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน (โดยทั่วไปคือ 30-50%) ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต SAF บางชนิดสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องผสมเลย

ข้อเสียของ SAF

SAF มีศักยภาพมาก แต่ก็ยังมีอุปสรรคที่ต้องเอาชนะ ความพร้อมของวัตถุดิบเป็นข้อจำกัดในการใช้อย่างแพร่หลาย การเดินทางทางอากาศเป็นเรื่องใหญ่ (และเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ) โดยมีเที่ยวบินเชิงพาณิชย์มากกว่า 100,000 เที่ยวบินต่อวัน ซึ่งใช้เชื้อเพลิงประมาณ 1 พันล้านลิตร ในโลกนี้มีน้ำมันปรุงอาหารหรือเอทานอลจากพืชเหลือใช้ไม่เพียงพอที่จะใช้พลังงานนี้ ในปี 2022 การผลิต SAF ทั่วโลกอยู่ที่เพียง 300 ล้านลิตรต่อปี ซึ่งหมายความว่า SAF มีสัดส่วนน้อยกว่า 0.1% ของความต้องการเชื้อเพลิงเครื่องบินทั่วโลก

เนื่องจากเทคโนโลยี SAF เติบโตเต็มที่ ต้นทุนเหล่านี้จึงควรมาบรรจบกับเชื้อเพลิงเครื่องบินแบบธรรมดา เราได้เห็นการลดต้นทุนที่คล้ายคลึงกันในเทคโนโลยี เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมและการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา แต่ชัดเจนว่า SAF ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น

นักวิจารณ์ยังชี้ให้เห็นว่า SAF ส่วนใหญ่ไม่ได้คาร์บอนเป็นกลางทั้งหมด สายการบินที่ใช้ SAF 100% จะยังคงปล่อยก๊าซเรือนกระจก เช่น จากการจัดหาวัตถุดิบ การแปรรูปเป็นเชื้อเพลิง และการขนส่งเชื้อเพลิงนี้ไปยังจุดที่จำเป็น เป็นต้น นอกจากนี้ การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงและระดับความสูงทุกรูปแบบมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิด NOx ซึ่งสามารถทำให้เกิดหมอกควันและฝนกรดได้

อนาคตของ SAF

ในระยะสั้นถึงปานกลาง SAF เป็นตัวเลือกเดียวที่สมจริงในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในภาคการบิน แต่การเปิดตัวครั้งนี้หมายถึงเที่ยวบินที่มีราคาแพงกว่า มนุษย์ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลมานานหลายทศวรรษเนื่องจากมีราคาถูกในการสกัดและใช้พลังงานมาก ปัจจุบัน SAF มีราคาแพงกว่าในการผลิต และจะเป็นเช่นนี้ต่อไปจนกว่าเทคโนโลยีจะเติบโตเต็มที่ ซึ่งอาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษ ยังไม่ชัดเจนว่าผู้คนจะจ่ายเงินมากขึ้นเพื่อจำกัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนเมื่อพวกเขาบิน

การเพิ่มการผลิตก็เป็นเรื่องที่ท้าทายเช่นกัน แรงจูงใจของรัฐบาลสำหรับเรื่องนี้กำลังเริ่มเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น กฎหมายลดเงินเฟ้อของสหรัฐอเมริกาเสนอเครดิตภาษี Blenders ให้กับผู้ผลิต/เครื่องปั่น SAF ที่ 1.25 ดอลลาร์/แกลลอน SAF ตราบใดที่ SAF สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 50% ตลอดวงจรชีวิต สำหรับการลดการปล่อยก๊าซเพิ่มเติม 1% แต่ละครั้ง เครดิตจะเพิ่มขึ้น 0.01 ดอลลาร์

ในขณะเดียวกันในยุโรป คณะกรรมาธิการสหภาพยุโรปได้เสนอข้อเสนอที่เรียกว่าโครงการริเริ่ม ReFuelEU ในปี 2564 เพื่อส่งเสริมการนำ SAF มาใช้ ซัพพลายเออร์เชื้อเพลิงการบินจะได้รับคำสั่งให้ผสมผสานสัดส่วนขั้นต่ำของ SAF เข้ากับเชื้อเพลิงเครื่องบินที่สนามบินในสหภาพยุโรป รวมถึงส่วนแบ่งเชื้อเพลิงสังเคราะห์ที่เฉพาะเจาะจง อาณัตินี้ควรมีผลบังคับใช้ในปี 2568 โดยเริ่มต้นที่ปริมาณ SAF ขั้นต่ำที่ 2% จากนั้นจะมีการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปทุกๆ 5 ปี ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะถึงส่วนผสมขั้นต่ำของ SAF ในเชื้อเพลิงเครื่องบินที่ 63% ภายในปี 2593 ซึ่งรวมถึงเชื้อเพลิงสังเคราะห์ 28% ด้วย

เชื้อเพลิงเครื่องบินแบบธรรมดายังต้องคำนึงถึงราคาคาร์บอนเพิ่มมากขึ้นอีกด้วย น้ำมันเครื่องบินหนึ่งตันปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 3.16 ตัน ในขณะที่เขียนนี้ ค่าเผื่อคาร์บอนภายใต้ EU-ETS มีราคาประมาณ 63 ยูโร/ตัน ซึ่งหมายความว่าราคาคาร์บอนของเชื้อเพลิงเครื่องบินแต่ละตันคือ 200 ยูโรหรือ 215 ดอลลาร์ น้ำมันเครื่องบินในปัจจุบันโดยไม่รวมต้นทุนคาร์บอนอยู่ที่ 890 เหรียญสหรัฐฯ/ตัน คณะกรรมาธิการยุโรปตั้งใจที่จะยกเลิกการให้คาร์บอนฟรีสำหรับการบินในปี 2569 ในราคาปัจจุบัน น้ำมันเครื่องบินแบบธรรมดาจะมีราคาสูงขึ้นเกือบ 25% ที่ 1,105 เหรียญสหรัฐฯ/ตัน สิ่งนี้จะช่วยให้ SAF สามารถแข่งขันด้านต้นทุนได้

แม้ในกรณีที่ SAF ยังคงมีราคาแพงกว่าน้ำมันเครื่องบินธรรมดา ระดับส่วนผสมที่ต่ำที่คาดการณ์ไว้ในปีต่อๆ ไป หมายความว่าต้นทุนสำหรับสายการบินอาจจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย SAF ซึ่งมีราคาสูงกว่าเชื้อเพลิงเครื่องบินทั่วไปถึงสองเท่าจะทำให้ต้นทุนเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น 10% ที่ส่วนผสม 10% เชื้อเพลิงคิดเป็น 15-30% ของต้นทุนสายการบิน ในกรณีที่เลวร้ายที่สุดที่เชื้อเพลิงคิดเป็น 30% ของต้นทุน การเพิ่มส่วนผสม SAF 10% จะทำให้ต้นทุนโดยรวมของสายการบินเพิ่มขึ้นเพียง 3% ราคาเชื้อเพลิง ราคาคาร์บอน และอัตราแลกเปลี่ยนล้วนเป็นแบบไดนามิกและจะมีการเปลี่ยนแปลงต่อไปในอนาคต เทคโนโลยี SAF ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ไม่ยากเลยที่จะจินตนาการว่าค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับผู้บริโภค SAF จะมีน้อยมากจนไม่อาจสังเกตเห็นได้

ในระยะยาวหลายทศวรรษข้างหน้า มีความเป็นไปได้ที่การลดการปล่อยคาร์บอนในการบินอาจก้าวไปไกลกว่า SAF บางทีอาจมีอนาคตที่เที่ยวบินระยะสั้นสามารถใช้แบตเตอรี่เป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ในขณะที่เที่ยวบินระยะไกลใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสีเขียว มีแนวโน้มว่าเที่ยวบินที่ใช้แบตเตอรี่จะเป็นการเดินทางระยะสั้นในช่วงแรกๆ เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานต่ำของแบตเตอรี่ เที่ยวบินระยะไกลจะมาช้ามาก ดังนั้นจะต้องขึ้นอยู่กับ SAF นานกว่ามากด้วย

ในขณะเดียวกันก็มีเทคโนโลยีในการเริ่มแยกคาร์บอนและพร้อมใช้งานแล้ว สิ่งที่ขาดหายไปคือการลงทุนในการเพิ่มการผลิต