当联合航空试飞员莱恩史密斯本月早些时候从休斯敦起飞，在墨西哥湾上空进行了 90 分钟的飞行，他没有搭载任何乘客，但他确实有一种特殊的燃料为波音 737 提供动力。一台发动机正在燃烧标准的石油——来自德克萨斯炼油厂的航空燃料，而另一个则使用完全由洛杉矶一家工厂剩余的食用油和油脂生产的天然气。
据美联航称，每台发动机在飞行过程中燃烧了大约 600 加仑的燃料，并产生了大致相同的碳排放量(12,660 磅)。但由于可持续燃料是由植物来源而非石油制成，而且植物在光合作用过程中消耗二氧化碳，因此其碳足迹减少了约 70%。
“我们试图做的是证明飞机在使用可持续燃料和使用混合燃料时可以以相同的容量运行，”美联航全球环境事务和可持续发展董事总经理 Lauren Riley 说。“它做了。这是脱碳道路上的真正一步。”
想象一下可持续航空燃料 (SAF) 作为大型植物燃料发动机碳循环循环的一部分，而不是将碳从地下油田直接输送到大气的单程票。事实上，联邦政府和行业估计认为，根据制造过程中使用的原料和能源类型，使用 SAF 可以将终生碳排放量从 50% 减少到 80%。该火箭试飞是第一次商用飞机跑了100%的SAF，这是目前仅限于50/50客运航班至少一个发动机。
SAF 是通过精炼各种植物或动物原料、烹饪产生的废油或固体废物来生产的。到目前为止，环境保护局已经认证了七种，但其他的还在工作中。SAF 是一种插入式燃料，这意味着它可以在不修改现有喷气发动机的情况下使用。精炼过程使用热量和化学催化剂将这些原料转化为燃料，许多公司正在使用可再生太阳能或风能作为能源，以保持该过程的低碳。为了实现他们的碳减排目标，SAF 制造商必须跟踪流程每个步骤中使用的能源，他们甚至聘请审计员来证明他们的碳足迹。
拜登政府正在鼓励航空公司使用更多这种燃料，但还不够。美国只有两家工厂生产 SAF：位于加利福尼亚州派拉蒙的World Energy废油厂和位于德克萨斯州 Silsbee的 Gevo 工厂，该工厂采用一种由玉米制成的名为异丁醇的醇基化合物，并将其蒸馏成航空燃料。
由于非常稀缺，SAF 的成本是普通航空燃料的两到四倍。在 United 每年购买的 40 亿加仑喷气燃料中，只有大约 100 万加仑是 SAF。“我们有一些工作要做，”莱利说。“但没有足够的 [SAF] 四处走动。”
飞行是肮脏的，至少在全球变暖方面是这样。从纽约到洛杉矶的往返航班会产生多达 2.4 公吨的二氧化碳，具体取决于航空公司。根据EPA 的计算，这与驾驶乘用车 6,000 英里或燃烧 2,653 磅煤所产生的排放量大致相同。更长的航班更糟。根据总部位于柏林的Atmosfair 碳飞行计算器，从丹佛飞往巴黎会产生 4.9 吨二氧化碳，而从迈阿密飞往上海会产生近 10 吨 CO2。
喷气旅行产生的碳排放仅占全球温室气体的 2.5%，但专家担心，随着世界发展中地区对航空旅行的需求不断增长，这一数字也会随之增长。燃烧传统航空燃料的喷气发动机也会产生硫和氮污染物、水蒸气和凝结尾迹。根据美国和欧洲研究人员于 2021 年 1 月发表在大气环境杂志上的一项研究，这些化合物放大了喷气式飞机旅行对气候变暖的总体贡献，估计占全球排放量的 7% 至 8%。
上个月，拜登政府宣布将在目前正在国会辩论的拟议 3.5 万亿美元和解法案中包括一项 43 亿美元的研究计划以及对 SAF 制造商的税收抵免。白宫还表示，三个联邦机构将与美国航空公司财团合作，到 2030 年将可持续燃料的使用量提高到 30 亿加仑。
目前，政府限制航空公司使用 50% 的 SAF 和常规燃料混合，美联航官员希望在试飞结果后改变这一点。“我们展示了这架飞机可以处理可持续航空燃料，而且性能在技术上是相同的，”莱利说。“可能不需要这种混合限制。我们希望看到我们 100% 的飞机以 100% 的 SAF 飞行。”
Gevo 首席执行官帕特里克·格鲁伯 (Patrick Gruber) 表示，在制造 SAF 十年后，如果拜登税收抵免获得通过并且航空公司继续对他的绿色燃料的需求，该技术已准备好进行大规模推广。“这项技术很发达。这些产品经过验证和认证可以工作，”格鲁伯说。“现在，这是关于部署资本，并确保每个人都能赚钱。”
Gevo 宣布计划在南达科他州普雷斯顿湖新建一座耗资 8 亿美元的工厂，到 2024 年开业时，每年将能够生产 4500 万加仑 SAF，以及 3.5 亿磅动物饲料。格鲁伯说，为了保持低碳足迹，该工厂将使用附近风电场的可再生能源运行。
一些企业家不使用植物或废油，而是希望通过凭空制造 SAF 走得更远。嗯，实际上是通过一种巧妙的化学技巧，将从大气中的CO2中提取的碳分子与从水中分离的氢分子结合起来。根据从斯坦福大学化学工程实验室分拆出来的初创公司Twelve 的联合创始人尼古拉斯·弗兰德斯 (Nicolas Flanders) 的说法，结果是一种可持续的碳氢燃料。
Twelve 的核心技术是一个手提箱大小的电化学反应器，它使用一种专有的催化剂，通过水和电将 CO2转化为燃料。他们的想法是将这些反应堆堆放在水泥、钢铁或其他工业设施排放的二氧化碳空气流旁边，然后将其转化为碳氢燃料。“您只需将尽可能多的这些模块组合在一起，就可以达到特定地点所需的任何喷气燃料生产能力，”弗兰德斯说。
弗兰德斯说，这种生产燃料的方法也可以通过将 CO2直接从大气中抽出来起作用，这就是所谓的直接空气捕获，或 DAC。加州大学圣地亚哥分校研究人员今年早些时候发表的一项研究假设，如果到本世纪末全球努力建造数以万计的这种吸碳机器，DAC 可能会减少温室气体排放。但他们也警告说，即使对 DAC 进行大量投资，这仍然只能去除实现《巴黎气候协定》将全球变暖控制在不超过工业化前水平 1.5 摄氏度的目标所需的一小部分二氧化碳。
联邦政府与航空业之间的公私合作伙伴关系商业航空替代燃料计划的执行董事史蒂夫 Csonka 说，这种方法在十年后可能是一个不错的选择。但像十二这样的公司在商业化曲线上还远远不够，无法满足航空业所需的数量。Csonka 说，用于燃料的直接空气捕获“尚未准备好迎接黄金时段”。“他们将在未来的某个时候出现。如果我们真的做到了这些，那么基本上就不需要陆基原料了。”
在此之前，随着新制造工厂的上线，航空公司将继续寻找新的 SAF 来源。今年晚些时候，美联航预计将首次使用 100% SAF 从芝加哥飞往华盛顿特区。莱利指出，对航空公司而言，购买这些新的绿色燃料比使用传统化石燃料更昂贵。“但重要的是要发出需求信号，以实现向低碳飞行的转变，”她说。
