從原料到加工到使用,可持續航空燃料仍面臨成本難關,但方向已明確:2050年全球航空業以此實現零碳
文|王靜儀 吳雨航 包校千
編輯|施智梁
人不能吃“地溝油”,但飛機可以。
臭名昭著的“地溝油”,也稱廢棄食用油,曾為公眾帶來不少對食品安全問題的擔憂,但“垃圾是被放錯了地方的資源”,對于飛機來說,地溝油恰好是可持續航空燃料(Sustainable Aviation Fuel,下稱SAF)的重要原材料。
SAF在其全生命周期平均可減少80%的二氧化碳排放。為飛機加注SAF,是航空業最好的減碳手段之一,這遠比發展中長期的電動和氫能飛機來得更直接。
要知道飛機是燒油的金屬巨物,一趟從北京到上海的單程航班耗油量就在5噸以上,洲際航線動輒幾十噸,航空業也就成了不折不扣的碳排放大戶,占全球碳排放的2%-3%。
從地溝油提煉出的SAF,已經開始加注在民航航班上。比如2024年9月19日,國產大飛機C919首次加注SAF,東方航空將129名旅客從北京帶到上海;同年10月26日,吉祥航空在民營航司中首次在商業飛行中使用SAF,執飛了上海到深圳的“碳中和”主題航班。
2024年是中國SAF應用試點的啟動之年,基于明確的“雙碳”目標,2025年試點范圍會繼續擴大。在全球范圍內,歐盟已經提出硬性要求,到2025年1月1日開始,所有從歐洲經濟區內機場起飛的航班均須混合加注2%的SAF。
問題是SAF太貴了,比傳統航空煤油高3倍-5倍,沒有一家公司能長期承擔這樣高昂的成本。空中客車首席執行官傅里(Guillaume Faury)接受《財經》采訪時表示,一方面要建立一個監管框架,鼓勵業內多使用SAF執行航班,一方面是加速技術創新,降低SAF的成本,使其更接近現在的航空燃料。
SAF是仍在起步的新興物種,行業對技術標準、認證范圍都有分歧,但確定的一點是:源自中國的“地溝油”,正在全球掀起一場航空業的零碳革命。
原料:中國是廢棄食用油第一大國
當你吃著又辣又油的四川火鍋時,一定想不到這鍋油接下來會“重獲新生”——沒錯,這些廢油被加工處理后將用作航空燃料。
至少,這在成都已成為現實。每天晚上,金尚環保科技有限公司雇用的收油工要在成都成百上千家餐館中收集“地溝油”。這些廢油將經過提煉處理,去除殘留的水和雜質,變成清澈的黃色工業級油,然后出口給歐洲、美國和新加坡的客戶,由它們將油進一步加工成可持續航空燃料。
廢棄食用油是不可或缺的綠色原料。無論是一代生物柴油(酯基生物柴油)、二代生物柴油(烴基生物柴油)還是如今的SAF,廢棄食用油的供應都直接決定了生物燃料的生產。
中國有1260萬家餐館,對應500萬噸左右的年餐廚余油回收量,超過歐盟27國、英國以及美國的和。如果將中國所有餐廚余油全部用于生產SAF,以轉化率80%計算,年產量大約可達到400萬噸。
中國是全球“地溝油、泔水油、廢棄油”最大的出口國。海關總署數據顯示,2023年中國出口了超過200萬噸廢棄食用油,占國內廢棄食用油生產的一半以上,創歷史新高。
當“地溝油”成為SAF的原材料,它的身價也不斷上漲,過去一年內市場價格從每噸3000元上漲到每噸6500元,一場餐桌背后的全球綠色能源爭奪戰顯露端倪。
“早期對于廢棄油脂的回收和利用體系并不完善,且缺乏對可持續航空燃料的認知和需求,導致這些資源更多地被出口而非本地利用。”霍尼韋爾能源與可持續技術集團中國副總裁兼總經理孫建能告訴《財經》。
自2024年12月1日起,中國取消廢棄食用油13%的出口退稅。孫建能認為,這意味著更多的原料將留在國內市場,可持續航空燃料生產企業可以更容易地獲取到這些原料,從而降低生產成本,提高生產效率。
但最大的挑戰在于如何確保穩定的地溝油供應。有業內人士指出,只有部分大中型城市建立了較完善的廢棄油脂收集體系,中國每年“地溝油”的產量穩定在1000萬噸,約有500萬噸去向不明,被大量“游擊隊”所把持,不能滿足眾多企業對布局SAF的興趣。
“地溝油”也完全不夠用,按照霍尼韋爾分析,當前的原料供應量僅夠滿足2030年之前的需求。按中國每年3000多萬噸的航煤消費量計算,國內廢棄食用油總量在每年400萬噸左右,雖總量在全球前列,但遠不能覆蓋需求。
拓寬SAF的原料來源成為必須。中國科學院廣州能源研究所生物質能生化轉化研究室主任王忠銘說,各國仍以當地資源作為生物柴油的主要原料,如歐洲以菜籽油為主,美國、巴西、阿根廷以大豆油為主,馬來西亞和印尼以棕櫚油為主。
需要指出的是,原料來源的不同可能導致生產出的SAF效果迥異。有研究指出,用甘蔗或棕櫚油等油籽生產出來的SAF不僅成本高于石油噴氣燃料,而且生命周期上會產生更多的溫室氣體排放。
新的路線也在研發中。例如以上海交通大學為代表的科研院所旨在開發一種新的催化劑,使其能夠更有效地分離和凈化廢油,以提高生物柴油轉化為SAF的潛力。
“中國在可再生能源方面的發展速度非常快,除了擁有豐富的生物燃料原料來源,中國還可能在使用綠色氫、與從大氣中捕獲的二氧化碳相結合生成合成航空燃料等技術方面成為領先者。”空客首席可持續發展官朱莉(Julie Kitcher)告訴《財經》。
朱莉說,諸多科研院所和高校在SAF的生產路徑研發中發揮著重要作用,如油脂加氫、醇制合成燃料、氣化+費托等技術的突破,為全球民航業減碳貢獻了中國的解決方案。
加工:從“地溝油”到航油的產能難關
“地溝油”變成清澈透明的航油后身價倍增,但讓民航飛機“消化”地溝油,還存在不少阻礙,主要問題在于成本高。從回收到加工的全流程成本,大約是普通航空燃油的3倍。
為什么這么貴,要回到SAF的制作方法。據《財經》了解,關于SAF航空燃料屬性的認證,國際上以ASTM(美國材料與試驗協會)航空燃料標準為主導,一共有八條生產技術路線獲得認證。
其中最主流的是酯類和脂肪酸加氫(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids,下稱HEFA)工藝,通過將動植物油、廢油或者脂肪進行氫化加工,提煉成航空燃料。因較高的技術成熟度和穩定性,HEFA是目前唯一實現商業化運行的成熟路線。
霍尼韋爾UOP公司是全球首批擁有SAF生產技術的企業之一,自2016年以來一直被用于商業化生產SAF,如今全球已有50多座工廠獲得了該工藝許可,預計全部投產時總產能將突破50萬桶/天。
據《財經》了解,國內大多數企業此前是通過從霍尼韋爾購買工藝包,從而具備HEFA生產能力的。截至目前,霍尼韋爾向嘉澳環保、金尚環保、內蒙古久泰三家中國企業授權了SAF相關技術。霍尼韋爾還與東華能源在2022年2月達成合作,宣布將在廣東建設年產100萬噸的SAF生產基地,這是全球已知最大的以廚余油為原料的SAF生產基地。
中國在HEFA技術路徑上逐步實現了國產替代。由于歐盟對中國生物柴油征收反傾銷關稅,導致生物柴油價格大幅下跌,不少廠商正考慮升級改造現有技術,把生物柴油過渡到SAF生產。例如總部位于北京的三聚環保,把原本用于生產生物柴油的提純和脫氧技術升級優化,使其能夠提純廢棄油脂進而生產SAF。
在自主研發SAF上,近年來國內企業也在奮起直追。總部位于浙江寧波的鎮海煉化是繞不過去的名字,它隸屬于中國石油化工股份有限公司,是國內最早開展SAF系統性研發和生產的企業,也是首個擁有SAF生產裝置的廠商。
為推動SAF自主化,中國石化開發了專用催化劑和工藝,并在鎮海煉化建成中國首套生物航煤工業裝置,實現了規模化生產。該套生產裝置年餐飲廢油加工能力為10萬噸,穩定供應SAF1萬噸左右,若滿負荷運行,一年基本能消化掉一座千萬人口城市回收來的“地溝油”。
中國已經掌握自主研發SAF的技術。2024年6月5日,加注中國石化自主研發生物航煤的國產大飛機C919經過約一個多小時的飛行后,平穩降落在山東東營機場,為后續推廣鋪平道路。
整體來看,截至2024年,中國已建成的SAF項目年產能達35萬噸、已宣布的規劃產能超353萬噸,但相比每年3000多萬噸的航空燃料消費量,生產規模顯然還太小。
據國信證券,中國SAF已有的35萬噸產能,包括鎮海煉化于2021年建成中國首套10萬噸/年生物航煤工業裝置,2022年正式投產,成為空客、國航、多彩貴州等航空公司SAF供應商;君恒生物在已有20萬噸/年產能基礎上,投資31.46億元的60萬噸/年產能將在2025年底建成,海新能科現有SAF產能5萬噸。
新加入的制造商也越來越多。例如前述金尚環保科技有限公司投資了15億元,在西部建設了最大可持續航空燃料項目之一——生物航煤生產基地,建成后年產量將達到40萬噸,預計2025年正式投產。
如果將中國現有及規劃的第二代生物柴油產能進行改擴建用以制備SAF,加上目前已有的產能擴張,中國有望在2030年實現年產能1200萬噸,占據全球供給重要一極。
空客全球執行副總裁、空中客車中國公司首席執行官徐崗對《財經》表示:“中國根據自己的資源稟賦去拓展自己的路線,并成為一種認可的國際標準,這既有利于促進中國的減碳,也有利于促進全球的減碳。”
使用:成本困局與全球博弈
全球航空業每年產生碳排放約8億噸,占全球總碳排放量的2.0%,旅客人均碳排放202千克。面對中國2030年碳達峰、2060年碳中和的宏偉目標,航空業減碳的任務迫在眉睫。
機場、航空公司絞盡腦汁減少每一克碳排放,比如減少使用一次性塑料用品、利用光伏發電等,但航空燃料才是勝負手。畢竟航空業碳排放中,約99%來自飛行活動的航油消耗。
中國航空業使用SAF的態度積極。據《財經》不完全統計,國航、南航、東航、海航、川航、春秋航空都已使用SAF進行交付飛行或商業載客飛行;總部位于中國香港的國泰航空,更是定下了2030年前將SAF使用量提升至總燃油消耗的10%的目標。
加注SAF和普通燃料有何不同?吉祥航空告訴《財經》,國內航司要使用SAF,需要在年初向中航油申報,由中航油根據產量進行分配。由于產量有限,各航司使用的額度也是有限制的,所以加注SAF目前還在試點應用階段。未來隨著供給增加,會更多在航班中使用SAF。
吉祥航空介紹,不像普通航空煤油直接通過機場的地下管道加注,SAF需要使用專門的油罐車,開到飛機下方加油。在使用方面,只要是通過驗證的SAF就和普通航空煤油沒有區別,在飛機適應性上沒有任何問題,機組乘務組人員不需要執行專門操作。
航空公司當然是SAF大戶,或許令人意外,作為制造商的空客的使用量也排在前列。徐崗透露,在空客天津工廠,正在大量使用SAF進行飛機的交付飛行和測試飛行。2024年空客制定了民用飛機和直升機航油中使用15%混合比SAF的目標,并計劃于2030年將該目標提升到30%。
“從航空公司運營來講,航油成本是最大的成本。傳統航油成本占比大概在30%-40%之間,可持續航油現在是傳統航油價格的3倍-5倍,甚至更高。”國泰航空氣候行動總監邢子恒坦言,“在短期小規模的情況下,以國泰航空為代表的航空公司要保持可持續發展能力,可能會短暫、少量地吸收如此高額的成本,但從長期來看(僅靠航空公司承擔成本)是不可持續的。”
關于如何破題,邢子恒介紹,理想狀態下,前期整個產業鏈上下游各環節可以共同分擔,例如政府出臺相應的補貼政策,SAF生產商、航空公司、貨運商、客戶等相關方也都能承擔一些成本,希望SAF產業能像中國的光伏發電、新能源車產業一樣,經過10年或15年的政策支持,最終達到平價,甚至低于傳統航油的價格。
目前SAF的單次加注比例不算高,與傳統航油按照一定比例摻混使用,比如吉祥航空在2024年10月完成了中國民營航司首個“碳中和”主題航班,SAF的加注摻混比例為10%。
據《財經》了解,這是由于目前ASTM規定的最終加注飛機航空煤油中SAF的含量上限為50%。有時在演示飛行而非載客飛行時,SAF的加注比例可以更高,國產飛機C919在2024年6月完成首次加注SAF飛行時,摻混比例為40%。
目標當然是100%。“到2030年,所有空客民用飛機、軍用飛機和直升機都將具備以100% SAF飛行的能力,這將在航空業的脫碳旅程中發揮重要作用。”朱莉說——對于飛機制造商而言,或許未來真正的競爭不是飛機賣了多少架,而是誰制定了碳中和時代的技術標準。
1噸傳統的航空煤油,對應3.15噸二氧化碳;如果換成1噸SAF,大約只剩下0.6噸的碳排放,減排效果立竿見影,擴大使用是大勢所趨。
中國民航局副局長韓鈞在2024年底舉辦的第二屆民航綠色發展大會上透露,“十五五”規劃期間,民航局有三大重點,其中就包括加快SAF研發應用,建統一航空碳市場。
中國民航業還沒有對SAF的使用給出強制規定,《中國民航“十四五”綠色發展規劃》提出,國內力爭2025年當年可持續航空燃料消費量達到兩萬噸以上、2025年可持續航空燃料累計消費量達到5萬噸(約占國內航空煤油年消費量的2‰)。
歐盟委員會有硬性規定:自2022年起,所有從歐洲經濟區內機場起飛的航班均須混合加注1%的SAF,2025年提升至2%,2030年至5%,2050年至63%以上。
體系:萬億元市場的破局方程式
有人算過一筆“生態賬”:如果去年中國航空燃油的消費量全部用生物航空燃油替代,預計每年可以減排5500萬噸,相當于植樹近5億棵。
這筆“生態賬”看起來十分值得,但從可行性的角度算“經濟賬”,還有不小的挑戰。
先從中國市場來看,近年民航的客運量增大,但票價持續走低,航空公司的運營成本越來越高,掙錢越來越難,而加注SAF的綠色溢價目前還是由航空公司自己承擔,無法直接體現在票價上面,這直接限制了航空公司的使用意愿。
在全球SAF領域,正處在關鍵市場轉折點。從2025年1月1日開始,歐盟將要求航空燃料供應商必須使用至少2%的SAF混合燃料,這相當于近100萬噸SAF的需求,是2023年全球市場的2倍,全球都面臨著SAF供應不足的困境。
一方面是SAF的需求端還未完全成長,另一方面是供應不足導致價格高企,面對“先有雞還是先有蛋”的問題。業內普遍認為,單純依靠市場化運營難以形成規模需求,需要相關政策推動。
強制規定是一條路徑。例如新加坡就將從2026年開始對所有離境航班征收可持續燃料稅,乘客和航司將共同承擔減少碳排放的責任。
歐盟的思路類似,要求所有從歐洲經濟區內機場起飛的航班均須混合加注一定比例的SAF。
提供補貼是第二條路徑,用于降低SAF的成本。美國的做法是,對SAF提供稅收抵免政策,包括對SAF生產商的稅收抵免和對航空公司使用SAF的補貼。據最新規定,合格的可持續航空燃料(其生命周期內的溫室氣體排放量至少減少50%)將享有每加侖1.25美元至1.75美元不等的抵免額度。
有航司人士對《財經》表示,如果未來有更多的政策利好,將SAF價格降低到傳統燃油2倍左右或更低,航空公司就會非常樂意去使用。
除了價格,航空公司的另一個顧慮是:使用SAF確實減碳了,但是減碳成果尚未體現,企業整體減碳的履約體系還沒打通。
上述人士告訴《財經》,每年民航局對航司有碳排放的考核,地方的發改委和生環局也會要求航司上報碳排放總量,之后航司要通過全國碳市場來進行履約,抵消全年產生的二氧化碳排放總額。因為SAF使用還在起步,相關的履約成果還沒有被納入其中。
因此,民航局在“十五五”規劃中明確提出,要構建全國統一的航空碳市場。
國際航空運輸協會也在2025年4月上線了“可持續航空燃料登記名錄(SAF Registry)”,允許航空公司、燃料生產商、監管機構和所有相關組織將記錄和核算SAF的全球交易,用于抵扣相關減排義務。
空客作為行業領軍者則站了出來。為破解當前中小運營商SAF采購困境,空客在2025年3月推出全球首個“記賬與認領”機制,允許企業購買SAF證書并認領減排額度,無需物理運輸燃料。這一機制對于那些采購量有限,且與供應點相距較遠的客戶而言格外有益,能提升潛在客戶獲取SAF的便捷程度。
“航空業到2050年實現凈零碳排放,這是一個全球的行業共識,但各國具體國情不同,減排的節奏也會存在差異,尤其是航空業減排最重要的抓手SAF問題上,在使用量、實施時間、認證標準等方面,還存在一定的分歧。”在國際航協地區副總裁(北亞區)解興權博士表示。
一場由“地溝油”引發的能源革命,正在改寫全球航空業規則。當2050年零碳目標逼近,這場綠色狂飆才剛開始。
責編 | 王祎
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