Zielone lotnictwo. Czy nowe pomysły na czyste latanie są wykonalne?

Emisje produkowane przez samoloty pasażerskie i transportowe stanowią około 2 proc. światowych emisji gazów cieplarnianych. Ten odsetek ma jednak rosnąć - do 2050 r. lotnicze emisje mają zwiększyć się nawet o 200-400 proc. A sektor lotniczy stanowi jedno z największych wyzwań w procesie dekarbonizacji. Dzisiejsze technologie nie pozwalają na proste zastąpienie paliwożernych silników odrzutowych czystymi źródłami napędu, jak stało się w przypadku samochodów.

Problem ten dotyczy przede wszystkim mieszkańców państw bogatych, do których zaliczana jest także Polska. Jeden lot przez Atlantyk w dwie strony powoduje emisję około tony dwutlenku węgla na pasażera. To więcej, niż roczne emisje powiązane ze stylem życia mieszkańców wielu uboższych krajów.

Wielkie koncerny lotnicze takie, jak Airbus czy Boeing zaczęły pracę nad samolotami hybrydowymi, elektrycznymi lub napędzanymi wodorem, na razie jednak są to zazwyczaj nieduże prototypy. Stworzenie “zielonego" Jumbo Jeta zajmie jeszcze wiele lat czy wręcz dziesięcioleci.

Na razie więc linie lotnicze sięgają po inne rozwiązania. Wiele z nich zachwala stosowanie “zrównoważonego paliwa lotniczego" (SAF), wytwarzanego z roślin czy odpadków, które ma pozwalać na latanie w sposób bardziej przyjazny środowisku. Jeszcze w tym roku linia Virgin Atlantic ma przeprowadzić pierwszy transatlantycki lot w całości zasilany paliwem wyprodukowanym ze zużytego oleju spożywczego. Według linii, lot ma wyemitować o 70 proc. mniej CO2 niż zwykle.

Na razie jednak SAF stanowi niewielki ułamek całego zużywanego na świecie paliwa lotniczego. Według Międzynarodowego Zrzeszenia Przewoźników Powietrznych w 2022 r. wyprodukowano 300 mln litrów SAF wszystkich typów, co stanowi mniej niż 0,2% całego zużytego paliwa lotniczego. Jest to jednak trzykrotnie więcej, niż w 2021 r. Grupa szacuje, że roczna produkcja może do 2030 r. wzrosnąć 100-krotnie, do 30 miliardów litrów.

Pomóc mają zmiany przepisów i rządowe inwestycje. Unia Europejska w kwietniu wprowadziła przepisy, zgodnie z którymi do 2025 r. co najmniej 2 proc. paliwa do silników odrzutowych stanowiły SAF. Do 2050 r. ten odsetek ma skoczyć do 70 proc. Analitycy szacują, że zmniejszyłoby to emisje CO2 z europejskiego lotnictwa o ⅔. Amerykański rząd z kolei chce, by amerykańskie firmy do 2030 r. produkowały 11 mld litrów paliwa rocznie, co wystarczyłoby na zaspokojenie niemal wszystkich potrzeb tamtejszego rynku lotniczego.

Analitycy przestrzegają jednak, że SAF nie jest idealnym rozwiązaniem. A w niektórych przypadkach może być wręcz gorsze dla środowiska. Większość tego paliwa jest dziś wytwarzane z biomasy takiej, jak tłuszcze, oleje roślinne i odpady. Paliwa można jednak produkować także z etanolu i innych alkoholi. Zwiększenie zapotrzebowania na nowe paliwo może sprawić, że coraz większe obszary upraw, zamiast na produkcję żywności, będą przestawiały się na produkcję roślin specjalnie na potrzeby lotnictwa. A to może pogłębić problemy wylesiania i niedoboru żywności. 

Alternatywą są paliwa syntetyczne wytwarzane z wychwytywanego z powietrza CO2 i wodoru. Najpierw dwutlenek węgla przekształca się w tlenek węgla. CO miesza się z wodorem, a mieszanina pod wpływem katalizatora tworzy węglowodory, które można następnie rafinować w celu wytworzenia paliwa.

Pierwsza pełnowymiarowa fabryka wykorzystująca ten proces ma stanąć w kanadyjskim Quebecu do 2029 r. Zakład ten będzie w stanie wyprodukować 100 mln litrów paliwa rocznie, będzie też wykorzystywać w produkcji czystą energię elektryczną pochodzącą z elektrowni wodnej. Dwutlenek węgla ma pochodzić z emisji dużej fabryki znajdującej się w regionie. Twórcy koncepcji szacują, że paliwo to zmniejszy emisję gazów cieplarnianych w porównaniu z konwencjonalnym paliwem do silników odrzutowych nawet o 90 procent.

Proces wytwarzania syntetycznego paliwa nie wymaga pozyskiwania ogromnych ilości biomasy, skutkiem czego może być zdecydowanie przyjaźniejszy dla środowiska niż stosowanie w lotnictwie biopaliw. Nie oznacza to jednak, że jest pozbawiony wad. Według raportu Royal Society, wytworzenie jednego litra takiego paliwa wymaga zużycia od 3 do 4,5 raza więcej energii, niż zawiera samo paliwo. Proces jest tak nieefektywny energetycznie, że wyprodukowanie wystarczającej ilości do zaspokojenia potrzeb tamtejszego lotnictwa wymagałoby zużycia energii 5-8 razy większej, niż całkowita produkcja wszystkich odnawialnych źródeł prądu na Wyspach.

Międzynarodowa organizacja zrzeszająca przewoźników lotniczych, IATA, zapewnia, że sektor osiągnie zerowe emisje netto do 2050 r. Około 60 proc. redukcji ma pochodzić z wykorzystywania w lotnictwie nowych rodzajów paliw. 19 proc. z offsetów i wychwytywania CO2 z atmosfery. Resztę mają zapewnić nowe, redukujące zużycie paliwa technologie oraz nowe typy samolotów korzystających z napędu wodorowego i elektrycznego. 

To możliwe, bo choć zapewne jeszcze długo nie doczekamy się wielkich samolotów pasażerskich na prąd czy wodór, za 17 proc. emisji linii lotniczych odpowiadają loty na odległości mniejsze niż 900 km. Ponad połowę emisji wywołują loty na dystanse mniejsze niż 4500 km.

Europejski gigant lotniczy Airbus opracowuje trzy typy bezemisyjnych samolotów komercyjnych napędzanych wodorem, które według niego mogą wejść do służby od 2035 r. Są to: samolot turbośmigłowy przewożący do 100 pasażerów i posiadający zasięg ponad 1500 km, konstrukcja turbowentylatorowa na 120-200 pasażerów o zasięgu ponad 3000 km oraz radykalny, przypominający latające skrzydło samolot, który miałby na podobną odległość zabrać 200 osób.

Organizacje klimatyczne podkreślają jednak, że zastosowanie wodoru przyczyni się do redukcji emisji wyłącznie wtedy, gdy będzie on pozyskiwany za pomocą energii odnawialnej. Dziś zdecydowana większość wykorzystywanego w przemyśle i transporcie wodoru produkowana jest z paliw kopalnych.