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可持續(xù)航空燃料(SAF)是指以動植物油脂或農林廢棄物等生物質為原料,采用加氫法或費托合成等技術生產的航空燃料,故也稱生物航煤。
其燃燒性質與傳統(tǒng)化石航煤沒有區(qū)別,可與化石航煤混合使用且無需對發(fā)動機進行改裝,但可實現(xiàn)二氧化碳減排55%至92%。
國際民航組織已確定2050年前實現(xiàn)國際航空業(yè)凈零排放的目標,可持續(xù)航空燃料(SAF)被全球航空業(yè)視為能否實現(xiàn)減排突破的關鍵。
SAF的原料種類通常可以分為三類:
第一代原料主要是可食用的農作物,但這類原料會占用土地并且會消耗糧食儲量。因此,該類原料并不是非常理想。
第二代原料通常是非食用性的油料作物或木質纖維素,如:亞麻薺、麻風樹、餐飲廢油等。這類原料的脂肪酸含量很高,可以通過加氫酯化等方法得到生物航煤。
第三代原料是藻類。與其他生物質原料相比,藻類不僅含油量很高,而且占用的土地較少。
同時,直接通過空氣碳捕獲技術進行合成生產的技術路線也在研究中。
圖表1:可持續(xù)航空燃料(SAF)原料種類及主要特點

在HEFA技術路線下,可持續(xù)航空燃料(SAF產業(yè)鏈與生物柴油產業(yè)鏈高度重合。
產業(yè)鏈中游主要是SAF生產商和供應端,不僅包括傳統(tǒng)石化企業(yè),也包括生物合成企業(yè)(生物柴油等)、新能源企業(yè)(氫能等)等新興企業(yè)。生產流程為利用動植物油脂及廢棄食用油經加氫脫氧、異構化、裂化分餾等流程生成SAF。
其中,生物合成企業(yè)生產二代烴類生物柴油的技術路徑與HEFA十分類似,只是生產SAF時需要對長鏈烷烴進行更深度異構化的裂解與分餾。
圖表2:可持續(xù)航空燃料(SAF)產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)分布

近十年來,全球可持續(xù)航空燃料產業(yè)發(fā)展迅猛。從2015年至今,全球范圍內可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠項目的公告數(shù)量整體呈現(xiàn)指數(shù)上升趨勢,尤其是近兩年(2023-2024年),合計公告數(shù)達162個,占過去10年公告數(shù)量總和(275個)的比重接近60%。
圖表3:2015-2024年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠公告數(shù)量及增長趨勢(個,%)

據不完全統(tǒng)計:目前,全球已公布的可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠有352個,除了9個已取消或暫停的項目外,還有343個活躍的SAF工廠項目,分布在全球54個國家,預計總產能達到8960萬噸/年。
按工廠狀態(tài)分類,大部分項目(262個,占總數(shù)的73%)還未投產,其中:233個還處于最初公告狀態(tài),產能約占預計總產能的2/3;處于前端工程設計和建設中的項目共有29個,產占比約8%。
圖表4:全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠產能及占比(按生產狀態(tài))(萬噸,%)

已投產的項目數(shù)量總計81個,其中:用于生產可持續(xù)航空燃料(SAF)的項目有37個,占全部產能的比重約為9%;用于生產生產其他可再生燃料的項目有44個,占全部產能的比重約為17%。
圖表5:全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠數(shù)量及占比(按生產狀態(tài))(個,%)

國際航空運輸協(xié)會(IATA)預計:2024年,全球SAF產量將增加三倍,達到19億升(150萬噸),占當年航空燃料需求的0.53%。
2030年前,約140個生產SAF的可再生燃料項目將投入生產,如果所有項目都可按公布的計劃投產,2030年可再生燃料的總產量將達到5100萬噸。
圖表6:2024-2030全球可持續(xù)航空燃料(SAF)總產量預測(萬噸)

與傳統(tǒng)航煤相比,SAF可實現(xiàn)全生命周期內減少50%~90%二氧化碳排放,是2050年以前實現(xiàn)國際航空業(yè)凈零排放的主要技術路線。2022年,全球可持續(xù)航空燃料(SAF)消費量僅約8萬噸,僅占航空燃料總量的0.02%。
國際航空運輸協(xié)會預測:2025年和2030年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量將分別達到600萬噸和2000萬噸;到2050年,SAF將承擔航空業(yè)65%以上的減排貢獻,需求量高達35,800萬噸。
圖表7:2025-2050年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量預測(萬噸)

可持續(xù)航空燃料(SAF)是由生物質、廢物或清潔合成資源制成的化石噴氣燃料替代品,化學性質與化石燃料相似,可由多種途徑生產。
目前,SAF需與化石燃料混合使用,且生產需符合相關標準。美國政策對SAF的原料無限制,但要求其生命周期排放至少減少50%。
SAF的生產途徑包括加氫處理酯類和脂肪酸(HEFA)、乙醇制航空燃料(AtJ)、費托合成(FT)和電轉液燃料(PtL)等。
圖表8:可持續(xù)航空燃料(SAF)的主要生產途徑及技術類型

截至2024年,全球已經有11種SAF生產工藝獲批,與航空煤油最大混合體積比例不超過50%。
圖表9:截至2024年全球11種可持續(xù)航空燃料生產工藝及摻混比例(%)

其中,加氫酯和脂肪酸煤油(HEFA-SPK)即通常所說的生物航煤主流技術,是目前唯一實現(xiàn)商業(yè)化的成熟路線;但因其以油料作物和餐廚廢油為原料,原料供應規(guī)模受限,未來產能增長空間有限。