撰稿人：Lia ／ 責任編輯：Zaphyra
2023年，全球航空業在後疫情時代的強勁復甦，使其對氣候變遷的影響再次成為焦點。航空業的碳排放量佔全球總量超過2%，且預計將持續增長。與快速電動化的地面交通不同，商業航空由於其對能量密度的極高要求，短期內仍無法擺脫對液態燃料的依賴。在此背景下，「永續航空燃料」（Sustainable Aviation Fuel, SAF）被視為該行業脫碳最為關鍵且現實的路徑。作為一種「嵌入式解決方案」（drop-in solution），SAF無需改造現有機隊或基礎設施即可與傳統航油混合使用，其成熟技術路徑最高可減少80%的碳排放，因而受到各國政府與航空公司的普遍青睞。
然而，SAF的發展正陷入一場嚴峻的供需失衡危機。數據顯示，2022年美國SAF總產量約為1580萬加侖，但同年美國主要航空公司的航油消耗量卻高達175億加侖，前者僅為後者的萬分之九。以積極推動SAF的美國聯合航空（United Airlines）為例，其2023年預計使用的1000萬加侖SAF，相較其每年40億加侖的總燃料需求，佔比不到0.3%。巨大的產能缺口，構成了SAF從概念走向規模化應用的核心障礙。供應鏈的瓶頸主要源於原料（feedstock）的限制。當前市場上的SAF主要由廢棄食用油和動物脂肪等第一代原料製成，但這類原料全球年交易量僅能滿足約5%的航空燃油需求，且面臨生質柴油產業的激烈競爭。
為突破此困境，美國政府與產業界正將資源大規模投向以都市廢棄物、林業殘餘物和乙醇等為代表的第二代原料技術。如Fulcrum BioEnergy公司利用都市垃圾進行氣化，再透過費雪-托普希法（Fischer-Tropsch）合成液態燃料的技術，便被視為重要的發展方向。政策支持在此轉型中扮演了決定性角色。2022年通過的《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act）被視為改變局勢的關鍵，該法案透過提供數億美元的資金補助與稅收抵免，旨在縮小SAF與傳統航油之間2至4倍的價差，向市場釋放出政府支持產業發展的明確信號。在政策激勵下，美國規劃或在建的SAF精煉廠已達25座，拜登政府更設定了2030年SAF年產量達到30億加侖的目標。儘管前景可期，但要實現此目標，仍需克服技術、物流與經濟性等多重挑戰。
全文
Lia. Independent Media 台北報導
在全球應對氣候變遷的議程中，航空業始終是一個棘手的領域。其營運特性決定了對高能量密度液態燃料的剛性需求，使得效仿地面交通的電動化轉型在短期內不具備可行性。根據統計，2021年全球航空業的碳排放量已佔總排放量的2%以上，且隨著全球化的深化，此一比例預計將持續上升。對於航空公司而言，其營運產生的溫室氣體中，高達98%來自於航空燃油的燃燒。在此背景下，「永續航空燃料」（Sustainable Aviation Fuel, SAF）的開發與規模化，已不再是選項之一，而是行業存續與發展的必然路徑。
SAF之所以被寄予厚望，在於其作為「嵌入式解決方案」（drop-in solution）的獨特優勢。它能與傳統石化航油按一定比例混合，直接注入現有的飛機油箱，無需對發動機進行任何改裝，也無需更動現行的機場加油基礎設施。根據其原料與生產路徑的不同，經認證的SAF與傳統航油相比，最高可減少生命週期中80%的碳排放量。這項特性使其成為航空業在邁向2050年淨零排放目標的過程中，最具現實意義的過渡性技術。
嚴峻的現實：萬分之九的供給困境
儘管SAF的減排潛力巨大，但其發展的阿喀琉斯之踵在於產能的極度匱乏。一組鮮明的數據揭示了當前的困境：2022年，美國全年的SAF產量約為1580萬加侖。然而，同年美國主要航空公司的傳統航油消耗總量高達175億加侖。SAF的供應量尚不足總需求的萬分之一，形成了巨大的結構性缺口。
作為行業領導者的美國聯合航空，其案例更具代表性。該公司制定了 ambitious 的2050年淨零排放目標，並在洛杉磯、舊金山等樞紐機場的航班上常態化使用SAF與傳統航油的混合燃料。其SAF使用量從2022年的300萬加侖，預計在2023年提升至1000萬加侖。然而，相對於該公司每年40億加侖的總燃料需求，1000萬加侖的SAF僅佔不到0.3%。這一微不足道的比例，凸顯了單靠企業採購意願無法解決根本性的供應問題。如何有效擴大SAF的生產規模，已成為整個行業面臨的共同挑戰。
原料路徑的演進：從廢油到都市垃圾
SAF供應鏈的核心瓶頸，在於原料（feedstock）的來源與穩定性。目前市場上商業化供應的SAF，絕大部分依賴廢棄食用油與動物脂肪作為原料。這類原料雖然具備廢物利用的環保優勢，但其供給潛力已接近天花板。全球每年可供交易的廢棄食用油和動物脂肪，分別約為600萬公噸與2700萬公噸，即便全部用於生產SAF，也僅能滿足全球航空燃油需求的5%左右。此外，這些原料同時也是生質柴油（Biodiesel）與可再生柴油（Renewable Diesel）等地面交通燃料的主要來源，激烈的跨行業競爭進一步推高了其成本與獲取難度。
為從根本上解決原料問題，產業的未來寄望於技術更為複雜、但潛在供應量更為巨大的第二代原料。這其中包括都市固體廢棄物（垃圾）、林業與農業的殘餘物，以及非糧食作物發酵產生的乙醇等。位於內華達州的Fulcrum BioEnergy公司，便是此領域的先行者。該公司建造了全球首座商業化規模的垃圾轉化燃料工廠，每年可處理約35萬噸的都市廢棄物。其技術流程是，首先對垃圾進行分揀、去除金屬與石塊等雜質，再將剩餘的有機物製成輕盈的碎片狀原料。
這些碎片狀原料被送入氣化塔，在超高溫低氧環境下轉化為由一氧化碳和氫氣組成的合成氣（syngas）。合成氣經過淨化提純後，再進入費雪-托普希（Fischer-Tropsch）反應系統，催化合成為液態的合成原油。這種合成原油最終可被提煉為符合航空標準的SAF。Fulcrum BioEnergy預計其工廠將在2024年達到年產1100萬加侖合成原油的目標，並已與聯合航空、國泰航空、日本航空等簽訂了總量可達每年2.9億加侖的遠期供貨協議。從廢棄食用油到都市垃圾的轉變，標誌著SAF產業正試圖擺脫對有限資源的依賴，轉向更具規模化潛力的原料路徑。
政策的驅動力：《降低通膨法案》的角色
技術路徑的確立，仍需克服巨大的經濟性障礙。目前，SAF的生產成本是傳統航油的2至4倍。對於利潤微薄的航空業而言，在沒有外力介入的情況下，大規模採購SAF在商業上是不現實的。在此背景下，政府的政策支持成為了打破僵局、啟動市場的關鍵。
2022年8月，美國拜登政府簽署的《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act, IRA）被業界普遍視為SAF發展的「遊戲規則改變者」。該法案為低排放航空技術提供了約3億美元的專項資金，並為生質燃料基礎設施提供了5億美元的支持。更為重要的是，法案設立了兩種針對SAF的稅收抵免機制，旨在直接降低其終端價格，使其與傳統航油的價差顯著縮小。
IRA的頒布，其意義不僅在於資金層面，更在於向市場釋放出一個強烈而清晰的信號：美國政府已將SAF確立為航空業脫碳的國家戰略，並願意為培育這個新興市場提供長期、穩定的政策支持。這一信號極大地提振了生產商、投資機構與航空公司的信心。在法案的激勵下，美國境內已規劃或開工建設的SAF精煉廠數量達到25座。同時，美國政府也設定了宏大的產業目標，即到2030年，將國內SAF的年產量提升至30億加侖。
儘管標普全球（S&P Global）的預測顯示，屆時的實際產量可能落在20億加侖左右，未能完全達標，但產業的快速增長趨勢已然確立。從政策制定者的角度看，即便最終未能完全實現目標，但立法所帶來的催化效應，已成功引導企業資本朝著正確的方向流動。
前景與挑戰
在技術、資本與政策的共同推動下，SAF產業正迎來其發展的關鍵時刻。超過30家國際航空公司已承諾，到2030年將SAF在其燃料結構中的佔比提高到10%。然而，要實現從「萬分之一」到「十分之一」的跨越，前路依然充滿挑戰。
首先是第二代原料的供應鏈建構，如何高效、低成本地收集、運輸都市垃圾、林業廢料等分散的資源，並將其穩定地供應給大型精煉廠，是一個複雜的物流工程問題。其次，儘管IRA法案提供了支持，但SAF的長期成本競爭力仍取決於技術成熟度的提升與規模經濟的實現。最後，消費者對於可能因使用SAF而帶來的機票價格上漲的接受程度，至今仍是一個未知數。
儘管如此，航空業的脫碳路徑已經清晰。在找到更具顛覆性的解決方案（如氫動力或電池動力飛機）之前，SAF將在未來數十年中扮演無可替代的角色。這場由政策點燃、由技術驅動的能源轉型，正在緩慢而堅定地起飛。
資料來源
Reuters: U.S. sustainable aviation fuel production to triple in 2023, but challenges remain
https://www.reuters.com/business/aerospace-defense/us-sustainable-aviation-fuel-production-triple-2023-challenges-remain-2023-02-15/
U.S. Department of Energy: Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge
https://www.energy.gov/eere/bioenergy-technologies-office/sustainable-aviation-fuel-grand-challenge
The White House: FACT SHEET: Biden-Harris Administration Announces New Actions to Support Sustainable Aviation Fuel and Lower Costs for Americans
https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2022/09/08/fact-sheet-biden-harris-administration-announces-new-actions-to-support-sustainable-aviation-fuel-and-lower-costs-for-americans/
S&P Global: US SAF production could reach 2 billion gal/year by 2030: S&P Global
https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/energy-transition/092122-us-saf-production-could-reach-2-billion-gal-year-by-2030-sp-global
United Airlines: United Launches Historic New Fund to Invest in Sustainable Aviation Fuel
https://www.united.com/en/us/newsroom/announcements/cision-124467
Fulcrum BioEnergy: Sierra BioFuels Plant
https://fulcrum-bioenergy.com/feedstock-and-technology/
International Energy Agency (IEA): Aviation - Tracking Clean Energy Progress
https://www.iea.org/energy-system/transport/aviation