Raport: Czy cel redukcji CO2 w lotnictwie do 2050 r. jest realny?

Ten kluczowy rok, do którego pozostaje jeszcze 27 lat, wydaje się bardzo odległy. Jednak wyzwania, które stoją przed branżą lotniczą, jeśli chce ona dotrzymać danego słowa, są tytaniczne i nie ma wcale pewności, że proces redukcji gazów za ponad ćwierć wieku zakończy się sukcesem. Choć w Polsce ten temat ciągle nie budzi tak dużego zainteresowania opinii publicznej jak w państwach Zachodniej Europy, to dla linii lotniczych działających w naszym kraju stanowi już istotny element, którego w planach rozwoju nie da się zignorować.

Ograniczenie wydzielania gazów cieplarnianych przez lotnictwo cywilne wpisuje się w wysiłki na rzecz ochrony dobrej kondycji naszej planety, a przede wszystkim powstrzymania postępującego ocieplenia, co może doprowadzić do katastrofy klimatycznej o nieprzewidywalnych skutkach. Obecnie nawet przeciwnicy powyższej tezy, która zyskała aprobatę przytłaczającej większości naukowców, muszą pogodzić się z konsekwencjami walki o redukcję emisji. Lotnictwo cywilne było od lat piętnowane za brak postępów w tej ekologicznej batalii, choć zanieczyszczenie spowodowane przez awiację jest stosunkowo niewielkie, bo nie stanowi nawet 3 proc. emisji wszystkich sektorów gospodarki na świecie. W ramach samego transportu lotnictwo odpowiada za ok. 13 proc. wydzielanych gazów.

Niemniej to właśnie lotnictwo cywilne stało się przykładem nieodpowiedzialnej ekologicznie branży i stało się przysłowiowym chłopcem do bicia. Zgodnie z wylansowaną filozofią flygskam (wstyd przed lataniem), każdy mieszkaniec naszej planety powinien wstydzić się latać, a jeśli już musi skorzystać z samolotu to powinien zrekompensować tą naganną podróż wpłacając niewielką kwotę na rzecz określonych organizacji zajmujących się redukcją emisji szkodliwych dla środowiska. Nic dziwnego, że pod naciskiem takiej presji przewoźnicy musieli zareagować.

Już wcześniej, zanim linie lotnicze podjęły zobowiązanie z 2021 r., próbowano poczynić postępy w redukcji gazów cieplarniach. W 2008 r. Virgin Atlantic wykonał pierwszy lot testowy z biopaliwem lotniczym. W latach 2011–2015, 22 linie lotnicze przeprowadziły ponad 2,5 tys. komercyjnych lotów pasażerskich z mieszankami tradycyjnego paliwa lotniczego z biopaliwem pochodzącym z surowców, takich jak używane oleje kuchenne, jatrofa, lnicznik siewny czy algi. W marcu 2016 r. United Airlines stało się pierwszą linią lotniczą na świecie, która wprowadziła zrównoważone paliwo lotnicze (Sustainable Aviation Fuel, SAF) do operacji komercyjnych. W listopadzie 2019 r. liczba komercyjnych lotów z użyciem SAF przekroczyła 250 tys.

Ostatecznie w październiku 2021 r na 77. dorocznym Zgromadzeniu Ogólnym IATA w Bostonie przyjęto zakładającą osiągnięcie przez globalny przemysł lotniczy zerowej emisji netto dwutlenku węgla do 2050 r. To zobowiązanie jest zharmonizowane z celem porozumienia paryskiego, które ma doprowadzić do ograniczenia globalnego ocieplenia poniżej 2°C. Potencjalny scenariusz zakłada, że 65 proc. tego celu zostanie osiągnięte poprzez użycie SAF. W październiku 2022 r. 41. Zgromadzenie Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (International Civil Aviation Organization, ICAO) przyjęło zbieżny z IATA cel osiągnięcia zerowej emisji netto CO2 do 2050 r.

Tyle pionierskie próby, założenia teoretyczne i deklaracje polityczne. Zasadnicze pytania, a więc jak osiągnąć cel i czy jest szansa na jego realizację w wyznaczonym terminie, pozostają bez konkluzywnych odpowiedzi. Warto zdać sobie sprawę, że zerowa emisja netto gazów cieplarniach przez lotnictwo nie oznacza braku spalania paliwa przez samoloty. Zastosowanie SAF spowoduje, że emisje będą pochodzić z przetworzonego paliwa, którego pozyskanie nie będzie wiązało się z wydobyciem ropy naftowej. Niemniej bez podjęcia opisywanych wysiłków o ograniczeniu emisji w ogóle nie może być mowy.

Spróbujmy odpowiedzieć na te dwa podstawowe pytania przy założeniu, że branża lotnicza chce utrzymać prognozowany po pandemii wzrost ruchu pasażerskiego na poziomie 3 proc. rocznie. Oczywiście można też redukować operację lotnicze poprzez zachęcanie pasażerów do wyboru bezpośrednich lotów i odbywania mniejszej ich liczby albo wprowadzenie surowszych norm emisji lub większych obciążeń finansowych za wydzielanie dwutlenku węgla. Niemniej nie leży to w interesie gospodarek wielu państw, a Polska, która dzięki projektowi Centralnego Portu Komunikacyjnego chce dokonać skoku cywilizacyjnego, powinna być głównym oponentem polityki ograniczania ruchu lotniczego.

Niedawno w podcaście Air Transport World Carsten Spohr, prezes Lufthansa Group stwierdził, że dojście do celu zerowej emisji netto do 2050 r. będzie się opierać na czterech filarach. Po pierwsze przy wykorzystaniu obecnych technologii i dostępnych rozwiązań operacyjno-prawnych branża może spalać mniej paliwa. Po drugie trzeba stosować w jak największym stopniu zrównoważone paliwa lotnicze (SAF). Po trzecie nadal należy kompensować finansowo zanieczyszczanie środowiska. Wreszcie po czwarte pomocne powinny być również nowe technologie i innowacje. Korzystając z tej kategoryzacji omówimy poszczególne elementy tej trudnej układanki.

Obecne technologie oraz dostępne rozwiązania operacyjne i regulacyjne. Linie lotnicze mogą optymalizować ilość emitowanych gazów wymieniając flotę na nowocześniejszą, wprowadzając bardziej ekonomiczne metody startów i lądowań, redukując zbędny ładunek na pokładzie oraz udoskonalając praktyki przeglądów i konserwacji samolotów. Są to rozwiązania zwane nisko wiszącymi owocami, bo jest je najłatwiej zerwać. Można również zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych wdrażając zaawansowane systemy zarządzania ruchem lotniczym, które uproszczą trasy lotów zmniejszając zużycie paliwa, ale do tego niezbędna jest międzynarodowa współpraca, bo lotnictwo to branża globalna. Przejście na źródła energii odnawialnej w operacjach naziemnych może również zmniejszyć ślad węglowy infrastruktury lotniczej.

Zrównoważone paliwa lotnicze (SAF). Zastosowanie tych paliw ma mieć największy udział wśród elementów, które powinny złożyć się na redukcje CO2 w lotnictwie. SAF dzielą się zasadniczo na dwa rodzaje. Biopaliwa mogą być produkowane z różnych surowców, w tym z odpadów tłuszczów, olejów. komunalnych odpadów stałych, pozostałości rolniczych i leśnych, mokrych odpadów oraz roślin niejadalnych uprawianych na mniej urodzajnych glebach. Z kolei paliwa syntetyczne są produkowane przy użyciu energii odnawialnej, takiej jak wodór lub przechwytywany bezpośrednio z powietrza dwutlenek węgla.

SAF są uznawane za zrównoważone, ponieważ surowce do ich produkcji nie konkurują z uprawami spożywczymi, ani nie wymagają dodatkowego zużycia zasobów, takich jak woda czy drzewa oraz nie generują szkód środowiskowych, takich jak wylesienie, wyjałowienie gleby czy utrata różnorodności biologicznej. Tam, gdzie paliwa kopalne przyczyniają się do zwiększania ogólnego poziomu CO2, emitując wcześniej zmagazynowany węgiel, SAF jest rodzajem recyklingu.

Kompensacja i usuwanie dwutlenku węgla. Inną metodą dojścia do zerowej emisji netto w lotnictwie mogą być inwestycje przewoźników w programy kompensacji emisji, takie jak zalesianie czy projekty przechwytywania dwutlenku węgla. Badania nad technologią przechwytywania i magazynowania CO2, za które jest odpowiedzialne lotnictwo mogą pomóc w ograniczaniu emisji z samolotów.

Nowe technologie i innowacje. Wreszcie ostatnim filarem redukcji lotniczego CO2 mogą być nowe wynalazki, a wśród nich główną rolę odgrywają samoloty elektryczne, hybrydowe i na paliwo wodorowe. Branża lotnicza bada też i wprowadza lekkie materiały, takie jak materiały kompozytowe czy włókna węglowe, aby zmniejszyć wagę samolotów i poprawić efektywność paliwową. Poprawienie aerodynamiki odrzutowców zmniejszającej opór powietrza i w efekcie zużycie paliwa, to kolejny przykład efektywnych projektów badawczych. Nie mniej ważne będzie też stworzenie bardziej oszczędnych silników lotniczych.

Patrząc na te cztery kategorie, dzięki którym ma zostać zredukowana emisja gazów cieplarnianych w lotnictwie konieczne jest zwrócenia uwagi na trzy zasadnicze czynniki, czyli potencjał danego elementu, moment, w którym będzie dostępny oraz koszt jaki ze sobą niesie.

Według badań Bain & Company unowocześnienie floty i skorzystanie z bardziej oszczędnych silników obecnie już produkowanych może zredukować emisje CO2 aż o 43 proc. Problem polega jednak, że warunkiem takich postępów jest drastyczne przyspieszenia wymian samolotów, na co obecnie nie pozwalają opóźnienia dostaw u największych producentów tj. Airbusa i Boeinga. Dodatkowym problemem jest też słabość finansowa wielu linii lotniczych, które dopiero co wychodzą z koronakryzysu. Wobec tych trudności wykorzystanie tego elementu będzie zapewne rozłożone na kilkanaście lat.

Z kolei zmiana regulacji dotyczących kontroli przestrzeni powietrznej ma co prawda duży potencjał redukcji emisji, zwłaszcza w Europie, ale z powodów politycznych też nie ma szans na szybką realizację. Unia Europejska (UE) od lat stara się uprościć kontrolę ruchu lotniczego nad swoim terytorium, ale ciągle ponosi fiasko. W dodatku zamknięcie przestrzeni powietrznej nad Federacją Rosyjską dla bardzo wielu linii lotniczych spowodowało wzrost emisji gazów cieplarnianych, bo wydłużyło trasy przelotów z Europy na Daleki Wschód i nikt nie wie kiedy ta sytuacja się zmieni.

O 23 proc. emisje może zredukować szerokie wdrożenie SAF. Jednak bez zmiany obecnej polityki rządów cała podaż SAF będzie ograniczona do ok. 135 mln ton do 2050 r., co stanowi zaledwie ok. 35 proc. prognozowanego globalnego popytu na lotniczy olej napędowy. Podaż będzie limitowana z uwagi na opłacalność różnych surowców do produkcji SAF oraz konkurencję z innymi branżami (w tym z energetyczną) o surowce do produkcji biopaliw. Z kolei paliwo syntetycznie produkowane z cieczy węglowodorowych ma spory potencjał w dalekiej przyszłości, ale nie przyczyni się istotnie do dekarbonizacji lotnictwa do 2050 r.

Ponadto, aby SAF był zrównoważony, używana w procesie jego wytwarzania energia elektryczna musi być produkowana z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa. Jednak podaż zielonej energii elektrycznej będzie ograniczona w nadchodzących dziesięcioleciach. Nawet jeśli produkcję można będzie zwiększyć, bardziej korzystne dla środowiska jest wyłączenie źródeł energii o dużych emisjach, takich jak elektrownie węglowe lub gazowe, niż używanie jej do produkcji SAF.

W dodatku zwiększenie produkcji SAF wymaga decyzji politycznych. Rządy muszą zapewnić trzy podstawowe rzeczy. Po pierwsze trzeba wprowadzić zachęty dla rafinerii w celu zwiększenia produkcji SAF. Na takie podeście zdecydowały się np. Stany Zjednoczone, ale UE podchodzi to takiej stymulacji niechętnie. Po drugie należy umożliwić priorytetowy dostęp linii lotniczych do surowców stanowiących podstawę do produkcji biopaliw. Po trzecie rządy muszą przeznaczyć wyprodukowany z energii odnawialnej wodór dla rafinerii SAF, aby zwiększyć ich wydajność produkcyjną. Nawet przy silnym wsparciu rządów, co nie jest obecnie obowiązującym standardem, podaż SAF w 2050 r. prawdopodobnie nie osiągnie wymaganej wielkości.

Astronomiczny koszt opracowania i wdrożenia tych rozwiązań stanowi kolejne potężne wyzwanie. Szacuje się, że ceny SAF w 2050 r. będą dwa albo cztery razy wyższe od średniej ceny paliwa lotniczego z ostatniej dekady. Regionalne dysproporcje w podaży i popycie, a także zwiększona konkurencja o dostęp do surowców potrzebnych do wyprodukowania biopaliw mogą dodatkowo podnieść cenę SAF. Bain & Company ocenia, że wyprodukowanie od 135 mln do 250 mln ton SAF do 2050 r. będzie kosztować od 1,6 do 2,1 bln dolarów amerykańskich (USD). Kwota ta obejmuje od 1 do 1,4 bln USD na budowę niezbędnych rafinerii. Ta trudno wyobrażalna kwota obejmuje także inwestycje w wysokości ok. 650 mld USD w technologię elektrolizy i przechwytywania dwutlenku węgla.

Z kolei kompensacje węglowe stwarzają inne problemy. Teoretycznie linie lotnicze mogą rekompensować pozostałe emisje, kupując prawa do emisji CO2, aby pokryć wydzielanie gazów cieplarnianych. Jednak kompensacje nie pomogą branży osiągnąć neutralności węglowej, a kwestie finansowe dotyczące księgowania kompensacji podważyły ostatnio opłacalność tego rozwiązania. Takie linie lotnicze, jak JetBlue czy easyJet, już odchodzą od tej formy redukcji emisji.

Wreszcie nowe technologie i innowacje mogą nie spełnić oczekiwań ze względów na swój skromny udział w całym procesie. Wprowadzenie paliwa wodorowego i napędu elektrycznego może zredukować emisję o mniej niż 5 proc. do 2050 r. Żadna z tych technologii nie dojrzeje wystarczająco szybko, aby zastąpić znaczną część istniejącej floty samolotów cywilnych w ciągu następnych 30 lat. Powstanie pierwszych wodorowych i w pełni elektrycznych samolotów zderzy się z poważnymi barierami ekonomicznymi i technologicznymi. Obie nowe technologie wymagają bowiem ogromnego poziomu inwestycji oraz istotnych zmian w infrastrukturze lotnisk i budowie samolotów.

Co się stanie, jeśli sposoby na zmniejszenie śladu węglowego lotnictwa będą zbyt kosztowne lub niegotowe do masowego zastosowania do 2050 r.? Ceny biletów lotniczych wzrosną, popyt osłabnie, a wzrost ruchu lotniczego spowolni albo liczba operacji lotniczych zacznie nawet spadać. To pesymistyczny scenariusz, którego wiele rządów i cała branża lotnicza chciałyby uniknąć. Z tego powodu większość interesariuszy przyjęła optymistyczne podejście, zgodnie z którym branża może, pomimo wielu przeszkód, osiągnąć zerową emisję netto do 2050 r.

Analiza Bain & Company dochodzi do innych wniosków, zwłaszcza jeśli ruch lotniczy będzie nadal rosnąć szybciej niż światowy Produkt Krajowy Brutto (PKB). Technologie, których branża potrzebuje do dekarbonizacji, prawdopodobnie nie będą działać na skalę masową do 2050 r. Biorąc pod uwagę obecne tempo odnawiania floty, następna generacja znacznie bardziej ekologicznych samolotów nie zastąpi odpowiedniej liczby obecnych maszyn. Przy zastosowaniu najskuteczniejszych metod redukcji emisji w ciągu następnych trzech dekad, linie lotnicze do 2050 r. mogą ograniczyć emisje tylko o ok. 70 proc.

W konsekwencji branża nie osiągnie ambitnego celu, a luka wyniesie ok. 30 proc Eliminacja tego deficytu będzie możliwa tylko przy ograniczeniu dynamiki wzrostu ruchu lotniczego do 0,5 - 1 proc. rocznie do 2050 r. Jednak taki scenariusz oznaczałby spadek liczby lotów i pasażerów w krajach, gdzie zobowiązania dekarbonizacyjne są najwyższe, a wiec w państwach członkowskich UE.

Jeśli linie lotnicze nie chcą realizować tego ostatniego, negatywnego scenariusza, to będą musiały podjąć zdecydowane kroki w celu zachowania rentowności. Podniesienie cen biletów jest jedną z opcji, która jednak bezpośrednio oddziałuje na skalę popytu. Szczególnie boleśnie mogą to odczuć pasażerowie na trasach dalekiego zasięgu. Branża wciąż ma możliwość dostosowania się do nowej rzeczywistości, ale zarządy linii lotniczych muszą przemyśleć swoje modele biznesowe, aby dostosować się do nowych kosztów operacyjnych, które wzrosną od 8 do 18 proc. do 2050 r., jak szacuje Bain & Company. Taka podwyżka wydatków przekracza marżę operacyjną wielu linii lotniczych na świecie, co powoduje że możliwości manewru są niewielkie.

Reasumując osiągnięcie zerowej emisji netto w lotnictwie komercyjnym do 2050 r. będzie wymagało holistycznego podejścia, w którym innowacje, wsparcie polityczne i koordynacja na skalę globalną staną się kluczowymi elementami. Linie lotnicze mogą zredukować niemal 70 proc. emisji lotniczych do 2050 r., głównie poprzez poprawę efektywności paliwowej i stosowanie SAF. Jeśli jednak branża nadal chce rosnąć w tempie 3 proc. rocznie wydaje się, że cel jest niewykonalny i czeka go odłożenie w czasie, bo obecny stan technologii, regulacji i kondycji finansowej przewoźników nie pozwala na jego osiągnięcie za 27 lat.

Żródła: W artykule wykorzystano opracowanie Bain & Company pt. „A Realistic Path to Net-Zero Emissions for Commercial Aviation” autorów Jérémie Danicourt, Jim Harris, Adam Papania i Austin Kim.

Fot.: Materiały prasowe