可持续航空燃料的碳排放：如何衡量全生命周期减排量

“50%–80%”的说法：可持续航空燃料的碳减排究竟意味着什么？

航空公司和可持续航空燃料（SAF）生产商几乎总是援引“与传统航空煤油相比，全生命周期排放量可减少50%至80%”这一说法。虽然这个数字是真实的，但需要结合具体背景来理解。

该数据来自生命周期分析（LCA），该分析CORSIA框架下，将可持续航空燃料（SAF）从“摇篮到起飞”的碳强度与常规航空燃料基准（约89克二氧化碳当量/兆焦耳）进行了比较。

大多数人忽略的一点是，“50%-80%”是一个范围，而非一个确切数值。采用废弃食用油的HEFA路径可实现约80%的减排。而将间接土地利用变化因素纳入考量的作物基路径，减排率可能落在30%-50%之间。 理论上，使用可再生电力的“电力制液体”（PtL）路径减排率可超过90%；但如果电网中化石燃料的占比仍然很高，减排率则可能低于50%。

归根结底，减排百分比是生命周期计算得出的结果，而非燃料本身的固有属性。一旦改变原料或能源来源，或者调整核算边界，这一数值就会发生变化。了解导致这一变化的驱动因素，对航空合规团队和燃料采购方而言至关重要。

还有一点：可持续航空燃料（SAF）燃烧时，会在尾气中释放二氧化碳，这与化石航空燃料并无二致。所谓的“减排”只是基于生命周期核算的论点。 对于生物基可持续航空燃料（SAF），原料中的碳是在生长过程中从大气中吸收的，因此整个供应链的净影响较低。对于通过“电力制液体”（power-to-liquid）工艺制备的合成燃料，碳是在转化为燃料之前从大气或工业源中捕获的。这两种说法都不适用于燃烧过程本身。

如何测量SAF全生命周期排放量

要评估任何可持续航空燃料（SAF）路径对气候的益处，必须了解其评估方法。具体应统计哪些排放量、在哪些阶段统计，以及以什么为基准？以下是判断方法：

生命周期边界

SAF的生命周期分析采用“油井到尾流”（WtWa）边界条件，这相当于航空领域的“油井到车轮”概念。因此，它涵盖了整个过程的各个阶段：原料种植或采集、原料运输、燃料生产/精炼、燃料分销，以及在飞机发动机中的燃烧。

一些框架还将土地利用变化导致的间接排放纳入考量。如果某种生物燃料原料取代了粮食作物，粮食生产就必须转移到其他地方进行，可能是在新开垦的土地上。这些二次排放是通过间接土地利用变化（iLUC）模型估算得出的，也是可持续航空燃料（SAF）生命周期核算中最具争议的因素之一。

基准值同样重要。CORSIA gCO₂e/MJCORSIA 常规燃料的参考值。欧盟的《可再生能源指令II》（RED II）采用的数值略有不同。幸运的是，减排百分比很容易计算：将可持续航空燃料（SAF）的生命周期碳强度从基准值中减去，再除以基准值，最后以百分比形式表示。

计算公式如下：(基线置信区间 – SAF 置信区间) ÷ 基线置信区间 = 降低百分比。

生命周期各阶段及各阶段的排放驱动因素

生命周期的每个阶段对最终 碳强度的数值都有不同的影响。

• 原料生产：这是变异性最大的来源。对于使用大豆油或其他植物油作为原料的作物基可持续航空燃料（SAF），该阶段涉及种植投入（化肥、灌溉、机械）、土地管理排放以及直接土地利用变化。对于以废弃物为原料的可持续航空燃料（SAF），例如废弃油脂（如废弃烹饪油）、动物脂肪或农业废弃物，原料生产阶段的影响微乎其微。 由于原料本身已是其他生产过程的副产品，因此不存在种植负担。
• 原料运输：该因素包括从收集点到炼油厂的距离及运输方式。其影响通常较小，占生命周期碳强度的比例不足5%。不过，对于全球采购的原料而言，这一点可能较为重要。
• 燃料生产：这正是可持续航空燃料（SAF）生产技术各不相同之处。目前，HEFA（加氢处理酯和脂肪酸）是主流的商业化生产路径。费-托（FT）合成、醇转喷气（AtJ）和电力转液体（PtL）技术在能源需求和转化效率方面各有不同，这些因素都会影响其生命周期碳强度。
• 分销：这部分指从炼油厂到机场的运输。通常所占比例较小。
• 燃烧：所有类型的可持续航空燃料（SAF）在燃烧时都会释放二氧化碳。对于生物基可持续航空燃料，由于原料中的碳此前已从大气中吸收，因此生命周期核算将净燃烧排放量视为零或接近零。对于合成可持续航空燃料（PtL），其碳是在全球可持续航空燃料生产过程中从大气中或工业来源中捕获的。

SAF 路径及其减排比例

每条主要生产路径所实现的整个生命周期减排量各不相同。您选择的路径将决定某种燃料是否符合合规计划的要求。

HEFA — 加氢处理酯和脂肪酸

HEFA约占全球可持续航空燃料（SAF）产量的95%。该公司通过加氢处理将油脂转化为一种“即用型”燃料，该燃料无需任何改造即可与现有的飞机和机场基础设施兼容。

话虽如此，还原百分比几乎完全取决于原料：

• 废弃食用油（UCO）：由于这种原料不会产生种植过程中的排放，也不会造成土地利用变化带来的负担，因此可减少70%至85%的排放。这是最清洁的商业化HEFA工艺路径。
• 动物脂肪/牛脂：使用这种原料可使消耗量减少60%至80%。由于其来源于废弃物，其原理与废弃食用油（UCO）类似。在商业化HEFA工艺路径中，这是一种极具潜力的选择。
• 大豆油/菜籽油：在考虑iLUC系数之前，这种原料可使排放量减少40%至60%。但若考虑iLUC系数，这一数字可能会降至20%至40%。因此，它并非最佳原料。
• 棕榈油：这种原料的品质波动较大，且常被排除在外。如果其生产过程涉及砍伐森林或开垦泥炭地，其全生命周期排放量可能会超过传统燃料。

原料的选择是HEFA工艺中的关键变量，这也正是为什么那些未具体说明原料来源的“SAF”营销宣传几乎毫无参考价值。

费-托（FT）/气化

FT工艺将固体原料（如城市固体垃圾、农业残余物和林业废弃物）气化为合成气，随后将其合成制备成喷气燃料。利用废弃生物质进行的FT工艺可实现70%至90%的减排效果，且原料排放量较低；如果生物质确实来源于废弃物，其碳强度甚至可能为负值。

采用化石燃料制备且配备碳捕获与封存技术的燃料，属于另一类。有些框架根本不将其视为可持续航空燃料（SAF）。不过，它仍然有助于实现碳排放净零目标。

酒精转喷气（AtJ）

AtJ 将乙醇或异丁醇转化为航空煤油。

生命周期减排效果取决于酒精的原料来源。甘蔗乙醇的减排效果优于玉米乙醇。通常减排幅度在50%至80%之间，具体取决于原料来源和生产过程中的能耗。

电力制液体（PtL）/ 电子燃料

PtL技术利用通过电解可再生电力制得的绿色氢气，将其与来自直接空气捕获或工业来源的二氧化碳结合，并通过费托合成（FT）或甲醇制航空燃料工艺将其合成航空燃料。

当该路径中使用的电力完全来自可再生能源，且二氧化碳来源于直接空气捕获时，理论上的温室气体减排量可达85%–95%以上。然而，如果电网中化石能源的占比仍然相当可观，则全生命周期减排量可能会降至50%以下。

目前，PtL是成本最高的制备途径，且尚未达到商业化规模，但欧盟“ReFuelEU”计划的强制性要求中包含一项关于合成可持续航空燃料（SAF）的子目标，规定从2030年起其使用比例将从1.2%开始。鉴于航空燃油需求需符合相关法规要求，这很可能推动可持续航空燃料（SAF）向这一方向发展。

为什么可持续航空燃料的减排比例差异如此之大

两家企业虽然使用相同的生產设备生产可持续航空燃料（SAF），但所生产的SAF在生命周期内的减排比例却可能大不相同。

除了原料差异之外，原因还在于：

• 间接土地利用变化（iLUC）：将iLUC纳入考量后，某条路径所声称的减排量可能会减少20%至30%。CORSIA 大多数以农作物为原料的燃料的计算中，但其他体系并未如此。这导致同一燃料在不同合规体系下的表现存在显著差异。
• 炼油厂的能源来源：一家使用可再生能源的HEFA炼油厂，其 碳强度得分低于依赖化石能源为主的电网供电的炼油厂，即使两者的原料完全相同。因此，炼油厂所使用的能源来源是航空领域减排的关键因素之一。
• 方法学与核算框架： CORSIA 国际民用航空组织（ICAO）《附件16》第四卷中的生命周期评估（LCA）方法学。欧盟的《可再生能源指令II》（RED II）和“ReFuelEU”计划则采用各自的默认值。 美国《可持续燃料通胀削减法案》（第40B节，过渡至第45Z节）采用阿贡国家实验室开发的GREET模型。同一生产路径在不同框架下可能产生不同的减排百分比，这给希望同时在多个市场进行认证的生产商带来了挑战。
• 副产品分配：与传统航空煤油不同，可持续航空燃料（SAF）的生产通常会产生可再生柴油、石脑油和丙烷等副产品。将生命周期排放量在这些副产品之间如何分配，也会影响SAF本身的碳强度数值。

为何重要：可持续航空燃料（SAF）排放的监管与政策环境

减排百分比不仅仅是一个环境指标。在各大合规体系现行的可持续航空燃料（SAF）政策下，它决定了合规价值，在某些情况下还决定了税收抵免收入。

CORSIA

国际民航组织（ICAO）的《国际航空碳抵消与减排计划》（CORSIA）要求航空公司对超过2019–2020年基准的排放增长进行抵消或减排。符合CORSIA标准且生命周期减排量（扣除间接土地利用变化）至少达到10%的可持续航空燃料（SAF），可作为合规依据。减排比例越高，每吨燃料所产生的合规价值就越大。

CORSIA （2024–2026年）现已对126个参与国强制实施。航空公司面临三重优化选择：采购可持续航空燃料（SAF）、购买CORSIA碳信用额，或采购低碳航空燃料（LCAF）。最佳组合取决于每种选项的经核证的碳强度（CI）数据及其相对成本。

美国《通胀削减法案》（IRA）

IRA法案中的可持续航空燃料（SAF）税收抵免——最初为第40B条，现正过渡至第45Z条——针对生命周期减排率至少达到50%的可持续航空燃料，每加仑提供1.25至1.75美元的税收抵免。

税收抵免额度与减排比例成正比，这意味着减排率达到75%的方案，每加仑所获得的抵免额度将高于减排率仅为55%的方案。因此，准确的生命周期测量不仅是为了满足合规要求，还直接决定了税收抵免的额度及潜在收益。

截至本文撰写之时，美国能源部在进行《通胀削减法案》（IRA）相关计算时采用的是GREET模型。不过，45Z过渡期及相关政策细节仍在不断调整中。

欧盟“ReFuelEU Aviation”计划与《可再生能源指令II》（RED II）

《ReFuelEU》法规规定了从欧盟机场起飞的航班所使用的可持续航空燃料（SAF）最低掺混比例：2025年起为2%，到2050年逐步提高至70%。其中，针对合成可持续航空燃料（PtL）的子规定要求，2030年起掺混比例将从1.2%开始实施。

RED II 规定了燃料必须满足的可持续性标准和温室气体减排阈值，才能被认定为可再生燃料。这两个框架都催生了对经核证的生命周期数据的需求，因为航空公司和燃料供应商需要证明其可持续航空燃料（SAF）达到了减排阈值。

超越可持续航空燃料（SAF）：低碳航空燃料（LCAF）的兴起

低碳航空燃料（LCAF）是指由原油制成的常规喷气燃料，其上游碳强度低于平均水平。换言之，它并非替代化石原料，而是通过减少原油开采和炼制过程中的排放来降低碳足迹。

根据CORSIA，符合资格标准的LCAF可计入航空公司的合规义务。对航空公司而言，LCAF颇具吸引力，因为其成本低于可持续航空燃料（SAF），且无需对现有飞机或机场基础设施进行任何改造。目前，一种方法正处于CORSIA 流程中，但该方法实现了石油碳强度、航空合规与碳数据的直接融合。

对于航空公司而言，合规方案包括SAF（减排效果显著，成本较高）、LCAF（减排效果适中，成本较低） 以及碳信用额（灵活，成本可变）。要评估这种权衡关系，需要综合考虑燃油碳强度和碳信用额质量方面的数据，Sylvera 在此方面提供帮助。

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在燃料方面，我们的 “碳强度评估”产品为燃料生产商提供设施层面的碳强度验证服务，涵盖可持续航空燃料（SAF）的各种生产路径。我们的标准化方法论支持在不同生产商、原料及生产路径之间进行可比性分析。对于同时需满足多个合规要求的可持续航空燃料生产商，Sylvera 仅需一次数据输入，Sylvera 根据CORSIA、RED II/ReFuelEU 以及 IRA/GREET 框架Sylvera 碳强度。这免去了针对每个合规框架分别开展研究的需求。

我们的 “大宗商品洞察”产品为各燃油生产商提供市场层面的基准对比，使航空公司和燃油采购商能够根据经过验证的生命周期碳强度（CI）来比较可持续航空燃料（SAF）供应商，而非仅依据营销宣传。在合规投资组合的碳信用额方面，Sylvera 的市场情报平台涵盖碳信用额的价格和质量数据，包括CORSIA碳信用额。

要实现航空业的净零排放目标，就需要可靠的数据。无论您是正在优化合规策略的航空公司、需要证明自身碳优势的可持续航空燃料（SAF）生产商，还是正在评估可持续航空燃料部署风险的气候金融投资者，高质量的生命周期数据都能帮助您做出高质量的决策。

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