皆さんこんにちは！
昨日の記事で、水素燃料（燃料電池）のお話をしました。
今日は、SAF（Sustainable Aviation Fuel：持続可能な航空機燃料）について
深掘りしてみましょう。
SAF（Sustainable Aviation Fuel：持続可能な航空機燃料）
今、ここにある危機
輸送とその汚染に関する記事の連載を開始して以来、航空交通管制 (ATC) の改善、
電気航空機 (バッテリー/ハイブリッド) への変更、燃料としての水素、そして最後
に、 eVTOL（空飛ぶクルマ）の重要性を述べてきました。
これらの変更のうち、ATC だけが短期的な影響を与えることができますが、組織上
の理由から動きは遅いのです。
残念ながら、以下の例に示すように、航空機の推進方法の変更は長期的な改善が必要
です。しかし、そうも言っていられません。ヨーロッパでは、最悪な夏と今の冬があ
りましたが、それは一度限りの異常気象ではありません。これはヨーロッパに限った
ことではありません。天候の変化は私たちが思っていたよりも速く、世界規模です。
ヨーロッパ気象史に残る異常高温 8か国で国内記録を更新(Yahoo NEWSより）
では、何ができるでしょうか？
図 1. 地域別の CO2 排出量。出典: Our World in Data.
スピードの必要性
私たちは皆、過去 5 年から 10 年の間に気候変動を目にしてきました。何かが起こって
いることは明らかです。図 1 を見ると、その理由がわかります。私たちの CO2 排出量
は 1950 年以来、狂ったように増加しており、その影響を目の当たりにしています。
中国のような人口の多い国は工業化し、エネルギーに対する権利を主張しています。
問題は、エネルギー消費の増加が主に炭化水素ベース (石炭、石油、天然ガス) である
ことです (図 2)。
図 2. ソース別のエネルギー消費。出典: Our World in Data.
エンジンで燃焼されるジェット燃料 1 kg あたり 3 kg の CO2 (正確には 3.16 kg) が発生
し、年間約 3 億から 3 億 5000 万トンのジェット燃料が消費され、950 から 11 億トンの
CO2 が発生します。航空輸送による 2.5% を含め、あらゆる形態の炭化水素エネルギーの
使用を変える必要があります。
何をすべきか？
私たちが見てきた変化は、長期的な進化には不可欠ですが、2050 年までに CO2 排出量を
削減するという目標にはほとんど貢献できません。
短期的に貢献できる要因の 1 つは、持続可能な航空燃料 ( SAF )です。SAF は、航空機内
での生産と消費による正味の CO2 排出量が CO2 排出量ゼロに寄与するように製造されて
います。これがどのように行われるか、およびジェット燃料から SAF への変更の問題領域
については、後続の記事で説明します。
SAFは、現在のジェット燃料に取って代わる、いわゆる「ドロップイン（一時的な）」燃料
です。しかし航空機が 100% SAF で飛行する前に、航空機の燃料システムとエンジンのシ
ールなどを適合させる必要があるように、わずかに異なる組成を持っています。
現在、航空機はジェット燃料と SAF を混合して飛行することができます。これにより、排出
量を大幅に節約できます。理由は次のとおりです。
2025 年から (100% SAF またはその他の手段により) 全世界でナローボディの生産を 100%
エミッション フリー推進に変更した場合の 2050 年までの効果と、すべてのジェット燃料の
10% ブレンドを達成するために私たちが生産できる SAF を使用した場合の効果を比較します。
仮定は次のとおりです。
・2025 年までの狭胴機の総生産は、年間 1,000 機です。毎年 5% ずつ増加しています。
これは、ナローボディの出力が 15 年ごとに 2 倍になることを意味します。
・2025 年までにすべての狭胴体を変換し、どのような技術 (100% SAF、水素、または
100% グリーン電子を備えたバッテリー電気) によっても CO2 を排出しないようにします。
3 つのうち 2 つが 2025 年まで技術的に不可能であるという事実を無視します。 ）。
・同時に、最も古い航空機の 1,000 機が、新しい航空機が市場に参入するたびに退役します。
これに対して、2025 年までに、消費されるすべてのジェット燃料に 10% の SAF をブレンド
するのに十分な SAF 生産が世界中であると想定しています (世界のジェット燃料航空機のほと
んどは、10% のブレンドを受け入れることができません)。
定義上、2025 年から 2050 年の間に、代替ブレンドを何もしない場合と比較して、CO2 は
10% 削減されます。
他の選択肢の結果は、2050 年には 12.4% の削減を達成していますが、2025 年から 2050
年までの平均では 7.5% の削減にとどまっています。
この例では、SAF をジェット燃料にブレンドすることが短期的に役立つことを理解しています。
それが非常に効率的である理由は、世界中で毎日約 25,000 機の航空機が飛行しており、その
うち 20,000 機は 5 年以上経過しているからです。
1,000 機の新しい CO2 排出ゼロの航空機を早期に生産したため、初年度は 4% 未満の削減しか
達成できませんでしたが、昨年はゆっくりと 12% まで増加しました。
25,000 機の旅客機すべての年間排出量が同じであると仮定しています。航空機が古いほど、
排出量は多くなります。ブレンドには古い航空機も含まれているため、例が示すよりも効果的
です。
この例は、100% 排出量ゼロの代替案では非常に理論的であり、10% 混合の代替案では非常
に現実的で、あらゆる混合レベルで SAF がいかに重要であるかを理解できます。実際には、
今の航空機では 10% よりも高いブレンド レベルが許可されています。
では、そこに到達するための障害は何でしょうか?
ジェット燃料
水素燃料旅客機などの代替技術は、排出量に影響を与える前に数千機の航空機に増加させる
必要があるため、今後 30 年間で排出量に実質的な影響を与えることができる唯一の技術です。
SAF と、SAF の製造方法とジェット燃料への混合方法を理解するには、まずジェット燃料と
は何かを理解する必要があります。
ガスタービンは、さまざまな燃料で稼働できます。第二次世界大戦で使用されたドイツのユ
モ ジェット エンジンの最初の燃料は、ディーゼルまたは合成燃料でした。それ以来、約 20
の異なる仕様が、民間航空輸送および軍用機で使用されるジェット燃料の特性を定義してい
ます。
今日の民間航空輸送で使用されている燃料は Jet-A1 です。
ジェット燃料は、2,000 以上の異なる炭化水素の混合物です。ジェット燃料の正確な組成は
石油源によって大きく異なるため、特定の炭化水素の比率としてジェット燃料を定義すること
は不可能です。したがって、ジェット燃料は化合物ではなく性能仕様として定義されます。
（ウィキペディアより）
航空輸送で使用される Jet-A1 の性能仕様は、ASTM D1655 (Jet A-1)です。-47°C よりも
高い凝固点 (-40°C の Jet-A) と超低凝固点 (ロシアの TS-1 で -50°C の凝固点) を持つ民間
旅客機のジェット燃料の仕様もあります。
Jet-A1 は灯油系ジェット燃料に分類されます。それは、何百万年にもわたって熱と圧力の下で
油に変化した死んだ動物プランクトンと藻類から作成された原油からのクラッキングプロセスで
生成されます。
原油の原料は、成長するときに大気中の CO2 を吸収しました。精製された原油を燃やすと、こ
れらの炭素原子が CO2 として放出されます。吸収と放出の分離が CO2 問題を引き起こします。
持続可能な航空燃料
持続可能な航空燃料または SAF は、大気からの炭素吸収が、燃焼時に CO2 としての原子の
放出とほぼ一致する炭化水素混合物です。SAF は再生可能な燃料です。つまり、そのサイク
ルは CO2 の吸収と放出であり、反復可能なプロセスです。
CO2 を炭化水素混合物に取り込むことで SAF が発生する可能性があるさまざまなプロセスが
あります。一般に、2 つの大きなグループを定義できます。
・プロセスの原料が、油植物、藻類、さまざまなバイオマス、または農業またはその他の廃棄
物からの発酵アルコールなどの生物学的に成長した材料であるバイオ燃料。可能な原料と炭
化水素への処理のリストは常に増え続けています。
・E-燃料は水素から合成されます。次に、CO2/CO 空気回収プロセスで炭素原子が追加され、
炭化水素が生成されます。
さまざまなバイオ燃料プロセスは低コストの代替手段であり、バイオ燃料のコストはジェット
燃料の現在の価格の 3 ～ 4 倍になります。E-燃料は、使用されるエネルギーのコストに大きく
依存しており、従来のエネルギー源では、バイオ燃料よりもコストがかかります。
SAFの問題領域
SAF には 2 つの主な問題があります。生産の増加と航空機の互換性です。これらのうち、
航空機の互換性は簡単です。
航空機の燃料システムで使用される従来のゴム製シールは、燃料中の芳香族化合物に依存して
シールを柔軟に保ちます。純粋なバイオ燃料にはそのような化合物がなく、これらを追加した
り、バイオ燃料をジェット燃料と混合したりしない限り、シールが収縮して漏れ始める可能性
があります。現代のシール材を使用しない航空機用ブレンドが必要になった背景です。
50% までのブレンドは、これらの古いシール材料で問題なく、ASTM（米国材料試験協会）に
よって旅客機での使用が安全であると認定されています。
SAF の増産問題により、世界全体で 50% のブレンドを達成することは何十年もの間不可能に
なっています。
まとめ
SAF：持続可能航空燃料についてみてきました。
これからわかるように、効果的なCO2削減にはSAFは欠かせません。しかしながら、その割合は
10％では足りません。それ以上の割合で使おうとすると、航空機そのものの改修が必要になって
きます。また、量産までには時間がかかり、価格が今の化石燃料以下になるには、まだまだ時間
がかかります。電動航空機や水素燃料など、早期の開発が急務です。
それでは今日はこの辺で・・・
またお会いできる日を楽しみにしています。
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