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2025/02/18
從廢油到藍天:永續航空燃油SAF能否改變台灣航空業?



前言

今年過年前,總統府國家氣候變遷對策委員會23日召開第三次會議,召集各部會開會並提出了多項減碳,主要是針對去年底公告的「氣候變遷法-第三期管制目標草案」中,針對國家自定貢獻(NDC)的目標:「較基準年2005年減量28±2%」討論具體的實施計畫。其中運輸部門提案簡報中推出了兩項計畫,其中一項是推動車輛電動化及無碳化,另一項就是「永續航空燃油SAF了。


台灣於2025年起開始推動試行計畫,並且計畫於2030年使用至少5%的SAF,更規定2030年相關供應商提供的燃料油需要添加SAF等規定。關於永續航空燃油,媒體報導的很少,網路資料也不多,但這個永續航空燃油到底是什麼,為什麼這麼受到重視呢?

國家氣候變遷對策委員會第三次會議簡報發布之永續航空燃油SAF減碳旗艦行動計畫

 


永續航空燃油SAF (Sustainable Aviation Fuel)

又名永續航空燃料,是一種由廢油回收或生質油組合成的非化石燃料,生質油包含糧食、藻類、農作物、農業廢棄物、飼料...等,因為他是直接燃料,因此飛機可以不用更換引擎、不用更換新機型救直接混合使用,是目前減少碳牌最快也最有效的方法,畢竟換飛機或換引擎的成本太高,而飛機當前重度依賴化石燃料,短期內要轉型成電池或氫氣,除了成本及安全問題外,技術發展的時間也是需要考量的點。
因此在其他替代方案發展困難前提下,很多企業承諾2050年可以達到淨零碳排,但比較積極的航空公司最多是承諾碳排放在2050年要比2005年基準年降低50%,已經是非常極限了。



SAF成本目前仍高

目前飛機最大的成本就是石化燃料,而SAF也是燃料,而且貴好幾倍甚至10倍的燃料,因此替換成SAF會使得飛行成本大幅增加,尤其SAF製造成本高之外目前市場還供應短缺更推高了價格。不過隨著碳稅、需求與技術進步的推動,未來相對成本有下降的潛力。尤其農業面積大的美國、南美洲、非洲、或東南亞SAF發展的潛力大,雖然目前因為美國掌握相關製造技術,目前在SAF發展屬於領先階段,不過其他地區也正在積極追趕,例如台灣雖然沒有這麼大量的農業用地,但因為已經轉型為已開發國家,經濟以製造或服務為主,因此有許多荒廢的農地可以利用,並且台灣回收觀念好,餐廳又多,廢油回收相比其他國家容易許多,都是可以發展的點,而且台灣相比其他國家,是擁有煉油相關技術以及設備的都是未來可以發展的方向。


不過值得一提的是,目前台灣不少的回收食用油都被外商收購去做SAF而非本地使用,沒錯,就是當年你我一起吃過還因為精煉技術高超完全吃不出來有問題的「地溝油」,現在正成為全世界航空公司瘋狂搶購的油品,因為世界各國未來會針對航空公司收碳費,甚至有法律規定減碳未達標可能面臨停飛,世界各國正在瘋搶「地溝油」,目前相對不重視SAF的台灣也是被收刮的對象,因此政府也擬定法律禁止廢食用油出口,並考慮開放廢食用油進口,至於國外地溝油進入台灣後如何確保用於SAF而不是其他用途又是另一個議題了。


SAF的種類

SAF一般分成6個種類

但要詳細解釋差異,還得從製造過程中講起

如果不是特別愛學習的可以在化學式當中跳過,大概理解原理即可

依照不同的製造方式分類如下:

名稱

原料

原理

備註

HEFA

動植物脂肪、廢食用油

加氫處理(Hydroprocessing)去除氧氣,再蒸餾分離出燃料

最常見的技術,成本相對低

HEFA製造方式:

先加氫進行去氧化:三酸甘油酯(CH2COOR-CHCOOR'-CH2COOR)+H2→(CH3-CH2-CH3)+H2O+CO2+(H-R)+(H3C-R)


註:動植物油其實包含很多成分,三酸甘油酯只是舉例,他也可能是三油酸甘油酯(C57H104O6)或其他成分


因為產生出來的CxHx分子結構實在太長,所以需再經過裂解與異構化轉換成適合航空燃油的碳鍊長度,一般控制在C10-15左右的碳煉長度(長度沒有絕對值,但會裂解在差不多這個長度)

最後才進行蒸餾分離出來。

AtJ

甘蔗或玉米等澱粉

類似釀酒那樣轉換成醇類如乙醇或異丁醇,再將醇類分子改造成適合航空燃料的碳氫化合物

 

AtJ製造方式:

先將澱粉等含醣類物質發酵產生醇類,這邊以CH3CH2OH,即CH6=乙醇為例,實際上醇類有很多種

將醇類脫水後產生CH2=CH2(乙烯)

跟HEFA不同的是,HEFA是碳煉太長要裂解,AtJ則是碳煉太短要聚合

因此之後進行聚合成適合SAF約C10-15的碳煉長度

再加氫將其轉換成多種的飽和烴提高燃料穩定性

最後經過蒸餾分離出燃料。

CHJ

動植物脂肪、廢食用油

透過高溫高壓水熱裂解和催化加氫反應,將生物油轉化為航空燃料

 

CHJ製造方式:

與HEFA原理差不多,但HEFA主要是加氫脫氧,然後再裂解然後異構化,而CHJ是直接加超溫超壓的水與氫再一開始就裂解並同時脫氧。

HC-HEFA

動植物脂肪

HEFA + CHJ 技術

 

HC-HEFA製造方式:

HC-HEFA是HEFA + CHJ 技術

但不一樣的是HC-HEFA會先使用高溫高壓水來破壞脂肪分子結構,也就是用熱水裂解,但一開始並不會加氫氣,而是先裂解但不脫氧

然後再經過HEFA的製成的加氫處理脫氧並轉換成飽和碳氫化合物

最後異構化成航空燃料

FT-SPK

農業廢棄物、城市/工業廢棄物

先將木質生物原料氣化為合成氣(CO 和 H2),再經費托合成轉化為液體燃料

 

FT-SPK製造方式:

廢棄物故意不完全燃燒後變成合成氣(CO+H2)

再將CO+H2經過經由特定催化劑進行費托合成液態的烴(烷烴和烯烴)或碳氫化合物(如甲醇或其他醇類),最後經過蒸餾方式分離出燃料。

不過實際產出的結果不是單一種物質,是多種碳氫化合物的混合物

FT-SKA

農業廢棄物、城市/工業廢棄物

上述SPK的改良版,在處理過程中會產生含有高芳香族的燃料,使燃料更接近傳統的石化燃料,有更高的相容性

 

FT-SKA製造方式:

同上SPK但就是改良版

FT-SPK是完全去除芳香族化合物,得到純直鏈/支鏈烷烴

而FT-SKA是將部分產物進行芳香化,允許生成 約10-25% 的芳香族成分

而完全去除反而比較簡單,要控制保留芳香族對技術要求更高,但與原始汽油成分更接近相容性更好



導入SAF的影響

最直接的影響當然就是成本會上升,這個成本最終會轉嫁給消費者,但既然這麼貴,甚至當前乖乖繳碳費可能都還比使用SAF便宜,但為什麼需要使用SAF呢?原因在於

  1. 法規影響:隨著ESG與減碳政策的發展,航空公司面臨的可能不只是罰款,還有其他法律限制,例如歐盟或某些國家會有禁飛限制,不使用就無法營運。
  2. 汙染:化石燃料技術成熟又便宜,但會汙染環境,使用SAF可以改善空氣品質與排放。
  3. 高燃油效率:SAF因為是精煉過後的,當前的能量密度是比石化燃料高的,提高了附載條件或飛機續航力,但老實說高幾個%的差異目前影響不大。
  4. 產業競爭力:當各國政府開始大力限制航空碳排的時候,若航空公司掌握SAF的優化技術,甚至原料來源or製造技術,入門門檻高了,企業在產業競爭力與護城河就會更高。
  5. 減少能源價格波動:無論從在地生產SAF,或多一個共應商調控的角度來看,都可以多少穩定國際石化燃料價格波動,甚至可以變成投資和創造介業的機會。

但SAF的影響其實不只是燃料成本的提升,許多專家比較擔心的是土地使用的狀況:

根據(Institute for Policy Studies) 報告顯示,若美國為了達成SAF年產30億加侖目標,成本姑且忽略不計,光可能玉米種植面積就會增加20%;而英國如果要完全採用SAF,則英國一半的農業用地要改成種植生質燃料作物,這會會導致土地的使用改變:

  1. 直接土地利用變更(dLUC):是指土地直接轉為能源用途,影響生態環境,例如原本種植水果的土地因為SAF更值錢全部改成種植玉米,甚至將原本是森林的土地開闢成農場。
  2. 間接土地利用變更(iLUC):顧名思義就是間接地影響土地使用,例如因為原本應該供應食物的農地,跑去生產高價值的生質燃料原料,結果為了滿足糧食缺口,在你看不到的地方,可能是其他國家的農夫,額外去將森林開墾成農田來替補糧食的缺口。

如果是直接土地改變還好觀察或規範,但間接的就沒這麼好觀測了,很可能最終的結果會是航空公司花更多錢的買SAF省了一點排碳量,但因為間接砍罰了更多森林導致全球二氧換碳總量其實是增加了,因此要想達到真正無疑慮的SAF當前主要是以廢油回收+農作廢棄物復耕為主,也是對台灣有利且正在發展的方向。


各國實施SAF情況

(可能因各國法規調整而變動)

  1. 歐盟:所有歐盟機場起降飛機都需要2%的SAF,2030年提高到6%
  2. 英國:2030年10%SAF。
  3. 日本:2030年所有國際航班10%SAF。
  4. 新加坡:2030年3%~5%SAF。
  5. 印度:2027年1%、2028年2%。
  6. 南韓:2027年所有國際航班添加1%。
  7. 印尼:2020年就要求3%SAF,但因為技術問題無法實施,直到2024年其國有石油公司才首次製造並交付SAF,並更改成2027年要求添加1%。


國際航空業碳抵換及減量計畫(CORSIA)

各國會開始制定SAF不是沒有原因的,當前SAF成本太高,些微的好處顯然不能對各國籍航空公司有太大的驅動力,而迫使各國開始立法或規定使用一定比例SAF的原因在於國際民航組織(ICAO)對推動的「國際航空業碳抵換及減量計畫(CORSIA)」,而CORSIA主要管控的對象是國際線飛機,因此會看到有些國家僅針對國際線的飛機規定需要添加SAF而國內線並沒有。

第一階段:2021-2026年,自由加入。

第二階段:2027-2035年,強制實施,僅有除少低開發國家、小島國家、或其他特殊狀況的國家可以豁免。


CORSIA要求如下:

  1. 實施後全球航空業者需要開此執行MRV作業,監測每個航班的油料使用狀況並且提交給國家單位進行統計及查驗證,最後在提交給ICAO。
  2. 2030年使用5%SAF。
  3. 將CORSIA機制國內法化。

CORSIA的目標是下圖,希望透過添加SAF或購買碳權來抵換碳排放責任,讓全球航空的總碳牌維持不增加的狀態。

CORSIA的目標是希望透過添加SAF或購買碳權來抵換碳排放責任,讓全球航空的總碳牌維持不增加的狀態。

圖片來源:ICAO, 2019


CORSIA承認的碳權單位:

除了鼓勵航空公司添加SAF,也鼓勵購買碳權,但僅有CORSIA認證的碳權機構才可以抵銷排放責任,有以下幾個:

  1. 美國碳註冊登記簿(ACR),碳權名稱:ERT/ROC
  2. 碳驗證標準(VCS),碳權名稱:VCU
  3. 黃金標準(GS),碳權名稱:VER
  4. 美國氣候行動儲備方案(CAR),碳權名稱:CAR
  5. 清潔發展機制(CDM),碳權名稱:CER
  6. REDD+交易的架構(ART),碳權名稱:TREES
  7. 全球碳理事會(GCC),碳權名稱:GCC


總結

當前SAF的推動已成為全球減碳與永續發展的重要趨勢,各國政府透過法規要求航空業者逐步提高SAF的使用比例,以降低碳排放。然而,由於SAF成本高昂、供應有限,加上可能引發土地使用變遷等問題,如何平衡環境永續與經濟可行性,將是各國需共同面對的挑戰。


而對台灣而言,台灣具備回收廢油的優勢與精煉技術的基礎,若能有效整合資源並發展本土SAF供應鏈,不僅可降低對外依賴,還能在全球減碳趨勢中搶占先機。未來,隨著技術進步、產業投入與國家政策支持,SAF的發展將進一步影響航空產業的競爭力,並為全球淨零碳排目標提供個不錯的助力,而視野放廣一點,不只是航空業,未來國內外法規可預期的只會越來越嚴格,屆時許多產業也需要被要求減碳,建議各行各業都應該盡早實施,若不知道怎麼做也可以向相關領域顧問公司資訊,例如您也可以向無限永續來諮詢。

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