未来我们将如何实现碳中和飞行

碳中和航空是可能的，但在未来，飞机很可能继续由化石燃料提供动力。它们排放的CO2必须系统地储存在地下。这是研究人员详细比较的各种方法中最经济的。

出于气候保护的原因，我们的整个经济在未来几十年将变得气候中和，这在政治上是一致的和必要的——这也适用于航空旅行。这是一个技术上可行的目标，有很多方法可以实现。ETH 教授 Marco Mazzotti 和他的团队现在比较了似乎在短期和中期最容易实施的选项，并根据成本效益等因素对其进行了评估。

ETH 研究人员得出结论，最有利的选择是在未来继续使用化石燃料为飞机提供动力，然后使用 CO2捕集装置从大气中去除相关的 CO2排放，并将该 CO2永久储存在地下(碳捕集和储存，CCS )。“必要的技术已经存在，地下储存设施已经在北海和其他地方运行了多年，”Mazzotti 小组的博士后、该研究的第一作者 Viola Becattini 说。

“例如，如果对化石喷气燃料的排放征收碳税或限额交易制度，或者如果政府要为部署提供财政激励措施，这种方法可能会成为一种具有成本竞争力的航空旅行缓解解决方案CCS 技术和实现气候目标，”ETH 教授 Mazzotti 说。

直接或间接从空中

基本上，有两种方法可以捕获 CO2：直接从空气中捕获或在有机材料燃烧的地点间接捕获，例如在垃圾焚烧厂中。“粗略地说，城市焚化炉燃烧的废物中一半的碳来自化石来源，例如石油生产的塑料。另一半是有机材料，例如木材或纸和纸板等木制品，”Mazzotti说。

从气候行动的角度来看，捕获和储存化石来源的碳份额是一场零和游戏：它只是将源自地下的碳送回其来源地。至于有机来源中的碳份额，最初是植物从空气中吸收的 CO2，​​因此捕获和储存这些碳是从空气中去除 CO2的间接方式。这意味着 CCS 是将化石航空燃料中的碳排放回地下的合适方法，并有效地使航空旅行实现碳中和。

在他们的研究中，ETH 的科学家们能够证明，从垃圾焚烧气体中间接捕获碳的成本明显低于从空气中直接捕获碳的成本，这在技术上也是可行的。

合成燃料更贵

作为进一步的选择，科学家们研究了利用从空气中直接或间接捕获的 CO2生产合成航空燃料(碳捕获和利用，CCU)。因为从 CO2化学合成燃料是能源密集型的，因此价格昂贵，因此这种方法在任何情况下都不如使用化石燃料和 CCS 经济。无论CO2是直接捕获还是间接捕获，CCU 的成本大约是CCS 的三倍。

ETH 教授 Mazzotti 还指出了 CCU 的一个陷阱：根据能源的不同，从气候行动的角度来看，这种方法甚至可能适得其反，即如果用于生产燃料的电力来自化石燃料发电厂。“鉴于瑞士目前的电力结构或拥有高比例核电的法国，能源密集型 CCU 对气候的危害已经超过了化石航空燃料的现状——在平均电力结构中更是如此欧盟拥有更高比例的化石燃料发电厂，”Mazzotti 说。从气候行动的角度来看，CCU 唯一有意义的情况是，如果几乎所有使用的电力都来自碳中和来源。

随着时间的推移更有利可图

“尽管有这种限制，而且 CCU 的成本从根本上讲很高，但世界上某些地区可能是有意义的。例如，那里产生了大量可再生电力，但没有合适的 CO2储存地点，”Becattini 说。

ETH 研究人员不仅计算了当前碳中和航空的各种选择成本，而且计算了到 2050 年的成本。他们预计，随着技术进步和规模经济，CCS 和 CCU 技术将变得更便宜.作为碳税征收的 CO2排放价格可能会上涨。由于这两项发展，研究人员预计 CCS 和 CCU 会​​随着时间的推移变得更加有利可图。

所需的基础设施

研究人员强调，还有其他方法可以使航空旅行实现碳中和。例如，目前正在对使用电力或氢气的飞机进行大量研究。Mazzotti 说，虽然应该认真对待这些努力，但两种方法都存在缺陷。一方面，电动飞机可能不适合长途飞行，因为它们的电池会很重。在氢可以用作燃料之前，飞机及其供应基础设施都必须从头开始完全开发和建造。由于这些方法目前仍处于开发阶段，仍有许多问题悬而未决，因此 ETH 科学家没有将它们纳入分析，而是专注于直接使用的液体燃料。

然而，研究人员强调 CCS 也需要基础设施。可以有效捕获 CO 2和可以储存CO 2 的地方可能相距甚远，因此需要 CO2的运输基础设施。未来几年，科学、工业和政治部门将不得不努力规划和建设这一基础设施——不仅针对航空业的 CO2，还针对化学品或水泥等其他碳密集型行业的排放。