文 | 硅兔賽跑 Lexie
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在歐美地區(qū)，疫情防控逐漸放寬，各個(gè)城市的航空需求開(kāi)始反彈，全球機(jī)場(chǎng)流量恢復(fù)到了疫情前的68.7%，對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，這并不是一個(gè)好消息，因?yàn)楹娇諛I(yè)會(huì)產(chǎn)出大量溫室氣體。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）數(shù)據(jù)顯示，全球航空業(yè)每年排出的溫室氣體占人類排放總量的2%，占交通運(yùn)輸類二氧化碳?xì)怏w排放的12%。
Aviation percentage
雖然2%聽(tīng)起來(lái)并不多，但對(duì)于航空能源來(lái)說(shuō)，電力化的過(guò)程更難，因此對(duì)于其他能源的需求也就更加迫切，可持續(xù)航空燃料（SAF）成為了寄予著人們新希望的火熱賽道。
01、變廢為寶的燃料
所謂可持續(xù)航空燃料，指的是由動(dòng)植物廢棄油脂等材料制成的綠色燃油，與化石燃料相比它在使用過(guò)程中的碳排放量要少至少70% 。
去年年底，美國(guó)聯(lián)合航空公司采用100%可持續(xù)航空燃料進(jìn)行了全球首例客機(jī)運(yùn)營(yíng)，這一燃料由烹飪油和農(nóng)業(yè)廢料制成，航班從芝加哥順利抵達(dá)到華盛頓，為可持續(xù)燃料飛行喂下一顆定心丸，這次飛行的燃料由可持續(xù)航空燃料公司Alder Fuels和科技公司Honeywell聯(lián)手提供，像Alder Fuels等大多SAF公司目前所轉(zhuǎn)化的主要原料還是廢棄物，比如餐飲廢油、農(nóng)林廢棄物和動(dòng)植物油脂，但目前來(lái)看，是否有足夠多的廢棄物可供轉(zhuǎn)化仍是比較大的難題。
Twelve這家公司因?yàn)樽吡肆硪粭l路線獲得了許多關(guān)注，他們的核心專利技術(shù)是叫做E-Jet 的零碳無(wú)化石噴氣燃料，這一過(guò)程只需要二氧化碳、水和電作為原料，就可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)器將二氧化碳轉(zhuǎn)換成新產(chǎn)品，航空燃料便是重要應(yīng)用之一。過(guò)去幾年內(nèi)，電力再生、二氧化碳捕捉和電解器等Twelve所需的技術(shù)成本都在降低，因此Twelve生產(chǎn)E-Jet 過(guò)程的成本也比目前其他SAF生成方式更便宜。
Twelve這一二氧化碳轉(zhuǎn)化技術(shù)還能夠生成多種產(chǎn)品，比如它和汰漬合作產(chǎn)出了全球第一個(gè)二氧化碳產(chǎn)出的洗衣粉，和梅賽德斯合作產(chǎn)出了全球第一批二氧化碳制成的汽車零件，和NASA合作為火星計(jì)劃生成工具、燃料，甚至是空氣。
現(xiàn)有的飛機(jī)并不需要進(jìn)行任何調(diào)整就可以使用E-Jet 燃料，而與傳統(tǒng)的噴氣燃料相比，E-Jet 飛行過(guò)程過(guò)程中產(chǎn)生的排放量要少90%。
就在去年，國(guó)際航協(xié)（IATA）在第 77 屆年會(huì)上批準(zhǔn)了全球航空運(yùn)輸業(yè)于 2050 年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的決議，Twelve的技術(shù)不但能夠在飛行過(guò)程中減少碳排放，而且在生產(chǎn)過(guò)程中也在源頭上消滅碳體積，一舉兩得式加速實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
在2021年，Twelve的E-Jet 燃料被美國(guó)空軍進(jìn)行試用并通過(guò)了質(zhì)量測(cè)試。Twelve如今已經(jīng)完成了超2億美元融資，National Science Foundation、DCVC、Capricorn Investment Group和Carbon Direct都是背后投資者，它還被Fast Company評(píng)為2022年最具創(chuàng)新力的公司之一。就在8月，Twelve宣布與阿拉斯加航空和微軟都達(dá)成合作，加速生產(chǎn)及商業(yè)化這一基于二氧化碳的新型航空燃料。
在社會(huì)領(lǐng)域，政府、航空公司和科技巨頭也在SAF上進(jìn)行了不少扶持，像是美國(guó)今年出臺(tái)的通脹削減法案就包括5億美元的預(yù)算來(lái)用于生物燃料的發(fā)展和分給SAF領(lǐng)域的免稅額度；上面提到的Alder Fuels在7月和波音達(dá)成了合作關(guān)系來(lái)加速國(guó)際范圍內(nèi)SAF的生產(chǎn)，預(yù)計(jì)在2024年完成第一個(gè)生產(chǎn)工廠的建設(shè)；清潔能源初創(chuàng)公司LanzaJet在今年1月獲得了微軟投資的5000萬(wàn)美元，將在喬治亞州建立第一個(gè)工廠。
02、電動(dòng)飛機(jī)：大佬都看好
航空業(yè)的電動(dòng)化雖然較難，但并不是毫無(wú)進(jìn)展，比如Google創(chuàng)始人之一Larry Page早在至少6年前就開(kāi)始在這一領(lǐng)域布局了。
這個(gè)當(dāng)年叫做Zee Aero的公司由來(lái)自NASA、特斯拉和斯坦福的大咖創(chuàng)立，早期就開(kāi)發(fā)出了幾款電池應(yīng)用和自動(dòng)駕駛的飛行器原型，據(jù)說(shuō)Page為這個(gè)項(xiàng)目投資了超過(guò)1億美元，還提供了私人空間供他們研究使用，屋里還放了Elon Musk送給他的SpaceX的早期火箭引擎作為裝飾。
當(dāng)時(shí)Page還投資了另外一家叫做Kitty Hawk的初創(chuàng)公司來(lái)研究類似的項(xiàng)目，意在挑戰(zhàn)Zee Aero，Kitty Hawk的牽頭人是Google自動(dòng)駕駛汽車項(xiàng)目的教父級(jí)人物Sebastian Thrun，在2017年兩家公司合并，在2018年進(jìn)行了重新命名。
這幾年來(lái)，Wisk Aero將注意力都放在了發(fā)展核心產(chǎn)品Cora身上，這一電動(dòng)垂直起降 (eVTOL) 飛機(jī)有兩個(gè)座位，在它36英尺長(zhǎng)的機(jī)翼上安裝了12個(gè)獨(dú)立操作的電動(dòng)升力螺旋槳，用于垂直起飛和著陸，還有一個(gè)向前飛行提供推力的三葉螺旋槳，飛行距離可以達(dá)到60英里，速度可以達(dá)到每小時(shí)112英里。
這種eVTOL類飛行工具無(wú)需飛機(jī)跑道，可以在任意地方降落，通過(guò)使用自動(dòng)飛行的軟件和一點(diǎn)點(diǎn)人類監(jiān)督就能實(shí)現(xiàn)高效的起降和飛行，應(yīng)用場(chǎng)景也非常廣泛，比如去機(jī)場(chǎng)、購(gòu)物和去看醫(yī)生等等都市生活中所需的短途旅行都可以靠它來(lái)解決。
在2020年，Wisk宣布與NASA合作共同研究高級(jí)航空解決方案并合作進(jìn)行展示飛行，Wisk Aero在今年1月完成了來(lái)自波音的4.5億美元融資來(lái)加速發(fā)展Cora這一項(xiàng)目，波音方表示它的目標(biāo)是讓W(xué)isk第六代可載客電動(dòng)自動(dòng)駕駛飛行器成為這一類別美國(guó)首次認(rèn)證的飛行器，預(yù)計(jì)在2028年進(jìn)行認(rèn)證。
因?yàn)槭褂脠?chǎng)景可以涉及到軍事、貨運(yùn)和民用空中出租車等等，這一領(lǐng)域目前有不少初創(chuàng)公司在進(jìn)行研究，總?cè)谫Y額超過(guò)了50億美元。
像是加州的Joby Aviation總?cè)谫Y超過(guò)了16億美元，與美國(guó)國(guó)防部的交易將達(dá)到7500萬(wàn)美元；德國(guó)的Lilium完成了8.26億美元融資，將在2024年開(kāi)始商業(yè)化。
eVTOL startups
目前航空電力化走的緩慢的主要原因之一就是電池的表現(xiàn)成為了瓶頸，現(xiàn)在已有的一些電動(dòng)飛機(jī)只能達(dá)到約30英里的航程，而且還是在不載客載物的情況下才有這樣的表現(xiàn)，因此電池的發(fā)展也成為了初創(chuàng)公司的重心。
像是加州的初創(chuàng)公司Cuberg就主要在研究如何延長(zhǎng)鋰金屬電池壽命，并在今年獲得了突破，他們所開(kāi)發(fā)出的電池循環(huán)壽命從370次增加到了672次，同時(shí)保存了80%的能量存儲(chǔ)，這一電池被認(rèn)為是目前世界上性能最高、壽命最長(zhǎng)的鋰金屬電池。瑞典電池制造商N(yùn)orthvolt在今年3月對(duì)Cuberg進(jìn)行了收購(gòu)，幫助其擴(kuò)大在灣區(qū)的生產(chǎn)規(guī)模，Cuberg預(yù)計(jì)將在2026年開(kāi)始大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，大約可以使用10萬(wàn)個(gè)20AH的電池每年供能約400個(gè)eVTOL類飛行器的飛行。
根據(jù)國(guó)際清潔交通委員會(huì)（ICCT）的分析，目前的電池能量密度需要翻倍才能實(shí)現(xiàn)初創(chuàng)公司進(jìn)行短途飛行的目標(biāo)，即使這一進(jìn)展能實(shí)現(xiàn)，到2050年時(shí)電動(dòng)飛機(jī)能取代普通飛機(jī)減少的航空排放量不超過(guò)1%。
03、“藍(lán)天”的未來(lái)，任重道遠(yuǎn)
由多個(gè)氣候?qū)＜以诮衲?月發(fā)布的一項(xiàng)報(bào)告顯示，為了實(shí)現(xiàn)航空業(yè)2050年碳中和的目標(biāo)，傳統(tǒng)航空燃料增效、可持續(xù)燃料的創(chuàng)新和新型飛機(jī)應(yīng)用等多方面的努力需要同步進(jìn)行。
為了滿足人類的航空需求，到2030年全球可持續(xù)航空燃料行業(yè)需要增設(shè)300-400個(gè)新工廠，建成一個(gè)工廠至少需要5年的時(shí)間，這就意味著生產(chǎn)效率更需要提升，至少要達(dá)到目前的5倍，而在2030年到2050年不管是工廠數(shù)量還是生產(chǎn)效率都更需要加倍。
SAF project pipeline
同時(shí)，電力化的進(jìn)程取決于其降本的進(jìn)度，它也將影響著生化燃料的需求，因此現(xiàn)有航空公司向可持續(xù)的轉(zhuǎn)型也非常重要，與傳統(tǒng)航空進(jìn)行大批投資和合作項(xiàng)目來(lái)“滅火”的模式稍有不同，新型航空初創(chuàng)公司基本在創(chuàng)立之時(shí)就將可持續(xù)刻在了骨子里。
像超音速飛機(jī)Boom的新機(jī)型Overture就從前機(jī)型XB-1身上汲取了經(jīng)驗(yàn)，保證它設(shè)計(jì)的功能適用于可持續(xù)性能表現(xiàn)，不但100%靠可持續(xù)航空燃料運(yùn)作，生產(chǎn)過(guò)程也運(yùn)用了3D打印等工具來(lái)節(jié)省原料，安裝過(guò)程簡(jiǎn)易并節(jié)省材料浪費(fèi)。
各個(gè)賽道的努力讓凈航空不再只是夢(mèng)想，而是成為了切實(shí)可行的目標(biāo)，雖任重道遠(yuǎn)卻指日可待，哪個(gè)領(lǐng)域能獻(xiàn)上最強(qiáng)助攻呢？
讓「天更加藍(lán)」的目標(biāo)依舊任重道遠(yuǎn)，再忍一下，很快見(jiàn)分曉。
參考資料：
Microsoft and Alaska Airlines are working with this startup to make clean jet fuel from carbon emissions （CNBC)
Shrinking the CO2 footprint of air travel could depend on quickly scaling up sustainable aviation fuels （Emerging Tech Brew）
Making Net-Zero Aviation Possible (Mission Possible Partnership)