Em uma escala de 1 a 10, a dificuldade de descarbonizar a indústria da aviação até 2050 toca a 12. A importância da descarbonização, para a indústria e para o resto de nós, também classifica 12.
Even as the Indústria aérea Trabalha para se recuperar da pior desaceleração dos negócios em sua história, seus líderes têm olhos claros sobre a necessidade e os obstáculos da descarbonização. Embora o setor esteja longe de ser o pior quando se trata de emissões de carbono, sem ação, sua contribuição para as emissões globais pode crescer de 2% para 3% para 20% até 2050. Como um executivo disse: "O objetivo não mudou". De qualquer forma, a crise Covid-19 trouxe as possíveis consequências das mudanças climáticas para o foco mais nítido nos olhos do público. E, à medida que as preocupações climáticas aumentam, clientes, funcionários, acionistas e governos estão assistindo. Movimentos recentes de acionistas ativistas e formuladores de políticas da UE ressaltam a urgência. As transportadoras que não agem por conta própria poderiam ter mudanças impostas pelas forças externas.
Aqui está nossa visão geral do que será necessário para as companhias aéreas atingirem as emissões de zero líquido até 2050. É uma imagem complexa. As principais peças móveis estão até onde as tecnologias atuais podem ir, as perspectivas para Tecnologias emergentes , as perspectivas de tecnologias de remoção e o que as companhias aéreas podem fazer, individual e coletivamente com seus parceiros, para acelerar as coisas.
Os componentes atuais da descarbonização
Like other industries, the airline sector needs to apply a portfolio of solutions to reach net zero. (See Exhibit 1.) But unlike other industries, there are so few alternatives to air travel that it’s hard to avoid emissions without doing away with the basic product. Reducing aircraft emissions in any significant way therefore requires decarbonization.
Our analysis indicates that continuing to improve technical and operating efficiencies and making greater use of biofuels can eliminate 40% to 70% of projected 2050 CO 2 Emissões, embora esses sejam alvos ambiciosos que aceitem esforços concertados para se cumprir. Mesmo o melhor caso de melhorias técnicas e de eficiência operacional-incluindo estimativas de alta para a adoção de combustível de aviação sustentável (SAF) de base biológica-, um déficit de 30% a 60% em 2050 entre as emissões projetadas da indústria e o zero líquido, muitas das quais precisarão ser abordadas por novas tecnologias.
Efficiencies. Na última década, o setor alcançou uma redução anual no consumo médio de combustível por receita quilômetro de passageiro de 2,3% através de uma combinação de inovações tecnológicas e melhorias nas práticas operacionais. Airlines will need to continue to reduce fuel consumption at almost this rate: an annual improvement of at least 1.7% would result in a 40% reduction in emissions by 2050. This will require advances in aircraft and engine technologies, retrofits and upgrades of existing fleets, air traffic management improvements (such as Europe’s single-sky initiative), more efficient continuous climb and descent procedures, and better surface-congestion management. A redução também exige uma consideração muito mais deliberada dos impactos de carbono na rede de companhias aéreas e Operações Planejamento, com minimização de emissões recebendo peso semelhante à obtenção de receita e métricas de custo. Níveis mais baixos de tráfego levaram muitas companhias aéreas a tomar decisões de negócios com benefícios ambientais, incluindo a aeronave aposentada cedo, adaptando aeronaves para melhorar a eficiência, implementando melhores práticas operacionais (como táxi de um motor único e atualizações de TI e sistema) e rotas racionalizantes. Tais movimentos são oportunidades de não-regra para todas as empresas da cadeia de valor da aviação.
The pandemic has actually provided an assist. Lower traffic levels have led many airlines to make business decisions with environmental benefits, including retiring aircraft early, retrofitting aircraft to improve efficiency, implementing better operational practices (such as single-engine taxiing and IT and system upgrades), and rationalizing routes. Such moves are no-regret opportunities for every company in the aviation value chain.
Bio-based sustainable aviation fuel is one of the few proven sector-specific solutions available to airlines.
Saf baseado em Bio. Um componente-chave da descarbonização está usando o SAF baseado em base biológico e é uma das poucas soluções comprovadas específicas do setor disponíveis para as companhias aéreas. A tecnologia foi certificada segura para uso nas taxas de mistura direita e não requer alterações na tecnologia de aeronaves. De fato, mais de 200.000 vôos já foram pilotados usando uma mistura de jatos e combustíveis de base biológica. Em um cenário otimista, estimamos que os biocombustíveis possam fechar 10% a 30% da diferença global até 2050, mas há um longo caminho para alcançar esse objetivo. O BIO BIOD SAF representa apenas 0,01% do consumo de combustível da aviação hoje. No curto prazo, o principal desafio é a demanda: como o SAF de base biológica é duas a seis vezes mais caro que o combustível de aviação tradicional, não há incentivo para as companhias aéreas o usarem e muito poucas instalações de produção foram construídas. A longo prazo, o desafio é o fornecimento. Embora o combustível de base biológica possa ser produzido usando várias matérias-primas e vias de produção, a oferta é limitada pela disponibilidade de matéria-prima escalável e sustentável. Além disso, o SAF escalável e eficaz de base biológica requer uma cadeia de suprimentos de baixo carbono, que representa um grande desafio, pois as matérias-primas são amplamente dispersas.
A necessidade de tecnologias emergentes
In short, improvements in aviation efficiencies and the growing availability of biofuels will not be enough to get the world of aviation to net zero. The 30% to 60% shortfall between projected emission levels and net zero can be closed only by accelerating the development and adoption of emerging technologies. Here’s a brief assessment of the emerging technologies that are in the works. These will be explored in more depth in a subsequent article.
combustíveis sintéticos. Esses combustíveis são compostos de óleos feitos de eletricidade renovável, água e co capturados 2. Ao contrário do SAF biológico, os combustíveis sintéticos não requerem terra arável ou matéria-prima biológica, e podem ser de até 100% neutro de carbono. A produção atual é mínima e os preços estimados são de duas a cinco vezes, como combustível de aviação A1. Estamos vendo um aumento nas atividades de inicialização e nas instalações planejadas, além de investimentos dos jogadores tradicionais de petróleo e gás. À medida que as inovações tecnológicas emergem em combustível sintético e produção aumentam, esperamos que os custos unitários caam substancialmente para apenas 1,5 vezes o custo do combustível de aviação A1 até 2050. A probabilidade de aumentar os impostos sobre o carbono sobre o combustível de aviação pode ajudar a tornar os combustíveis sintéticos mais competitivos.
Electric Aviation. A aviação elétrica gera muita emoção, mas também possui grandes obstáculos tecnológicos. Embora algumas grandes empresas (como American Airlines, DHL Express e United Airlines) tenham anunciado planos de comprar aviões movidos a bateria de diferentes startups, avanços significativos na tecnologia de bateria são necessários antes que a aviação elétrica possa ser uma solução para voos de médio a longo prazo, e muitas questionam se as baterias alimentam viagens de ar de longa faixa. Esperamos que as aeronaves elétricas sejam restritas nas próximas décadas às viagens de intracidade e viagens domésticas de curta duração.
Hydrogen Fuel Cells. As células de combustível de hidrogênio são uma alternativa de alto potencial porque produzem baixas quantidades de gases de efeito estufa e podem alimentar planos, apesar da distância, incluindo aqueles usados para voos de médio e longo prazo. Mas eles são tecnologicamente desafiadores. Avanços significativos são necessários em todas as etapas da cadeia de valor, começando com a produção e a compressão de hidrogênio, para obter viabilidade. Além disso, as células de combustível de hidrogênio requerem mecanismos de resfriamento, cujo peso apresenta desafios a distâncias mais longas. O desenvolvimento dessas tecnologias também é uma proposição de longo prazo, pois exigirá testes robustos para garantir que os padrões de segurança sejam atendidos antes que possam ser certificados.
Developing hydrogen fuel cells is a long-term proposition since robust testing is required to ensure that safety standards are met.
Combustão de hidrogênio. A combustão de hidrogênio mostra uma promessa semelhante às células de combustível, mas precisa de mais hidrogênio para alimentar um plano. A tecnologia também é nascente e os mesmos desafios que impedem as células de combustível de hidrogênio - produção e armazenamento de hidrogênio - desenvolvimento. Os motores de aeronaves deverão ser reprojetados e as estruturas da estrutura da aeronave repensadas para armazenar o volume de hidrogênio necessário-mudanças que provavelmente levarão decades. Portanto, os compromissos de compensação de carbono - como o esquema de compensação e redução de carbono para o programa de aviação internacional que foi desenvolvido pela Organização Internacional da Aviação Civil - desempenhará um papel importante na alcance da líquida zero. Em um nível alto, as compensações compreendem tecnologias e programas de remoção para evitar ou reduzir as emissões. O atendimento aos compromissos de rede de zero provavelmente requer um portfólio de deslocamento que emprega apenas tecnologias de remoção. As medidas naturais operam amplamente em escala com baixos custos. A eficácia deles é limitada, no entanto, por restrições internas (você pode plantar apenas tantas árvores). Além disso, o impacto de algumas medidas é difícil de medir, relatar e verificar, e há preocupações em torno da permanência (causadas por fatores como o risco de incêndios florestais e mudanças nas práticas agrícolas). Eles são permanentes, mensuráveis e verificáveis, e estão emergindo como a próxima fronteira da descarbonização. Eles também estão no estágio inicial e ainda não estão em escala. Os custos são um grande problema, assim como a localização física. Um ambiente político de apoio, proximidade ao armazenamento geológico e acesso a energia barata de baixo carbono ou sem carbono são todos pré-requisitos. Além disso, os ciclos de desenvolvimento são longos. Estima-se que alguns projetos em andamento levem cinco anos a partir do momento em que os estudos iniciais de engenharia e design são iniciados ao ponto em que as instalações entram em fluxo. Os poucos projetos em escala de demonstração atualmente em andamento devem capturar de 500.000 a 1 milhão de toneladas cada uma, destacando a necessidade de aumentar significativamente a capacidade de atingir a implantação em escala.
The Role of Offsets
Barring revolutionary technological advances, the majority of aircraft will be powered by carbon-emitting technologies for the foreseeable future. So carbon offset commitments—such as the Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation program that was developed by the International Civil Aviation Organization—will play an important role in reaching net zero. At a high level, offsets comprise removal technologies and programs to avoid or reduce emissions. Meeting net-zero commitments likely requires an offset portfolio that employs only removal technologies.
Removal technologies involve capturing and storing carbon from the atmosphere through natural measures (such as tree planting and soil sequestration) or engineered levers (such as direct air capture and bioenergy with carbon capture).
Nature-based removal technologies are at a crossroads. Natural measures operate widely at scale with low costs. Their effectiveness is limited, however, by built-in constraints (you can plant only so many trees). In addition, the impact of some measures is difficult to measure, report, and verify, and there are concerns around permanence (caused by such factors as the risk of wildfires and changes in farming practices).
Engineered removal technologies show great promise. They are permanent, measurable, and verifiable, and they are emerging as the next frontier of decarbonization. They are also in the early stage and not yet at scale. Costs are a big issue, as is physical location. A supportive policy environment, proximity to geological storage, and access to cheap low-carbon or carbon-free power are all prerequisites. In addition, development cycles are long. Some in-progress projects are estimated to take five years from the time that initial engineering and design studies are begun to the point when the facilities go on stream. The few demonstration-scale projects currently underway are expected to capture 500,000 to 1 million metric tons each, highlighting the need to significantly ramp up capacity to reach at-scale deployment.
As tecnologias de remoção de carbono continuam sendo uma parte importante das estratégias de sustentabilidade de muitas companhias aéreas, e elas são uma das poucas soluções disponíveis hoje. Mas, por si só, essas alavancas não são eficientes e têm o risco de serem vistas como band-aids por clientes e reguladores. E, é claro, a remoção de carbono não é uma solução a longo prazo para a descarbonização do setor para a aviação ou qualquer outra indústria. A primeira é que eles próprios não têm experiência ou capital para desenvolver individualmente as soluções necessárias; Eles devem trabalhar com os outros. Segundo, embora cada empresa faça suas próprias determinações e faça suas próprias apostas, as perspectivas de progresso rápido são muito maiores se as transportadoras também colaborarem. Terceiro, para atingir a meta de zero de 2050, as companhias aéreas devem agir imediatamente e sustentar o foco por um período de várias décadas, o que significa que empurra continuamente o acelerador para a frente através dos ciclos de negócios, mudanças de gerenciamento, fusões e quaisquer que os revoltos que o futuro mantenham, alguns dos quais inevitavelmente serão substanciais. A atenção de curto prazo deve estar nas melhorias técnicas e de eficiência operacional e sinalizar a forte e crescente demanda por saf baseada em biomégio. Por exemplo, pode haver oportunidades para as companhias aéreas se envolverem com seus clientes, principalmente no segmento B2B, criando uma atraente oferta SAF de base biológica que permitiria que as companhias aéreas fossem além dos mandatos legais, permitindo que as empresas reduzissem suas emissões indiretas. O trabalho árduo também deve começar a trazer para o mercado tecnologias emergentes e desenvolver tecnologias de remoção de alta qualidade. (Consulte Anexo 2.)
How the Industry Can Accelerate Progress
Airlines have three strategic considerations. The first is that they themselves do not have the expertise or capital to individually develop the solutions that are required; they must work with others. Second, while each company will make its own determinations and place its own bets, the prospects for rapid progress are much greater if carriers also collaborate. Third, to meet the 2050 net-zero goal, airlines must act immediately and sustain the focus over a period of several decades, which means continuously pushing the throttle forward through business cycles, management changes, mergers, and whatever upheavals the future holds, some of which inevitably will be substantial. The near-term attention should be on technical and operating efficiency improvements and signaling strong and growing demand for bio-based SAF. For example, there may be opportunities for airlines to engage with their customers, particularly in the B2B segment, by creating an attractive bio-based SAF offering that would allow airlines to go beyond legal mandates while enabling companies to reduce their indirect emissions. The hard work also must begin on bringing emerging technologies to market and on developing high-quality removal technologies. (See Exhibit 2.)
Airlines tem um histórico de colocar questões competitivas e colaborar em grandes problemas de juros comuns, como segurança. O setor pode adotar uma abordagem semelhante à descarbonização, reconhecendo a necessidade de um campo de jogo para evitar distorções competitivas para as empresas que fazem o maior esforço. Existem vários benefícios.
Aligning on priorities helps focus efforts and impact. Ao trabalhar juntos, as companhias aéreas podem se alinhar com as tecnologias prioritárias e métodos de intervenção por meio de debate robusto e informado e alocar recursos escassos de acordo.
Pooling resources allows for more and larger bets. Os recursos de agrupamento entre várias empresas limitam a exposição de uma empresa a riscos e permite cometer capital significativo às oportunidades que as companhias aéreas consideram mais promissoras.
Bringing other players to the table helps align the entire industry on the path forward. Outros participantes da cadeia de valor da aviação, como fabricantes de aeronaves e motores e produtores de combustível, procuram companhias aéreas para sinais de mercado ao alocar seu capital de P&D. A colaboração em toda a cadeia de valor pode ajudar a construir massa crítica e garantir que todos os participantes trabalhem em relação às prioridades de tecnologia acordadas.
Taking a unified message to policymakers can accelerate regulatory change. Dado o papel crítico que os incentivos políticos desempenharão no progresso da condução nas tecnologias - ambos existentes (biocombustíveis) e emergentes (combustíveis sintéticos) - as linhas de ar precisam apresentar uma mensagem unificada para os formuladores de políticas em todo o mundo. A indústria deve liderar seus próprios esforços para descarbonizar, mas todos temos um interesse adquirido em seu sucesso. Diretor sênior de inovações
The aviation industry plays a pivotal role in modern life, connecting companies, economies, families, and countries. The industry must lead its own efforts to decarbonize, but we all have a vested interest in its success.
The authors are grateful to the following for their contributions to this article: Nicky Collins, Vicki Escarra, Mara Kronauer, Colleen McDonald, Steffen Rau, and Jan Rejeski.
