The transport sector accounts for 20% of the planet’s CO2 emissions, making it the second largest emitter of carbon worldwide. As a sub-sector of transport, aviation is lagging behind when it comes to sustainable solutions to combat climate change. The main reason is that in the last few years, the easiest way to reduce carbon emissions in aviation is by encouraging people to fly less, which is not particularly beneficial for airlines.
Na rynku pojawia się coraz więcej innowacyjnych rozwiązań mających na celu przekształcenie lotnictwa w bardziej zrównoważony sektor, zgodnie z ambitnymi celami klimatycznymi Fly Net Zero. Inicjatywa ta zakłada osiągnięcie zerowych emisji dwutlenku węgla netto do roku 2050. W przemyśle lotniczym opracowywanych jest wiele strategii, począwszy od zrównoważonych paliw i samolotów elektrycznych, a skończywszy na kompensacji emisji dwutlenku węgla i najnowocześniejszych rozwiązaniach aerodynamicznych.
Czym jest zielone lotnictwo?
Zielone lotnictwo obejmuje strategiczne połączenie inicjatyw i programów opracowanych z myślą o zapewnieniu zrównoważonego rozwoju sektora lotniczego, łagodząc jego szkodliwy wpływ na środowisko. Podejście to obejmuje szereg strategii, narzędzi, najnowocześniejszych technologii i protokołów operacyjnych opracowanych w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, zmniejszenia zużycia paliwa i podniesienia ogólnej integralności ekologicznej przemysłu lotniczego. Głównym celem zielonego lotnictwa jest pogodzenie ciągłego postępu i innowacyjności branży z jej zaangażowaniem w walkę ze zmianami klimatycznymi i ochronę ekosystemów.
Dlaczego zielone lotnictwo jest ważne?
Choć lotnictwo odpowiada jedynie za około 2% światowych emisji CO2, jego wpływ na zmiany klimatyczne wykracza daleko poza ten z pozoru skromny wkład. Podczas lotów emitowane są także inne gazy cieplarniane, w tym tlenek azotu, para wodna i aerozole. Wpływ na zmiany klimatyczne jest jednak złożony i wiąże się z kilkoma czynnikami, z których niektóre opisano poniżej:
- Wpływ dużych wysokości: Samoloty uwalniają zanieczyszczenia i gazy cieplarniane na dużych wysokościach, przez co ich następstwa są bardziej wyraźne. Na przykład, tlenki azotu emitowane podczas rejsów sprzyjają powstawaniu ozonu, który jest silnym gazem cieplarnianym potęgującym globalne ocieplenie. Szacuje się, że emisje lotnicze emitowane na dużych wysokościach są dwa do czterech razy bardziej szkodliwe niż równoważne emisje naziemne.
- Smugi kondensacyjne: Białe smugi, które czasami pojawiają się na niebie po przelocie samolotu, składają się z kryształków lodu skraplających się wokół cząsteczek spalin. Smugi te mogą zarówno odbijać światło słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną, przyczyniając się do chłodzenia powierzchni, jak i zatrzymywać ciepło w atmosferze, działając podobnie do chmur pierzastych i sprzyjając ociepleniu.
- Tworzenie się chmur pierzastych: Wywołane przez smugę chmury pierzaste mogą mieć znaczący wpływ na klimat. Chmury te działają jak „koc”, zatrzymując wychodzące promieniowanie długofalowe i hamując odprowadzanie ciepła w przestrzeń kosmiczną. Chmury te powstają, gdy para wodna skrapla się wokół cząsteczek sadzy pochodzących ze spalin samolotów.
- Efekty pośrednie: Lotnictwo, poza swoim bezpośrednim wpływem, może wywoływać wtórne zmiany klimatyczne. I tak na przykład, na skutek lotów na dużych wysokościach para wodna i rozwój chmur mogą powodować efekt ocieplenia netto. Czarne cząsteczki węgla emitowane przez silniki samolotów mogą osadzać się na śniegu i lodzie, redukując ich zdolność odbijania światła i przyspieszając topnienie.
Jak zrealizować ideę zielonego lotnictwa?
Inicjatywy związane z ekologicznym lotnictwem obejmują szereg strategii i technologii mających na celu zminimalizowanie wpływu transportu lotniczego na środowisko. Niektóre z tych działań to:
Wydajność paliwowa
Linie lotnicze i producenci samolotów z pasją angażują się w badania i rozwój, dążąc do stworzenia samolotów o zwiększonej wydajności paliwowej. Główne obszary tych badań to materiałoznawstwo, aerodynamika i układy napędowe.
Współczesne silniki lotnicze są wykonane z niezwykłą precyzją i wykorzystują najnowocześniejsze technologie, takie jak turbowentylatory o wysokim współczynniku obejścia, które umożliwiają samolotom przemieszczanie się przy niskim zużyciu paliwa. Silniki te eliminują straty energii i optymalizują wydajność spalania, znacznie zmniejszając emisję spalin podczas każdego lotu. Przełom w dziedzinie aerodynamiki umożliwił stworzenie bardziej opływowych konstrukcji samolotów, charakteryzujących się zmniejszonym oporem powietrza, zapewniając nie tylko bardziej płynny lot, ale także mniejsze zużycie paliwa.
Co więcej, zastosowanie lekkich materiałów kompozytowych, takich jak tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem węglowym, również przyczyniło się do zwiększenia wydajności. Materiały te przyczyniają się do zmniejszenia całkowitej masy samolotu, a co za tym idzie obniżenia zużycia energii niezbędnej do startu i długotrwałego lotu.
Zrównoważone paliwa lotnicze (SAF)
Alternatywne paliwa lotnicze, w przeciwieństwie do tradycyjnych paliw kopalnych, pozwalają obniżyć emisję dwutlenku węgla i zależność od nieodnawialnych zasobów.
Jedną z najszerzej zbadanych alternatyw jest wykorzystanie biopaliw pochodzących ze źródeł organicznych, takich jak oleje roślinne, algi lub odzyskany olej spożywczy. Zaletą tych paliw, w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami do silników odrzutowych, jest ich odnawialny charakter i mniejsza emisja gazów cieplarnianych podczas spalania. Mogą być produkowane z wykorzystaniem łatwo dostępnej infrastruktury i wymagają jedynie niewielkich zmian w konstrukcji silnika i samolotu.
Równie obiecująca jest sfera paliw syntetycznych, czasami określanych jako e-paliwa lub paliwa typu power-to-liquid (PtL). Synteza tych innowacyjnych mieszanek polega na połączeniu wodoru i dwutlenku węgla z odnawialnymi źródłami energii, w wyniku czego powstaje paliwo płynne. Dwutlenek węgla wykorzystywany w procesie produkcyjnym jest równoważony przez jego absorpcję atmosferyczną, dzięki czemu ta pionierska technologia jest w stanie wytwarzać paliwa lotnicze, które są bliskie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla.
Na początku 2023 r. firma Honeywell zapowiedziała wprowadzenie na rynek swojej najnowocześniejszej technologii, która pozwala przekształcić wodór i dwutlenek węgla ze źródeł przemysłowych w paliwo lotnicze o niższej emisji dwutlenku węgla.
Samoloty hybrydowe i elektryczne
Samoloty działające w trybie hybrydowym wykorzystują wiele źródeł zasilania jednocześnie lub zamiennie podczas lotu. Łącząc źródła energii, takie jak paliwo lotnicze lub zrównoważone paliwa lotnicze, z energią elektryczną, można maksymalizować całkowitą wydajność energetyczną i zmniejszać zużycie paliwa. Pionierem w tej dziedzinie jest firma Airbus, która prowadzi obecnie badania nad sposobami elektryfikacji przestrzeni powietrznej.
Bezpośrednie emisje są eliminowane w przypadku korzystania z samolotów, które są napędzane wyłącznie silnikami elektrycznymi. Dzięki wykorzystaniu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł samoloty te mogłyby osiągnąć zerową emisję podczas lotu. Nadają się one zwłaszcza do obsługi krótkodystansowych tras regionalnych i miejskiej mobilności lotniczej, ponieważ zapewniają cichsze i bardziej ekologiczne loty.
Trzeba jednak zauważyć, że na drodze do stworzenia elektrycznych i hybrydowych statków powietrznych stoją pewne wyzwania. Obejmują one ograniczenia związane z magazynowaniem energii, wagą i niezbędnymi ulepszeniami infrastruktury. Kluczowe znaczenie ma przełom w technologii akumulatorów, umożliwiający loty elektryczne o zwiększonym zasięgu.
Samoloty te stają się jednak niezbędnymi narzędziami w ograniczeniu emisji i przyjęciu praktyk przyjaznych dla środowiska. Wraz z postępem technologicznym, wspieranym przez inwestycje w zrównoważone lotnictwo, przyszłość podróży lotniczych rozwija się z głębokim zaangażowaniem w zrównoważony rozwój, wytyczając ścieżkę w kierunku bardziej ekologicznego i zrównoważonego lotnictwa.
Wydajność operacyjna
Wydajność operacyjna wiąże się z wdrożeniem szczegółowych procedur planowania lotów mających na celu wskazanie optymalnych trajektorii lotu, udoskonalenie technik kołowania i ograniczenie czasu przestoju Zaawansowane systemy zarządzania ruchem lotniczym usprawniają ponadto kanały komunikacji pomiędzy samolotami a kontrolerami ruchu lotniczego, ograniczając w ten sposób opóźnienia i zbędne zużycie paliwa. Poza korzyściami wynikającymi z mniejszego wpływu na środowisko inicjatywy te przynoszą liniom lotniczym znaczne oszczędności kosztów, czyniąc z efektywności operacyjnej opłacalną dla obu stron strategię, która wspiera zrównoważony rozwój sektora lotniczego, jednocześnie zwiększając jego rentowność.
Równoważenie emisji dwutlenku węgla
Równoważenie emisji dwutlenku węgla to taktyka stosowana w ekologicznym lotnictwie mająca na celu zrównoważenie emisji dwutlenku węgla generowanych przez loty poprzez inwestowanie w inicjatywy, które usuwają dwutlenek węgla z atmosfery. Takie podejście zakłada, że pomimo wysiłków podejmowanych przez sektor lotniczy w celu ograniczenia emisji, pewien poziom emisji dwutlenku węgla może utrzymywać się również w najbliższej przyszłości. Projekty równoważenia emisji dwutlenku węgla zazwyczaj skłaniają się ku jednej z dwóch kategorii: redukcji emisji i usuwania dwutlenku węgla.
- Usuwanie dwutlenku węgla: Inicjatywy w tej kategorii są ukierunkowane na aktywne usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery. Naturalne mechanizmy mają tu kluczowe znaczenie, obejmując takie działania jak zalesianie i ponowne zalesianie terenów oraz sekwestracja dwutlenku węgla w glebie. Ponadto technologie takie jak bezpośrednie wychwytywanie dwutlenku węgla z powietrza i mineralizacja dwutlenku węgla mają na celu sekwestrację dwutlenku węgla z atmosfery i przetwarzanie go w formy mineralne lub formacje geologiczne.
- Redukcja emisji: Inicjatywy te mają na celu ograniczenie lub zatrzymanie emisji w przyszłości. Działania te polegają na wdrażaniu instalacji energii odnawialnej (takich jak energia słoneczna, wiatrowa i wodna), które zastępują konwencjonalne wytwarzanie energii z paliw kopalnych, skutecznie redukując emisje. Kluczowym elementem działań mających na celu redukcję emisji jest ponadto ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez wychwytywanie metanu z wysypisk śmieci, gospodarstw rolnych i oczyszczalni ścieków.
Podsumowanie
W stale zmieniającym się sektorze lotnictwa, zielone lotnictwo stanowi promyk nadziei. Za sprawą pionierskich rozwiązań, obejmujących zarówno rewolucyjne biopaliwa, jak i najnowocześniejsze samoloty elektryczne, branża ta łączy ambicje z ochroną środowiska. Wykorzystując inicjatywy poprawy wydajności i kompensacji emisji dwutlenku węgla, sektor lotniczy potwierdza swoje zaangażowanie w ograniczanie śladu węglowego. W miarę jak w samolotach wdrażane są innowacje i zrównoważone rozwiązania, przyszłość świata, w którym żyjemy, nabiera jaśniejszych barw.
