航空は世界のエネルギー起源排出量の2%超を占め、飛行機雲を考慮すると、地球温暖化への影響はさらに大きい。
クリーン水素の商業化は2030年代半ばまで難しいとみられるなか、航空業界は持続可能な航空燃料（SAF）に期待を寄せている。
排出ゼロの飛行を本格的に実現するには、航空会社、航空機メーカー、燃料生産者、空港、政府が協力する必要がある。
11月27日、航空史に小さな一歩が刻まれた。ロールス・ロイスが、現代のクリーン水素のみを動力源とする航空機エンジンの世界初の試験運転を実施したのだ。この技術の商業化は2030年代半ばまで見込めないものの、この試験により、航空業界は炭素排出ゼロの長距離飛行という究極の目標に一歩近づいた。
クリーン水素を動力とする旅客機の実現は10年以上先とみられ、航空業界が当面のネットゼロ達成に期待を寄せるのは持続可能な航空燃料（SAF）だ。本稿では、1.5℃目標に沿った道筋が求める速度と規模で、この画期的な航空機の動力源の供給と需要をいかに加速させるかを考察する。
航空業界、飛行計画の変更に合意
1960年からの60年間で、航空機を利用する乗客数は急増し、1億人から2019年には40億人超に達した。国際航空運送協会（IATA）は、乗客数が2024年以降にパンデミック前の水準を上回り、2050年までに移動回数が100億回を超える可能性があると予測している。航空が世界貿易や相互理解にもたらす恩恵は疑いようがないが、その代償を地球が負っている。
2021年、航空は世界のエネルギー起源CO2排出量の2%超を占めたと、国際エネルギー機関（IEA）は報告している。高高度で化石ジェット燃料を燃焼させて生じる飛行機雲の温暖化効果を加味すると、航空の地球温暖化への影響はさらに大きくなる。
ここ数十年、航空の排出量は道路、鉄道、海運より速いペースで増加している。例えば欧州では、2005年から2019年に24%増加した。パンデミック中に40%減少したものの、IEAは数年以内に航空の排出量が2019年の水準を上回ると予測している。排出削減策がなければ、2050年までに3倍になる可能性がある。航空業界は速やかに飛行計画を変更する必要がある。
業界は2021年9月、2050年までにCO2排出量をネットゼロにすることに合意した。また10月には、184カ国の政府が国際民間航空機関（ICAO）のもとに集まり、同じ長期目標を採択した。これは前例のない動きだった。
目的地は決まった。そこへ向かう飛行計画はどうだろうか。
今年初め、Mission Possible Partnershipと世界経済フォーラムは、世界初となる1.5℃目標に沿った航空移行戦略を、70社の企業パートナーの支援を得て発表した。
この戦略は、2050年までに排出量を95%削減する「慎重な」道筋を示しており、SAFが主導的な役割（45%）を果たす。残りの排出削減には、燃料と航空機の効率改善、クリーン水素、短距離便のバッテリー電動化、航空航法の最適化など、さまざまな選択肢を活用する。
持続可能な航空燃料を詳しく見て、それが低炭素飛行の夢を現実に近づける方法を考えてみよう。
持続可能な航空燃料の実用化に向けた3つの優先課題
現在商業利用できるSAFは、一般に植物油や、サトウキビやトウモロコシなどの作物由来のエタノールから作られるバイオ燃料だ。製造に使う原料によっては、すでにCO2排出量を60～85%削減できる。
SAFの大きな利点は「ドロップイン」燃料であることだ。航空機に高価な改造を施したり、空港に特別なインフラを整備したりせずに、そのまま航空機の燃料タンクに注入できる。現行規制では、商用航空機で使用できるのはSAFと通常のケロシンを50対50で混合した燃料に限られている。
しかし3月、エアバスはA380での試験に成功した。世界最大の旅客機である同機の4基のエンジンのうち1基に、100% SAFを使用した。エアバスは他の機種やヘリコプターでも同様の試験を実施している。6月には、スウェーデンの地域航空会社が、両エンジンにSAFを使用した商用航空機による世界初の試験飛行を完了した。
ここまでは朗報だ。残念ながら、SAFは依然として非常に高価で、従来のジェット燃料の2019年価格の2～5倍にあたる。その結果、現在、SAFが世界の航空燃料消費に占める割合は0.1%未満にとどまる。小さな一歩を、大きな飛躍へと変えなければならない。
エアバスは、フォーラムの「Clean Skies for Tomorrow」イニシアチブが2021年9月に結集した100社超の企業の一つであり、同イニシアチブは2030年までにSAFで世界の航空燃料需要の10%を賄う目標を掲げた。これを達成するには、次の3つが必要だ。
供給を拡大する：2030年までに10%の目標を達成するには、生産量を5～6倍に増やす必要がある。そのためには、少なくとも300カ所の持続可能な航空燃料工場が新たに必要となる。
コストを下げる：業界から需要のシグナルがなければ、燃料生産者は新しいSAF工場に投資しない。しかし価格が下がらなければ、航空会社はシグナルを送るのに十分な量のSAFを購入しない。
政府と企業が明確な市場シグナルと需要シグナルを示す：政府は、優遇措置、税額控除、義務化を組み合わせ、SAF生産への投資を後押しする必要がある。航空業界を率いる企業は、長期購入契約を結び、燃料供給者の投資リスクを低減できる。
First Movers Coalition、「スーパーSAF」の需要シグナルを発信
SAFの拡大を阻む2つの大きな障壁、価格と入手可能性を克服するには、誰かが先陣を切る必要がある。5月には、ユナイテッド航空が初の航空会社として海外の供給業者とSAF5,000万ガロンの購入契約を結び、アムステルダム発の便に使用することになった。
ユナイテッド航空とエアバスは、50社超の企業で構成されるフォーラムのFirst Movers Coalition（FMC）の一員だ。航空を含む、世界の排出量の3分の1を占める「削減困難」な7つの産業分野の脱炭素化に向け、企業の購買力を活用する世界的な取り組みである。
FMCは、航空業界でおそらく最も難しい課題の解決を目指している。従来のジェット燃料と比べ、ライフサイクル全体の温室効果ガス排出量を85%以上削減できる「スーパーSAF」だけの需要を高めることだ。
FMC加盟企業の目標は、2030年までに従来型燃料の少なくとも5%を、こうした高効率の持続可能な航空燃料（利用可能な場合は別の排出ゼロ技術）に置き換えることだ。燃料生産者や投資家に需要シグナルを送り、新たな工場への投資や価格引き下げに踏み切る自信を持ってもらうことを狙う。
SAFの製造方法には、それぞれ克服すべき課題がある。最も一般的な2つの技術（HEFAとアルコール・トゥ・ジェット）は、菜種、大豆、パーム油、サトウキビ、トウモロコシなどの食用作物を加工してジェット燃料を作る。こうした作物には限りがあり、他の用途に必要な土地を使う原料は避けるという基本原則に従えば、補完的な原料源を探さなければならない。
ほぼ排出ゼロのSAFを生産できる可能性を秘めた新技術が2つある。フィッシャー・トロプシュ（FT）法とパワー・トゥ・リキッド（PtL）法だ。FT法の利点は、都市ごみ、スイッチグラス、林業・農業残渣など、幅広い「非食料原料」を、CO2排出量を90～100%削減できるジェット燃料に変えられることだ。
一方、PtLは実証段階の技術で、再生可能エネルギーで製造したグリーン水素と、大気から直接回収したCO2を組み合わせ、「eケロシン」と呼ばれることの多い合成燃料を作る。これは、ほぼ化石燃料を含まない動力源となる。
エアバスはコンソーシアムの一員として、最近、ハンブルクに産業規模の新たなPtL工場を建設する計画を発表した。PtLの利点は、耕作地も生物由来の原料も必要としないことだ。課題はコストと、他の産業分野とのグリーン水素の獲得競争になる。
持続可能な航空燃料市場を世界規模で活性化するには、認証されたすべての製造経路が必要だ。一刻の猶予もない。
持続可能な航空には、各国政府と基準策定機関の支援が必要
航空関連企業100社超が、2030年までに世界のジェット燃料供給の10%を持続可能な航空燃料にすることを約束した今、新しい燃料市場への需要があることは明らかだ。従来の燃料生産者も新規参入企業も対応を始めている。しかし、ネットゼロへの移行を企業だけで実現することはできない。
政府は優遇措置を設けることで、SAFと化石ジェット燃料の競争条件を公平にできる。例えば米国では、ジョー・バイデン大統領が最近成立させたインフレ抑制法（IRA）により、SAFに対し1ガロン当たり最大1.75ドルの税額控除が延長された。さらに初めて、燃料のライフサイクル排出量に応じて控除額を直接連動させ、排出量が最も少ない燃料の生産を促す仕組みとなった。
これにより、持続可能な航空燃料のコストは、従来型ジェット燃料の最高価格に近い水準まで下がる見込みだ。この混合燃料に対する税額控除は、バイデン政権のSAFグランド・チャレンジの一環で、持続可能なジェット燃料30億ガロンの生産を促し、2030年までに航空排出量を20%削減することを目指す。
バイデン政権のIRAには、グリーン水素の生産に対する1キログラム当たり3ドルの税額控除も含まれており、eケロシンのコスト競争力を大きく高め、PtLの開発を加速させる可能性がある。グリーン水素とSAFの両方を補助するこれらの税額控除は、航空業界にとって大きな転機となる。公平な競争条件を確保し、持続可能な航空燃料の生産と普及を世界規模で促すため、他の地域も同様の措置を講じるべきだ。
一方、欧州では法的義務化が検討されている。英国政府は2025年に義務化を開始すると発表した。これにより、航空燃料の供給業者は2030年までに燃料の10%をSAFにするよう求められる。来年、欧州連合（EU）は同様の「混合義務」を導入する計画だ。燃料供給業者に対し、欧州の空港に供給する燃料に占めるSAFの割合を引き上げるよう求めるもので、航空燃料全体の2%から始め、2040年までに最大37%、2050年までに85%に引き上げる。EU規則では、食用作物由来の原料を使ったSAFは対象外となる。
義務化は競争条件の公平化に役立つ可能性があるが、効果を上げるには、まだ黎明期にある市場の育成に向けた公的な研究開発投資と買い手への優遇措置も必要だ。EUは、持続可能なジェット燃料の使用によるCO2削減量に相当する無償排出枠を排出量取引制度（ETS）に基づいて提供し、SAFのコスト低減を支援することも検討している。
共通の認証・会計基準も不可欠だ。大きな課題の一つは、多くの空港でまだSAFを入手できず、航空機への給油を望む航空会社が困難に直面していることだ。「Book and Claim（予約と主張）」と呼ばれる革新的な解決策では、SAFで給油できない航空機が、持続可能な航空燃料を扱う空港で給油する同等の別便の費用を負担できる。
持続可能な燃料の費用を負担した航空会社は、それによるCO2削減量を自社のネットゼロ公約の実績として計上できる。Book and Claimは非常に有望な解決策だが、手法を調和させる国際標準化が必要だ。フォーラムの「Clean Skies for Tomorrow」イニシアチブは、最近、ガイドラインを発表した。SAF関連の認証済み排出削減量の算定と報告に関するものだ。
政府の税額控除と、持続可能な航空燃料の供給業者と長期購入契約を結ぶ航空会社の主導的な取り組みが組み合わされば、市場は急速に立ち上がる可能性がある。その舞台は欧州や北米に限らない。航空の脱炭素化に必要となるSAF3億～3億7,000万メートルトンを毎年生産するには、世界各国が製造に参加する必要がある。新たな雇用を数百万件生み出す可能性を秘めた、まったく新しい産業を創出する機会がある。
同じ脱炭素化の目的地へ向かう別の道筋
持続可能な航空燃料は、中期的に航空の炭素排出量を削減する最も実現可能な道筋だ。一方、ほぼ排出ゼロの動力源となる、画期的な技術としてバッテリー電動化とクリーン水素の開発も進んでいる。
バッテリーの重量により、電動技術は短距離路線に限られると予想されるものの、バッテリー電動飛行は今世紀末までに商用化される可能性がある。ユナイテッド航空はバッテリー電動機100機を発注した。乗客30人を乗せて124マイル飛行でき、持続可能な航空燃料を使う予備ハイブリッドエンジンを搭載すれば249マイルまで飛行距離を延ばせる。
バッテリーは、大型航空機の燃料消費量を減らすうえでも大きな役割を果たす可能性がある。そのため、エアバスとフランスの自動車メーカー、ルノーは最近提携し、長距離電気自動車の開発を阻む主な課題の一つであるエネルギー貯蔵に関する技術を開発する。
そして、本稿の冒頭で触れたクリーン水素がある。電気モーターを動かす燃料電池の動力源としても、航空機内で直接燃焼させても使える。重量当たりのエネルギーはケロシンの3倍だ。
しかし、気体の水素は体積が課題となる。輸送と貯蔵のためには、マイナス423°Fまで冷却して液化し、燃焼前に再び気体に戻さなければならない。水素は燃料電池を介して電気に変換することもでき、その電気でプロペラを動かせる。燃料電池航空機は、CO2も有害な窒素酸化物も排出しない点で特に注目される。
5月、エアバスは英国ブリストルにゼロエミッション開発センターを設立し、英国政府から8億2,800万ドルの資金支援を受けた。同社はフランスとドイツでも研究を進めており、特に水素燃料タンクと推進システムに注力している。エアバスは2026年、水素を動力とするエンジンを1基搭載したA380の飛行試験を行う計画だ。これは、2035年を目標とするエアバスの水素旅客機ZEROeの商用化に向かう最初の経由地となる。
航空輸送の脱炭素化に万能の解決策はないが、これらの取り組みはいずれも有望だ。排出ゼロの飛行を本格的に実現するには、航空会社、航空機メーカー、燃料生産者、空港、政府が長期的に連携して行動する必要がある。
本稿にはジョナサン・ウォルターとアンドリュー・アルコルタが寄稿した。
