地上跑的，天上飛的，人類為了保護地球可不只是說說而已。
編者按：本文來自微信公眾號 硅兔賽跑（ID：sv_race），作者：Lexie，編輯：Lu，創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權發(fā)布。
在歐美地區(qū)，疫情防控逐漸放寬，各個城市的航空需求開始反彈，全球機場流量恢復到了疫情前的68.7%，對于地球來說，這并不是一個好消息，因為航空業(yè)會產(chǎn)出大量溫室氣體。
(資料圖)
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（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%，占交通運輸類二氧化碳氣體排放的12%。
Aviation percentage
雖然2%聽起來并不多，但對于航空能源來說，電力化的過程更難，因此對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程中的碳排放量要少至少70% 。
去年年底，美國聯(lián)合航空公司采用100%可持續(xù)航空燃料進行了全球首例客機運營，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)林廢棄物和動植物油脂，但目前來看，是否有足夠多的廢棄物可供轉化仍是比較大的難題。
Twelve這家公司因為走了另一條路線獲得了許多關注，他們的核心專利技術是叫做E-Jet?的零碳無化石噴氣燃料，這一過程只需要二氧化碳、水和電作為原料，就可以通過化學反應器將二氧化碳轉換成新產(chǎn)品，航空燃料便是重要應用之一。過去幾年內(nèi)，電力再生、二氧化碳捕捉和電解器等Twelve所需的技術成本都在降低，因此Twelve生產(chǎn)E-Jet?過程的成本也比目前其他SAF生成方式更便宜。
Twelve這一二氧化碳轉化技術還能夠生成多種產(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合作為火星計劃生成工具、燃料，甚至是空氣。
現(xiàn)有的飛機并不需要進行任何調(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?飛行過程過程中產(chǎn)生的排放量要少90%。
就在去年，國際航協(xié)（IATA）在第 77 屆年會上批準了全球航空運輸業(yè)于 2050 年實現(xiàn)凈零碳排放的決議，Twelve的技術不但能夠在飛行過程中減少碳排放，而且在生產(chǎn)過程中也在源頭上消滅碳體積，一舉兩得式加速實現(xiàn)碳中和目標。
在2021年，Twelve的E-Jet?燃料被美國空軍進行試用并通過了質量測試。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。
在社會領域，政府、航空公司和科技巨頭也在SAF上進行了不少扶持，像是美國今年出臺的通脹削減法案就包括5億美元的預算來用于生物燃料的發(fā)展和分給SAF領域的免稅額度；上面提到的Alder Fuels在7月和波音達成了合作關系來加速國際范圍內(nèi)SAF的生產(chǎn)，預計在2024年完成第一個生產(chǎn)工廠的建設；清潔能源初創(chuàng)公司LanzaJet在今年1月獲得了微軟投資的5000萬美元，將在喬治亞州建立第一個工廠。
02電動飛機：大佬都看好航空業(yè)的電動化雖然較難，但并不是毫無進展，比如Google創(chuàng)始人之一Larry Page早在至少6年前就開始在這一領域布局了。
這個當年叫做Zee Aero的公司由來自NASA、特斯拉和斯坦福的大咖創(chuàng)立，早期就開發(fā)出了幾款電池應用和自動駕駛的飛行器原型，據(jù)說Page為這個項目投資了超過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。
Zee Aero prototype
當時Page還投資了另外一家叫做Kitty Hawk的初創(chuàng)公司來研究類似的項目，意在挑戰(zhàn)Zee Aero，Kitty Hawk的牽頭人是Google自動駕駛汽車項目的教父級人物Sebastian Thrun，在2017年兩家公司合并，在2018年進行了重新命名。
這幾年來，Wisk Aero將注意力都放在了發(fā)展核心產(chǎn)品Cora身上，這一電動垂直起降 (eVTOL) 飛機有兩個座位，在它36英尺長的機翼上安裝了12個獨立操作的電動升力螺旋槳，用于垂直起飛和著陸，還有一個向前飛行提供推力的三葉螺旋槳，飛行距離可以達到60英里，速度可以達到每小時112英里。
這種eVTOL類飛行工具無需飛機跑道，可以在任意地方降落，通過使用自動飛行的軟件和一點點人類監(jiān)督就能實現(xiàn)高效的起降和飛行，應用場景也非常廣泛，比如去機場、購物和去看醫(yī)生等等都市生活中所需的短途旅行都可以靠它來解決。
在2020年，Wisk宣布與NASA合作共同研究高級航空解決方案并合作進行展示飛行，Wisk Aero在今年1月完成了來自波音的4.5億美元融資來加速發(fā)展Cora這一項目，波音方表示它的目標是讓Wisk第六代可載客電動自動駕駛飛行器成為這一類別美國首次認證的飛行器，預計在2028年進行認證。
因為使用場景可以涉及到軍事、貨運和民用空中出租車等等，這一領域目前有不少初創(chuàng)公司在進行研究，總融資額超過了50億美元。
像是加州的Joby Aviation總融資超過了16億美元，與美國國防部的交易將達到7500萬美元；德國的Lilium完成了8.26億美元融資，將在2024年開始商業(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)在已有的一些電動飛機只能達到約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鋰金屬電池壽命，并在今年獲得了突破，他們所開發(fā)出的電池循環(huán)壽命從370次增加到了672次，同時保存了80%的能量存儲，這一電池被認為是目前世界上性能最高、壽命最長的鋰金屬電池。瑞典電池制造商Northvolt在今年3月對Cuberg進行了收購，幫助其擴大在灣區(qū)的生產(chǎn)規(guī)模，Cuberg預計將在2026年開始大規(guī)模的商業(yè)化應用，大約可以使用10萬個20AH的電池每年供能約400個eVTOL類飛行器的飛行。
Cuberg batteries
根據(jù)國際清潔交通委員會（ICCT）的分析，目前的電池能量密度需要翻倍才能實現(xiàn)初創(chuàng)公司進行短途飛行的目標，即使這一進展能實現(xiàn)，到2050年時電動飛機能取代普通飛機減少的航空排放量不超過1%。
03“藍天”的未來，任重道遠由多個氣候專家在今年7月發(fā)布的一項報告顯示，為了實現(xiàn)航空業(yè)2050年碳中和的目標，傳統(tǒng)航空燃料增效、可持續(xù)燃料的創(chuàng)新和新型飛機應用等多方面的努力需要同步進行。
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300-400個新工廠，建成一個工廠至少需要5年的時間，這就意味著生產(chǎn)效率更需要提升，至少要達到目前的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，電力化的進程取決于其降本的進度，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)的轉型也非常重要，與傳統(tǒng)航空進行大批投資和合作項目來“滅火”的模式稍有不同，新型航空初創(chuàng)公司基本在創(chuàng)立之時就將可持續(xù)刻在了骨子里。
像超音速飛機Boom的新機型Overture就從前機型XB-1身上汲取了經(jīng)驗，保證它設計的功能適用于可持續(xù)性能表現(xiàn)，不但100%靠可持續(xù)航空燃料運作，生產(chǎn)過程也運用了3D打印等工具來節(jié)省原料，安裝過程簡易并節(jié)省材料浪費。
各個賽道的努力讓凈航空不再只是夢想，而是成為了切實可行的目標，雖任重道遠卻指日可待，哪個領域能獻上最強助攻呢？
讓「天更加藍」的目標依舊任重道遠，再忍一下，很快見分曉。
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)