Как авиаперелеты влияют на климат?

Примерное время чтения: 7 мин.

Современная гражданская авиация представляет собой один из самых сложных секторов мировой экономики с точки зрения декарбонизации. На долю авиации приходится около 2,5% мировых антропогенных выбросов CO₂, и этот сектор может увеличить эмиссию в 3-5 раз к 2050 году по мере роста населения. Особенность CO₂ заключается в его исключительной долговечности: около 40% выбросов сохраняются в атмосфере в течение 100 лет, а 20% продолжают влиять на климат даже через тысячу лет.

При этом стоит отметить, что распределение авиационных выбросов в мире крайне неравномерно. Исследования показывают, что всего 1% населения планеты ответственен за более чем 50% всех выбросов от коммерческой авиации (Источник: Global Environmental Change journal, The global scale, distribution and growth of aviation). При этом частная авиация остается наиболее углеродоёмким сегментом: один час полёта на частном джете может привести к выбросу двух тонн CO₂, что в десятки раз менее эффективно, чем регулярные рейсы (Источник: Transport & Environment, на основе данных европейских авиарегуляторов).

Загадка инверсионных следов

В то время как влияние CO₂ стабильно, воздействие инверсионных следов — белых полос, остающихся за самолетом, — носит кратковременный и неоднородный характер. Группа ученых из Швеции и Великобритании (Imperial College London и KTH) провела детальный анализ 477 923 полетов над Северной Атлантикой в 2019 году. Результаты показали удивительную диспропорцию:

• 14% полетов создают следы с отрицательным воздействием — они отражают солнечный свет и фактически охлаждают планету;
• 38% полетов приводят к образованию устойчивых следов, которые удерживают тепло и нагревают атмосферу;
• 48% полетов не оставляют устойчивых следов вовсе.

Для некоторых рейсов воздействие инверсионных следов на порядок (в 10 и более раз) превышает эффект от выбросов CO₂ за тот же полёт. В среднем же по миру отношение социальных затрат от инверсионных следов к издержкам от CO₂ составляет примерно 0,15 при потеплении на 2°C.

Манёвр против потепления

Поскольку всего 10% рейсов вызывают около 80% радиационного воздействия от инверсионных следов, изменение их маршрутов может стать ключом к быстрому смягчению климатического удара. Исследование показало, что в 34% случаев смена пути позволила бы избежать образования вредных следов. Даже если перерасход топлива из-за изменения траектории составит порядка 5%, итоговая климатическая выгода от предотвращения формирования облаков будет значительно выше.

Несмотря на то, что топливная эффективность новых самолетов улучшается на 1,5-2% в год (Источник: ICAO), общий объем выбросов до пандемии рос примерно на 5% ежегодно из-за увеличения спроса на полёты.

Полная электрификация отрасли пока невозможна: плотность энергии авиационного керосина (12 кВтч/кг) в 50 раз выше, чем у лучших литий-ионных батарей (0,25 кВтч/кг), что делает невозможными дальнемагистральные рейсы на аккумуляторах (источник: IEA, International Energy Agency). Тем не менее, аналитики Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) ожидают, что в конце 2020-х появятся первые гибридные самолеты вместимостью на 50-70 мест, а к 2030–2035 произойдет расцвет региональной гибридной авиации.

Самолеты на 50–80 пассажиров смогут сократить потребление топлива на 10%. Переход на малые электрические гибриды позволит активнее использовать региональные аэропорты, сокращая заторы и время простоя крупных лайнеров, что дополнительно снизит выбросы.

При этом стоит отметить, что в качестве одного из наиболее перспективных путей решения проблемы ученые и ведущие международные агентства рассматривают внедрение устойчивого авиационного топлива (SAF). Одной из наиболее эффективных технологий является производство биокеросина из отработанного растительного масла (Used Cooking Oil, UCO) и животных жиров методом гидроочистки (HEFA).

Согласно данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), такое биотопливо способно снизить выбросы углекислого газа на 80% на протяжении всего жизненного цикла продукта по сравнению с традиционным ископаемым керосином (Источник: IRENA, Reaching Zero with Renewables: Biojet fuels). Использование отработанного масла не только сокращает прямую эмиссию, но и решает проблему утилизации отходов, не создавая при этом нагрузки на продовольственную безопасность, так как не требует расширения сельскохозяйственных угодий. На данный момент биотопливо из масел является наиболее зрелой технологией (drop-in fuel), позволяющей использовать его в существующих двигателях без их модификации.

Однако использование биомассы (кукурузы, масличных семян) имеет свои риски:

1. Конкуренция с пищепромом: рост спроса на биотопливо может привести к росту цен на продукты питания.
2. Экологический риск: расширение плантаций под топливные культуры может спровоцировать вырубку лесов.

Альтернативой использованию биомассы может стать синтетическое топливо (e-fuels), создаваемое путем улавливания углерода из воздуха и его соединения с водородом. Это наиболее чистый путь, но на данный момент он остается чрезвычайно сложным и дорогостоящим процессом.

Борьба с климатическим воздействием авиации требует гибкой стратегии. В краткосрочной перспективе наиболее эффективным станет изменение маршрутов для 10% «самых вредных» рейсов и внедрение биотоплива из отходов. В среднесрочной — развитие региональной гибридной авиации, которая разгрузит крупные узлы и «обкатает» электрические технологии для будущего рывка в авиастроении.