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航空業界は、気候変動への対応が急務であることを認識しています。航空輸送は現在、世界の二酸化炭素（CO2）排出量の2.5％を占めており、抜本的な変革が必要であると言われています。もし何も対策を講じなければ、2050年には航空輸送がCO2排出量の9％を占めると予測されています。
そんな状況の中で、航空輸送を脱炭素化するための最も有望なソリューションとして現在開発が進む領域が、水素と持続可能な航空燃料（SAF）です。
航空用燃料としての水素
航空業界では、二酸化炭素排出量を削減し、持続可能な空の旅を実現するためのソリューションとして、「グリーン水素」への関心が高まっています。再生可能な資源から製造される水素は、ゼロエミッションのフライトを約束するものです。水素はエネルギー密度が高く、燃料電池や内燃機関と互換性があるため、従来の航空用燃料の代替品として魅力的です。
グリーン水素は、風力や太陽光などの再生可能エネルギーによる電気分解で製造されることがほとんどです。電気分解では、電流を利用して水を水素と酸素に分解します。
グリーン水素の製造方法には、まだ開発の初期段階にあるものが2つあります。
①バイオマスのガス化：農業廃棄物や木材などの有機物を加熱して合成ガス（シンガス）を発生させ、水素などの成分に分離させる。
②熱分解：有機物を酸素のない状態で加熱し、水素やバイオ炭などの副産物を生成する。バイオ炭については、以前の記事バイオ炭の記事もご参照ください。
主要なプレーヤーとプロジェクト
航空機
・Airbus：将来的に水素を航空燃料として導入することを目指し、水素を動力源とする航空機の研究開発の最前線に立っています。
・スタートアップ企業のZeroAvia：民間航空機の水素電気推進技術の開発に取り組んでおり、最近、初の水素で動く貨物機を発表しました。
・Universal Hydrogen：小型航空機向けの水素インフラとコンバージョンキットの開発も行っています。
水素の製造、貯蔵、流通
・Shell：二酸化炭素の回収と貯蔵を伴う天然ガスからの水素製造や、水素燃料補給インフラへの投資など、複数の水素プロジェクトに携わっています。
・Engie：再生可能エネルギーを利用した電解によるグリーン水素製造に注力しています。
・Air Liquide、Linde：グリーン水素の製造と販売に積極的に取り組んでいます。再生可能エネルギーによる電解技術に投資し、二酸化炭素を排出することなく水素を製造しています。
空港
空港では水素の研究が進められています。今のところ、その活動のほとんどは、製造、流通、地上業務への利用に集中しています。フランスの空港では、エアバス社とエア・リキード社が特に力を入れており、パリ、リヨン、トゥールーズなどの空港で非常に活発に活動しています。その他の主要空港では、チャンギ空港、エドモントン空港も投資を行っています。
政府
欧州連合（EU）は、持続可能な航空燃料構想の一環として水素を積極的に推進しており、この分野の研究開発に資金を提供しています。
水素の強み・弱み
強み
・原料の入手：電気以外のGreen H2の主原料は水（電気分解）です。SAFには様々な製造方法と原料ソースがあります
・質量エネルギー密度の高さ：Kgの水素で、従来の灯油のおよそ3倍のエネルギーを得ることができます。
弱み
・インフラ構築：流通ネットワークパイプラインや燃料補給ステーションなど、強固な水素供給インフラを構築することは、複雑な取り組みです。
・貯蔵方法：貯蔵する水素は体積エネルギー密度が低いため、極低温タンクや固体貯蔵など、効率的な貯蔵方法が必要で、適切な貯蔵技術は現在まだ開発中です。
・航空機の推進力と建築：水素の体積密度の低さは、タンクの位置、航空機の構造、推進力を完全に見直す必要がある問題です。灯油の4倍の大きさの超高セキュリティタンクが必要になります。
・コスト：Green H2 は現在、灯油の約 7 倍の価格です。水素は1kgあたり約12ドル、灯油は1kgあたり0.55ドルで、水素の質量エネルギーは灯油の約3倍です。しかし、電解槽技術の向上と安価な再生可能エネルギーの拡大により、この差は2035年までにほぼ同等まで縮まるものと思われます。
持続可能な航空燃料（SAF）
サステイナブル航空燃料（SAF）は、バイオマス、藻類、廃油などの再生可能資源から製造される、従来のジェット燃料に代わる持続可能な燃料です。SAFの需要は爆発的に増加する見込みです。規制上の優遇措置、企業の持続可能性目標の増加、世間からの圧力により、航空会社は運航の脱炭素化のためにSAFを採用するようになっています。
SAFには様々な製造方法と原料ソースがあります。
製造方法
・HEFA：HEFAは、現在最も広く使われているSAFの製造方法です。HEFAとは、植物油や動物性脂肪を水素化処理することにより、ジェット燃料に変換する方法です。
・Biomass-to-Liquid（BTL）：木くずや農業廃棄物などのバイオマスをガス化し、合成原油に変換する方法です。その後、原油を精製してSAFを生産する。BTLは、現在使用されているプロセスの中で2番目に大きなものです。
・Power-to-Liquid (PtL)：電気化学的なプロセスで二酸化炭素と水を水素に変換し、それを二酸化炭素と結合させて液体燃料を製造するものです。今後の開発が期待されている製造方法です。
・Alcohol-to-Jet (ATJ)：エタノールやブタノールをジェット燃料に変換することである。既存のエタノールの用途と競合しています。
原料ソース
藻類ベース：藻類は、遺伝子組み換えによってSAFを生産することができます。このプロセスはまだ未熟ですが、日本の企業であるユーグレナがこのルートを追求しています。
主要なプレーヤーとプロジェクト
航空会社：ユナイテッド航空は、今後20年間で15億リットルのSAFの購入を目指しています。
エネルギー企業：Neste (FI)は、HEFAとATJを中心としたSAFの最大手メーカーです。
空港：オランダのスキポール空港は、2030年までに14％のSAFを使用するという目標を掲げています。
SAFの強み・弱み
強み
・実用性：SAFは、既存の航空機のエンジンを少し改造するだけで搭載することが可能です。すでにジェット機やターボプロップ機ではSAF燃料を100％使用した飛行が行われています。
・SAFは、バリューチェーン全体で限定的な適応を必要とする流通のために、主に同じインフラに依存しています。
・混合：SAFは非再生可能燃料（ケロシン）と混合されるため、既存の燃料と混合することも可能です。
弱み
・原料の確保：2050年までに、フランスは自国の航空輸送のために600万トンのSAFを必要としています。しかし、使用済み油（HEFA）は必要量の4％以上、林業や農業の残渣（BTL）は20％以上供給することができません。
・コスト：水素と同様、SAFの製造は、既存の非再生可能燃料と比較して、コストが高いです。
水素とSAFのメリットとデメリット
水素とSAFを、技術的実現可能性、環境影響、インフラ要件、経済性の観点から比較すると以下のようなメリットとデメリットがあります。
メリット
二酸化炭素排出量削減の可能性
各技術と既存の航空機やエンジンとの適合性
両技術のコスト競争力とスケーラビリティの可能性
デメリット
各技術に関連する安全上の懸念または規制上の考慮事項が多い
以下、EISの考察です
- 水素とSAF、どちらの技術も独自の長所を持っているが、技術面における実用性のハードルの高さを考えると、両方の技術を追求し、共存していくことが求められる
- 実用性の高いSAFを当面のソリューションとして利用し、水素技術の開発は段階的なアプローチをとり進める必要がある
- 水素からの新しいSAF製造技術であるPower to Liquid (PtL)は、両方の技術を追求するための重要な機会となる
