Karbon-nötr jet yakıtı — özellikle doğrudan atmosferden CO₂ yakalanarak ve yeşil hidrojenle birleştirilerek yapılan sentetik havacılık yakıtı — ticari havacılık için şu anda en güvenilir uzun vadeli karbonsuzlaştırma yoludur. Elektrikli ve hidrojen uçakları, ticari ölçekte enerji yoğunluğu fiziği nedeniyle yapısal olarak sınırlı kalmaktadır. Atmosferik karbondan elde edilen SAF (Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı), mevcut uçaklara, mevcut havalimanlarına ve mevcut ekonomiye uyan tek çözümdür — en azından teoride.
"Teoride" ve "pistte" arasındaki boşluk, neredeyse her ilginç ve rahatsız edici şeyin yaşadığı yerdir.
Havacılık Pazarlamasında Kimsenin Konuşmak İstemediği Fizik Problemi
Havacılık, neredeyse her ölçüde, karbonsuzlaştırılması en zor sektörlerden biridir. Bu politik bir açıklama değildir. Bu bir termodinamik açıklamasıdır.
Jet yakıtı, kilogram başına yaklaşık 43 megajul enerji taşır. Bugün mevcut olan en iyi lityum-iyon piller, paket seviyesinde yaklaşık 0,7–0,9 MJ/kg civarındadır. Bu, kademeli pil kimyası iyileştirmeleriyle kapanacak bir boşluk değildir. Sıvı hidrojen, kütle başına enerji yoğunluğu açısından daha yakındır, ancak hacimsel yoğunluğu kötüdür — hidrojenle çalışan bir uçak, geleneksel bir uçağa göre kabaca dört kat daha büyük yakıt tanklarına ihtiyaç duyar ki bu, dar gövdeli bir uçağın içine tamamen yeniden tasarımlanmadan yapısal olarak sığmaz.
Bu nedenle havacılık endüstrisi, bir nevi eleme süreciyle kendini sentetik sıvı yakıtlara — özellikle yakalanmış CO₂ ve yeşil hidrojenden yapılan e-yakıtlara veya güçten sıvıya (PtL) SAF'a — yönlendirmektedir. Argüman zariftir: atmosferden karbon çekersiniz, bunu yenilenebilir elektrik kullanarak elektroliz edilmiş sudan elde edilen hidrojenle birleştirirsiniz, Fischer-Tropsch veya metanolden jete dönüşüm yolları aracılığıyla hidrokarbonları sentezlersiniz ve bunları bir uçakta yakarsınız. Yanma sırasında salınan karbon, havadan çektiğiniz karbondur. İlke olarak net sıfır.
Pratikte, enerji matematiği acımasızdır.
İnforgrafikte Kimsenin Göstermediği Enerji Muhasebesi
PtL yoluyla bir litre sentetik jet yakıtı yapmak için — süreç verimliliğine ve karbon yakalama teknolojisine bağlı olarak — yaklaşık 6 ila 10 kWh yenilenebilir elektriğe ihtiyacınız vardır. Bu sayı, elektroliz kayıplarını, CO₂ yakalama enerjisini, sentez enerjisini ve sıkıştırmayı içerir. Lojistik, dağıtım veya altyapı inşa etmenin enerji maliyetini içermez.
Ticari havacılık, COVID kesintilerinden önceki normal yıllarda yaklaşık 360 milyar litre jet yakıtı tüketmiştir. Eğer bugün bunun tamamını atmosferik PtL SAF ile değiştirmeye çalışsaydınız, uzaktan bile bu ölçekte var olmayan yenilenebilir elektrik kapasitesine ihtiyacınız olurdu. Ayrıca, tüm dünyanın henüz küçük bir yüzdesini bile konuşlandırmadığı doğrudan hava yakalama (DAC) altyapısına da ihtiyacınız olurdu.
Karbon-nötr jet yakıtı hikayesinin dürüst versiyonu "bir çözümümüz var" değildir. Bu, "eğer önümüzdeki yirmi otuz yıl içinde birkaç sanayi devriminin enerji altyapısını inşa edersek bir çözüm olabilecek bir kimyamız var" demektir.
Şu Anda Gerçekte Neler İnşa Ediliyor?
Ölçek farkına rağmen, gerçek altyapı yavaş, pahalı ve birçok mühendislik acısıyla inşa ediliyor.
İzlanda'daki Climeworks, jeotermal enerjili sistemler kullanarak ortam havasından CO₂ çeken DAC operasyonlarını ticari olarak yürütmektedir. 2024'te devreye alınan Mammoth tesisleri, yılda yaklaşık 36.000 ton CO₂ nominal kapasiteye sahiptir — ki bu, küresel havacılığın yılda yaklaşık 900 milyon ton CO₂ yaydığını hatırladığınızda etkileyici gelebilir. Mammoth, küresel havacılık emisyonlarının yılda yaklaşık dört saniyesini telafi edebilir.
Şili'deki Haru Oni — Porsche, HIF Global, Siemens Energy ve diğerlerini içeren bir ortak girişim — rüzgar enerjisi ve DAC kullanarak sentetik e-metanol ve e-benzin üretmektedir. Yolları henüz jet yakıtı için optimize edilmemiş olsa da, süreç mühendisliği önemli ölçüde örtüşmektedir.
Norveç'teki Norsk e-Fuel, başlangıçta yılda 12,5 milyon litre hedefleyen özel bir PtL jet yakıtı tesisi inşa etmektedir. Bu, COVID öncesi Avrupa havacılık yakıtı talebinin yaklaşık %0.003'üdür.
Bunlar başarısızlık değildir. Bunlar gerçek ilk adımlardır. Ancak ilk adımlar ile havacılığın ihtiyaç duyduğu ölçek arasındaki boşluk o kadar büyüktür ki, mevcut SAF üretim rakamlarını bir çözüme doğru ilerleme olarak sunmak yerine, kavram kanıtına doğru ilerleme olarak sunmak inandırıcılığı zorlamaktadır.
Havayolları Neden SAF Satın Alıyor — ve Teşvik Yapısı Neden Bozuk
Havayolları SAF sertifikaları ve az miktarda harmanlanmış yakıt satın alıyor ve bunu temel olarak karbonsuzlaştırma dışındaki nedenlerle yapıyorlar. Bunu yapmalarının nedenleri şunlardır: