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航空機エンジンは化石燃料の燃焼によりガス、騒音、粒子状物質を排出し、その地球規模への影響と地域の大気質への影響について環境上の懸念を引き起こしている。 [2]ジェット旅客機は、最もよく理解されている温室効果ガスである二酸化炭素（CO2 ）と、科学的理解があまり進んでいない窒素酸化物、飛行機雲、粒子状物質を排出することで、気候変動の一因となっている。その放射強制力は、科学的理解が非常に低い誘導巻雲を除けば、 CO2単独の1.3～1.4と推定されている。2018年には、世界の商業運航によって全CO2排出量の2.4%が発生した。[3]
ジェット旅客機の燃料効率は1967年から2007年の間に70％向上し、 2018年の有償トンキロメートル（RTK）あたりのCO2排出量は1990年の47％でした。2018年のCO2排出量は、有償旅客1人あたり1キロメートルあたり平均88グラムでした。航空業界の燃料効率は向上していますが、航空旅行量の増加に伴い、全体的な排出量は増加しています。2020年までに航空排出量は2005年より70％増加し、2050年までに300％増加する可能性があります。[4]
航空機の騒音公害は睡眠や子供の教育を妨げ、心臓血管疾患のリスクを高める可能性があります。 空港ではジェット燃料や除氷剤を大量に取り扱っているため、封じ込めなければ水質汚染が発生し、近くの水域が汚染される可能性があります。航空活動はオゾンや超微粒子を排出しますが、どちらも健康に有害です。一般航空で使用されるピストンエンジンは航空ガソリンを燃焼させ、有毒な鉛を放出します。
航空機の環境負荷は、航空機の燃費向上によって削減できるほか、航空管制と飛行経路を最適化してNOによる気候へのCO2以外の影響を低減することもできる。
x、微粒子、飛行機雲。ICAO
のCORSIAの一部である航空バイオ燃料、排出量取引、カーボンオフセットは、 CO2排出量を削減できます。航空機の使用は、短距離飛行の禁止、列車の接続、個人の選択、航空税と補助金によって削減できます。燃料駆動の航空機は、ハイブリッド電気航空機と電気航空機、または水素駆動の航空機に置き換えられる可能性があります。2021年以降、IATAメンバーは2050年までにネットゼロ炭素排出量を計画しており、 ICAOは2022年に
それに続きます。
気候変動
要因
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飛行機はガス（二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、一酸化炭素-放出されると酸素と結合してCO 2になる）と大気粒子（不完全燃焼した炭化水素、硫黄酸化物、黒色炭素）を排出し、相互に作用し、大気と相互作用します。[5]動力航空機から排出される温室効果ガスの 主なものはCO 2ですが、ジェット旅客機は対流圏界面を飛行するため、4つの方法で気候変動に貢献します。[6]
- 二酸化炭素（CO 2）
- CO2排出は気候変動に最も大きく影響し、最もよく理解されている。[7] CO2排出の影響は高度に関係なく同様である。空港地上車両、乗客やスタッフが空港にアクセスするために使用する車両、空港建設や航空機製造によって発生する排出物も、航空業界からの温室効果ガス排出に寄与している。[8]
- 窒素酸化物（NO
x、一酸化窒素、二酸化窒素） - 対流圏界面ではNO
xオゾン層を保護（O
3）の形成。高度8～13km（26,000～43,000フィート）では、NO
x排出によりO濃度が上昇する
3表面NOよりも
x排出量が増え、それが地球温暖化にさらに大きな影響を及ぼす。O
3表面濃度は地域的かつ局所的であるが、中層および上層対流圏レベルでは地球全体でよく混合される。[9 ]
x排出は、別の温室効果ガスであるメタン濃度を低下させ、気候を冷却する効果をもたらすが、O
3形成効果。成層圏における航空機からの硫黄と水の排出は、Oを枯渇させる傾向がある。
3、NOを部分的に相殺する
x誘発O
3増加するが、これらの影響は定量化されていない。[10]軽飛行機や小型通勤飛行機は対流圏界面ではなく、対流圏のより低い高度を飛行する。
- 飛行機雲と巻雲
- 燃料の燃焼により水蒸気が発生し、高高度の寒冷多湿の条件で凝結して目に見える線状の雲、すなわち凝結雲（飛行機雲）となる。凝結雲は二酸化炭素排出量ほど重要ではないが、地球温暖化に影響を与えると考えられている。 [ 11]飛行機雲は低高度の航空機からはまれである。持続的な飛行機雲の形成後に巻雲が発生する可能性があり、追加の地球温暖化影響を与える可能性がある。[12]巻雲の地球温暖化への寄与は不確実であり、航空による全体的な寄与を推定する際には巻雲の増加が考慮されないことが多い。[7]
- 微粒子
- 他の排出物と比較すると、硫酸塩粒子と煤粒子の直接的な影響は小さい。硫酸塩粒子は冷却効果があり、放射を反射するのに対し、煤は加温効果があり、熱を吸収する。一方、雲の特性と形成は粒子の影響を受ける。 [13]粒子から発生する飛行機雲と巻雲は、CO2排出物よりも大きな放射強制効果を持つ可能性がある。[ 14 ]煤粒子は凝縮核として機能するのに十分大きいため、飛行機雲の形成を最も引き起こすと考えられている。ジェット燃料の芳香族化合物を減らすことで、煤の生成を減らすことができる可能性がある。 [15] [16] [17]
1999年、IPCCは、 1992年の航空放射強制力を、巻雲増加の潜在的影響を除いたCO2単独の2.7（2～4）倍と推定した。[ 6] これは2000年に更新され、航空放射強制力は47.8 mW/m 2と推定され、 CO2排出のみの影響25.3 mW/m 2の1.9倍となった。[7]
2005年、科学誌「大気環境」に発表されたデイビッド・S・リーらの研究では、航空の累積放射強制効果は55 mW/m 2と推定されたが、これは誘発巻雲を除いた累積CO 2排出量のみの放射強制効果28 mW/m 2 の2倍である。 [18] 2012年、チャルマース大学の研究では、航空誘発巻雲を含まない場合のこの加重係数は1.3～1.4、航空誘発巻雲を含む場合（1.3～2.9の範囲）は1.7～1.8と推定された。[19]この比率は航空活動の成長度合いによって決まる。成長が指数関数的であれば比率は一定である。しかし成長が止まると、航空による大気中のCO 2 は増加し続けるが他の影響は停滞するため、比率は下がる。[1]
NO x –O 3 –CH 4の相互作用、航空機による飛行機雲の形成、すすエアロゾルの巻雲への影響、およびCO 2以外の放射強制力の測定については不確実性が残っています。[5]
2018年には、CO2は航空機の有効放射強制力（地表でのERF）のうち34.3 mW/m2 （信頼度レベルは高い± 6 mW/m2 ）、NOxは17.5 mW/m2 （信頼度レベルは低い± 14）、飛行機雲巻雲は57.4 mW/m2 （信頼度レベルも低い± 40）を占めた。[1] すべての要因を合わせると、飛行機雲巻雲を除いた場合は43.5 mW/m2 （CO2単独の1.27 ）、飛行機雲巻雲を含めた場合は101 mW/m2 （ ±45）となり、人為的ERF 2290 mW/ m2（± 1100）の3.5%に相当した。 [1]繰り返しになるが、飛行機雲や巻雲の影響とは異なり、 CO2の影響は年々蓄積されること を忘れてはならない。
音量
ICAOによると、2018年までに航空交通量は43億人に達し、出発便数は3,780万回、1便あたり平均114人の乗客、平均飛行距離1,920km（1,040海里）の8兆2,600億RPKに達した。[20] 交通量は外部ショックにもかかわらず15年ごとに倍増する継続的な成長を経験しており、平均年間成長率は4.3%で、エアバスの予測では成長が続くと見込まれている。[21]航空業界は技術の進歩と運用の改善により1990年と比較して1便あたりの燃料消費量が半減するなど 燃料効率が向上しているが、航空旅行量の増加に伴い全体的な排出量は増加している。[22] 1960年から2018年の間にRPKは1090億から8兆2,690億に増加した。[1]
1992年、航空機からの排出量は人為的なCO 2排出量全体の2％を占め、 50年間で人為的なCO 2総増加量の1％強を占めました。 [10] 2015年までに、航空は世界のCO 2排出量 の2.5％を占めました。[23] 2018年、世界の商業活動は9億1,800万トンのCO 2を排出しました。これは全CO 2排出量の2.4％で、旅客輸送が7億4,700万トン、貨物輸送が1億7,100万トンでした。[3] 1960年から2018年の間に、CO 2排出量は年間1億5,200万トンから10億3,400万トンに6.8倍増加しました。[1] 飛行による排出量は2013年から2018年の間に32％増加しました。[24]
1990年から2006年の間に、欧州連合（EU）における航空からの温室効果ガス排出量は87％増加した。[26] 2010年には、航空排出量の約60％が国際便によるもので、京都議定書 の排出削減目標の対象外であった。[27]国際便は、各国の規制の寄せ集めを避けるため、パリ協定の対象にもなっていない。しかし、この協定は国際民間航空機関（ICAO）によって採択され、航空会社の炭素排出量を2020年レベルに上限設定する一方で、航空会社が他の産業やプロジェクトから炭素クレジットを購入することを認めている。[28]
1992年にIPCCは航空機の放射強制力を人為的放射強制力全体の3.5%と推定した。 [29]
乗客1人あたり
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燃料費は航空会社のコストの大きな割合を占め、2007年までに28%を占めるため、航空会社は燃料消費を抑え、環境への影響を減らす強い動機を持っています。[30] ジェット旅客機の燃料効率は1967年から2007年の間に70%向上しました。[30 ] ジェット旅客機の燃料効率は継続的に向上しており、改善の40%はエンジンによるもので、30%は機体によるものです。[31]効率の向上はジェット時代 の初期の方が後期よりも大きく、1960年から1980年にかけては55～67%、1980年から2000年にかけては20～26%の増加でした。[32]
新造航空機の平均燃料消費量は1968年から2014年にかけて45％減少し、変動削減率で年率1.3％の複合削減となった。[33] 2018年までに、収益トンキロメートル（RTK）あたりのCO2排出量は1990年と比較して半分以上減少し、47％となった。[34] 航空エネルギー強度は2000年から2019年の間に21.2 MJ/RTKから12.3 MJ/RTKに減少し、42％の削減となった。[35]
2018年の旅客輸送によるCO2排出量は合計7億4700万トン、有償旅客キロ（RPK）は8.5兆で、RPKあたり平均88グラムのCO2でした。 [ 3]英国のBEIS 省は、英国国内線の場合、長距離飛行による旅客キロあたりのCO2排出量は102グラム、 CO2以外の温室効果ガス排出量、水蒸気などを含めたCO2換算値は254グラムと算出しています。[ 24 ]
ICAOは2013年から2050年の間に年間2%の効率改善を目標としており、IATAは2009年から2020年の間に1.5%の改善と、2050年までに2005年比で純CO2排出量を半減させることを目標としている。 [ 35]
進化
1999年にIPCCは、航空業界の放射強制力が2050年には190mW/m2、つまり人為的放射強制力全体の5%を占める可能性があると推定したが、不確実性は100～500mW/m2の範囲であった。 [ 36]他の産業が時間の経過とともに温室効果ガス排出量を大幅に削減した場合、残りの排出量に占める航空業界のシェアは増加する可能性がある。
アリス・ボウズ・ラーキンは、気候変動による気温上昇を2℃未満に抑えるためには、世界の年間CO2排出予算のすべてが航空排出によって消費されるだろうと推定した。[37]成長予測では、最先端の技術予測でも航空が世界のCO2排出量の15％を生み出すことが示されているため、 2050年までに危険な気候変動のリスクを50％未満に抑えるには、従来のシナリオでは炭素予算全体を超えると推定した。[38]
2013年、リーディング大学の国立大気科学センターは、二酸化炭素濃度の上昇により、21世紀半ばまでに大西洋を横断する航空機の飛行中の乱気流が大幅に増加すると予測しました。 [39]この予測は、高高度での風速の変化により、1979年から2020年の間に激しい乱気流の発生が55％増加したことを示すデータによって裏付けられています。[40]
航空機、発電所、飛行運用の効率化技術革新にもかかわらず、航空CO2排出量は増加しています。 [41] [42] 航空旅行は増加し続けています。[43] [44]
2015年、生物多様性センターは、航空機が排出する可能性のあるCO2量を推定しました。2050年までに43Gt の二酸化炭素を排出し、世界の残りの炭素予算の約5％を消費します。規制がなければ、世界の航空排出量は今世紀半ばまでに3倍になり、高成長、通常通りのビジネスシナリオでは、年間3ギガトンの炭素が排出されます。多くの国がパリ協定の排出削減を約束していますが、これらの努力と約束の合計は依然として不十分であり、技術と運用の進歩にもかかわらず、航空機による汚染に対処しないことは失敗となるでしょう。[45]
国際エネルギー機関は、世界のCO2排出量に占める航空業界の割合が2019年の2.5%から2030年までに3.5%に増加する可能性があると予測している。[46]
2020年までに世界の国際航空排出量は2005年より約70％増加し、ICAOは追加対策がなければ2050年までにさらに300％以上増加する可能性があると予測しています。[4]
2050年までに、航空機の燃費効率が2％向上し、 NOx排出量が減少することで、航空機の気候への悪影響は軽減される可能性がある。これは、先進的な航空機技術、運航手順、再生可能な代替燃料によって硫酸エアロゾルとブラックカーボンによる放射強制力が減少するためである。[5]
ノイズ
航空交通は航空機騒音を引き起こし、睡眠を妨げ、子供たちの学業成績に悪影響を及ぼし、空港近隣住民の心血管疾患リスクを高める可能性がある。 [47]夜間飛行を禁止または制限することで睡眠の妨害を軽減できるが、妨害は徐々に減少しており、法律は国によって異なる。[47]
ICAO Chapter 14騒音基準は、2017年12月31日以降に認証申請された航空機に適用され、2020年12月31日以降は55t（121,000lb）未満の航空機に適用され、Chapter4より7EPNdB（累積）静かです。[ 48] FAA Stage 5騒音基準は同等です。[49]バイパス比が高いエンジンは騒音が少なくなります。PW1000Gは、以前のエンジンより75％静かです。[50]ナセルの背面にある鋸歯状のエッジまたは「シェブロン」が騒音を低減します。[51]
連続降下進入（CDA）は、エンジンがアイドル出力に近いときに発生する騒音が少ないため、より静かになります。[52] CDAは、飛行ごとに地上での騒音を約1～5dB削減できます。[53]
水質汚染
空港では、ジェット燃料、潤滑油、その他の化学物質が大量に使用され、取り扱われるため、重大な水質汚染が発生する可能性があります。化学物質の流出は、流出防止構造物や、バキュームトラック、ポータブルバーム、吸収剤などの清掃設備によって軽減または防止できます。[54]
寒冷時に使用される除氷液は水を汚染する可能性がある。その大半は地面に落ち、表面流出によって近くの小川、河川、沿岸水域に運ばれるからである。[55] : 101 除氷液はエチレングリコールまたはプロピレングリコールをベースとしている。[55] : 4 空港では滑走路や誘導路を含む舗装面に舗装用除氷剤を使用しており、酢酸カリウム、グリコール化合物、酢酸ナトリウム、尿素、その他の化学物質が含まれている場合がある。 [55] : 42
表層水中での分解の際、エチレンとプロピレングリコールは高レベルの生化学的酸素要求量を発揮し、水生生物が必要とする酸素を消費する。プロピレングリコールを分解する微生物群は、水柱中の溶存酸素（DO）を大量に消費する。[56] : 2–23 魚類、大型無脊椎動物、その他の水生生物は、表層水中に十分な溶存酸素レベルを必要とする。酸素濃度が低いと、生物が十分な酸素レベルのある場所に移動できない場合に死んでしまうため、利用可能な水生生息地が減少する。DOレベルが低いと、底生動物の個体数が減少または消失し、コミュニティの種のプロファイルが変化したり、重要な食物網の相互作用が変化したりする可能性がある。[56] : 2–30
グリコールベースの除氷液は人間や他の哺乳類に対して有毒である。[57] [58]毒性のない代替除氷液の研究が進行中である。[57]
大気汚染
航空機は、呼吸器系の健康に有害なオゾンの主な発生源であり、年間6,800人の早期死亡を引き起こしていると推定されています。[59]
航空機エンジンは、地上支援設備と同様に、空港内および空港付近で超微粒子（UFP）を排出する。離陸時には、燃焼した燃料1kgあたり3～50× 1015個の粒子が測定されたが、 [60]エンジンによって大きな違いが見られる。[61]他の推定値には、0.1～0.7グラムあたり4～200×1015個の粒子、 [62]または14～710× 1015個の粒子、[63]または0.046～0.941グラムあたり0.1～10× 1015個の黒色炭素粒子が含まれる。 [64]
米国では、民間航空機の4分の3にあたる167,000台のピストン航空機エンジンが航空ガソリンを燃焼し、鉛を大気中に放出している。[65]環境保護庁は、 1970年から2007年の間に34,000トンの鉛が大気中に放出されたと推定している。[66]連邦航空局は、吸入または摂取した鉛が神経系、赤血球、心臓血管系、免疫系に悪影響を及ぼすことを認識している。幼児や小さな子供が鉛にさらされると、行動や学習の問題、IQの低下につながる可能性がある。[67]
プライベートジェット旅行
Communications Earth & Environment誌に2024年に発表された研究によると、プライベートジェットによる旅行からの二酸化炭素排出量は2023年に1560万トンに急増し、2019年と比較して46％増加したことが明らかになりました。世界人口の約0.003％にあたる256,000人しか利用していないにもかかわらず、この業界は温室効果ガスの排出に大きく貢献しています。[68]
さらに、この研究では、これらのフライトの約半数が500キロメートル未満の距離を飛行していたことも明らかになった。さらに、多くのフライトでは、再配置やフェリー飛行のために、乗客を乗せずに飛行機が移動する「エンプティレッグ」フライトが行われた。[68]
プライベートジェット業界はさらなる成長が見込まれており、2033年までに世界の航空機数は33％増加して26,000機になると予測されています。[68]
緩和
航空による環境への影響は、航空旅行の削減、飛行ルートの最適化、排出量の上限設定、短距離飛行の制限、税金の引き上げ、航空業界への補助金の削減によって軽減できます。また、電気航空機、バイオ燃料、燃料効率の向上などの技術革新によって、環境や気候へのダメージを軽減することもできます。
2016年、国際民間航空機関（ICAO）は、航空燃料効率を毎年2％改善し、2020年以降の炭素排出量を2010年と同レベルに抑えることを約束しました。 [69] これらの目標を達成するために、より燃料効率の高い航空機技術、持続可能な航空燃料（SAF）の開発と導入、航空交通管理（ATM）の改善、排出量取引、賦課金、カーボンオフセットなどの市場ベースの対策、[69]国際航空のための炭素相殺および削減制度（CORSIA）など、複数の対策が特定されました。[70]
2020年12月、英国気候変動委員会は次のように述べた。「検討されている緩和策には、需要管理、航空機の効率改善（ハイブリッド電気航空機の使用を含む）、化石ジェット燃料を置き換えるための持続可能な航空燃料（バイオ燃料、バイオ廃棄物ジェット燃料、合成ジェット燃料）の使用が含まれる。」[71]
2021年2月、欧州の航空業界は、2050年までにCO2排出量をゼロにすることを目指す持続可能性イニシアチブ「Destination 2050」を発表しました。
- 航空機技術の向上により排出量を37%削減。
- SAFは34%
- 経済対策は8％
- ATMおよび運用の改善が6%増加。
一方、航空交通量は2018年から2050年の間に年間1.4％増加すると予想されています。 [72]この取り組みは、 ACI Europe、ASD Europe、A4E、CANSO、ERA が主導しています。[72]これは、欧州単一市場 および英国内のフライトと英国 を出発するフライトに適用されます。[72]
2021年10月、IATAは2050年までにネットゼロの炭素排出を達成することを約束した。[73] 2022年、ICAOは2050年までにネットゼロの炭素排出目標を支持することに合意した。[74]
航空部門は、中程度の需要増加、継続的な効率改善、新しい短距離エンジン、SAF生産の増加、非CO2強制力を補うためのCO2除去により、2050年までに脱炭素化できる可能性がある。[75]航空輸送の需要と航空機の効率が一定であれば、航空の脱炭素化には、脱炭素化が難しい他の部門と競合する2019年の世界全体のバイオ燃料生産の 約5倍と、非CO2強制力を補うための0.2〜3.4 GtのCO2除去が必要になる。[75]カーボンクレジットがSAFよりも安価であればカーボンオフセット が好まれるが、信頼性が低い可能性があり、特定のルートで飛行機雲を回避できる。[75] 2023年の時点で、燃料は航空会社の運営コストの20〜30％を占め、SAFは化石ジェット燃料の2〜4倍高価である。[75]グリーン水素と炭素回収 の予測されるコスト低下により、合成燃料はより手頃な価格になり、原料コストの低下と変換効率の向上はFTおよびHEFAバイオ燃料に役立つでしょう。 [75] よりクリーンな航空燃料税額控除や低炭素燃料基準などの政策インセンティブは改善を誘発し、炭素価格設定によりSAFの競争力が高まり、学習と規模の経済を通じて導入が加速し、コストが削減される可能性があります。[75]
2023年の王立協会の研究によると、ネットゼロを達成するには、化石航空燃料を低炭素またはゼロ炭素のエネルギー源に置き換える必要があるとされており、バッテリー技術では十分な特定のエネルギーが得られそうにない。[76] バイオ燃料は、航空機の改造をほとんど必要とせずに迅速に導入できるが、規模と原料の入手可能性によって制限され、低炭素のものはほとんどない。[76]グリーン水素を 生産するのに十分な再生可能電力を生産することは、コストのかかる課題であり、航空機とインフラの大幅な改造が必要になる。[76] 合成燃料は航空機の改造をほとんど必要としないが、グリーン水素の原料と大規模な直接CO2空気回収を高コストで必要とする。 [ 76] 低炭素アンモニアも、大規模な高価なグリーン水素を必要とし、航空機とインフラの大幅な改造が必要になる。[76]
IPCCは第6次評価報告書で、持続可能なバイオ燃料、低排出水素、および派生物（アンモニアや合成燃料を含む）はCO2排出量の緩和に役立つが、削減が困難な残留GHG排出がいくらか残るため、二酸化炭素除去方法の導入によって相殺する必要があると指摘している。[77] 2003年3月29日の上院公聴会 で、ゼロアビアやユニバーサルハイドロジェンなどの水素推進支持者は、 GEエアロスペースやボーイングなどの既存企業が持続可能な航空燃料（SAF）を支持している理由は、既存のインフラに大きな変更が必要ないからだと嘆いた。[78]
サステイナブル・エアロ・ラボの2023年4月の報告書では、電気航空機の航続距離は十分ではなく、水素航空機もすぐには利用できないことから、現在生産中の航空機が2050年の航空機群の大部分を占めると推定されている。主な脱炭素化の推進力はSAF、リージョナルジェット機からターボプロップ機への置き換え、そして古いジェット機を新世代のジェット機に置き換えるインセンティブとなるだろう。[79]
航空業界は、クリーン燃料の選択肢の不足により、重大な気候問題に直面しています。その一例として、ジョージア州に最近設立されたランザジェット社による2億ドルの施設が挙げられます。この施設は、エタノールをジェットエンジンに適合する燃料に変換する初の施設であり、持続可能な航空燃料（SAF）の年間生産目標は900万ガロンです。しかし、この量は世界の需要に比べれば微々たるものであり、世界の航空会社が昨年900億ガロンのジェット燃料を消費したことからも明らかである。IAG SA （ブリティッシュ・エアウェイズの親会社）のような大手航空会社でさえ、燃料総消費量のわずか0.66％をSAFとして使用しているに過ぎず、2030年までにこれを10％に増やすことを目標としている。2027年に期限が切れる予定の米国インフレ削減法によって提供される1ガロンあたり1.75ドルのSAFクレジットなどのインセンティブは、SAFの使用を増やすことを目的としており、 LEKコンサルティングは、アルコールからジェット燃料を製造する技術が次の10年半ばまでにSAFの主な供給源になると予測している。一方、e-ケロシンなどの新興技術は、気候への影響を大幅に削減する可能性はあるものの、従来のジェット燃料のほぼ7倍のコストがかかることから経済的な課題に直面しており、Transport & Environmentによると、ヨーロッパで提案されている45の電力液体プラントの将来は不透明である。[80]
技術の向上
電気飛行機
電気飛行機の運航では排出物が全くなく、電気は再生可能エネルギーで発電できる。リチウムイオン電池はパッケージや付属品を含めて160Wh/kgのエネルギー密度を与えるが、航空燃料は12,500Wh/kgである。[81]電動機械やコンバーターはより効率的であるため、利用可能な軸動力は145Wh/kgのバッテリーに近くなるが、ガスタービンは6,555Wh/kgの燃料を与える。つまり45:1の比率である。 [82]コリンズ・エアロスペースにとって、この1:50の比率は長距離航空機の電気推進を禁じている。 [ 83] 2019年11月までに、ドイツ航空宇宙センターは、大型の電気飛行機が2040年までに利用可能になると推定した。大型の長距離航空機が2070年より前、または21世紀中に電動化される可能性は低いが、小型航空機は電動化できる。[84] 2020年5月現在、最大の電気飛行機は改造されたセスナ208Bキャラバンであった。
英国の気候変動委員会（CCC）にとって、大規模な技術転換は不確実だが、コンサルタント会社ローランド・ベルガーは、2016年から2018年にかけて80機もの新しい電動航空機プログラムが計画されており、小型機の3分の2は完全電動、大型機はハイブリッドであり、ロンドンからパリのような短距離路線で2030年代初頭に商業運航を開始すると予想されているが、完全電動航空機は2045年より前には登場しないとみられている。 [85]ベルガーは、燃料効率が年間1%向上し、電動航空機やハイブリッド航空機がない場合、航空業界のCO2排出量の割合は2050年までに24%になると予測している。また、2030年以降、規制上の制約により10年前の航空機が電動航空機やハイブリッド航空機に置き換えられ、2050年の航空機群の70%に達すると、割合は3～6%に低下すると予測している。[85]しかし、これにより既存の航空機群の価値は大幅に低下する[85] バッテリーセルの供給制限は、電気自動車などの他の産業と競合するため、航空業界での採用を妨げる可能性がある。 リチウムイオン電池は壊れやすく、発火しやすいことが証明されており、経年劣化で容量が低下する。しかし、ナトリウムイオン電池などの代替品が検討されている。[85]
水素燃料航空機
2020年、エアバスは、2035年までに排出ガスゼロの航空機として液体水素を動力とする航空機のコンセプトを発表しました。 [86] 航空は、電化できない産業プロセスと同様に、主に水素ベースの燃料を使用する可能性があります。[87]
EUクリーンスカイ2と燃料電池・水素2共同事業による2020年の調査では、2035年までに短距離航空機に水素を動力として利用できる可能性があることが判明した。[88]ハイブリッド燃料電池/タービンを搭載した短距離航空機（< 2,000 km、1,100 nmi）は、 20～30％の追加コストで気候への影響を70～80％削減でき、 H2タービンを搭載した中距離旅客機は、30～40％の追加コストで気候への影響を50～60％削減でき、H2タービンを搭載した長距離航空機（> 7,000 km、3,800 nmi）は、40～50％の追加コストで気候への影響を40～50％削減できる。[88]航空機技術と水素インフラ、規制、認証基準の研究開発が必要になるだろう。[88]
持続可能な航空燃料（SAF）
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航空バイオ燃料（バイオジェット燃料[89]またはバイオ航空燃料（BAF）[90]とも呼ばれる）は、航空機の動力源として使用されるバイオ燃料であり、持続可能な航空燃料（SAF）です。国際航空運送協会（IATA）は、これを航空の環境への影響を削減するための重要な要素であると考えています。[91]航空バイオ燃料は、中距離および長距離の航空旅行の脱炭素化に使用されます。これらのタイプの旅行は最も多くの排出量を生み出し、炭素排出量を削減することで古いタイプの航空機の寿命を延ばすことができます。合成パラフィン灯油（SPK）は、多くの場合（常にではありませんが）バイオマスから作られる灯油ジェット燃料の代替として設計された非石油ベースの燃料を指します。
バイオ燃料は、植物、動物、または廃棄物から作られたバイオマス由来の燃料です。使用するバイオマスの種類に応じて、従来のジェット燃料と比較してCO2排出量を20〜98％削減できます。[92] 混合バイオ燃料を使用した最初のテスト飛行は2008年に行われ、2011年には50％のバイオ燃料を含む混合燃料が商用飛行で許可されました。2023年のSAF生産量は6億リットルで、世界のジェット燃料使用量の0.2％を占めています。[93]
航空バイオ燃料は、ジャトロファ、藻類、獣脂、廃油、パーム油、ババス、カメリナなどの植物や動物源（バイオSPK）、フィッシャー・トロプシュ法による熱分解処理を使用した固形バイオマス（FT-SPK）、廃棄物発酵からのアルコールジェット（ATJ）プロセス、または太陽熱反応器による合成生物学から生産できます。小型ピストンエンジンを改造してエタノールを燃焼させることができます。
持続可能なバイオ燃料は電気燃料の代替品です。[94]持続可能な航空燃料は第三者機関によって 持続可能であると認定されています。
電気燃料（e-燃料）
ポツダム気候影響研究所は、水素ベースのe-fuelのCO21トン当たりの緩和コストは800～1,200ユーロであると報告している。[95]このコストは2050年にはCO21トン当たり20～270ユーロにまで削減される可能性があるが、化石燃料を置き換えるには時期尚早かもしれない。 [ 95 ]気候政策はe-fuelの入手不確実性のリスクを伴う可能性があり、直接的な電化が不可能な場合には水素とe-fuelが優先される可能性がある。[95]
航空旅行の削減
航空は、ある研究で「需要側の選択肢」が「SDSレベルへの到達」に大きな影響を及ぼす可能性があると特定された3つのセクターのうちの1つです。[98]ある研究によると、1.5～2℃の地球温度目標の達成には、大規模なマイナス排出が実現しない場合、航空、海運、道路貨物輸送、産業の重要なセクターで大幅な需要削減が必要になります。[99]地球温度上昇を1.5℃と2℃に制限することを目的としたシナリオを予測するために使用されるIMAGEモデルによると、指定された時間枠内で航空セクター内で大幅な脱炭素化を達成するには、特定の市場での航空旅行の削減が条件となることが示唆されています。[99]ネットゼロシナリオにおける航空エネルギーの炭素強度の減少は、「航空需要とエネルギー強度の予測される変化に大きく依存します」。[ 100]持続可能な航空燃料の拡大には、食糧安全保障、地域社会への影響、土地利用の問題など、大きな課題があり、需要削減の取り組みを同時に進めることの重要性を強調しています。 [100]例えば、王立協会の報告書によると、英国の航空産業に供給するのに十分なバイオ燃料を生産するには、英国の農地の半分を使用する必要があり、食糧供給に大きな圧力がかかります。[101] [102]
観光は2050年までに世界の総CO2排出量の最大40％を生み出すと予測されています。[ 103]レビューで調査された気候変動緩和の消費オプションのうち、「最も緩和の可能性が高い」消費オプションは、自動車と飛行機での移動の削減を推奨しています。 [104]ある研究では、行動要因を組み合わせることで、「輸送による直接的なCO2排出量が、ベースラインと比較して21世紀末までに約50％削減される可能性がある」と予測されています。[105]対策
IPCC第6次評価報告書によれば、需要側緩和策における「最大の回避可能性」は、回避-転換-改善（ASI）オプションから成り、「長距離航空の削減と短距離の低炭素都市インフラの提供から生まれる」としている。[106]報告書には、以下の関連する移動対策が挙げられている。[106]
長距離飛行よりも鉄道旅行を好む社会文化的要因により、2050年までに航空温室効果ガス排出量を10～40％削減できる可能性があることが判明した。[106]ICCTは、世界人口の3%が定期的に飛行機を利用しているものと推定している。[24]西ノルウェー研究所 のステファン・ゲスリングは、世界人口の1%が商業航空のCO2排出量の半分を排出していると推定しているが、一方で90%近くの人々は年間を通じて飛行機に乗っていない。[107]
2022年初頭、欧州投資銀行は2021～2022年の気候調査の結果を発表し、30歳未満の欧州人の52％、30～64歳の37％、65歳以上の25％が2022年の夏休みに飛行機で旅行する予定であること、また30歳未満の27％、30～64歳の17％、65歳以上の12％が飛行機で遠方への旅行を計画していることを明らかにした。[108]
- 短距離飛行禁止
- 短距離飛行禁止とは、航空の環境影響を緩和する（最も顕著なのは、気候変動の主因である人為的な温室効果ガスの排出を削減すること）ために、政府が航空会社に対して一定距離以上の飛行接続を確立および維持することを禁止したり、組織や企業が従業員に対して一定距離以上の既存の飛行接続を利用した出張を禁止したりすることである。21世紀には、いくつかの政府、組織、企業が短距離飛行に制限や禁止を課し、旅行者がより環境に優しい交通手段、特に電車を選ぶように促したり圧力をかけたりしている。[109]
- フライトの恥
- スウェーデンでは、「フライト・シェイム」または「flygskam」という概念が航空旅行の減少の原因として挙げられている。[110]スウェーデン鉄道会社SJ ABは、2019年夏に飛行機ではなく鉄道で旅行することを選んだスウェーデン人は前年の2倍になったと報告している。[111]スウェーデンの空港運営会社Swedaviaは、2019年に10空港の乗客数が前年比で4％減少したと報告している。国内線の乗客は9％、国際線の乗客は2％減少している。[112]
- 個人手当
- 気候変動の緩和は、すべての成人が「国家目標に沿って時間の経過とともに削減される、平等で取引可能な炭素排出枠」を受け取る個人炭素排出枠（PCA）によって裏付けられます。 [113] [114] [115] [過剰な引用]誰もが許可された炭素排出量の一部を持ち、さらに排出枠を交換する必要があります。[116] [重要性？ ]代替案は、すべての人のフライトを配給することです。「人々がお互いに取引できる航空旅行の個別の上限」です。 [117]
経済対策
排出量取引
ICAOは航空によるCO2排出量を削減するために排出量取引を承認しており、2007年のICAO総会でガイドラインが提示される予定だった。[118]欧州連合内では、欧州委員会が2012年から運用されている欧州連合排出量取引制度に航空を含め、航空会社の排出量に上限を設け、より効率的な技術を通じて排出量を削減したり、他の企業から炭素クレジットを購入したりするためのインセンティブを提供している。[119] [120]マンチェスターメトロポリタン大学の航空・運輸・環境センターは、排出量を削減する唯一の方法は炭素に価格を付け、 EU ETSのような市場ベースの対策を使用することだと推定している。 [121]
課税と補助金
財政措置により、航空旅客の減少と他の輸送手段の促進が可能になり、航空会社に燃料効率の改善を促すことができます。航空税には次のものが含まれます。
- 航空旅客税は環境上の理由により乗客が支払うもので、距離によって変動する場合があり、国内線も含まれます。
- 出国する乗客が支払う出国税は、航空業界以外でも適用される場合がある。
- ジェット燃料税は、航空会社が消費したジェット燃料に対して支払う税です。ジェット燃料税は米国では適用されていますが、欧州連合では禁止されています。
持続不可能な航空への補助金を削減し、持続可能な代替手段の開発に補助金を出すことで、消費者の行動に影響を与えることができる。欧州投資銀行の世論調査によると、2019年9月から10月までに、航空便への炭素税はEU市民の72％に支持されるだろう。[122]
航空税はすべての外部コストを反映し、排出量取引制度に含めることができる。[123] 国際航空排出量は、 2016年のICAO3年会議でCORSIAオフセット制度が合意されるまで、国際規制を逃れていた。[124]航空燃料に対する税金が 低いか存在しないため、航空旅行は他の輸送手段よりも競争上の優位性を持っている。[125] [126]
カーボンオフセット
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カーボンオフセットとは、特定の活動によって排出される炭素と相殺するために、十分な炭素を節約するか、光合成によって炭素を植物に吸収させること（たとえば、再植林や植林によって木を植えること）によって、航空排出量を補償する手段です。
しかし、炭素クレジットの永続性と追加性は疑問視される可能性がある。[75] VerraのVerified Carbon Standardによって認証された熱帯雨林オフセットクレジットの90％以上は、真の炭素削減を反映していない可能性がある。[127]
消費者の選択肢
一部の航空会社は、フライトで発生した排出量を相殺するために乗客にカーボンオフセットを提供し、再生可能エネルギーや将来の技術の研究などのグリーンテクノロジーに投資しています。カーボンオフセットを提供する航空会社には、ブリティッシュ・エアウェイズ[128] 、コンチネンタル航空[129]、[130]、 イージージェット[131] 、エア・カナダ、ニュージーランド航空、デルタ航空、エミレーツ航空、ガルフ・エア、ジェットスター、ルフトハンザドイツ航空、カンタス航空、ユナイテッド航空、ヴァージン・オーストラリア[132]などがあります。消費者は個別の市場でオフセットを購入することもできます。これらには、ゴールドスタンダード[134]やグリーンe [135]などの認証基準があります。
国家炭素予算
英国では、輸送が発電に代わって最大の排出源となった。これには航空の4％の寄与が含まれる。これは2050年まで拡大すると予想されており、乗客の需要を減らす必要があるかもしれない。[85]英国気候変動委員会（CCC）にとって、1990年から2050年までの80％削減という英国の目標は2019年からまだ達成可能であるが、委員会はパリ協定で排出目標を厳しくすべきだと示唆している。[85] 彼らの立場は、航空のような問題のあるセクターの排出量は、温室効果ガスの除去、炭素回収・貯留、森林再生によって相殺されるべきだというものである。[85]英国は国際航空と海運を炭素予算 に含める予定であり、他の国々もそうすることを期待している。[136]
航空会社の相殺
コスタリカのネイチャーエアのようにカーボンニュートラルを実現している航空会社もある[137]し、カナディアンハーバーエアシープレーンズのようにカーボンニュートラルを主張している航空会社もある[ 138]。長距離低コストベンチャーのフライPOPはカーボンニュートラルを目指している[139] 。
エールフランスは2019年、2020年1月から、57,000人の乗客を運ぶ毎日450便の国内線のCO2排出量を、認定プロジェクトを通じて相殺すると発表した。同社はまた、顧客にすべてのフライトで自主的に相殺するオプションを提供し、2030年までに2005年と比較して乗客1人あたり1キロメートルあたりの排出量を50％削減することを目指している。[140]
英国の格安航空会社イージージェットは、2019年11月から、大気中の炭素削減プロジェクトへの投資を通じて、すべてのフライトの炭素排出量を相殺することを決定しました。同社は、2019〜2020年度に2,500万ポンドの費用をかけて、カーボンニュートラルを実現した最初の大手航空会社であると主張しています。同社の2018〜2019年度のCO2排出量は、乗客1人あたり77gで、前年の78.4gから減少しました。[141]
2020年1月から、ブリティッシュ・エアウェイズは炭素削減プロジェクトへの投資を通じて、毎日75便の国内線の排出量を相殺し始めた。同航空会社は、燃費の良い航空機、持続可能な燃料、運用の変更により、2050年までにカーボンニュートラルになることを目指している。海外に旅行する乗客は、エコノミークラスでマドリードまで1ポンド、ビジネスクラスでニューヨークまで15ポンドでフライトを相殺することができる。[142]
米国の格安航空会社ジェットブルーは、2020年7月から国内線の排出量を相殺することを計画しており、米国の大手航空会社としては初めてである。また、2020年半ばからはフィンランドの精製会社ネステが廃棄物から作った持続可能な航空燃料を使用する予定である。[143] 2020年8月、ジェットブルーは効率改善とカーボンオフセットを利用して、米国国内線で完全にカーボンニュートラルになった。デルタ航空も10年以内に同じことを行うと約束した。[144]
ユナイテッド航空は、2050年までにカーボンニュートラルになるために、オキシデンタル・ペトロリアムとラシーン・キャピタル・マネジメントが共同所有する1PointFive社を通じて、カーボン・エンジニアリングの技術を活用し、米国最大の炭素回収・貯蔵施設を建設し、約10％の相殺を目指しています。[145]
航空交通管理の改善
最適ではない航空路よりも直接的なルートを増やし、巡航高度を最適化する航空交通管理システムの改善により、航空会社は排出量を最大18％削減できるだろう。[30]欧州連合では、EU諸国間の重複した空域制限を回避し、排出量を削減するために、1999年以来、単一の欧州空域が提案されている。 [146] 2007年までに、単一の欧州空域の欠如により、年間1,200万トンのCO2排出が発生した。 [30] 2020年9月現在、単一の欧州空域はまだ完全には達成されておらず、遅延で60億ユーロの費用がかかり、1,160万トンの過剰なCO2排出を引き起こしている。 [ 147]
運用の改善
- 非CO2排出
- 航空機は二酸化炭素のほかに窒素酸化物（NO
x）、粒子状物質、未燃焼炭化水素（UHC）、飛行機雲。飛行ルートを最適化することができます：CO 2、H
2OとNO
x冬季の大西洋横断飛行の影響は、西行きの飛行では気候強制力が最大60％、ジェット気流に従う東行きの飛行では約25％低下することを示している。距離が長く、高度が低いため燃料消費量が多く、コストが10～15％高くなるが、0.5％のコスト増加で気候強制力を最大25％削減できる。[148]最適高度より2000フィート（約600メートル）低い巡航高度では放射強制力が21％低下し、2000フィート高い巡航高度では放射強制力が9％高くなる。[149]
- 窒素酸化物（NO
x） - デザイナーがNOを削減する努力をするにつれて
xジェットエンジンからの排出量は、1997年から2003年の間に40％以上減少しました。[51] 2,000フィート（610メートル）低い高度で巡航すると、NO
x放射強制力は5 mW/m 2から約3 mW/m 2に増加した。[150]
- 微粒子
- 現代のエンジンは飛行中のどの時点でも煙が出ないように設計されているが、初期のジェットエンジンでは高出力設定時に粒子状物質と煙が問題となっていた。[51]
- 未燃焼炭化水素（UHC）
- 不完全燃焼によって生成される未燃焼炭化水素は、低いコンプレッサー圧力および/または比較的低い燃焼器温度でより多く生成されますが、現代のジェットエンジンでは、微粒子と同様に、設計と技術の改良により排除されています。[51]
- 飛行機雲
- 飛行機雲の形成は、巡航高度を下げて飛行時間をわずかに増やすことで減少するだろうが、これは特にヨーロッパと北米での空域容量と、低高度での効率の低下による燃料消費の増加によって制限され、 CO2排出量が4％増加する。[151]飛行機雲の放射強制力はスケジュールによって最小限に抑えられる可能性がある。夜間飛行は、航空交通のわずか25％に対して放射強制力の60～80％を引き起こし、一方、冬季飛行は航空交通のわずか22％に対して放射強制力の半分しか引き起こさない。[152] 2％の飛行が飛行機雲の放射強制力の80％の原因であるため、1.7％の飛行で高湿度を避けるために飛行高度を2,000フィート（610メートル）変更すると、飛行機雲の形成が59％減少する。[153] エアバスA350を飛行させたDLRのECLIF3研究では、持続可能な航空燃料は飛行機雲の氷結晶の形成を56％、煤粒子を35％削減することを示しており、これは硫黄含有量の低さや芳香族およびナフタレン含有量の低さによるものと考えられる。[154]
参照
- 航空環境連盟、英国関係団体
- 空港の屋根に太陽光発電パネルを設置し、電力消費を相殺する
- ビジネスジェット
- 輸送におけるエネルギー効率
- 欧州グリーンディール
- 英国における航空の環境影響
- 輸送による環境への影響
- Flying Matters、英国の元航空推進連合
- 飛行機旅行の健康被害
- 気候変動に対する個人の行動
- プレーン・マッド、アイルランドの懸念行動グループ
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引用文献
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さらに読む
- 機関
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- 「戦略的研究とイノベーションのアジェンダ」（PDF）。欧州航空研究イノベーション諮問委員会。2017年。2020年7月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
- 「欧州航空環境報告書」(PDF) 。EASA。2019年。2019年3月16日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- 「環境報告書」。ICAO。2019年。
- 懸念事項
- 「airportwatch.org.uk」。AirportWatchは、
人間や自然環境に損害を与える可能性のある航空および空港の拡張に反対し、持続可能な開発の原則に完全に準拠した英国の航空政策を推進します。
- 業界
- 「航空：国境を越えた利益」航空輸送アクショングループ。
航空が環境に及ぼす影響を制限するために実施されている多くの業界対策に関する情報
- 「sustainableaviation.co.uk」。持続可能な航空。
持続可能な未来を確保するという課題に取り組む英国航空の共同アプローチ
- 「航空部門の気候変動対策枠組み」(PDF)。航空輸送行動グループ。2015 年 11 月。
- 「ネットゼロ航空の実現」（PDF）。ミッション・ポッシブル・パートナーシップ。2022年7月。
業界が支援する1.5℃に沿った移行戦略
- 研究
- 「航空持続可能性センター」。ワシントン州立大学とマサチューセッツ工科大学。
- 「航空と環境の研究所」。マサチューセッツ工科大学。
- 「航空輸送の騒音および排出削減のためのパートナーシップ」。マサチューセッツ工科大学。
- 「サステイナブル・スカイ研究所」。サステイナブル・スカイ研究所。
- 研究
- Kivits R、Charles MB、Ryan N (2010)。「脱炭素航空の未来：空港とよりクリーンな航空部門への移行」。Futures . 42 (3): 199–211. doi :10.1016/j.futures.2009.11.005。
- ハインリヒ・ベル財団とエアバス・グループ（2016 年 5 月）。「Aloft – 機内レビュー」（PDF）。
- アントワーヌ・ジェラン (2016 年 8 月 10 日)。「オピニオン: 航空機からの排出ガスに関する不快な真実」。Aviation Week & Space Technology。
- 「追跡レポート：航空」。国際エネルギー機関。2020年6月。
- ハンナ・リッチー（2020年10月22日）。「気候変動と飛行：世界のCO2排出量のうち、航空によるものはどのくらいの割合か？」。データで見る私たちの世界。
- 「航空業界はネットゼロを目指しているが、すぐには実現しない」。エコノミスト誌、2023年5月14日。
