航空旅行への需要は増加の一途をたどっており、その結果、航空業界は世界で最も急成長している産業の一つとなっています。航空業界からの二酸化炭素排出量が現在のペースで増え続ける場合、今後数十年で同業界は最大の二酸化炭素排出セクターの一つになると予想されています。 したがって、航空業界からの二酸化炭素排出量を削減することが喫緊の課題となっている。この事態は、航空会社、各国政府、メーカーのいずれにとっても認識されている。2021年、国際航空運送協会（IATA）の加盟航空会社は、2050年までに二酸化炭素排出量のネットゼロを達成するという決議を可決した。 今年7月、英国政府は、2050年までに英国の航空部門における二酸化炭素排出量をネットゼロにする計画「ジェット・ゼロ（Jet Zero）」を発表しました。メーカー各社は、電気推進、水素動力、持続可能な航空燃料（SAF）など、脱炭素化に向けたソリューションに引き続き多額の投資を行っています。本記事では、これら3つのソリューションについてそれぞれ詳しく解説します。
電気推進
現在、電気航空機のプロトタイプはすでに存在しており、多くのスタートアップ企業や中小企業によって開発が進められているほか、エアバスやロールス・ロイスといった企業でも研究が進められています。 電気航空機は通常、1つ以上の電気モーターによって駆動される1つ以上のプロペラまたはローターで構成され、その動力源として1つ以上のバッテリーまたは水素燃料電池が用いられます。これにより、「排気管」からの排出物はゼロとなります。しかし、完全にカーボンニュートラルを実現するためには、バッテリーの充電や燃料電池への水素供給に用いる電力を、再生可能エネルギーまたはカーボンニュートラルなエネルギー源から得ることが不可欠です。 また、電気航空機は電気自動車と同様の制約も受けます。航続距離はバッテリーや燃料電池の貯蔵容量によって制限され、バッテリー駆動の航空機の場合、充電時間にも制約があるため、従来の航空燃料で飛行する航空機に比べて、飛行のターンアラウンド時間が大幅に長くなります。 また、航空機にとって重量は自動車よりもはるかに重要な要素である。重量が増加すれば、翼やローターによってより大きな揚力を発生させる必要があるためだ。したがって、航空機全体の設計に影響を与えずに、電気航空機のバッテリー容量を容易に増やすことはできない。 こうした理由から、電気航空機は短距離の旅客便、例えば都市間の「エアタクシー」としての運用に限定される可能性が高い。とはいえ、電気航空機は地域の大気汚染や騒音汚染を引き起こさないため、実際にはこの目的に非常に適している。ロールス・ロイス社は、都市間を運航する電気航空機が2020年代半ばには空を飛ぶようになると予測している。
水素
水素は、燃料電池での発電に利用されるだけでなく、内燃機関の燃料としても使用できます。水素は燃焼しても二酸化炭素を排出せず、既存のガスタービンエンジンを改造することで水素を利用することが可能です。水素の重量エネルギー密度は従来のジェット燃料の約3倍であり、長距離便や貨物便には理想的であるように思われます。しかし、体積エネルギー密度、すなわち単位質量あたりのエネルギー量は低くなっています。 つまり、航空機に水素を貯蔵するには大型のタンクが必要となり、燃料の重量も相当な負担となります。航空機においてはサイズと重量の両方が極めて重要視されるため、これは理想的とは言えません。さらに、カーボンニュートラルな燃料とするためには、水素の製造に使用するエネルギーが再生可能エネルギーであるか、あるいはそれ自体がカーボンニュートラルである必要があります。 また、水素は高価であり、輸送には専用のインフラが必要で、貯蔵も困難です。こうした課題があるにもかかわらず、エアバスは水素に多額の投資を行っており、2035年までに水素推進方式を用いた世界初のゼロエミッション民間航空機の開発を目指しています。
持続可能な航空燃料（SAF）
おそらく、最も有望な当面の解決策は、SAF（持続可能な航空燃料）によってもたらされるでしょう。これらの燃料は、改造を加えずに現在のガスタービン式航空エンジンに使用でき、完全にカーボンニュートラルになる可能性を秘めています。SAFは、主にバイオ燃料と合成燃料の2つのカテゴリーに分類されます。バイオ燃料は、使用済み食用油、産業廃棄物、農林業残渣などのリサイクル廃棄物から作られます。合成燃料は、水と大気から回収された炭素との間の電気化学反応を利用して作られます。 合成燃料の場合、その製造に用いられるエネルギーが再生可能エネルギーまたはカーボンニュートラルであり、かつ燃料の燃焼時に大気中に放出される炭素の量が、燃料製造のために回収された炭素の量と等しければ、その合成燃料は完全にカーボンニュートラルであると言えます。 SAFのもう一つの利点は、従来のジェット燃料と混合することで、少なくともネットの炭素排出量をある程度削減できる点である。例えば米国では、現在、最大50％のSAFを含む航空燃料の使用が承認されている。 現在、SAFの普及が直面している課題には、航空燃料に課される厳格な承認プロセスに加え、コストや供給の問題がある。SAFは現在、大規模な商業利用には高すぎる上、SAFを製造しているメーカーもごく少数にとどまっている。また、限られた供給量は陸上輸送部門からも需要があり、航空部門で利用可能なSAFの量をさらに制限している。
見通し
航空業界における脱炭素化に完璧な解決策は存在せず、炭素排出量の削減は、前述の解決策を組み合わせて実現される可能性が高い。電気推進は、短距離の旅客便に限定される。実用可能な水素燃料航空機の実現には、まだ道のりが長い。SAF（持続可能な航空燃料）は、規制や供給の問題が解決されれば、有望な当面の解決策となる。 また、短期的には、従来のジェット燃料で稼働するガスタービンエンジンと、水素や電気推進を組み合わせたハイブリッド化が進む可能性もあります。いずれにせよ、2050年の目標達成までそう遠くない将来において、脱炭素化という課題に取り組むため、航空業界では多くの刺激的なイノベーションが生まれるでしょう。
本記事で取り上げられた事項についてご意見やご質問がございましたら、著者、または普段ご担当いただいているバーカー・ブレテル法律事務所の弁護士までご連絡ください。
「メーカー各社は、電気推進、水素動力、持続可能な航空燃料など、脱炭素化に向けたソリューションへの多額の投資を続けている」
