De hoeveelheid duurzame vliegtuigbrandstof die in 2050 kan worden geproduceerd op basis van de hoeveelheid grondstoffen van biologische oorsprong die in Nederland beschikbaar zullen zijn, dekt maar een fractie van de verwachte vraag naar brandstof. Het potentiële aanbod van synthetische kerosine, geproduceerd met CO2 die wordt hergebruikt of uit de atmosfeer wordt gehaald en hernieuwbare elektriciteit, is groter en zou voldoende kunnen zijn. Dat hangt echter sterk af van de hoeveelheid additionele hernieuwbare elektriciteit die wordt toegekend aan de luchtvaartsector.
Meer bewust van de klimaatcrisis dan ooit heeft de wereldwijde luchtvaartsector de zoektocht naar manieren om luchtvaart te verduurzamen opgevoerd. Zoals ook blijkt uit Destination 2050, een voor de industrie ontwikkelde routekaart naar netto nul CO2-uitstoot in 2050 die eerder dit jaar door NLR en SEO werd gepubliceerd, wordt verwacht dat duurzame vliegtuigbrandstoffen (afgekort tot SAF) daar een cruciale bijdrage aan kunnen leveren.
SAF uitgelegd
Duurzame vliegtuigbrandstof (SAF, naar sustainable aviation fuel) is vliegtuigbrandstof die wordt gemaakt van hernieuwbare grondstoffen. SAF is om verschillende reden een aantrekkelijke optie voor de verduurzaming van de luchtvaart. Omdat het chemisch bijna identiek is aan reguliere (fossiele) kerosine, heeft het dezelfde grote energiedichtheid en kan SAF worden gebruikt in bestaande vliegtuigen en tanksystemen. Daarbovenop biedt het een flinke CO2-besparing over de levenscyclus van de brandstof. Volgens nieuwe Europese wetgeving, moeten de CO2-emissies over de levenscyclus van SAF minimaal 65% lager zijn dan die van fossiele kerosine. Dat betekent dat, ondanks het gebruik van SAF dezelfde hoeveelheid CO2 in de atmosfeer brengt als het verbranden van fossiele kerosine, de meeste – zo niet alle – van die CO2 eerder uit de atmosfeer is gehaald.
Er zijn een aantal verschillende productieprocessen voor SAF, maar er zijn twee belangrijke categorieën: biobrandstoffen en synthetische brandstoffen, ook bekend als e-fuels. Biobrandstoffen kunnen bijvoorbeeld worden gemaakt uit reststromen van land- of bosbouw, of uit gebruikt frituurvet. Ondanks dat dat reststromen zijn (afval, dus), kunnen ze als grondstof dienen voor brandstofproductie. In het geval van synthetische brandstoffen wordt er CO2 uit de lucht gehaald met behulp van speciale technologie. Vervolgens kan die reageren met groene waterstof – gemaakt door middel van electrolyse op basis van hernieuwbare elektricititeit, en daardoor koolstofneutraal – om de koolwaterstoffen te maken waaruit kerosine bestaat.
Het huidige gebruik van SAF is met minder dan 1% zeer beperkt. Bio-SAF wordt al op industriële schaal gemaakt. Synthetische brandstoffen worden op dit moment alleen in laboratoria geproduceerd. Daarom wordt commerciële inzet daarvan de komende jaren nog niet verwacht.
“Het produceren van voldoende SAF om de wereldwijde luchtvloot te voorzien is een uitdaging”, zegt Bram Peerlings, één van de auteurs van de studie. “Ten eerste moeten we de fabrieken om SAF te maken verder ontwikkelen en bouwen”. In Nederland werken SkyNRG en SynKero daaraan, net als een aantal bedrijven in andere landen. “Ten tweede hebben zulke fabrieken grondstoffen nodig om SAF te produceren. Dat kan biomassa zijn, of groene waterstof en CO2 – die uit de lucht wordt gehaald via direct air capture of wordt afgevangen van puntbronnen, zoals fabrieksschoorstenen.”
Elektrisch of waterstof-aangedreven luchtvaart
De onafhankelijke studie heeft onderzoek gedaan naar de beschikbaarheid van grondstoffen voor SAF in Nederland voor 2050, en dat vergeleken met de brandstof die naar verwachting nodig is voor vluchten die in datzelfde jaar vanuit Nederland vertrekken. Mogelijke reducties in de vraag naar vliegtuigbrandstof door de introductie van alternatief aangedreven toestellen, zoals elektrische vliegtuigen of toestellen op waterstof, zijn niet meegenomen. Ondanks het feit dat de inzet van zulke toestellen de vraag naar SAF significant zou kunnen verlagen, is het van beperkter invloed op de vraag naar energie.
Geavanceerde grondstoffen
Voor biobrandstoffen heeft het team alleen gekeken naar geavanceerde grondstoffen. Co-auteur Elisabeth van der Sman legt uit: “De duurzaamheid van grondstoffen is van groot belang om de netto emissiereductie te garanderen. Daarom hebben we alleen gekeken naar zogenaamde tweede-generatie grondstoffen, zoals restafval, gebruikt frituurvet en land- en bosbouwresten. Eerste generatie grondstoffen, die bijvoorbeeld concurreren met voedselproductie of in verband worden gebracht met het kappen van bossen, zijn vanaf het begin van het onderzoek uitgesloten. Op een vergelijkbare manier hebben we voor synthetische kerosine alleen gekeken naar productieroutes die gebruik maken van groene waterstof, geproduceerd uit hernieuwbare energie.
Resultaten
De resultaten van het onderzoek zijn samengevat in onderstaande figuur. De gestippelde oranje en blauwe lijnen laten de verwachte energievraag van de luchtvaartsector zien voor het jaar 2050, rekening houdend met zowel een groeiend aantal vluchten als verbeteringen in vliegefficiëntie en de introductie van efficiëntere vliegtuigen. De vier sets kolommen laten zien hoeveel SAF er geproduceerd kan worden uit de verschillende groepen grondstoffen die beschikbaar zijn.
“De figuur laat zien dat Nederlandse grondstoffen voor biobrandstof niet voldoende zijn om aan de vraag in 2050 te voldoen”, voegt Van der Sman toe. “Als we grondstoffen uit andere Europese landen importeren of synthetische kerosine produceren met in Nederland opgewekte hernieuwbare energie, kunnen we mogelijk wel aan de vraag voldoen.”
Onzekerheden
Deze bevindingen komen echter met een belangrijke ‘mits’, stelt Peerlings. “Op dit moment weten we niet hoe grondstoffen voor biobrandstoffen of hernieuwbare elektriciteit over verschillende sectoren en industrieën zal worden verdeeld. Daarom hebben we twee scenario’s gemodelleerd. In het ene scenario, is 100% van de beschikbare grondstoffen toegekend aan de luchtvaartsector, en in het andere, is dat maar 20%. In dat laatste geval is geen van de vier onderzochte grondstoffen- en productieroutes genoeg om aan de vraag te voldoen.”
Het rapport doet een aantal aanbevelingen voor vervolgonderzoek. “De eerste aanbeveling heeft betrekking op de energievraag”, vertelt Peerlings. “Nu alternatieve vormen van voortstuwing ook worden onderzocht om de koolstofvoetafdruk van de luchtvaart te verkleinen, hebben we een meer gedetailleerd beeld nodig van de vraag naar een waaier aan toekomstige energiebronnen. Zo’n studie zou niet alleen SAF moeten onderzoeken, maar ook waterstof en groene stroom voor gebruik in waterstof of elektrisch aangedreven toestellen. Ten tweede moeten we ook de vraag naar en toekenning van grondstoffen over de hele Nederlandse economie onderzoeken, zodat we beter kunnen bepalen welk aandeel van de grondstoffen beschikbaar komt voor de luchtvaart.”
“Ten derde”, voegt Van der Sman toe, “laat onze analyse duidelijk zien dat – van de in Nederland beschikbare grondstoffen – synthetische brandstoffen veelbelovender zijn dan biobrandstoffen. In onze optiek ligt daar een kans voor Nederland om een leidende rol te pakken in de productie van synthetische SAF. Dat blijkt ook al uit de in februari gehouden High-Level Conference on Synthetic Sustainable Aviation Fuels en KLM’s eerste passagiersvlucht, deels uitgevoerd met synthetische kerosine, die in diezelfde maand werd uitgevoerd. Dat betekent echter ook dat de overheid de energie die nodig is voor de productie van SAF mee moet nemen in toekomstig energiebeleid. Uit onze analyse blijkt dat dat kan, maar dat er wel actie nodig is om dat potentieel te verzilveren.”
Het (Engelstalige) rapport ‘Feedstocks for sustainable aviation fuels in the Netherlands’ is hier te downloaden: https://reports.nlr.nl/handle/10921/1570.
