航空業界の脱炭素化を支える「SAF」とは？普及への課題と日本の取り組み 

さまざまな産業で脱炭素への取り組みが加速するなか、解決策を模索している分野のひとつが航空業界です。その航空分野でも近年、脱炭素に向けた取り組みが始まりました。そのカギとなるのが持続可能な航空燃料「SAF（サフ）」です。なぜ航空業界の脱炭素は難しいのか。その課題に対し、SAFはどのような役割を果たすのか。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）再生可能エネルギー部バイオマスユニット主査の原知昭氏に、解説してもらいました。

EVと違って航空機の電動化が難しい理由

国際エネルギー機関（IEA）によると、航空分野は、世界で排出されるエネルギー起源CO₂排出量の2.5％を占めています。一見すると小さな割合ですが、飛行機を日常的に利用するのは経済的に余裕のある人たちや先進国に暮らす人々が中心であり、世界人口のほんの一部に過ぎません。交通手段としては非常に小さなカテゴリーであることを考えると、その比率はけっして小さくないのです。「乗客一人あたり」の環境負荷は、他の交通手段よりも高いといえるでしょう。

その航空業界の脱炭素を推進しようと、国連の専門機関である国際民間航空機関（ICAO）は2022年の総会で「2050年までに国際航空分野のCO₂排出量を実質ゼロにする」という目標を採択しました。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）再生可能エネルギー部バイオマスユニット主査の原知昭氏はこう説明します。

「輸送分野には陸・海・空がありますが、陸上輸送では以前から脱炭素化が進められてきた一方で、航空と海運は対応が遅れていました。こうしたなか、2015年頃から航空分野でも本格的に脱炭素へ取り組むべきだという機運が高まりました。ICAOはその旗振り役として、国際線の航空機から排出されるCO₂を削減するための国際的な枠組み『CORSIA』を導入。2019年のCO₂排出量を基準に85％以内に抑えることが目標のひとつとなっています。2027年度からは本格的な義務化が始まる予定であり、航空業界は具体的な対応が求められる段階に入っています」

https://www.mlit.go.jp/koku/content/001995298.pdf

しかし、航空分野での脱炭素は容易ではありません。自動車のように、電動化の話も聞こえてきません。その要因は、「エネルギー密度」にあると原氏は言います。

「簡単に言えば『単位重量あたりにどれだけのエネルギーを蓄えられるか』を示す指標がエネルギー密度で、この数値が大きければ、小型・軽量でより多くのエネルギーを取り出すことができます。この観点で見ると、最もエネルギー密度が高いのは原子力であり、その次が石油などの化石燃料となります。

一方でバッテリーや水素は、現時点では化石燃料ほど高いエネルギー密度を持っていません。航空機の電動化は、理論上は不可能ではないものの、長距離飛行には大量のバッテリーを搭載する必要があり、機体重量が増えてしまいます。乗客や貨物のスペースも圧迫してしまうため、現在の技術水準では、商用機を電動化するのはまだ難しい状況です」

現行の航空機システムを維持したまま排出量を削減する方法としては、運航効率の向上や技術開発、カーボンクレジットの活用が挙げられます。

「例えば飛行ルートの最適化や機材性能の向上、燃費改善などによって、燃料消費を抑える取り組みが進められています。さらにCORSIAでは、カーボンクレジットを購入し排出量を相殺する方法も認められています」（原氏）

しかし、これらによって削減できる炭素量には限界があります。そこで着目されるのが、燃料そのものの見直しであり、「SAF（サフ）」の導入なのです｡

バイオエタノールと廃油を航空燃料に

SAFとは「Sustainable Aviation Fuel」の略で、「持続可能な航空燃料」を意味します。なぜ持続可能なのかというと、化石燃料を使わず、廃棄物や植物など環境負荷の低いものを原料としているからです。それらから炭化水素を生成したものがSAFです。

「ジェット燃料は、基本的には炭素（C）と水素（H）からなる炭化水素です。石油も簡単にいえば炭素と水素の集合体であり、両者の違いは、炭素の数や分子構造にあります。例えば、最も単純な炭化水素であるメタンは炭素1個と水素4個（CH4）で構成されますが、ジェット燃料や灯油に相当する成分は、炭素数が8〜12個で構成されます」

その成分を目指して生成されるのがSAFです。原氏によると、現在、実用化が最も進んでいるのは、ふたつの製造方式です。

「ひとつは『HEFA（水素化処理エステル・脂肪酸）』で、廃食油や植物油などの油脂を原料にして製造します。もうひとつは『ATJ（Alcohol to Jet）』で、バイオエタノールなどのアルコールからSAFを製造する技術です。現時点ではHEFAが先行しており、廃食油を活用したSAFは、多くの航空会社に利用されています」

バイオエタノールは、トウモロコシやサトウキビなどの植物資源（バイオマス）を発酵・蒸留してつくられるアルコール燃料です。ただし、これらのSAFが完全にジェット燃料に代替するわけではなく、既存のジェット燃料に混ぜて使用されます。　

https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/shigen_nenryo/nenryo_seisaku/pdf/016_04_00.pdf

バイオ燃料産業が成熟している欧米が先行

ICAOのレポートによると、2022年の世界のSAFの供給量は約30万キロリットルであり、世界のジェット燃料供給量全体の約0.1％に過ぎません。ただし2030年に約8,800万キロリットル、2050年には約6億5,000万キロリットルまで拡大する見込みです。同年には、CO₂排出量の55％をSAFで削減する想定です。

現状では、SAFの導入が先行しているのは欧米です。同地域では以前から陸上輸送分野で脱炭素化が進められてきたことに強みがあると原氏は指摘します。

「欧米ではトラックなどで使用される軽油を代替するバイオディーゼルが20年ほど前から活用されてきました。バイオディーゼルとSAFとでは、製造技術において共通点が多く、比較的スムーズにSAFへ展開できた側面があります。一方、日本ではバイオディーゼルが欧米ほど普及してきませんでした。その大きな理由が、原料確保の難しさです。国内では十分な量の原料を安定的に調達しにくく、バイオ燃料産業そのものが大きく育たなかった経緯があります」

そうしたなか、日本でも世界に取り残されまいと、官民が一体となり、急ピッチで体制整備が進められています。国土交通省と資源エネルギー庁が旗振り役となり、航空会社や石油元売りなどが参加するワーキンググループが設置され、製造や供給体制の構築、流通インフラの整備といったテーマについて議論が進められています。

脱炭素化と経済成長を両立させるために日本政府が2023年に策定したロードマップ「GX基本方針」では、「2030年時点で本邦エアラインによる燃料使用量の10％をSAFに置き換える」という目標が設定されています。国交省の試算によると、同年には国内で172万キロリットルのSAF利用が見込まれています。

その目標に向けて現在、石油元売り5社によって計6件のプロジェクトが進められています。その中でNEDOが支援する大阪府堺市でのコスモ石油のプロジェクトは、年産3万キロリットル規模のプラントが竣工し、2025年春に供給を開始しています。航空会社もJALやANAを中心にSAFの導入を進めています。日本国内でも少しずつ供給量が増えていくことが見込まれるSAFですが、最大の課題のひとつは、やはり原料の確保です。

「現在主流となっているHEFAは、廃食油や植物油などの油脂を原料にしているため、世界中でSAFの導入が進めば進むほど、これらの原料の奪い合いが起きる可能性があります。オランダのSAF企業SkyNRGによる2050年までの見通しでは、HEFAは初期段階では大きく伸びるものの、やがて成長が横ばいになる見込みです」

また、製造コストがかかることも大きな課題です。SAFは、従来燃料の2～3倍程度の価格で推移しています。ジェット燃料との混合で利用されるため、価格差がそのまま運賃に跳ね返るわけではありませんが、コストが上がることは避けられません。

中東情勢の緊迫で日本でも社会実装が加速する

そうしたなか需要拡大に対応していくためには、原料や生産技術を多様化していくことが重要だと原氏は強調します。

「HEFAを補完する製造技術として期待されているのが『ガス化・FT合成』や『合成燃料』です。ガス化・FT合成は、木質系バイオマスなどをガス化し、それを合成して燃料を製造する技術です。また、合成燃料は、水素とCO₂を原料として製造する方法で、将来的な有力候補として注目されています」

コスト面などに課題はあるものの、技術的には実現が可能だといいます。NEDOでは、こうした次世代技術の社会実装を目指し、開発を支援しています。

「現在、SAFへの関心は非常に高まっており、多くの事業者から技術開発や事業化に関する問い合わせや提案が寄せられています。新しい技術に関心を持ち、試行錯誤を重ねながらチャレンジしていく姿勢は、日本の強みのひとつと言えるでしょう。NEDOとしても、こうした企業の挑戦を後押ししながら、新たな製造技術や次世代技術の社会実装を支援していきたいと考えています」（原氏）

昨今の中東情勢の問題を受け、化石燃料の供給リスクが顕在化しています。エネルギー安全保障の観点からも、SAFの重要性は増しています。

「バイオエネルギーには、特定の産油国に依存しないという特徴があります。もちろん、バイオマスだけで日本全体の航空燃料需要を賄うことは難しいですが、国内で生産可能なエネルギー源を少しでも増やしていくことには大きな意味があります」（原氏）

SAFは単なる脱炭素技術ではありません。化石燃料への依存を減らし、エネルギー供給源を多様化することで、エネルギー安全保障の強化にもつながります。今後の日本のエネルギー政策において、SAFをはじめとするバイオエネルギーは、これまで以上に存在感を増していくことになるでしょう。

原知昭｜はら ともあき

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）再生可能エネルギー部バイオマスユニット主査。バイオマスエネルギーや持続可能な航空燃料（SAF）に関する研究開発プロジェクトの推進に携わる。現在はグリーンイノベーション基金事業「ATJプロセス技術を用いた実証設備の開発と展開」のプロジェクトマネージャー、NEDO交付金事業の「持続可能な航空燃料（SAF）等の安定的・効率的な生産技術開発事業」などを担当し、SAFの社会実装やサプライチェーン構築に取り組んでいる。