早在1923年，两名德国化学家Franz Fischer与Hans Tropsch开发出了一项可以从煤炭中提取液体合成燃料的技术，被称为费托合成（FT process），这吸引了希特勒的注意，他认为，这将是未来军队的理想能源。
1936年，费托合成首次实现工业化生产，主要用于航空燃料，但此时技术还不成熟，成本效率不佳。不过战争的脚步已然临近，留给工程师们改进的时间已经不多。
之后二战爆发，合成燃料的产能始终不能满足德国的需求，战斗机因为缺乏油料出击不足，新飞行员训练也被削减，德国空军优势日益丧失。为了获得更多战争资源（尤其是高加索的石油），希特勒发动了对苏联的入侵，这也是德国战败的原因之一。
到1970年代，随着石油危机的屡屡爆发，人类也愈发认识到化石能源的不可持续，以生物质为原料的合成燃料开始受到各国关注，并得以快速发展。如美国的生物乙醇发展计划、德国的国家生物质能行动计划和加拿大Dynamotive公司的热解液化示范工程等。
当时间进入21世纪，随着航空业快速发展与全球变暖形势的日益严峻，人类文明也急需找到一种低排放、可再生的燃料，用以替代传统石油基燃料。由此，可持续航空燃料（SAF，Sustainable Aviation Fuel）的概念开始兴起。
本文将从投资的视角，尝试拆解可持续航空燃料市场的供需和不同技术的优劣，并借此探讨中国SAF企业的机遇与挑战。
进入正文前，先分享几个初步结论：
1、相较于陆运海运，空运实现减碳难度更大，现有电池和氢能技术都不足以支撑长距离飞行，开发可实现碳减排的航空替代燃料已成为民航业的共识。
2、任何技术路线的判断，都不能脱离一国的国情，从这个角度来说，SAF并不存在所谓的通用技术路线，而需要根据具体情况“因地制宜”。
3、目前国内SAF市场处于蓝海状态，尚未出现龙头企业。未来随着国家“因地制宜发展新质生产力”的战略推进，中国很有希望成为全球SAF的主要供应国。
4、作为一个典型的强政策驱动型行业，中国的SAF发展路径尚不明朗。不过本质上，这是个“先有鸡还是先有蛋”的问题。可以预见的是，在中国SAF产能逐步提升的背景下，SAF行业政策一定会逐步推出——这个逻辑在聚乳酸等新材料领域已经反复被验证。
为什么说SAF是目前航空减排最优解？
可持续航空燃料（SAF），又称绿色航煤，是一种由可再生资源或是废弃物副产品生产，经化学反应后生成的液态碳氢化合物，用以替代传统的航空煤油。
与其他生物质合成燃料一样，SAF的原始能量本质上也来自于太阳，都是直接或间接通过植物的光合作用，将太阳能以化学能的形式贮存在生物质体内的一种能量形式。太阳的能量取之不尽，所以SAF是一种典型的可再生能源，被视为未来航空业减排目标最有潜力的措施。
2019年，全球航空业碳排放量占全球碳排放总量约2%。绝对值虽然不高，但由于飞机产生的温室气体会直接排放在平流层，所以对气候变化的影响却更大。
而从技术角度来说，相比于陆运海运，航空运输跨越的里程更长、单位距离能耗更高，因此实现减碳难度也更大，现有的电池和氢能的方案都不足以支撑长距离的航空飞行。
比如，一架北京到上海的90座飞机需要搭载45吨的电池，约等于其自身起飞重量，但如果换成燃油只需3.6吨——受限于物理定律本身，能量效率决定了传统的燃油飞机很难被电气化构架替代。
如果使用氢能，一方面，现阶段低温高压大规模液储还存在技术瓶颈，氢动力电池和氢汽轮机的鲁棒性问题也尚未解决；另一方面，相同能量下，液态氢体积是常规喷气燃料的好几倍，同样存在能量效率不足的问题。
反观SAF，则可以很好兼顾减碳和能量密度需求。
首先，SAF能达到传统航油80%以上的能量密度（通过添加适量环烷烃和芳香烃，能量密度还能进一步提升），且有着更高的闪燃点、更低的冰点和更强的热稳定性，也无需对现有的航空发动机结构做任何修改。
此外，每吨SAF在全生命周期下，只有一吨多碳排放，相当于传统燃料的三分之一到四分之一，是目前技术条件下全球公认最有效的航空业减排方案。
基于这些优势，近年来各国政府都出台了大量政策推动SAF的发展应用。比如欧盟最新的可再生能源指令REDⅡ修订版中已经立法规定，到2025年，航空燃料的SAF掺混比例要达到2%、2030年要到6%、2050年要到63%，相当于届时整个欧洲航空业都将以SAF为主，如果不能做到，即使外国航班飞入欧洲也将面临高额罚款。
而美国更多的则是通过商业行为推动SAF。比如美国五大航司已经锁定了为期10年、甚至20年的SAF采购量，总数量超过1000万吨，对应采购金额约250亿美金。
此外，美国也将SAF上升到了法律层面，如美国国会2021年提出的《可持续蓝天法案》中就规定，使用SAF可以换取每加仑1.25-1.75美元的碳税积分（相当于每吨补贴350-500美元），鼓励航司提高SAF混掺比率。
相比之下，中国的SAF政策还处于初期阶段。目前国内航空业暂时没有纳入强制减排行业，最新的动向是2023年7月，民航局航空器适航审定司发布了《航空替代燃料可持续性要求》，将SAF加注掺混阈值设定为10%。但一方面，这只是一个征求意见稿，另一方面10%的比例要多长时间达到，也还没有一个明确的法律规定。
坦白来说，作为一个典型的强政策驱动型行业，中国的SAF发展路径措施尚不明朗。相比于欧美明确的掺混指令和可持续交通燃料应用目标，民航局和其他相关部门出台的法律政策和标准体系的确还不完善。
不过本质上，这是一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。个人认为，政策还未明确落地的一个重要原因，是因为中国的SAF产能还非常小。
按民航局的说法，“后续还有一些需要明确的方面，比如国内航空公司使用、成本费用等，还会陆续出台一些政策”。最近，民航局副局长韩均也在访谈中表示：“民航局将深入研究论证SAF在2035年消费占比力争超过10%、2050年接近50%的可行性。”
可以预见的是，在中国SAF产能逐步提升的背景下，SAF行业政策一定会逐步推出——这个逻辑在聚乳酸等新材料领域已经反复被验证。相信随着双碳的政策推进，SAF作为航空领域的刚需，也必然会有明确的增长空间。
四大路线之争：为什么说糖制航煤也许更适合中国国情？
以制备所用的原料不同，SAF可以分为四条不同的技术路径：醇制航煤（alcohols-to-jet，ATJ）、油制航煤（oil-to-jet，OTJ）、气制航煤（gas-to-jet，GTJ）与糖制航煤（sugar-to-jet，STJ）。
简单来说，醇制航煤对应的原料就是乙醇；油制航煤对应的原料是各种“地沟油”、废弃油脂；气制航煤对应的是农林废弃物、城市有机固体废物（其化学原理即前文提到的费托合成）；糖制航煤对应的则是秸秆等生物质。
此外，还有一条电转液路线（PtL），使用绿碳+绿氢生产SAF，也是一条很具潜力的工艺路线。但该技术还处于起步阶段，受制于上游绿氢电解槽以及二氧化碳捕集技术限制，规模化生产至少在10年以后，此处暂不讨论。
从应用成熟度和经济性角度来看，油制航煤（HEFA）是目前商业化最为成熟的路线。但是它的缺点也很明显，就是原料总量有限。
2023年，中国的废弃油脂产量约800万吨，但是因为回收体系尚不完善，其中只有约200万吨能实现商业回收，这里面的70%最终还都用于出口。如果按照75%的SAF出品率计算，未来即使这200万吨“地沟油”全部留在国内，最多也只能生产出140万吨SAF，行业发展的天花板有限。
此外，需要注意的是，由于饮食习惯不同，中餐“地沟油”的固体杂质多、含水分高、酸性腐坏严重，预处理成本很高。根据我们调研到的情况，目前中国HEFA路线成本接近2000美元每吨，即使未来随着技术进步和回收完善会有所降低，成本上也很可能依然竞争不过欧美。
事实上，任何技术路线的判断，都不能脱离一国的具体国情，就像当初中国汽车工业弯道超车，也是选择了自身更为擅长的电气化路线——如果我们横向对比世界各国对于SAF路线，也会发现其中明显的资源政策导向。
举个例子，欧洲之所以选择了HEFA路线，本质上看，还是因为它们有充足的原料供应。
比如，很多油类作物在中国属于粮食作物，或是有争议的粮食作物（比如麻风树油），都不能被用来作为燃料；但在欧洲，它们则属于“先进生物燃料”，反而会被政府大力鼓励，这也造成了欧洲在能源作物技术领域相对发达，在HEFA路线上也更胜一筹。
而美国因为地广人稀，可以低成本种植大量玉米，获得廉价的生物乙醇，所以美国的ATJ（醇制航煤）技术自然更有竞争力，这也是由国情和当地市场情况决定的。
从这个角度来说，SAF并不存在所谓的通用技术路线，更多的则是因地制宜，特别是对于SAF刚刚起步的中国来说，一定要探索符合实际国情的生产路线。
比如，尽管我国糖和淀粉类原料规模庞大，但由于存在着“不与粮争地”的政策要求，做成SAF会受到诸多限制；而费托法起源于欧洲的煤化工，国内目前基本都是作为绿色甲醇的二期规划，要形成SAF产能至少也要在四五年之后，前提也是生物质的气化问题要能被很好地解决。
同理，虽然中国的农林废弃物和林业废弃物原料储备量巨大，但我国典型的农户经济决定了原料（如秸秆）的收集半径有限，每家每户只能提供几百公斤原料，对于工业生产需要的万吨级产线来说，未来还需要通过大量基础设施建设和技术方案，解决原料的储运问题。
不过就发展潜力来说，由于我国的农林废弃物总量非常巨大（大约是固废的20倍，是废弃油脂的100倍），规模效应必然会带来更大的想象空间。因此站在投资人视角，未来这条路径最有可能诞生高价值的商业化公司。
一言以蔽之，ATJ依赖乙醇原料，OTJ产能上限明显，GTJ工程化难度较大，STJ或许才是更合适中国的路线。
当然，更适合并不代表未来STJ会一家独大，比如川渝可能适用餐饮废油，西北沙漠适用废气、绿电绿氢，东北、新疆适用农林废弃物，湖北、湖南适用芦竹。总之还是那句话，SAF的技术路线不存在“标准答案”，需要因地制宜，采用多元化、多渠道的方式处理每个具体问题。
中外供需缺口：SAF增长的驱动力在哪里？
先看欧洲。2015-2019年，欧盟航空燃料消耗量大约以每年5%的速率增长（当然，疫情期间遭遇了大幅下降）。假设2023年的航空出行能恢复到疫情前水平，并继续保持5%的消耗量增速，那么到2025年和2030年，欧盟的航空燃料消耗量将分别达到5468万吨和6979万吨。
按照REDⅡ修订版中规定的2%和6%掺混比例计算，欧盟对SAF需求将在2025和2030年分别达到109万吨和419万吨，需求年均复合增速在30%以上。
但供给明显是不足的。根据国际航空运输协会的数据，2023年全球SAF产量约50万吨，到2024年预计达到150万吨。尽管大幅增加两倍，但届时，光欧洲自己的年需求量就已经100万吨了。
目前，欧盟内部大约有8个工厂能够生产SAF，年产量约20万吨，还有约20个工厂正计划新建或扩建，所以未来很长一段时期内，欧洲的SAF供需都会存在缺口，都需要通过进口来解决。
这方面，我们其实可以参考生物柴油行业：2023年，我国生物柴油产量超200万吨/年，其中160万吨被出口到欧盟。此外，欧盟80%以上的生物燃料原料依赖进口，其中中国产品占比为60%。未来，SAF也可以复刻类似出海的路径。
再看国内。到2030年，中国的航空燃料消费量预计可以达到6050万吨，总量上并不比欧盟少多少，但因为没有强制性的掺混规定，这里面究竟有多少会被SAF取代，目前还很难判断。
但如前所述，由于欧盟已经对SAF立法，未来中国的航班只要停靠欧盟机场，也必须使用SAF掺混燃料，不然就会面临高额罚款。所以在最保守的情况下——如果只按欧洲航线用量来计算，2025年中国的SAF至少也需要16万吨，2030年需要60万吨。
更乐观一点的话，如果中国航空业与IATA的SAF使用目标（5.2%）保持一致，那么到2030年，中国的SAF需求量将达到300万吨/年。如果按照民航局韩钧副局长的说法，真的按照“2035年消费占比超10%、2050年接近50%”出台相关政策法规，到2050年，中国的SAF需求量将达到8600万吨。
当然，这些SAF生产出来还不能直接销售，而是要通过中航油公司统一收购后，再供给航空公司。从我们了解到的情况，中航油对于SAF的态度非常积极，之前就曾全面参与了中国的SAF四次试飞和商飞的航油供应，还曾参与中科院广州能源所和民航二所合作开展的国家级、省部级生物航油的研发项目。
值得一提的是，虽然中航油在境内航油加注领域处于独家垄断地位，但我们认为，SAF产业链上的博弈将更多地直接发生于生产商和航司之间，中航油主要还是起到提供加注基础设施的作用。
此外，作为一种航空燃料，SAF也需要满足适航审定的要求，主要体现在理化指标、特性指标、部件兼容性及发动机测试等涉及安全的技术问题。
比如，美国对新燃料的性能验证是按照ASTMD4054标准进行，但具体认证流程并不公开，主要是交给不同的OEM厂（原始设备制造商）做测评，通过后才能得到认证。全流程批准一般要3年以上，消耗燃料100万升左右，总计费用超500万美元。这对于创业公司来说，无疑是一个巨大的负担。
不过好消息是，ASTM（美国材料实验协会）已于2020年1月推出了针对SAF的快速审定流程，选择该流程的SAF技术路线有望在1-1.5年内完成审定，代价是掺混率不得高于10%。同时，据我们了解，民航二所已将SAF列为“一号工程”，大力推动国产SAF与国际接轨。
供给方面，我国生物质资源量每年约34.9亿吨，多集中于东北、西南及中部地区，可作为能源利用的约4.6亿吨标准煤。而且，我国生物质能技术研发与国际处于同一水平，比如广州能源所就是行业公认SAF产业化进展最快的团队，已经建成了百吨级甚至千吨级的产线，技术也达到国内领先、国际一流水平。
目前，国内SAF已投运产能的公司仅有3家，规划产能总计约10-20万吨/年，实际产量在2-3万吨/年，市场仍处于蓝海状态，尚未出现龙头企业。未来，随着国家“因地制宜发展新质生产力”的战略推进，以及国内SAF行业先行者的积极布局，中国很有希望成为全球SAF的主要供应国。
（作者：杨轶尘，险峰长青投资人。关注先进制造、新材料等方向，曾代表险峰长青投资钛忆科技、清皓普众、星科源、乾邦能源等项目，毕业于中国人民大学和清华大学。）
文章来源：36碳
