持続可能な航空燃料「SAF」普及へ、JAXAの貢献

2021年10月25日トピックス

【機体改修不要】

近年、世界的に脱炭素化の動きが加速している。運輸部門である航空業界においてもその流れは同じであり、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）が２０２０年以降の国際線における二酸化炭素（ＣＯ２）排出量を増加させないこと（２７年以降義務化）、また国際航空運送協会（ＩＡＴＡ）では５０年までに航空機からのＣＯ２排出量を０５年比で５０％削減することを掲げている。

これらの目標を実現するための手段の一つとして、バイオジェット燃料などの持続可能な航空燃料（ＳＡＦ）の利用がある。

ＳＡＦは既存の機体を改修することなくそのまま利用できることがメリットであるが、現在は既存のジェット燃料と混合し利用することが定められている。その混合割合は、国際標準規格（ＡＳＴＭ）で規定されているが、現状では体積で５０％が最大である。

一方、今後のＳＡＦの普及と脱炭素化促進に備え、最近では大手航空機製造メーカーが１００％ＳＡＦに適合するような航空機開発の取り組みや飛行試験を実施しており、また、大手ジェットエンジン製造メーカーでも１００％ＳＡＦで稼働するエンジンテストを実施すると公表している。先述した世界的な潮流に合わせ、宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）でもＳＡＦの燃焼・排気特性を調べる研究を行っている。

使用しているＳＡＦは牛脂を原料として「ＨＥＦＡ技術」（廃食油などを水素化処理で液体燃料を合成する技術）を用いて製造された燃料と、木質チップを原料として「ガス化ＦＴ合成技術」（木質セルロースなどの固形物をガス化し、触媒を用いて液体燃料を合成する技術）を用いて製造された燃料（新エネルギー・産業技術総合開発機構〈ＮＥＤＯ〉委託事業にて製造）の２種類だ。

高温高圧燃焼試験設備で燃焼器入口温度・圧力を実際のエンジン燃焼器入口条件に設定し、空燃比やＳＡＦの混合割合を変化させ、燃焼時の火炎画像や窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、全炭化水素（ＴＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）などの排気成分、燃焼振動などを取得している。

ＳＡＦの特徴としてＮＯｘ、ＣＯ、ＴＨＣは従来のジェット燃料と大きな差がないものの、ＰＭに関しては大きく低減することが確認され、それは燃焼火炎時の輝度の差としても確認されている。また、ＰＭが飛行機雲の生成に関係しているとの報告もあり、ＳＡＦの利用は温暖化抑制に直接貢献する可能性がある。

そのため、ＪＡＸＡではＳＡＦを対象とした飛行解析モデルや排気特性モデルを作製し、飛行時の環境影響評価を行う研究も進めている。このような取り組みを通し、ＳＡＦの優位性をアピールするとともに、ＳＡＦの普及が促進され、少しでも温暖化の抑制に貢献できればと考えている。