氢动力航空旅行能否在行星边界内实现可持续发展？基于瑞典案例的绝对环境可持续性评估

本研究通过前瞻性生命周期评估(pLCA)和绝对环境可持续性评估(AESA)方法，以瑞典中程航空旅行为案例，评估了2050年氢基燃料(e-kerosene和LH2)驱动航空的环境可持续性。研究发现即使采用最先进技术，氢动力航空仍可能使气候变化和生物多样性丧失影响超出行星边界数倍，为航空业可持续发展提供了重要决策依据。

　　

随着全球航空旅行需求以每年2-3.6%的速度增长，航空业已成为增长最快的温室气体排放源之一。尽管当前航空排放仅占全球温室气体排放的2%，但若考虑高空非CO₂效应（如氮氧化物、水蒸气排放等）和间接排放，其对气候的实际影响更为显著。国际民航组织(ICAO)等机构寄希望于技术进步实现"绿色增长"，但氢基燃料(e-kerosene和液态氢LH₂)等替代方案的环境可持续性仍存在重大不确定性。

瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)的研究人员开展了一项开创性研究，通过整合前瞻性生命周期评估(pLCA)和绝对环境可持续性评估(AESA)方法，以瑞典中程航空旅行为案例，评估了2050年氢动力航空的环境可持续性。这项发表在《Sustainable Production and Consumption》的研究建立了6种未来航空情景，涵盖不同氢基燃料比例和电力结构配置。

研究采用多步骤方法：首先构建2050年瑞典中程航空旅行情景；其次开展前瞻性生命周期评估，覆盖飞机、机场和燃料全生命周期；然后确定2050年全球环境可持续性阈值；最后通过7种分配类型将阈值分配给瑞典中程航空部门。关键技术包括：情景建模(SIMPL方法)、区域化生命周期数据库(Remind-SSP2-PkBudg1150-2050)、多指标影响评估(ReCiPe 2016和PB-LCIA方法)以及多原则阈值分配方法。

研究结果显示：

1. 环境可持续性评估：所有情景至少在一个环境问题上超出阈值，LH₂-Nuclear情景表现相对最好。气候变化和生物多样性丧失是主要环境热点，超出阈值1-5个数量级。

2. 气候目标评估：100% e-kerosene情景的气候变化影响可能超出巴黎协定2°C目标阈值820倍，LH₂情景超出180倍，显示现行工业目标与行星边界存在严重偏差。

3. 生物多样性保护：生物多样性丧失影响超出阈值2-5个数量级，主要来自燃料和能源供应链而非传统认知的机场运营。

4. 增长脱钩分析：要将影响控制在阈值内，需将瑞典中程航空旅行降至当前预测的0.06%，约5300架次/年。

研究结论指出，仅依靠氢基燃料难以实现航空的绝对环境可持续性。即使采用最先进技术，在预期增长下航空业仍将严重超出行星边界。研究建议航空部门在支持技术发展的同时，必须实施需求侧管理措施，并通过跨部门合作建立包含更广泛环境问题的综合目标。该研究为航空业制定符合行星边界的发展战略提供了科学依据，对实现ICAO净零排放目标与巴黎协定协调具有重要意义。