永續航空燃料 (Sustainable Aviation Fuel, SAF) 重大挑戰於 2021 年 9 月，在美國農業部 (U.S. Department of Agriculture, USDA)、美國能源部 (U.S. Department of Energy, DOE) 和美國交通部 (U.S. Department of Transportation, DOT) 之間簽署的備忘錄中宣布提出，其中提出了包括美國國防部 (U.S. Department of Defense, DOD)、美國國家航空暨太空總署 (National Aeronautics and Space Administration, NASA) 和環保署 (Environmental Protection Agency, EPA) 在內的努力，以幫助推動創新，進而降低成本、加強永續性並擴大生產和使用 SAF。SAF 重大挑戰設定的目標是到 2030 年，國內的 SAF 產量每年達 30 億加侖。與傳統噴射燃料相比，生命週期溫室氣體 (Green-House Gas, GHG) 排放量在 2050 年前至少減少 50%，即每年 350 億加侖。

2022 年 9 月，由DOE、DOT 和 USDA 領導的跨部門團隊發布了 SAF 重大挑戰路線圖。此路線圖涵蓋了整個 SAF 供應鏈，包括從原料生產、收集和分配，到 SAF 生產設施如將原料轉化為燃料、將成品燃料運送到為飛機提供燃料，以及飛機噴射發動機的最終燃燒等相關基礎設施。該路線圖列出了 6 個行動領域，以及這些領域內實現 SAF 重大挑戰目標所需的工作流程和活動，包括擴大 SAF 供應和最終用途、降低 SAF 成本，以及加強 SAF 的永續性，而 6 個行動領域包括了原料創新（Feedstock Innovation, FI）、轉換技術創新（Conversion Technology Innovation, CT）、建立供應鏈（Supply Chains, SC）、政策與估值分析（Policy and Valuation Analysis, PA）、實現最終用途（End Use, EU）和溝通進度(Communicating Progress, CP)並建立支持。

FI 行動領域的目標是促進 SAF 相關原料範圍內的永續性原料供應系統創新，並實現供應鏈的改善，以降低成本和風險，同時提高產量和永續性。雖重點通常放在 SAF 的生產和支援政策上，但需要對原料供應鏈進行相關投資，包括研究、開發、示範和考慮支持原料可用性和成本的政策。使用不斷發展的多種方法，將開發原料供應系統，與現有或新興的轉換技術相結合，使 SAF 生產能夠滿足短期和長期的生產目標。支持金融機構行動領域的關鍵行動包括確保全國燃料供應，以便在不取代其他市場的情況下生產 SAF與再生柴油等燃料與產品、提高使用非鋸木生物質等大規模生產且具有成本效益的 SAF、大規模開發專用木質纖維素等生物質原料的潛力、改善生物質原料供應鏈物流、提高生物質原料生產力，確保在不擴大原料生產土地使用的情況下滿足SAF 需求、持續使生物質生產與公認的氣候智慧型最佳實踐維持一致性，努力確保美國永續生產的 SAF 得到國際認可，並持續與國際合作夥伴合作完善評估方案。

CT 行動領域的目標是進行從生物質到成品燃料的研發，其重點為技術的改進，以提高產量、改善製程步驟的整合、降低碳強度 (Carbon Intensity, CI) 並降低放大規模的風險。目前的努力包括已經商業化的技術如氫化酯及脂肪酸 Hydroprocessed Esters and Fatty Acids, HEFA 或接近商業化的技術，並考慮在 2030 年以後準備商業化但需要立即開發，以實現 2050 年生產目標的技術。從生物質到成品燃料的轉換需要大量的加工步驟，這些步驟採用生物、化學和電化學等步驟的結合。因此有大量的製程可用於將生物質轉化為各種類型的成品燃料，大致上分為以下三個領域：
1. 生物質解構：許多永續生物質原料為硬質材料，在轉換為為碳氫化合物燃料之前需要進行解構步驟。採用各種生物、熱化學和混合製程將構成生物質的大分子解構為易於處理的介質。
2. 生物質介質轉換：一旦解構完成，源自生物質的介質需要轉換為成品燃料。有許多技術組合可以將這些介質轉化為成品燃料，這些技術結合了生物、化學和電化學技術。
3. 支援轉換技術：一些流程的改善會影響多個單元操作或使多個流程受益。其中包括改進的生物和化學催化劑、分子的中間分離或純化、計算模型以及技術經濟分析（Techno-Economic Analysis, TEA）和生命週期分析（Life Cycle Analysis, LCA）。

支持 CT 領域的關鍵行動包括改善發酵燃料工業，降低現有澱粉乙醇工業的CI，提高其產能而無需種植額外的玉米、改善現有的美國材料和試驗協會 (American Society for Testing and Materials, ASTM) 合格路徑，以加速已合格技術的部署、開發生物介質和與現有資本資產相容的途徑，以加速生產並降低 SAF 成本、透過主動解決流程和設備設計中的彈性問題，降低規模擴大和營運的相關風險、開發創新的單位運作和途徑，以擴大 SAF 的可用性。

SC 行動領域的目標是透過整合從試點計畫到大規模示範計畫的研發轉型、支持 SAF 生產的拓展、驗證供應鏈物流和商業模式，並啟用和利用公私合作夥伴關係，以及與地區、州和地方相關利益者的合作。其行動領域包括原料生產、收集和向 SAF 生產設施的分配；將原料轉化為燃料；將成品燃料運送到為飛機提供燃料所需的基礎設施。在此之中尚可分為 4 個工作流程，每個工作流程都定義了在達到 SAF 重大挑戰目標時需要解決的關鍵主題，敘述如下：
1. 召集區域利害關係人聯盟，領導SAF 供應鏈的探索和發展，並提供支持SAF 供應鏈成長的推廣和教育。
2. 開發和傳播全面的數據、分析和建模工具，作為開發低 GHG、經濟高效地部署原料到燃料供應鏈、SAF 製造和物流解決方案的基礎。
3.. 支持從原料到燃料的示範項目，以降低從原料到機場燃料基礎設施的供應鏈中的風險，並使其關鍵要素成熟。
4. 透過現有和新的公私合作夥伴關係，投資商業規模的 SAF 生產基礎設施和設施的開發，以擴大國內 SAF 供應。

PA 行動領域的目標是開發可供決策者用來制定 SAF 政策的數據、工具和分析。儘管現有政策已支持 SAF 的發展，但仍需要修改或新的政策才能實現 SAF 重大挑戰的目標。該行動領域將專注於開發和改進聯邦政府機構、國家實驗室、學術機構和產業內的建模工具、數據和專業知識。重點將放在對美國國內聯邦和州政策的分析上。為此，有 3 個工作流程旨在實現 SAF 重大挑戰的目標，敘述如下：
1. 為SAF 開發改進的環境和社會經濟資料和分析工具，以確保其環境完整性、符合國際標準和承諾、使用機構間商定的 LCA 方法，考慮其環境和社會經濟影響，包括空氣品質影響和生命週期 GHG 的排放。
2. 進行技術經濟和生產潛力分析，指導決策者擴大 SAF 生產，同時仔細考慮 GHG 減排、生產成本和政策需求。
3. 透過進行分析來定義成功開發和部署 SAF 所需的條件，進而為 SAF 政策的制定提供資訊。

EU 行動領域的重點是透過標準的制定和關鍵的研發與分析，來解決安全且經濟高效地使用 SAF 的主要障礙和要求。EU 透過有效評估燃油引擎和飛機的性能和安全性、改進核准流程、擴大現有混合限制以及將 SAF 整合到燃油分配基礎設施中，促進民用和軍方使用 SAF。EU 行動領域內有 4 個工作流程，每個工作流程都定義了為達到 SAF 重大挑戰目標時需要解決的關鍵要素，敘述如下：
1. SAF 評估、測試、鑑定和規範：透過 ASTM D4054 標準，即新型航空渦輪燃料和燃料添加劑評估標準實務，進行所支援燃料鑑定的資訊交流，可以減輕燃料生產商的測試負擔。
2. 允許使用直接未混合的 SAF 和高達 100% 的 SAF 混合物：制定 100% SAF 的規範，為燃料生產商和供應商提供了更多機會，以簡化分銷物流並降低供應鏈中的風險。
3. 研究具有性能或生產能力優勢的燃料衍生物：了解具有獨特性能差異，如更高的能量密度的新型噴射燃料的優點和挑戰，將有助於確定此類燃料可能存在的機會。
4. 將 SAF 整合到燃料分配基礎設施中：儘管 SAF 重大挑戰的重點是嵌入式 SAF，可與現有的供應和分配基礎設施和飛機完全互換，但仍存在與燃料混合和有效整合到現有燃料供應基礎設施相關的後勤問題，必須解決這些問題才能擴大將 SAF 運送到機場。

CP 行動領域的目標是讓利害關係人組織參與進來，以監測和衡量 SAF 重大挑戰目標的進展、提供公共資訊資源，並傳達 SAF 重大挑戰的益處。SAF 重大挑戰的成功取決於維持和增加公眾支持。自 SAF 重大挑戰宣布以及隨後發布的路線圖以來，SAF 利害關係人的公眾參與度大幅增加。政府活動旨在透過提供可信賴的、基於科學的數據和資訊來加強這些努力。各機構將透過持續讓工業、農業和環境利益相關者參與，使 SAF 的活動持續在部門策略計劃中得到重視。支持 CP 行動領域的關鍵行動包括利害關係人就永續發展進行宣傳和參與，以交流有關減少農業和森林原料生命週期溫室氣體排放的最佳實踐的資訊、對 SAF 重大挑戰進行效益評估和影響分析，為決策提供資訊、展示效益並減輕負面影響、衡量SAF 重大挑戰的進展，以提供最新資訊、衡量成功並顯示需要取得進展的地方、宣傳 SAF 重大挑戰的公共利益，以解決共同的關切和誤解，並進一步建立公眾支持。