現今航空產業為世界各國的社會經濟發展皆有重大貢獻。在過去的二十年中，航空運輸能力增加了近 4.8 %，這也直接影響飛機的數量。根據美國波音公司目前的市場展望，預計到 2036 年將有會大約 47000 架噴射式飛機（Jet Airplane），數量是 2016 年的兩倍。
大多數商業航班的平均總重量約為 640 噸，取決於飛機的總容量，為了讓飛機承載如此大的重量，其渦輪引擎需要消耗大量燃料。為支撐這一巨大負載，對航空燃料的高需求帶來了不少挑戰，其中也包含了安全、成本和效率等等問題。

自航空業誕生以來，化石燃料就被用作為提供飛機動力的唯一燃料來源。儘管它對航空業整體來說相對廉價，但是其對環境有重大影響，因為它在燃燒產生動力的過程中，會釋放不同的溫室氣體，進而導致全球性的危害。
根據航空運輸行動組織（ATAG, Air Transport Action Group）的調查， 2019 年全球飛行產生了 9.15 億噸的二氧化碳，大約佔人為總碳排放量之 2 %；而其中航空產業又占了所有運輸來源碳排放量的 12 %，已成為僅次於公路運輸的第二大交通溫室氣體排放源。因此，世界上許多國家現今都迫切地推動低碳甚至零碳排放之航空產業。
COVID-19 所引發的全球大流行疫情，更再次提醒人們航空產業的脆弱性。產業目前面臨著燃料成本、能源供應與安全，以及碳排放的挑戰。隨著人們開始與疫情共存，航空產業也逐漸復甦，大量的飛行時數伴隨著大量的燃料及碳排放，為了恢復行業競爭力以及解決溫室氣體問題，航空產業需要前所未有的革命。
除了航空產業以外，航空用燃料的自主性對於國防方面也有一定的考量。據報導指出，2021 年 10 月 1 日至 4 日中國共出動 149 架次軍機擾台，空軍升空監控每架 IDF 戰機，每小時油耗約 3400 美元，F-16 戰機和幻象 2000 則分別超過 4000 和 4700 美元。因此在燃料的開支上，國防單位也必須進一步部署。 

航空產業正處於轉型的十字路口，許多國際機構也為未來提出了淨零碳排之目標。比如，國際航空組織（ IATA, International Air Transport Association）提出了降低碳排放的承諾：2050 年之碳排放要減少至 2005 年碳排放之 50 %。
歐洲航空研究諮詢委員會（ACARE, Advisory Council for Aeronautics Research in Europe）也提出 Flightpath 2050 航跡計畫，其三項目標分別為：飛機飛行時噪音減少 65 %、每乘客每公里的氮氧化物（NOx）排放量減少 90 %，以及每乘客每公里的二氧化碳排放量減少 75 %。為了達到上述之目標，世界各國政府和航空業者積極地找尋解決替代方案。
過去十年裡，許多替代航空燃料被提出，包含合成燃料、生物航空燃料、酒精燃料、液態甲烷等。
其中較為常見的是生物質（biomass）衍生的航空燃料，因具備「即用性」而成為傳統航空燃料之替代品，可以完全互換並與傳統航空燃料兼容。因此，不需要對目前的飛機引擎或燃油噴射系統，以及燃料基礎設施進行任何修改，已成為未來航空燃油來源的潛在目標。
將生物質以體積比例 50 % 混合傳統航空燃油 Jet A，目前已證實應用在飛機上，可以減少 50-70 % 之碳顆粒數量與質量排放量，但是對於凈零碳排之目標仍然有一段距離。因此，產業也積極發展新的推進技術應用於飛機上，例如電池電動飛機、混合動力飛機（Hybrid Electric Aircraft，HEA）等等。
不過，對於電池電動飛機來說，電池技術仍有很大的改進空間。由於電池受到每公斤 0.2 -0.5 kW 時的低單位質量之能量密度和有限的壽命週期的影響，這也限制了電池電動飛機只能作為小型與短程飛行的飛機之適用性。

除此之外，純電池電動飛機需要快速充電或電池更換系統，這都需要對機場基礎設施進行重大改變。而混合動力飛機結合了兩種動力來源，通常是燃料和電池或燃料電池所組成，得以突破電池電動飛機之限制。而在許多航空替代燃料中，氫氣（H2, Hydrogen）已經成為研究人員與專家關注的焦點。
首先，氫單位質量的能量密度是傳統航空燃油的 2.8 倍；而另一優勢是氫氣具備作為零碳排之航空燃料的潛力，因為氫氣燃燒過程中不存在快速促使 NOx 生成的 CH 基團，僅會產生 H2O 與熱反應，造成的少量 NOx 生成。以氫氣作為推進的主要能源，無論是燃氣渦輪引擎的直接燃燒、混合液態燃料，還是作為燃料電池，皆可以為飛機提供動力。
氫動力飛機作為一項顛覆性創新方法，還需要大量的研發、投資和配套措施，並考量安全性、經濟性、氫氣專用基礎設施以及氫氣來源等因素。因此對於短期目標而言，氫動力飛機僅侷限應用於中小型、短中程飛機，要應用於大型與遠程飛機仍有許多問題需要克服。
另外，如何將可再生能源轉換成氫氣，並且應用在航空引擎上，以達到航空產業的淨零碳排，也是臺灣目前需要努力的目標。