La aviación contribuye con una parte nada desdeñable a las emisiones globales de gases de efecto invernadero y, dado que los aviones dependen en gran medida de combustibles de alta densidad energética, la búsqueda de alternativas sostenibles viables se ha convertido en un importante foco de investigación. A continuación, exponemos la situación actual: qué tipos de combustibles sostenibles para la aviación (SAF) se están desarrollando, los últimos avances tecnológicos y los obstáculos para su expansión.
¿Qué se considera un combustible sostenible para la aviación?
«SAF» es un término amplio que engloba los combustibles que reducen las emisiones durante su ciclo de vida en comparación con el combustible convencional para aviones. Algunas de las principales vías son:
- Combustibles de origen biológico, incluidos los ésteres y ácidos grasos hidrogenados (HEFA), los combustibles sintéticos Fischer-Tropsch (FT), el combustible alcohol-a-jet (ATJ) y los aceites derivados de algas.
- Combustibles sintéticos o electrónicos, fabricados a partir de CO₂ capturado + hidrógeno obtenido mediante energías renovables. En principio, estos pueden acercarnos más a la neutralidad en carbono.
- Materias primas novedosas, incluidos aceites no comestibles y residuos, residuos vegetales, lignocelulosa, biomasa de algas e incluso residuos humanos o aguas residuales en algunos estudios.
Investigaciones recientes y avances tecnológicos
A continuación se presentan algunos de los avances recientes más prometedores.
Mejoras en la catálisis
Una revisión reciente se centra en catalizadores monometálicos y bimetálicos avanzados (por ejemplo, níquel-cobalto soportado en magnetita) para convertir aceites no comestibles (como el aceite de palmiste) en SAFs drop-in, con mejor rendimiento, selectividad y estabilidad. Estos catalizadores ayudan a la desoxigenación e imitan los perfiles de combustible de hidrocarburos necesarios para los motores a reacción.
Reducción de las emisiones durante el ciclo de vida
Un estudio realizado por el NCAS del Reino Unido (en colaboración con la Universidad de Manchester) ha demostrado que ciertas mezclas de SAF (mezcla de combustible convencional para aviones y SAF) pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 80 %, especialmente si se tienen en cuenta las emisiones de carbono negro en condiciones de bajo empuje (importantes para el despegue, el ascenso, etc.).
Innovación en materias primas
- Se está trabajando para utilizar biomasa abundante e infrautilizada, incluida la lignina (un polímero estructural resistente presente en las plantas), para producir hidrocarburos compatibles con los aviones a reacción. Estos métodos tienen como objetivo evitar la competencia con los cultivos alimentarios.
- Se está estudiando la posibilidad de convertir los flujos de residuos (por ejemplo, aguas residuales humanas, «biosólidos») en SAF. Por ejemplo, una empresa emergente del Reino Unido está proyectando una refinería para convertir biosólidos en combustible de aviación.
Política, economía y escalabilidad
- Las investigaciones demuestran que la mayoría de las tecnologías SAF siguen siendo significativamente más caras que los combustibles tradicionales para aviones, a menudo con un coste entre un 120 % y un 700 % superior, dependiendo de la materia prima, el proceso y la escala.
- Las reducciones de emisiones varían en función de la vía: desde aproximadamente el 27 % hasta aproximadamente el 87 % para determinados tipos. Cuanto mayor sea el procesamiento, la tecnología más avanzada (por ejemplo, FT, e-combustibles), la electricidad renovable y las mejores materias primas, mayores serán las reducciones.
- La producción actual está muy por debajo de lo que se necesitaría para cumplir los objetivos de cero emisiones netas del sector de la aviación para 2050. Las investigaciones suelen señalar la brecha entre las previsiones de demanda, los mandatos políticos y la capacidad real de suministro.
Novedades y tendencias emergentes
Algunas de las novedades o lo que está pasando del laboratorio a la realidad comercial:
- Combustibles «drop-in» totalmente compatibles: se está intensificando la investigación sobre los SAF que pueden utilizarse como sustitutos directos (o mezclas muy elevadas) en los aviones existentes sin necesidad de modificar los motores.
- Electrocombustibles (e-combustibles): utilizan la captura de CO₂ y el hidrógeno generado a partir de energías renovables. Se espera que puedan ampliarse si la energía limpia se vuelve abundante.
- Regulación y mandatos: se están endureciendo las leyes en varias jurisdicciones (UE, Reino Unido, etc.), impulsando mandatos de mezcla de SAF, subvenciones e incentivos que hacen que la producción de SAF sea más viable económicamente.
- Instalaciones y centros a gran escala: están aumentando las inversiones en instalaciones de producción de SAF (por ejemplo, Australia ha planificado recientemente grandes centros de biocombustibles) y hay nuevas iniciativas de fondos SAF respaldadas por aerolíneas y gobiernos.
Principales retos y obstáculos
A pesar de los avances, siguen existiendo varios obstáculos importantes.
Desafío | ¿Cuál es el problema?
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Competitividad en cuanto a costes/precios | Los combustibles SAF y sintéticos siguen siendo caros en comparación con el combustible fósil para aviones. Las economías de escala, el coste de las materias primas y el aporte energético (especialmente en el caso de los combustibles sintéticos a partir de CO₂ + H₂) elevan el coste. Se necesitan subvenciones o precios del carbono para cerrar las brechas. |
Disponibilidad y sostenibilidad de las materias primas | Garantizar que las materias primas no compitan con los alimentos, no provoquen deforestación, etc. Los residuos y los aceites no comestibles ayudan, pero los volúmenes son limitados. Las algas y la biomasa lignocelulósica son prometedoras, pero su cultivo o procesamiento es más difícil y costoso. |
Compatibilidad técnica | Motores a reacción, almacenamiento de combustible, manipulación, límites de mezcla, estabilidad del combustible, comportamiento «drop-in», hinchamiento de juntas, propiedades a baja temperatura, etc. Garantizar la seguridad, la fiabilidad y la certificación. |
| Riesgo normativo, político y de inversión | La inversión requiere certeza: mandatos para la mezcla de SAF, subvenciones o incentivos, fijación de precios del carbono. Sin el apoyo de las políticas, la ampliación se retrasa. Además, las infraestructuras deben adaptarse (producción de combustible, logística, suministro de combustible en los aeropuertos). |
| Aportes energéticos/de carbono | En el caso de vías como los combustibles sintéticos (e-combustibles), la producción puede requerir una gran cantidad de electricidad limpia, captura de CO₂ e hidrógeno. Si esos insumos upstream no son limpios, comprometen la reducción global de emisiones. |
Perspectivas: hacia dónde podríamos dirigirnos
A continuación se presentan algunas trayectorias posibles, basadas en la investigación:
- A corto y medio plazo (próximos 5-10 años):
Se espera una creciente adopción de biocombustibles para aviones basados en HEFA y otros, un aumento de las obligaciones de mezcla (por ejemplo, entre el 5 % y el 20 %), más vuelos de prueba operativos, más centros de suministro de SAF, mejoras incrementales en el procesamiento catalítico y posibles combustibles drop-in con mezclas más altas. Reducción de costes gracias al aumento de escala, mejores cadenas de suministro y catalizadores mejorados.
- A más largo plazo (2030-2050):
Mayor penetración de los combustibles sintéticos/e-queroseno, quizás hidrógeno (para determinados tipos de aeronaves/rutas), diseños de motores más radicales (por ejemplo, motores de rotor abierto, sistemas híbridos) y, posiblemente, SAF al 100 % en algunas aeronaves. Paralelamente, crecimiento significativo de las políticas, las infraestructuras y el suministro de electricidad renovable. El objetivo de muchas hojas de ruta es alcanzar la neutralidad en carbono, o acercarse a ella, a mediados de siglo.
Conclusiones
Los combustibles sostenibles para la aviación ya no son ciencia ficción; muchas tecnologías ya están bastante maduras y en diversas pruebas se observan reducciones de emisiones de entre el 30 % y el 80 %. Sin embargo, convertir eso en un suministro grande, asequible y fiable es el punto conflictivo. La investigación está avanzando en materia de catalizadores, materias primas novedosas, vías de producción de combustibles sintéticos y análisis del ciclo de vida, pero, para alcanzar el objetivo de cero emisiones netas, los SAF deberán formar parte de una solución integral que combine combustibles más limpios, diseños de aviones y motores más eficientes, mejoras operativas (por ejemplo, mejores rutas, gestión del tráfico) y apoyo político.
Fuentes: www.couriermail.com.au, www.sciencedirect.com
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