Verde y Azul
Airbus ha presentado tres tecnologías de aviones de hidrógeno: motor a reacción, turbohélice y ala mixta. | AIRBUS

Hacia una aviación más ecológica

El transporte aéreo apuesta por los combustibles responsables, la eficiencia en la gestión del tráfico y los motores híbridos hasta que la nueva generación de naves de hidrógeno e incluso eléctricas inauguren la era del vuelo sin emisiones

La aviación, impulsada invariablemente por queroseno, es el medio de transporte que más emisiones de dióxido de carbono genera. Responsable según el IPCC del 2% de las emisiones globales (sólo los vuelos internacionales representan el 1,3%), el sector afronta una crisis tecnológica y de imagen sin precedentes que debe superar con una transformación integral y a contrarreloj. La Comisión Europea les obliga a reducir progresivamente su impacto hasta convertirse en una industria neutra en carbono en 2050. Un suspiro en términos científicos cuando, al contrario que en la automoción, no hay alternativas claras a los motores de combustión para conseguir mantener en el aire las 73 toneladas de un avión estándar de 150 pasajeros.

Sólo la crisis de popularidad, encarnada por la vergüenza de volar o el flygskam sueco, coge desprevenida a la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI). Desde principios de este siglo la organización de la ONU para la aviación trabaja en diferentes estrategias que dirijan a las aerolíneas por la senda de la sostenibilidad. En 2013, definió una hoja de ruta (llamada Basket of Measures o cesta de medidas) para mitigar el impacto ambiental de la aeronavegación que tiene cuatro componentes: implantar medidas de mercado pro descarbonización (como un comercio de bonos de carbono similar al de las industrias fijas); redefinir las operaciones de vuelo para hacerlas más eficientes; fabricar aeronaves menos contaminantes y extender el uso de combustibles capaces de mitigar el perjuicio de los gases de efecto invernadero (GEI). Así busca la aviación superar la prueba de la sostenibilidad para seguir siendo sinónimo de modernidad.

Combustibles SAF

A corto plazo, y dado el estado experimental de los aviones híbridos, de hidrógeno y 100% eléctricos, la aviación apuesta por sustituir progresivamente el queroseno, un derivado del petróleo de gran poder energético, por combustibles renovables y respetuosos con el medio ambiente para impulsar las turbinas. Son conocidos como SAF (siglas inglesas de combustible sostenible de aviación) para diferenciarse tanto de los biocombustibles que tienen origen orgánico pero alteran gravemente el entorno en su producción -el aceite de palma está ligado a la deforestación de selvas- como de los que tienen origen exclusivamente biológico, ya que se investigan SAF basados en residuos urbanos o sintéticos, según explica la coalición del transporte aéreo ATAG en un dossier sobre estas alternativas.

La ventaja que aportan los combustibles sostenibles de aviación a un sector tan necesitado de soluciones rápidas es que no exigen cambios notables ni en los motores ni en la logística, ya que se comportan como el queroseno en las turbinas y pueden incluso mezclarse con él. Con esta tecnología, el residuo que expelen los aviones contiene las mismas cantidades de CO2 que el fuel normal, pero se considera renovable y sostenible por la rápida reposición de cultivos y por su condición de sumidero de carbono, cuya absorción de CO2 reduce hasta en un 80% los GEI que generan los motores. Algunas iniciativas empresariales como la española Avikor se apoyan en el fomento institucional de los SAF y en el flygskam personal y corporativo para ofrecer a los pasajeros la posibilidad de cubrir total o parcialmente su vuelo con bioqueroseno SAF.

«Las tecnologías aprobadas para fabricarlos se centran en residuos orgánicos, especialmente en aceites usados; aceites frescos de plantas oleaginosas y biomasa residual», señala Félix Gómez, director de Exolum, filial de CLH e impulsora de Avikor.

El SAF vegetal se basa, como señala Gómez, en cultivos de celulosa, camelina, jatropha, plantas halófitas y algas. Un proyecto internacional liderado por España denominado Itaka ha demostrado que el biofuel de camelina nacional es una opción viable para la aviación comercial por su gran rotación.

En los hidrantes de algunos aeropuertos también se está distribuyendo ya SAF producido con residuos domésticos y de oficina como embalajes, restos de comida y poda, muebles, ropa o botellas, así como de aceite de cocina, un recurso que también puede reutilizarse como base para combustible.

El sector, que ya ha probado estas tecnologías en 145.000 vuelos en todo el mundo, ha aceptado el objetivo de mejorar anualmente un 2% en la eficiencia del uso del combustible hasta el año 2050.
Sin embargo, en el campo de los biocombustibles y los SAF quedan muchos problemas que solucionar. Su densidad energética es inferior a la de los combustibles fósiles y su precio, de momento, multiplica por tres y por cuatro el del queroseno de aviación. Además, y como señala Jordi Riba, catedrático de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Politécnica de Cataluña, «los productos bio necesitan cultivarse y el planeta no tiene superficie suficiente como para que no entren en conflicto con la alimentación».

Otra contraprestación es que tampoco están libres de emisiones indirectas durante su producción. «Son renovables porque las plantas absorben carbón al crecer, pero en la agricultura se usan nitratos que vienen del carbono y se necesitan tractores y transporte, se hacen kilómetros. No hay nada que tenga un impacto cero», matiza el profesor.

Nuevos aviones

Otra estrategia de reducción de carbono que se aplica ya en la industria es la sustitución de aviones por aparatos de última generación que ofrecen los mismos rendimientos emitiendo la mitad de GEI que un avión de la década de los 90. Sin embargo, y como se destaca en el ‘Libro blanco del I+D+i para la sostenibilidad de la aviación en España’, recién publicado por la Agencia Estatal de Seguridad Aérea (Aesa), el tráfico aéreo se ha multiplicado casi por cuatro en nuestro país desde entonces, por lo que la mejora tecnológica no es suficiente. Esta medida, como recoge la agencia europea de seguridad aérea, Eurocontrol, en un estudio sobre la ineficiencia de las operaciones recién publicado, puede reducir las emisiones de la aviación comercial entre un 15 y un 20%.

Lo urgente es reducir la contaminación, pero el objetivo final para el sector es inventar el avión neutro en carbono. Sólo las aeronaves eléctricas, sin emisiones directas de ningún tipo, y las de hidrógeno, que sólo expelen vapor de agua, optan a este título.

Airbus ha sido el fabricante que ha apostado con más claridad por el hidrógeno y ha arriesgado hasta una fecha de entrada en el mercado: la compañía con sede en Holanda aseguró el pasado septiembre que sus aviones ZeroE volarán en 2035.

El hidrógeno puede utilizarse en motores de combustión o en forma de baterías para alimentar un motor eléctrico. Pese a ser el elemento más abundante en el universo, su obtención y distribución plantea también muchas dificultades.

De un lado, garantizar la seguridad de la logística supone un reto enorme. «El hidrógeno debe estar a 150 grados, en estado líquido, para que tenga una densidad de energía elevada. Y cuanto más denso más peligroso es. Puede explotar en contacto con el oxígeno», señala Riba, con el estallido del Challenger en 1986 en mente.

De otro, su producción tiene un importante impacto ambiental. Lo explica el catedrático de la UPC: «El hidrógeno puede ser de origen renovable o no. Una forma de conseguirlo es con gas natural, la forma más barata y no renovable, o conseguirlo disociándolo del agua de ríos, pantanos y mares a través de la electrólisis. Eso requiere mucha energía eléctrica». Riba esboza un paisaje con grandes extensiones ocupadas por plantas eólicas y fotovoltaicas para extraer el hidrógeno que necesitará el nuevo transporte.

Un técnico sostiene una muestra de un SAF. | ATAG
Un técnico sostiene una muestra de un SAF. | ATAG

Aún más lejos se encuentra el avión 100% eléctrico. La única forma de disponer de potencia suficiente para el vuelo es el almacenamiento de electricidad en baterías -el límite físico de eficiencia de las células fotovoltaicas del 26% descarta esta opción-, pero esta tecnología no puede ofrecer todavía soluciones aplicables a la aeronáutica comercial. «Sería necesario algún tipo de batería superdensa. Es la mejor opción para el sector, porque no habría que cambiar casi nada en los aviones», añade el experto en ingeniería eléctrica.

Con la generación cero emisiones aún en laboratorios, los motores híbridos ejercen, como ocurre en los automóviles, de tecnología de transición. La Aesa los destaca en su libro como una de las estrategias que más está impulsando la UE a través de programas como los fondos de investigación Horizonte 2020, el grupo de expertos para la sostenibilidad en operación de vuelos SESAR o el programa de investigación conjunta Clean Sky.

Los aviones híbridos conectan una turbina de combustión que se acopla a un generador eléctrico que a su vez carga baterías. «Pensemos en una dinamo muy evolucionada, es un sistema parecido al de las centrales termoeléctricas», aclara el profesor de la UPC. Dependiendo del grado de hibridación se cubre en mayor o medida la demanda eléctrica de la nave. En 2030, se espera que estén en condiciones de empezar la sustitución de los aviones de combustión como estándar.

Gestión de vuelos

Otra de las estrategias del sector pasa por reformar la gestión del tráfico aéreo. El pasado septiembre, la CE amplió el alcance de la fusión de espacios aéreos de la UE, denominada Cielo Único Europeo (CUE), para lograr una reducción del 10% de las emisiones del sector con una gestión más eficiente de rutas y aeropuertos.

Como explica una fuente del servicio de Medio Ambiente de Aesa, «la cuestión es optimizar la ruta en distancia, altitud, consumo y el apagado y encendido del motor y para ello todas las partes deben contribuir: compañías aéreas, personal de vuelo, aeropuertos, control de tráfico aéreo». «Hay vuelos muy ineficientes que acumulan retrasos en el rodaje en aeropuertos y en las llegadas, no pueden volar a la altura óptima y en los que el comandante va a acelerar todo lo posible porque llega tarde a destino. Todas estas ineficiencias aumentan hasta un 5% las emisiones. También hay zonas que hay que evitar con un rodeo. No hay un sistema totalmente unificado a nivel europeo que promueva la eficiencia total. El Cielo Único Europeo intenta controlar todo eso y armonizar las rutas», continúa el experto de la agencia. El desafío técnico del proyecto en una Europa saturada de aviones «impide que haya fecha para la implantación completa de todas las capacidades que aportará el CUE», lamenta.

Andrés Valdés

3 comentarios

  • La fuente de AESA debería reconocer que, la única responsable de no cumplir con la aplicación de medidas para la reducción del 10% de emisiones, es la propia Agencia Estatal de Seguridad Aérea, que no parece que lo tenga regulado, ni que disponga de un servicio de inspección, ni, por tanto, pueden ser, los incumplimientos, objeto de sanción. Solo la buena voluntad de los actores, que son mayoría, permite llegar a ese 5%. Tampoco, creo que la Agencia, diga todo lo que hay respecto al Cielo Único Europeo, porque la tecnología hace tiempo que está en el mercado y en SESAR se ha puesto mucho dinero para trabajar desde hace más de diez años en su desarrollo. La realidad es que manda la política insolidaria, de la que España no se escapa, y se prefiere llevar las fronteras terrestres al espacio