Un biocombustible de aviación (también conocido como biocombustible para aviones [1] o biocombustible de aviación (BAF) [2] ) es un biocombustible utilizado para propulsar aeronaves y es un combustible de aviación sostenible (SAF). La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) lo considera un elemento clave para reducir el impacto ambiental de la aviación . [3] El biocombustible de aviación se utiliza para descarbonizar los viajes aéreos de media y larga distancia. Estos tipos de viajes generan la mayor cantidad de emisiones y podrían extender la vida útil de los tipos de aeronaves más antiguos al reducir su huella de carbono. El queroseno parafínico sintético (SPK) se refiere a cualquier combustible no basado en petróleo diseñado para reemplazar el combustible para aviones de queroseno , que a menudo, pero no siempre, se fabrica a partir de biomasa.
Los biocombustibles son combustibles derivados de biomasa de plantas, animales o desechos; dependiendo del tipo de biomasa que se utilice, podrían reducir las emisiones de CO2 entre un 20 y un 98 % en comparación con el combustible para aviones convencional . [4]
El primer vuelo de prueba con biocombustible mezclado se realizó en 2008, y en 2011 se permitió el uso de combustibles mezclados con un 50 % de biocombustibles en vuelos comerciales. En 2023, la producción de SAF fue de 600 millones de litros, lo que representa el 0,2 % del uso mundial de combustible para aviones. [5]
La tecnología SAF enfrenta desafíos significativos debido a las limitaciones de materia prima. Los aceites y grasas conocidos como ésteres hidrotratados y ácidos grasos (Hefa), cruciales para la producción de SAF, tienen una oferta limitada a medida que aumenta la demanda. Si bien la tecnología avanzada de combustibles electrónicos , que combina CO2 residual con hidrógeno limpio , presenta una solución prometedora, aún está en desarrollo y tiene costos elevados. Para superar estos problemas, los desarrolladores de SAF están explorando materias primas más disponibles, como biomasa leñosa y desechos agrícolas y municipales, con el objetivo de producir combustible para aviones con menos carbono de manera más sostenible y eficiente. [7] [8]
Impacto ambiental
Las plantas absorben dióxido de carbono a medida que crecen, por lo que los biocombustibles de origen vegetal emiten solo la misma cantidad de gases de efecto invernadero que habían absorbido anteriormente. Sin embargo, la producción, el procesamiento y el transporte de biocombustibles emiten gases de efecto invernadero, lo que reduce el ahorro de emisiones. [2] Los biocombustibles que generan el mayor ahorro de emisiones son los derivados de algas fotosintéticas (ahorro del 98 %), aunque la tecnología no está desarrollada, y los derivados de cultivos no alimentarios y residuos forestales (ahorro del 91 al 95 %). [2]
El aceite de jatropha , un aceite no alimentario utilizado como biocombustible, reduce las emisiones de CO2 en un 50-80% en comparación con Jet-A1, un combustible a base de queroseno . [9] La jatropha, utilizada para biodiésel , puede prosperar en tierras marginales donde la mayoría de las plantas producen bajos rendimientos . [10] [11] Una evaluación del ciclo de vida de la jatropha estimó que los biocombustibles podrían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 85% si se utilizan tierras que antes eran agropastorales, o aumentar las emisiones hasta en un 60% si se convierten los bosques naturales. [12]
El combustible de aviación a partir de materias primas derivadas de desechos húmedos ("VFA-SAF") proporciona un beneficio ambiental adicional. Los desechos húmedos consisten en desechos de vertederos, lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales, desechos agrícolas, grasas y grasas. Los desechos húmedos se pueden convertir en ácidos grasos volátiles (VFA), que luego se pueden mejorar catalíticamente para SAF. Los desechos húmedos son una materia prima abundante y de bajo costo, con el potencial de reemplazar el 20% del combustible fósil para aviones de EE. UU. [17] Esto reduce la necesidad de cultivar cultivos específicamente para combustible, que en sí mismo es intensivo en energía y aumenta las emisiones de CO2 a lo largo de su ciclo de vida. Las materias primas de desechos húmedos para SAF desvían los desechos de los vertederos. La desviación tiene el potencial de eliminar el 17% de las emisiones de metano de EE. UU. en todos los sectores. La huella de carbono de VFA-SAF es un 165% menor que la del combustible fósil de aviación. [17] Esta tecnología está en su infancia; aunque las empresas emergentes están trabajando para hacer de esta una solución viable. Alder Renewables, BioVeritas y ChainCraft son algunas organizaciones comprometidas con esto.
La NASA ha determinado que una mezcla de 50% de biocombustibles para aviación puede reducir las emisiones de partículas causadas por el tráfico aéreo entre un 50 y un 70%. [18] Los biocombustibles no contienen compuestos de azufre y, por lo tanto, no emiten dióxido de azufre . [ cita requerida ]
En junio de 2011, la Especificación revisada para combustible de turbina de aviación que contiene hidrocarburos sintetizados ( ASTM D7566) permitió a las aerolíneas comerciales mezclar hasta un 50% de biocombustibles con combustible para aviones convencional. [25] La seguridad y el rendimiento del combustible para aviones utilizado en vuelos de pasajeros están certificados por ASTM International . [26] Los biocombustibles fueron aprobados para uso comercial después de una revisión técnica de varios años por parte de fabricantes de aeronaves , fabricantes de motores y compañías petroleras . [27] Posteriormente, algunas aerolíneas experimentaron con biocombustibles en vuelos comerciales. [28] A julio de 2020, se publicaron siete anexos a la D7566, incluidos varios tipos de biocombustibles: [29]
Queroseno parafínico sintético Fischer-Tropsch con aromáticos (FT-SPK/A, 2015)
Alcohol para queroseno sintético parafínico (ATJ-SPK, 2016)
Queroseno sintetizado por hidrotermólisis catalítica (CH-SK o CHJ; 2020).
En diciembre de 2011, la FAA otorgó 7,7 millones de dólares a ocho empresas para desarrollar combustibles sostenibles , especialmente a partir de alcoholes , azúcares, biomasa y materia orgánica como aceites de pirólisis , dentro de sus programas CAAFI y CLEEN . [30]
El proveedor de biocombustibles Solena se declaró en quiebra en 2015. [31]
En el otoño de 2016, la Organización de Aviación Civil Internacional anunció planes para múltiples medidas, incluido el desarrollo y la implementación de combustibles de aviación sostenibles. [34]
Decenas de empresas recibieron cientos de millones en capital de riesgo entre 2005 y 2012 para extraer combustible de las algas; algunas prometieron combustible a precios competitivos para 2012 y una producción de 1.000 millones de galones estadounidenses (3,8 millones de m3 ) para 2012-2014. [35] Para 2017, la mayoría de las empresas habían desaparecido o cambiado sus planes de negocios para centrarse en otros mercados. [35]
En 2019, el 0,1% del combustible era SAF: [36] La Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA) apoyó la adopción de combustible de aviación sostenible, apuntando en 2019 a una participación del 2% para 2025: 7 millones de m3 ( 1.800 millones de galones estadounidenses). [37] [19]
En 2019, United Airlines compró hasta 10 millones de galones estadounidenses (38.000 m3 ) de SAF a World Energy durante dos años. [38]
Para ese año, Virgin Australia había abastecido de combustible a más de 700 vuelos y volado más de un millón de kilómetros, nacionales e internacionales, utilizando el combustible de alcohol para aviones de Gevo . [39] Virgin Atlantic estaba trabajando para utilizar regularmente combustible derivado de los gases residuales de las acerías , con LanzaTech . [40] British Airways quería convertir los residuos domésticos en combustible para aviones con Velocys . [40] United Airlines se comprometió a 900 millones de galones estadounidenses (3.400.000 m3 ) de combustible de aviación sostenible durante 10 años de Fulcrum BioEnergy (de su consumo de combustible de 4.100 millones de galones estadounidenses (16.000.000 m3 ) en 2018), después de una inversión de 30 millones de dólares en 2015. [40]
A partir de 2020, Qantas planeó utilizar una mezcla 50/50 del biocombustible de SG Preston en sus vuelos Los Ángeles-Australia. SG Preston también planeó proporcionar combustible a JetBlue Airways durante 10 años. [40] En sus sitios de Singapur , Róterdam y Porvoo , Neste de Finlandia esperaba mejorar su capacidad de producción de combustible renovable de 2,7 a 3,0 millones de toneladas (6,0 a 6,6 mil millones de libras) al año para 2020, y aumentar su capacidad de Singapur en 1,3 millones de toneladas (2,9 mil millones de libras) para alcanzar 4,5 millones de toneladas (9,9 mil millones de libras) en 2022 invirtiendo 1,4 mil millones de euros (1,6 mil millones de dólares). [40]
En 2020, International Airlines Group había invertido 400 millones de dólares para convertir los residuos en combustible de aviación sostenible con Velocys . [41]
A principios de 2021, el director ejecutivo de Boeing, Dave Calhoun, afirmó que los combustibles de aviación sostenibles de uso directo son "la única respuesta entre ahora y 2050" para reducir las emisiones de carbono. [42] En mayo de 2021, la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) estableció un objetivo para que la industria de la aviación alcance emisiones netas de carbono cero para 2050, con el SAF como componente clave. [43]
La Ley de Reducción de la Inflación de 2022 introdujo el Programa de Subvenciones para la Transición Sostenible de la Aviación (FAST, por sus siglas en inglés). El programa otorga 244,5 millones de dólares en subvenciones para la "producción, transporte, mezcla y almacenamiento" relacionados con el combustible de aviación. [44] En noviembre de 2022, los combustibles de aviación sostenibles fueron un tema en la COP26 . [45]
A partir de 2023, el 90% del biocombustible se producirá a partir de semillas oleaginosas y caña de azúcar, que se cultivan únicamente para este propósito. [46]
Producción
El combustible para aviones es una mezcla de varios hidrocarburos . La mezcla está restringida por los requisitos del producto, por ejemplo, el punto de congelación y el punto de humo . Los combustibles para aviones a veces se clasifican como de tipo queroseno o de tipo nafta . Los combustibles de tipo queroseno incluyen Jet A, Jet A-1, JP-5 y JP-8. Los combustibles para aviones de tipo nafta, a veces denominados combustibles para aviones de "corte ancho", incluyen Jet B y JP-4.
Los biocombustibles "drop-in" son biocombustibles que son intercambiables con los combustibles convencionales. La obtención de combustible para aviones "drop-in" a partir de fuentes de origen biológico está aprobada por ASTM a través de dos vías. ASTM ha determinado que es seguro mezclar un 50% de SPK en combustibles para aviones comunes. [47] [26] Se han realizado pruebas mezclando queroseno parafínico sintético (SPK) en concentraciones considerablemente más altas. [48]
La vía de alcohol a jet (ATJ) toma alcoholes como el etanol o el butanol y los desoxigena y procesa para convertirlos en combustibles para jets. [53] Empresas como LanzaTech han creado ATJ-SPK a partir del CO2 de los gases de combustión . [54] El etanol se produce a partir del CO de los gases de combustión utilizando microbios como Clostridium autoethanogenum . En 2016, LanzaTech demostró su tecnología a escala piloto en Nueva Zelanda, utilizando gases residuales industriales de la industria del acero como materia prima. [55] [56] [57] Gevo desarrolló tecnología para modernizar las plantas de etanol existentes para producir isobutanol . [58] El queroseno parafínico sintético de alcohol a jet (ATJ-SPK) es una vía probada para proporcionar combustible de base biológica con bajo contenido de carbono. [ cita requerida ]
Rutas de producción futuras
Se están desarrollando sistemas que utilizan biología sintética para crear hidrocarburos:
El proyecto SUN-to-LIQUID está examinando los combustibles de hidrocarburos Fischer-Tropsch (queroseno solar) mediante el uso de un reactor solar . [59] [60] [61]
Alder Fuels propone convertir biomasa lignocelulósica (un tipo común de desecho de la silvicultura y la agricultura) en un "crudo verde" rico en hidrocarburos mediante pirólisis (véase: aceite de pirólisis ). El crudo verde se puede convertir en combustible en refinerías como el petróleo crudo. [62]
Universal Fuel Technologies está comercializando su tecnología Flexiforming que puede utilizar diferentes materias primas e incluso subproductos de los procesos de fabricación de combustibles renovables existentes para producir SAF. [63]
Motores de pistón
Los motores de pistón pequeños se pueden modificar para quemar etanol . [64] Swift Fuel , una alternativa de biocombustible al avgas , fue aprobado como combustible de prueba por ASTM International en diciembre de 2009. [65] [66]
Desafíos técnicos
Los materiales de caucho a base de nitrilo se expanden en presencia de compuestos aromáticos presentes en los combustibles derivados del petróleo convencionales. Los biocombustibles puros que no están mezclados con petróleo y no contienen aditivos a base de parafina pueden hacer que los sellos y las mangueras de caucho se encojan. [67] Existen sustitutos de caucho sintético que no se ven afectados negativamente por los biocombustibles, como el Viton , para los sellos y las mangueras. [68]
En 2019, la Agencia Internacional de Energía pronosticó que la producción de SAF debería crecer de 18 a 75 mil millones de litros entre 2025 y 2040, lo que representa una participación del 5% al 19% del combustible de aviación. [19] Para 2019, el costo de producción de combustible fósil para aviones era de $ 0,3-0,6 por L dado un barril de petróleo crudo de $ 50-100 , mientras que el costo de producción de biocombustible de aviación era de $ 0,7-1,6, necesitando un barril de petróleo crudo de $ 110-260 para alcanzar el punto de equilibrio . [19]
A partir de 2020, [actualizar]el biocombustible de aviación era más caro que el queroseno fósil para aviones, [1] considerando los impuestos y subsidios a la aviación en ese momento. [70]
En 2016, el aeropuerto de Oslo se convirtió en el primer aeropuerto internacional en ofrecer combustible de aviación sostenible como parte de su combinación de combustible.
En 2022, unos 450.000 vuelos habían utilizado combustibles sostenibles como parte de la combinación de combustibles, aunque dichos combustibles eran aproximadamente tres veces más caros que el combustible fósil para aviones tradicional o el queroseno . [72]
Proceso de dar un título
Una certificación de sostenibilidad de SAF garantiza que el producto cumple con criterios centrados en consideraciones ambientales, sociales y económicas de " triple resultado ". En virtud de muchos esquemas de regulación de emisiones, como el Régimen de Comercio de Emisiones de la Unión Europea (EUTS), un producto SAF certificado puede estar exento de los costos de responsabilidad por cumplimiento de las normas de carbono. [73] Esto mejora marginalmente la competitividad económica de SAF frente a los combustibles fósiles. [74]
El primer organismo de prestigio que puso en marcha un sistema de certificación de biocombustibles sostenibles fue la ONG europea Roundtable on Sustainable Biomaterials (RSB). [75] Las principales aerolíneas y otros signatarios del Sustainable Aviation Fuel Users Group (SAFUG) se comprometieron a apoyar a la RSB como su proveedor de certificación preferido. [76] [77]
Las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles sostenibles deben ser inferiores a las de los combustibles a los que sustituyen: al menos el 50 % para la producción construida antes del 5 de octubre de 2015, el 60 % después de esa fecha y el 65 % después de 2021. Las materias primas no pueden proceder de tierras con una gran biodiversidad o con grandes reservas de carbono (es decir, bosques primarios y protegidos, pastizales ricos en biodiversidad, humedales y turberas ). Otras cuestiones de sostenibilidad se establecen en el Reglamento de gobernanza y pueden cubrirse de forma voluntaria.
OACI 'CORSIA'
Reducción de GEI - Criterio 1: reducciones del ciclo de vida de al menos el 10% en comparación con los combustibles fósiles. Reserva de carbono - Criterio 1: no producido a partir de biomasa obtenida de tierras cuyos usos cambiaron después del 1 de enero de 2008 de bosques primarios, humedales o turberas, ya que todas estas tierras tienen altas reservas de carbono. Criterio 2: Para los cambios de uso de la tierra después del 1 de enero de 2008 (utilizando las categorías de tierras del IPCC), si las emisiones derivadas del cambio directo del uso de la tierra (DLUC) superan el valor predeterminado del cambio inducido del uso de la tierra (ILUC), el valor del DLUC reemplaza el valor predeterminado (ILUC).
Impacto global
A medida que surjan esquemas de comercio de emisiones y otros regímenes de cumplimiento de carbono, es probable que ciertos biocombustibles sean exentos ("con tasa cero") por los gobiernos del cumplimiento debido a su naturaleza de circuito cerrado, si pueden demostrar las credenciales apropiadas. Por ejemplo, en el EUTS, se aceptó la propuesta de SAFUG [78] de que solo los combustibles certificados como sostenibles por la RSB o un organismo similar serían sujetos a tasa cero. [79] SAFUG fue formado por un grupo de aerolíneas interesadas en 2008 bajo los auspicios de Boeing Commercial Airplanes . Las aerolíneas miembro representaban más del 15% de la industria y firmaron un compromiso para trabajar hacia el SAF. [80] [81]
Además de la certificación SAF, la integridad de los productores de biocombustibles de aviación y sus productos podría evaluarse mediante medios como el Carbon War Room de Richard Branson , [82] o la iniciativa Renewable Jet Fuels. [83] Esta última trabaja con empresas como LanzaTech, SG Biofuels, AltAir, Solazyme y Sapphire. [84] [ verificación necesaria ]
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^ Bergero, Candelaria; et al. (30 de enero de 2023). "Caminos hacia emisiones netas cero de la aviación" (PDF) . Nature Sustainability . 6 (4): 404–414. Bibcode :2023NatSu...6..404B. doi : 10.1038/s41893-022-01046-9 . S2CID 256449498.
Lectura adicional
Adam Klauber ( Rocky Mountain Institute ); Isaac Toussie (Rocky Mountain Institute); Steve Csonka (Iniciativa de Combustibles Alternativos para la Aviación Comercial); Barbara Bramble ( Federación Nacional de Vida Silvestre ) (23 de octubre de 2017). "Opinión: Los biocombustibles son sostenibles y esenciales para el futuro de la aviación". Semana de la aviación y tecnología espacial .
"Combustible de aviación sostenible" (PDF) . Gevo . Diciembre de 2019. El queroseno parafínico sintético derivado del alcohol es una vía comprobada para ofrecer una opción de base biológica y baja en carbono a los viajeros
McKinsey & Company (noviembre de 2020). Clean Skies for Tomorrow (PDF) (informe). Foro Económico Mundial. Combustibles de aviación sostenibles como vía hacia una aviación con emisiones netas cero
Enlaces externos
"Sustainable Sky Institute", un grupo de expertos y de acción sin ánimo de lucro centrado en [...] la transformación del mercado del sistema de transporte aéreo mundial hacia un futuro sostenible a largo plazo
"La industria de la aviación reduce su huella ambiental". Aviación: beneficios más allá de las fronteras . Grupo de Acción del Transporte Aéreo .
"Iniciativa nórdica para una aviación sostenible". Archivado desde el original el 2 de abril de 2015. Consultado el 27 de marzo de 2015. Asociación nórdica que trabaja para promover y desarrollar una industria de la aviación más sostenible, con un enfoque específico en los combustibles alternativos sostenibles.
"Mesa redonda sobre biocombustibles sostenibles". La RSB apoya el desarrollo de una bioeconomía sostenible
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