Un biocombustible de aviación (también conocido como biocombustible para aviones [1] o combustible de bioaviación (BAF) [2] ) es un biocombustible utilizado para propulsar aviones 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 prolongar la vida útil de los tipos de aviones 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 queroseno para aviones , que a menudo, pero no siempre, se elabora a partir de biomasa.
Los biocombustibles son combustibles derivados de la biomasa a partir de plantas, animales o desechos; Dependiendo del tipo de biomasa que se utilice, podrían reducir las emisiones de CO 2 entre un 20% y un 98% en comparación con el combustible para aviones convencional . [4]
El primer vuelo de prueba utilizando biocombustibles mezclados fue en 2008, y en 2011, se permitieron 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 importantes debido a las limitaciones de materia prima. Los aceites y grasas conocidos como ésteres y ácidos grasos hidrotratados (Hefa), cruciales para la producción de SAF, tienen una oferta limitada a medida que aumenta la demanda. Aunque la tecnología avanzada de combustibles electrónicos , que combina CO2 residual con hidrógeno limpio , presenta una solución prometedora, todavía está en desarrollo y conlleva altos costos. Para superar estos problemas, los desarrolladores de SAF están explorando materias primas más fácilmente disponibles, como la biomasa leñosa y los desechos agrícolas y municipales, con el objetivo de producir combustible para aviones con bajas emisiones de carbono de manera más sostenible y eficiente. [7]
Impacto medioambiental
Las plantas absorben dióxido de carbono a medida que crecen, por lo que los biocombustibles de origen vegetal emiten sólo 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 con mayor ahorro de emisiones son los derivados de algas fotosintéticas (98% de ahorro), aunque la tecnología no está desarrollada, y los de cultivos no alimentarios y residuos forestales (91-95% de ahorro). [2]
El aceite de jatrofa , un aceite no alimentario utilizado como biocombustible, reduce las emisiones de CO2 entre un 50% y un 80% en comparación con el Jet-A1, un combustible a base de queroseno . [8] La jatropha, utilizada para biodiesel , puede prosperar en tierras marginales donde la mayoría de las plantas producen bajos rendimientos . [9] [10] Una evaluación del ciclo de vida de la jatrofa estimó que los biocombustibles podrían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 85% si se utilizan antiguas tierras agropastoriles, o aumentar las emisiones hasta en un 60% si se convierten bosques naturales. [11]
El combustible de aviación procedente de materia prima derivada de residuos húmedos ("VFA-SAF") proporciona un beneficio medioambiental adicional. Los residuos húmedos se componen de residuos de vertederos, lodos de plantas depuradoras de aguas residuales, residuos agrícolas, grasas y grasas. Los desechos húmedos se pueden convertir en ácidos grasos volátiles (AGV), que luego se pueden convertir catalíticamente en 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 en Estados Unidos. [16] Esto reduce la necesidad de cultivar cultivos específicos para combustible, que en sí mismo consume mucha energía y aumenta las emisiones de CO 2 a lo largo de su ciclo de vida. Las materias primas de desechos húmedos para SAF desvían los desechos de los vertederos. El desvío tiene el potencial de eliminar el 17% de las emisiones de metano de Estados Unidos en todos los sectores. La huella de carbono de VFA-SAF es un 165% menor que la del combustible fósil de aviación. [16] Esta tecnología está en su infancia; aunque las empresas emergentes están trabajando para que esta sea una solución viable. Alder Renewables, BioVeritas y ChainCraft son algunas de las organizaciones comprometidas con esto.
La NASA ha determinado que una mezcla del 50% de biocombustible de aviación puede reducir las emisiones de partículas causadas por el tráfico aéreo entre un 50% y un 70%. [17] Los biocombustibles no contienen compuestos de azufre y, por tanto, no emiten dióxido de azufre . [ cita necesaria ]
En junio de 2011, la Especificación revisada para combustible de turbinas de aviación que contiene hidrocarburos sintetizados ( ASTM D7566) permitía a las aerolíneas comerciales mezclar hasta un 50% de biocombustibles con combustible para aviones convencional. [24] La seguridad y el rendimiento del combustible para aviones utilizado en vuelos de pasajeros están certificados por ASTM International . [25] Los biocombustibles fueron aprobados para uso comercial después de una revisión técnica de varios años por parte de fabricantes de aviones , fabricantes de motores y compañías petroleras . [26] Posteriormente, algunas aerolíneas experimentaron con biocombustibles en vuelos comerciales. [27] En julio de 2020, se publicaron siete anexos de la D7566, incluidos varios tipos de biocombustibles: [28]
Queroseno parafínico sintético con aromáticos Fischer-Tropsch (FT-SPK/A, 2015)
Alcohol para inyectar queroseno parafínico sintético (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 . [29]
El proveedor de biocombustibles Solena se declaró en quiebra en 2015. [30]
En 2016, Thomas Brueck de Munich TU pronosticó que el cultivo de algas podría satisfacer entre el 3% y el 5% de las necesidades de combustible para aviones para 2050. [32]
En el otoño de 2016, la Organización de Aviación Civil Internacional anunció planes para múltiples medidas, incluido el desarrollo y despliegue de combustibles de aviación sostenibles. [33]
Decenas de empresas recibieron cientos de millones en capital de riesgo entre 2005 y 2012 para extraer fueloil de algas, algunos de los cuales prometían combustible a precios competitivos para 2012 y una producción de mil millones de galones estadounidenses (3,8 millones de m 3 ) para 2012-2014. [34] Para 2017, la mayoría de las empresas habían desaparecido o habían cambiado sus planes de negocio para centrarse en otros mercados. [34]
En 2019, el 0,1% del combustible era SAF: [35] La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) apoyó la adopción de combustible de aviación sostenible, con el objetivo en 2019 de alcanzar una participación del 2% para 2025: 7 millones de m 3 (1.800 millones de gal EE.UU.). [36] [18]
En 2019, United Airlines compró hasta 10 millones de galones estadounidenses (38.000 m 3 ) de SAF de World Energy durante dos años. [37]
Para ese año, Virgin Australia había abastecido más de 700 vuelos y recorrido más de un millón de kilómetros, nacionales e internacionales, utilizando el alcohol para combustible de Gevo . [38] Virgin Atlantic estaba trabajando para utilizar regularmente combustible derivado de los gases residuales de las acerías , con LanzaTech . [39] British Airways quería convertir los residuos domésticos en combustible para aviones con Velocys . [39] United Airlines se comprometió a suministrar 900 millones de gal EE.UU. (3.400.000 m 3 ) de combustible de aviación sostenible durante 10 años a partir de Fulcrum BioEnergy (de sus 4.100 millones de gal EE.UU. (16.000.000 m 3 ) de consumo de combustible en 2018), después de una inversión de 30 millones de dólares en 2015. [39]
A partir de 2020, Qantas planeaba utilizar una mezcla 50/50 de biocombustible de SG Preston en sus vuelos Los Ángeles-Australia. SG Preston también planeó suministrar combustible a JetBlue Airways durante 10 años. [39] En sus instalaciones de Singapur , Rotterdam y Porvoo , la finlandesa Neste 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. t (2.900 millones de libras) hasta alcanzar los 4,5 millones de t (9.900 millones de libras) en 2022 con una inversión de 1.400 millones de euros (1.600 millones de dólares). [39]
Para 2020, International Airlines Group había invertido 400 millones de dólares para convertir residuos en combustible de aviación sostenible con Velocys . [40]
A principios de 2021, el director ejecutivo de Boeing, Dave Calhoun, dijo que los combustibles de aviación sostenibles son "la única respuesta de aquí a 2050" para reducir las emisiones de carbono. [41] En mayo de 2021, la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) estableció el objetivo de que la industria de la aviación alcance emisiones netas de carbono cero para 2050, con SAF como componente clave. [42]
La Ley de Reducción de la Inflación de 2022 introdujo el Programa de Subvenciones para la Transición Sostenible de la Aviación (FAST). El programa proporciona 244,5 millones de dólares en subvenciones para "producción, transporte, mezcla y almacenamiento" relacionados con SAF. [43] En noviembre de 2022, los combustibles de aviación sostenibles fueron un tema en la COP26 . [44]
En 2023, el 90% del biocombustible se elaboraría a partir de semillas oleaginosas y caña de azúcar, que se cultivan únicamente para este fin. [45]
Producción
El combustible para aviones es una mezcla de varios hidrocarburos . La mezcla está restringida por los requisitos del producto, por ejemplo, punto de congelación y punto de humo . Los combustibles para aviones a veces se clasifican como de tipo queroseno o nafta . Los combustibles tipo queroseno incluyen Jet A, Jet A-1, JP-5 y JP-8. Los combustibles para aviones de tipo nafta, a veces denominados combustible para aviones de "corte amplio", incluyen Jet B y JP-4.
Los biocombustibles "directos" son biocombustibles que son intercambiables con los combustibles convencionales. La obtención de combustible para aviones "directo" a partir de fuentes biológicas está aprobada por la ASTM a través de dos rutas. ASTM ha descubierto que es seguro mezclar un 50% de SPK con combustibles para aviones regulares. [46] [25] Se han realizado pruebas mezclando queroseno parafínico sintético (SPK) en concentraciones considerablemente más altas. [47]
La vía alcohol-to-jet (ATJ) toma alcoholes como el etanol o el butanol , los desoxigena y los procesa para convertirlos en combustibles para aviones. [51] Empresas como LanzaTech han creado ATJ-SPK a partir del CO 2 de los gases de combustión . [52] El etanol se produce a partir de CO en 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. [53] [54] [55] Gevo desarrolló tecnología para modernizar las plantas de etanol existentes para producir isobutanol . [56] El queroseno parafínico sintético convertido en alcohol (ATJ-SPK) es una vía comprobada para suministrar combustible de base biológica y bajo en carbono. [ cita necesaria ]
Rutas de producción futuras
Se están desarrollando sistemas que utilizan la biología sintética para crear hidrocarburos:
El proyecto SUN-to-LIQUID examina los combustibles de hidrocarburos de Fischer-Tropsch (queroseno solar) mediante el uso de un reactor solar . [57] [58] [59]
Alder Fuels propone convertir la biomasa lignocelulósica (un tipo común de residuo forestal y agrícola) en un "crudo verde" rico en hidrocarburos mediante pirólisis (ver: aceite de pirólisis ). El crudo verde se puede convertir en combustible en refinerías, como el petróleo crudo. [60]
Motores de pistón
Los motores de pistón pequeños pueden modificarse para quemar etanol . [61] Swift Fuel , un biocombustible alternativo al avgas , fue aprobado como combustible de prueba por ASTM International en diciembre de 2009. [62] [63]
Desafíos técnicos
Los materiales de caucho a base de nitrilo se expanden en presencia de compuestos aromáticos que se encuentran en el combustible de petróleo convencional. Los biocombustibles puros que no se mezclan con petróleo y no contienen aditivos a base de parafina pueden hacer que las juntas de goma y las mangueras se encojan. [64] Se encuentran disponibles sustitutos del caucho sintético que no se ven afectados negativamente por los biocombustibles, como el Viton , para sellos y mangueras. [sesenta y cinco]
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. [18] En 2019, el costo de producción de combustible fósil para aviones era de 0,3 a 0,6 dólares por litro, considerando un barril de petróleo crudo de 50 a 100 dólares , mientras que el costo de producción de biocombustible para aviación era de 0,7 a 1,6 dólares, necesitando un barril de petróleo crudo de 110 a 260 dólares para alcanzar el punto de equilibrio . [18]
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. [67]
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 combustibles.
Se pueden crear combustibles sostenibles con energía renovable sin biomateriales. El carbono se puede obtener del CO 2para fabricar queroseno, etc. El hidrógeno se puede quemar o utilizar en una pila de combustible .
Hasta 2022, unos 450.000 vuelos habían utilizado combustibles sostenibles como parte de la combinación de combustibles, aunque dichos combustibles eran ~3 veces más caros que el combustible fósil tradicional para aviones o el queroseno . [69]
Certificación
Una certificación de sostenibilidad SAF garantiza que el producto satisface criterios centrados en consideraciones ambientales, sociales y económicas de " triple resultado ". Según 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 de cumplimiento de carbono. [70] Esto mejora marginalmente la competitividad económica de SAF frente a los combustibles fósiles. [71]
El primer organismo de renombre en lanzar un sistema de certificación de biocombustibles sostenibles fue la ONG Mesa Redonda sobre Biomateriales Sostenibles (RSB), con sede en Europa. [72] Las principales aerolíneas y otros signatarios del Grupo de Usuarios de Combustible de Aviación Sostenible (SAFUG) se comprometieron a apoyar a RSB como su proveedor de certificación preferido. [73] [74]
Las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de combustibles sostenibles deben ser inferiores a las de los combustibles que reemplazan: 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 obtenerse de tierras con alta biodiversidad. o altas reservas de carbono (es decir, bosques primarios y protegidos, pastizales, humedales y turberas ricos en biodiversidad ). 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 un 10% en comparación con los combustibles fósiles. Reservas de carbono - Criterio 1: no se produce a partir de biomasa obtenida de tierras cuyos usos cambiaron después del 1 de enero de 2008 de bosques primigenios, humedales o turberas, ya que todas estas tierras tienen altas reservas de carbono. Criterio 2: Para cambios de uso de la tierra después del 1 de enero de 2008 (utilizando las categorías de tierra del IPCC), si las emisiones provenientes del cambio directo de uso de la tierra (DLUC) exceden el valor predeterminado del cambio inducido de 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 emisiones de carbono, es probable que ciertos biocombustibles queden exentos ("con calificación cero") del cumplimiento por parte de los gobiernos debido a su naturaleza de circuito cerrado, si pueden demostrar las credenciales apropiadas. Por ejemplo, en el EUTS se aceptó la propuesta de SAFUG [75] de que sólo los combustibles certificados como sostenibles por la RSB o un organismo similar tendrían tasa cero. [76] SAFUG fue formada por un grupo de aerolíneas interesadas en 2008 bajo los auspicios de Boeing Commercial Airplanes . Las aerolíneas miembros representaban más del 15% de la industria y firmaron un compromiso de trabajar para lograr SAF. [77] [78]
Además de la certificación SAF, la integridad de los productores de biocombustibles de aviación y sus productos podría evaluarse por medios como el Carbon War Room de Richard Branson [79] o la iniciativa Renewable Jet Fuels. [80] Este último trabaja con empresas como LanzaTech, SG Biofuels, AltAir, Solazyme y Sapphire. [81] [ se necesita verificación ]
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^ "Instituto del Cielo Sostenible". Instituto Cielo Sostenible . Consultado el 26 de abril de 2016 .
^ Bergero, Candelaria; et al. (30 de enero de 2023). "Caminos hacia emisiones netas cero de la aviación" (PDF) . Sostenibilidad de la Naturaleza . 6 (4): 404–414. Código Bib : 2023NatSu...6..404B. doi : 10.1038/s41893-022-01046-9 . S2CID 256449498.
Otras lecturas
Adam Klauber ( Instituto de las Montañas Rocosas ); Isaac Toussie (Instituto de las Montañas Rocosas); Steve Csonka (Iniciativa de Combustibles Alternativos para la Aviación Comercial); Barbara Bramble ( Federación Nacional de Vida Silvestre ) (23 de octubre de 2017). "Opinión: Biocombustibles sostenibles, 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 transformado en alcohol es una vía comprobada para ofrecer a los viajeros una opción de base biológica y baja en carbono
McKinsey & Company (noviembre de 2020). Cielos limpios para el mañana (PDF) (Reporte). Foro Economico Mundial. Combustibles de aviación sostenibles como camino hacia la aviación neta cero
enlaces externos
"Instituto del Cielo Sostenible". think tank/do tank sin fines de lucro centrado en [...] la transformación del mercado del sistema de transporte aéreo mundial hacia un [...] futuro sostenible a largo plazo
"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 combustibles alternativos sostenibles.
"Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sostenibles". La RSB apoya el desarrollo de una bioeconomía sostenible
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