Innovación para descarbonizar el sector de la aviación

28 de noviembre de 2023. Un Boeing 787 despega del aeropuerto de Heathrow, en Londres, con destino al JFK de Nueva York. Sus asientos van casi vacíos, apenas ocupados por los miembros de la tripulación, el dueño de la aerolínea y algunas personas más. Y es que aunque el Boeing 787 es un típico avión de pasajeros cubriendo una de las líneas comerciales más transitadas del mundo, este viaje tiene poco de convencional. Es el primer gran vuelo que se ha completado sin utilizar combustibles fósiles.

En su lugar, los depósitos de la aeronave, que recorrió el trayecto con éxito y en el tiempo habitual, estaban cargados de combustible SAF (las siglas en inglés de combustible sostenible para aviación). Esto son derivado de residuos de grasas vegetales, incluyendo aceite de cocina usado. De acuerdo con la compañía operadora, Virgin Atlantic, el combustible utilizado supone una reducción del 70% en las emisiones de dióxido de carbono (uno de los principales gases de efecto invernadero) respecto al combustible tradicional.

Es solo un pequeño paso en la estrategia de la compañía para alcanzar las cero emisiones de carbono en 2050. Aunque queda mucho camino por recorrer, es también un hito significativo para una de las industrias de más difícil descarbonización. Desde su interior, confían en poder reducir emisiones de forma drástica sin alterar demasiado el modelo de negocio. Para ello, el rumbo de vuelo lo marca la innovación.

La reducción de emisiones en el transporte aéreo

El sector de la aviación no es, en términos absolutos, el que más peso tiene entre las causas del cambio climático. Contribuye a un 2,5 % de las emisiones globales de CO2 y a un 1,9 % de todas las emisiones de gases de efecto invernadero. La industria del acero, por ejemplo, genera un 7,2% de las emisiones de gases y el transporte por carretera un 11 %. Sin embargo, las emisiones de la aviación se reparten de forma muy desigual, dado que la mayor parte de los habitantes del planeta nunca se sube a un avión. Así, a medida que más gente acceda a este medio de transporte, las emisiones crecerán. Por comparar, un pasajero de un vuelo doméstico emite 246 gramos de CO2 por kilómetro recorrido, frente a los 35 gramos de alguien que coja un tren.

Las políticas puestas en marcha para frenar el cambio climático, el interés de los inversores en activos sostenibles a largo plazo o las preferencias de los consumidores por sistemas de transporte más verdes, entre otros factores, han hecho que la industria de la aviación se haya marcado como prioridad reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. El camino, sin embargo, es complicado, ya que es el medio de transporte más difícil de descarbonizar: hoy por hoy, no existe alternativa más eficiente ni sostenible económicamente que el combustible de jet, formado por diferentes tipos de derivados del petróleo.

“La aviación no es ajena a los problemas de otras industrias, pero sí tiene un marco un poco más particular, que hace que sus procesos sean más lentos”, explica Alejandro de Quero Cordero, responsable de sostenibilidad para el sector aeroespacial en el Foro Económico Mundial. “La industria de la aviación es una industria compleja que depende de muchos tipos de compañías. Todas son necesarias para el ecosistema y todas tienen que colaborar con el resto para alcanzar los objetivos de descarbonización. Además, los organismos reguladores deben garantizar que todas las nuevas tecnologías son adecuadas, con especial atención a la seguridad de los pasajeros. Por último, la industria depende de cierta coordinación con los gobiernos, ya que las regulaciones son la base de la seguridad financiera para los inversores”.

Tecnologías para descarbonizar la aviación

Con el complejo camino de la descarbonización por delante, la industria de la aviación está desarrollando diferentes alternativas.

SAF: más allá del aceite usado. La industria de la aviación reparte sus emisiones a lo largo de toda la cadena de suministro. Sin embargo, la mayor parte se concentran en el uso de las aeronaves y, en particular, en los vuelos de aviones de más de 100 pasajeros. Para reducir el grueso de estas emisiones, el camino más corto es cambiar la forma en que propulsan las aeronaves y ahí es donde los combustibles sostenibles para aviación (SAF) aparecen como la mejor alternativa a corto plazo.

Estos combustibles son similares a los derivados del petróleo, por lo que para usarlos apenas hay que intervenir en el funcionamiento de los aviones, y pueden ser producidos a partir de diferentes productos residuales, como las basuras urbanas, los aceites usados o los restos de poda y agricultura. Incluso puede generarse a partir de la captura de CO2 mediante hidrógeno verde. “En el corto plazo, los combustibles SAF son la prioridad. Su compatibilidad con los aviones existentes es muy elevada, por lo que casi no habría impedimentos técnicos ni de seguridad a su adaptación”, señala Quero Cordero.

El gran desafío, hoy por hoy, está en su producción y su escalabilidad. “Se estima que para alcanzar los objetivos de descarbonización de 2030, se necesitarían unas 300 plantas de SAF capaces de producir 40 millones de toneladas. Para el año 2050, deberían ser unas 1.600 plantas para producir entre unos 300 y 370 millones de toneladas”, añade el experto. “Hoy por hoy, apenas hay una decena de proyectos en marcha. Dentro de solamente dos años debería empezarse con la producción en masa de SAF, si queremos alcanzar nuestras ambiciones como industria”.

Electrificación. Cambiar los motores de combustión por otros más sencillos, alimentados por una batería eléctrica, es la solución por la que se está apostando en otros medios de transporte como el coche. Llevarla al entorno de la aviación no es sencillo. La densidad actual de las baterías (que hace que para lograr la potencia y la autonomía necesarias para un vuelo se requieran dispositivos de gran tamaño y peso) es el principal obstáculo para la electrificación inmediata del sector, aunque existen otros.

“Los aviones con baterías eléctricas no suponen una gran parte del mercado actual, y probablemente, tampoco lo harán en el futuro. Tienen ciertos impedimentos”, señala el experto aeroespacial del Foro Económico Mundial. “Hay que continuar investigando e innovando para mejorar el número de ciclos de las baterías y su gestión fuera y dentro de los aeropuertos, adaptar la infraestructura para tener puntos de carga o mejorar en la densidad energética, entre otros aspectos”.

Sin embargo, tal como recogen en el informe ‘Decarbonizing aerospace’, de Deloitte, la propulsión eléctrica sí podría jugar un papel en la descarbonización a medio y largo plazo. Por un lado, propulsando los aviones más pequeños para rutas cortas , en las que la autonomía no sea un problema. Y, por otro, como complemento de motores híbridos que funcionen con baterías y combustibles tipo SAF.

Hidrógeno. “Los aviones de hidrógeno pueden ser una solución mucho más interesante para el futuro. Esta tecnología tendría también sus impedimentos, pero su rango de acción es mucho más prometedor que el de las baterías eléctricas”, explica De Quero Cordero. “Por ejemplo, en los vuelos cortos, de alrededor de dos horas y para unos 250 pasajeros, que representan hasta un 40% de todas las emisiones de CO2 del sector, podría ser una solución muy útil”.

Hoy por hoy, el hidrógeno sigue produciéndose en su mayor parte como derivado de los combustibles fósiles, tal como señalan desde la Agencia Internacional de la Energía. Para que significase una reducción real de emisiones, los aviones deberían utilizar hidrógeno verde (producido con energía renovable), un vector energético que está todavía en una fase muy temprana de desarrollo. “Los aviones de hidrógeno podrían entrar en operación mucho después de los eléctricos o los híbridos”, añade De Quero Cordero. “Se estima que pueden ser completamente operativos para el año 2040”.

Mejora de la eficiencia de las aeronaves

De acuerdo con el analista del Foro Económico Mundial, una gran parte de los esfuerzos para descarbonizar la aviación de aquí a 2050 (entre un 45 y un 50%) dependen directamente de los distintos tipos de SAF. Las baterías y otras alternativas como el hidrógeno, contribuirán con entre un 10 y un 12%. “El resto, otra gran parte, llegará a través de la mejora de la aerodinámica de los avr, nuevos diseños de estructuras de alas

Boeing, por ejemplo, está estudiando con la NASA a través del programa Sustainable Flight Demonstrator, nuevos diseños de estructuras de alas que pueden contribuir a reducir el consumo de combustible en un 30% con respecto a los mismos aviones con alas convencionales. Los últimos modelos de fuselaje ancho de Airbus (como el A330) incorporan también mejoras aerodinámicas para reducir el consumo, así como motores más eficientes. El A330neo, por ejemplo, cuenta con un nuevo motor de Rolls Royce que consume un 14% menos de combustible.

“Con respecto a los motores en concreto, los grandes fabricantes están explorando modelos diferentes a lo que se ha visto hasta el momento. Es el caso del motor RISE (desarrollado por General Electric y Safran Aircraft Engines). Se trata de un motor tipo ‘open fan’ –estos modelos permiten que la turbina vaya sin la típica carcasa que la recubre, mejorando así su eficiencia– que será compatible con SAF y con hidrógeno y que promete reducir las emisiones hasta en un 20% en comparación con motores convencionales”, concluye De Quero Cordero. “Más allá de los combustibles, hay cuatro grandes líneas de acción: reducción del peso, mejora de la eficiencia de los motores convencionales, diseño de nuevos motores y mejoras en la aerodinámica de las aeronaves”.