El combustible de aviación sostenible ofrece rutas de vuelo para viajes aéreos netos cero

Reeditado por Platón

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[Este artículo es parte de una serie de miembros de First Movers Coalition. Puedes leer más historias sobre la iniciativa esta página.]

El 27 de noviembre, se hizo una pequeña parte de la historia de la aviación: Rolls-Royce realizó la primera prueba del mundo de un moderno motor de avión propulsado exclusivamente por hidrógeno limpio. Aunque no se espera que la tecnología sea comercialmente viable hasta mediados de la década de 2030, esta prueba lleva a la industria de la aviación un paso más cerca del santo grial de los vuelos de larga distancia sin emisiones de carbono.

Con un vuelo limpio de pasajeros propulsado por hidrógeno dentro de más de una década, las esperanzas de cero neto a corto plazo de la industria están puestas en el combustible de aviación sostenible (SAF). Este artículo examina cómo acelerar tanto la oferta como la demanda de esta forma revolucionaria de propulsar aeronaves, a la velocidad y escala exigidas por una vía alineada con 1.5 grados Celsius.

Aviación acuerda cambiar su plan de vuelo

En las seis décadas a partir de 1960 proliferó el número de pasajeros que viajaban por vía aérea de 100 millones a más de 4 mil millones en 2019. La Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA) predice los pasajeros superarán los niveles previos a la pandemia después de 2024 y podrían superar los 10 2050 millones de viajes para XNUMX. Si bien los beneficios de la aviación para el comercio mundial y la comprensión están fuera de toda duda, tienen un precio para el planeta.

En 2021, la aviación representó más del 2 por ciento del CO global relacionado con la energía₂ emisiones, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Cuando se agrega el efecto de calentamiento de las estelas creadas por la combustión de combustible fósil para aviones a gran altura, la aviación aumenta el impacto del calentamiento global más lejos. En las últimas décadas, las emisiones de la aviación han crecido más rápido que las de la carretera, el ferrocarril o el transporte marítimo, aumentando en Europa, por ejemplo, en un 24 por ciento de 2005 a 2019. A pesar de una caída del 40 por ciento durante la pandemia, la AIE espera que las emisiones de la aviación superen los niveles de 2019 en unos pocos años, sin ninguna reducción. podrían triplicarse para 2050. La aviación necesita cambiar su plan de vuelo, y rápido.

Aunque la aviación quedó fuera del Acuerdo de París sobre el clima en 2015, la industria acordó en septiembre de 2021 comprometerse con cero emisiones netas de CO₂ emisiones para 2050. Y en octubre, 184 gobiernos se reunieron bajo los auspicios de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) adoptar el mismo objetivo a largo plazo. Este fue un movimiento sin precedentes.

SAF representa menos del 0.1% del consumo mundial de combustible de aviación en la actualidad, un pequeño paso que debe convertirse en un gran salto.

Tanto para el destino, pero ¿qué pasa con el plan de vuelo para llegar allí?

A principios de este año, Mission Possible Partnership y el Foro Económico Mundial (WEF) publicaron el la primera estrategia de transición de aviación alineada con 1.5 grados Celsius del mundo, respaldado por 70 socios corporativos. La estrategia traza un camino "prudente" hacia la descarbonización del 95 por ciento para 2050, en el que SAF desempeña un papel de liderazgo (45 por ciento), con una variedad de opciones para lograr las reducciones de emisiones restantes, incluidas las eficiencias de combustible y aeronaves, hidrógeno limpio, energía eléctrica de batería para vuelos de corta distancias y optimizar la navegación aérea.

Echemos un vistazo más de cerca a los combustibles de aviación sostenibles y cómo pueden hacer realidad el sueño de un vuelo bajo en carbono.

Tres prioridades para hacer viable el combustible de aviación sostenible

Los SAF disponibles comercialmente en la actualidad suelen ser biocombustibles elaborados a partir de aceites vegetales o etanol derivado de cultivos como la caña de azúcar o el maíz. Dependiendo de la materia prima utilizada en su fabricación, ya pueden ofrecer una reducción del 60-85 por ciento en CO₂ las emisiones.

La gran ventaja de SAF es que se trata de un combustible de uso inmediato: puede bombearlo directamente a los tanques de combustible de las aeronaves sin necesidad de realizar costosas adaptaciones a las aeronaves oa la infraestructura especial de los aeropuertos. Las regulaciones actuales solo permiten que los aviones comerciales usen una mezcla 50/50 de SAF y queroseno regular. Pero en marzo, Airbus probó con éxito su A380, el avión de pasajeros más grande del mundo, con uno de sus cuatro motores usando 100 por ciento SAF. Airbus ha realizado pruebas similares en otros modelos de aviones y en un helicóptero. En junio, una aerolínea regional sueca completó el primer vuelo de prueba del mundo con un aviones comerciales que vuelan SAF en sus dos motores.

Hasta aquí las buenas noticias. La mala noticia es que el SAF sigue siendo muy caro, entre dos y cinco veces el precio de 2019 del combustible para aviones convencional. Como resultado, SAF representa menos del 0.1 por ciento del consumo mundial de combustible de aviación en la actualidad — un pequeño paso que debe convertirse en un gran salto.

Airbus se encuentra entre más de 100 empresas, convocadas por la iniciativa Clean Skies for Tomorrow del Foro en septiembre de 2021, que establecieron un objetivo de SAF de satisfacer el 10 por ciento de las necesidades de combustible de la aviación a nivel mundial para 2030. Para lograr esto, deben suceder tres cosas:

Suministro de escalado: Los volúmenes de producción deben aumentar cinco o seis veces para alcanzar el objetivo del 10 por ciento para 2030. Esto requerirá al menos 300 nuevas plantas SAF.
Reducir el costo: Los productores de combustible no invertirán en estas nuevas plantas SAF sin señales de demanda de la industria. Pero las aerolíneas no comprarán suficientes SAF para enviar esta señal a menos que el precio baje.
Establezca señales claras de mercado y demanda de gobiernos y empresas: Los gobiernos deben ayudar a impulsar la inversión en la producción de SAF a través de una combinación de incentivos, créditos fiscales y mandatos. Las principales empresas de aviación pueden comprometerse con acuerdos de compra a largo plazo para reducir el riesgo de inversión de los proveedores de combustible.

First Movers Coalition envía una señal de demanda de 'super-SAF'

Para superar los dos obstáculos clave para ampliar SAF (precio y disponibilidad), alguien debe dar el primer paso. En Mayo, United Airlines fue la primera aerolínea para firmar un acuerdo de compra con un proveedor extranjero por 50 millones de galones de SAF para sus vuelos desde Ámsterdam. United y Airbus se encuentran entre las más de 50 empresas que conforman la Coalición de Primeros Motores del Foro (FMC), una iniciativa global para aprovechar el poder adquisitivo de las empresas para descarbonizar siete sectores industriales "difíciles de reducir", incluida la aviación, responsables de un tercio de las emisiones mundiales.

La FMC se ha fijado en resolver probablemente la tarea más difícil en la aviación: aumentar la demanda solo de aquellos "super-SAF" que pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida en un 85 por ciento o más en comparación con los combustibles para aviones convencionales. El objetivo para los miembros de FMC es reemplazar al menos el 5 por ciento de su combustible convencional con estos SAF súper eficientes. (u otra tecnología de cero emisiones, si está disponible) para 2030. El objetivo es enviar una señal de demanda a los productores e inversores de combustible para que tengan la confianza necesaria para invertir en nuevas plantas y bajar los precios.

Cada proceso SAF enfrenta sus propios desafíos que superar. Las dos tecnologías más comunes (HEFA y Alcohol-to-Jet) se basan en el procesamiento de cultivos alimentarios como la colza, la soja, el aceite de palma, la caña de azúcar o el maíz para crear combustible para aviones. Dado que estos cultivos son limitados, y siguiendo el principio dorado de evitar materias primas que utilizan la tierra necesaria para otros fines, debemos buscar fuentes complementarias.

Dos nuevas tecnologías tienen potencial para producir SAF con emisiones cercanas a cero: los procesos Fischer-Tropsch (FT) y Power-to-Liquid (PtL). La ventaja de FT es que puede convertir una amplia gama de "materias primas no alimentarias" (residuos sólidos municipales, pasto varilla, residuos de la silvicultura y la agricultura) en combustible para aviones que ofrece una reducción de CO90 del 100 al 2 por ciento.

PtL, mientras tanto, es una tecnología en etapa piloto que combina hidrógeno verde (producido por energía renovable) con CO₂ capturado directamente del aire ambiente para crear un combustible sintético conocido como "e-queroseno", una fuente de energía prácticamente libre de fósiles. Airbus forma parte de un consorcio que recientemente anunció una nueva planta PtL a escala industrial en Hamburgo. La ventaja de PtL es que no requiere tierra cultivable ni materias primas biológicas. Los desafíos con PtL estarán relacionados con el costo y la competencia por el hidrógeno verde de otros sectores.

Necesitamos todas las vías certificadas para estimular el mercado SAF a nivel mundial, y no hay tiempo que perder.

La aviación sostenible necesita el apoyo de los estados y los emisores de normas

Ahora que más de 100 compañías de aviación se han comprometido a garantizar que el 10 por ciento de sus suministros globales de combustible para aviones sean SAF para 2030, la demanda de un tipo de mercado de combustible completamente nuevo está claramente ahí. Tanto los productores de combustible tradicionales como los recién llegados están comenzando a responder. Pero las empresas no pueden gestionar la transición a un camino de cero emisiones netas por sí solas.

Los gobiernos podrían nivelar el campo de juego entre SAF y combustible fósil para aviones ofreciendo incentivos. En Estados Unidos, por ejemplo, la reciente Ley de Reducción de la Inflación (IRA) del presidente Joe Biden amplió un crédito fiscal de hasta $1.75 por galón para SAF y, por primera vez, vinculó el monto del crédito directamente a las emisiones del ciclo de vida del combustible para incentivar la producción de combustibles con la menor cantidad de emisiones. El efecto será reducir el costo de SAF a casi el precio más alto del combustible para aviones convencional. Los créditos fiscales de estas licuadoras forman parte de la administración de Biden SAF Grand Challenge para incentivar la producción de 3 mil millones de galones de combustible sostenible para aviones y reducir las emisiones de la aviación en un 20 por ciento para 2030.

La IRA de Biden también incluyó a Crédito fiscal a la producción de hidrógeno de $3 por kilogramo de hidrógeno verde, lo que podría hacer que el e-queroseno sea mucho más competitivo en costos y acelerar el desarrollo de PtL. Al subsidiar tanto el hidrógeno verde como el SAF, estos créditos fiscales son un verdadero cambio de juego para la industria de la aviación que debe reflejarse en otros lugares para garantizar la igualdad de condiciones y estimular la producción y la adopción de SAF a nivel mundial..

Europa, mientras tanto, está reflexionando sobre los mandatos legales. Él El gobierno del Reino Unido ha anunciado un mandato a partir de 2025 eso requerirá que los proveedores de combustible de aviación se aseguren de que sus combustibles incluyan un 10 por ciento de SAF para 2030. El próximo año, la Unión Europea planea introducir un “mandato de mezcla” eso requerirá combustible proveedores a aumentar la proporción de SAF que suministran a los aeropuertos europeos, comenzando con el 2 por ciento de todo el combustible de aviación en 2025, aumentando hasta el 37 por ciento para 2040 y el 85 por ciento para 2050. Según las normas de la UE, cualquier SAF que utilice cultivos alimentarios- Se excluirán las materias primas basadas.

Si bien los mandatos podrían ayudar a nivelar el campo de juego, para que sean efectivos deben ir acompañados de inversión pública en I+D, así como de incentivos de los compradores para desarrollar lo que todavía es un mercado muy incipiente. La UE también está considerando ayudar a reducir el costo de SAF ofreciendo créditos de carbono gratuitos bajo su Sistema de Comercio de Emisiones (ETS) que son equivalentes al CO2 reducido mediante el uso de combustible de aviación sostenible.

Los estándares comunes de certificación y contabilidad también son vitales. Un desafío importante es que los suministros de SAF aún no están disponibles en muchos aeropuertos, lo que deja a los transportistas que desean reabastecer sus aviones en un aprieto. Un enfoque innovador para resolver este problema, conocido como "Book and Claim", permite que una aeronave que no puede repostar con SAF pague otro vuelo equivalente para repostar desde un aeropuerto que sí tiene SAF. La aerolínea que paga por el combustible sostenible puede entonces reclamar el CO₂ reducción que trae contra sus promesas de cero neto. Book and Claim es una solución muy prometedora, pero necesita una estandarización internacional para armonizar los enfoques. el foro La iniciativa Clean Skies for Tomorrow ha publicado recientemente directrices sobre contabilidad y presentación de informes sobre reducciones de emisiones certificadas relacionadas con SAF.

Con una combinación de créditos fiscales del gobierno y el liderazgo de las compañías de aviación que se comprometen a acuerdos de compra a largo plazo con los proveedores de SAF, el mercado podría despegar rápidamente. Y no solo en Europa y América del Norte. Para llegar a la 300-370 millones de toneladas métricas de SAF llevará cada año descarbonizar la aviación, necesitaremos que países de todo el mundo se involucren en la fabricación. La oportunidad está ahí para crear una industria completamente nueva con potencialmente millones de nuevos puestos de trabajo.

Otras rutas al mismo destino descarbonizado

Si bien SAF es el camino más viable a mediano plazo para reducir la huella de carbono de la aviación, se están desarrollando otras dos tecnologías revolucionarias de abastecimiento de combustible casi nulo: batería eléctrica e hidrógeno limpio.

Si bien se espera que el peso de las baterías limite la tecnología eléctrica solo a rutas de corta distancia, el vuelo con batería eléctrica podría convertirse en una realidad comercial tan pronto como a fines de esta década. United Airlines ha realizado un pedido de 100 aviones eléctricos a batería capaz de volar 30 pasajeros por 124 millas, extendiéndose a 249 millas con un motor híbrido de reserva impulsado por SAF. Las baterías también podrían desempeñar un papel importante para disminuir el consumo de combustible de los aviones más grandes. Esto explica por qué Airbus y el fabricante de automóviles francés Renault se asociaron recientemente para desarrollar tecnologías relacionadas con el almacenamiento de energía, uno de los principales obstáculos para el desarrollo de vehículos eléctricos de largo alcance.

Y luego, como vimos al principio de este artículo, está el hidrógeno limpio. Se puede usar para alimentar celdas de combustible que impulsan motores eléctricos o se puede quemar directamente a bordo del avión. Por peso, es tres veces más potente que el queroseno. Pero en forma de gas, su volumen es un desafío: para el transporte y el almacenamiento, debe enfriarse en un líquido a -423 grados Fahrenheit y luego volver a convertirse en gas antes de la combustión. El hidrógeno también se puede convertir en electricidad a través de celdas de combustible, que a su vez alimentan una hélice eléctrica. Un avión de pila de combustible es particularmente interesante ya que no genera emisiones de CO2 ni óxidos nitrosos tóxicos.

En mayo, Airbus inauguró su Centro de Desarrollo de Emisiones Cero en Bristol, Inglaterra, con 828 millones de dólares de apoyo financiero del gobierno del Reino Unido, y la compañía también está realizando investigaciones en Francia y Alemania, especialmente en tanques de combustible de hidrógeno y sistemas de propulsión. Airbus planea realizar pruebas de vuelo en un A380 equipado con un motor propulsado por hidrógeno en 2026, la primera escala en ruta a un lanzamiento comercial del avión de pasajeros propulsado por hidrógeno ZEROe de Airbus previsto para 2035.

Si bien no existe una bala de plata para descarbonizar el transporte aéreo, cada una de estas iniciativas es prometedora. Pero será necesaria una acción coordinada a largo plazo por parte de las aerolíneas, los fabricantes de aeronaves, los productores de combustible, los aeropuertos y los gobiernos para que los vuelos con cero emisiones realmente despeguen.