El combustible fósil para aviación puede mejorarse a bajo costo para reducir el calentamiento climático producido por las estelas y mejorar la calidad del aire
junio 5, 2023

Escrito por Eric Lombard

Mientras el sector de la aviación y los gobiernos prometen una nueva era de combustibles de aviación “sostenibles” (SAF – “sustainable” aviation fuels), sabemos que, en cualquier caso, esto desviará recursos muy necesarios de otros sectores y tardará décadas en suceder. Sin embargo, existe una manera eficiente de reducir rápida y significativamente los efectos provocados por la aviación más allá del CO2, y así disminuir su huella climática total, al tratar el combustible convencional para aviones con cantidades limitadas de hidrógeno. Esto merece una mayor atención.

La Unión Europea está a punto de aprobar el reglamento de aviación “Fit for 55 ReFuelEU”. Su principal resultado es una hoja de ruta para la introducción progresiva de SAF, tanto biocombustibles como e-combustibles. El plan apunta a una proporción de mezcla del 6% en 2030, 34% en 2040 y 70% en 2050, siendo e-combustibles la mitad de ellos en 2050. ¡Esto significa que para 2040 el combustible en los tanques de los aviones aún sería más de dos tercios de queroseno fósil!

El beneficio previsto de SAF es reducir las emisiones de CO2, pero también hay otros. Como los SAF no contienen compuestos aromáticos, ni naftaleno ni azufre (ANS)(1), se espera que produzcan menos hollín cuando se queman y, por lo tanto, reduzcan el impacto climático de la estela de condensación y mejoren la calidad del aire en los aeropuertos. Sin embargo, estos beneficios adicionales podrían lograrse fácilmente mucho antes mediante la reducción de ANS en el queroseno fósil actual.

Es por esto que algunos miembros del parlamento europeo han presentado enmiendas destinadas a controlar el contenido de ANS en los combustibles de aviación y obligar a la Comisión Europea a redactar un informe y preparar una propuesta legislativa. Estas enmiendas son parte del texto final, pero la última disposición no ocurrirá antes de la próxima revisión del reglamento en 2026-27. Sin embargo, existen motivos sólidos para actuar lo antes posible para reducir el ANS en el queroseno en lugar de simplemente comenzar a monitorear la composición del combustible.

Hidrotratamiento de queroseno fósil: el mejor uso de la escasa cantidad de hidrógeno verde disponible para la aviación

Pruebas de vuelo recientes con mezclas SAF han confirmado que la reducción de aromáticos en el combustible de aviación puede reducir significativamente la estela de cirros al reducir las emisiones de hollín (2). Se podría lograr el mismo resultado con el combustible fósil para aviones, siempre que se procese para eliminar los compuestos aromáticos. Esto se puede lograr mediante hidrotratamiento (haciéndolo reaccionar con hidrógeno), un proceso comúnmente utilizado en refinerías de otros combustibles. La reducción de los aromáticos del combustible para aviones es, de hecho, una de las medidas que EASA propuso a la CE en 2020 para reducir las estelas (3). La penalización de CO2 de alrededor del 2% asociada a la producción de hidrógeno gris en las refinerías se puede evitar mediante el uso de hidrógeno verde, tal como tendrá que ser en el caso de la fabricación de e-combustibles.

El hidrotratamiento del queroseno convencional también reduciría drásticamente la contaminación del aire por partículas finas y ultrafinas de hollín y sulfato en los aeropuertos. el hidrotratamiento del combustible implica la hidrodesulfuración, lo que significa que no solo el hollín sino también las partículas de sulfato se reducirían drásticamente. Esto mejoraría la calidad del aire y reduciría los impactos en la salud de los clientes del aeropuerto, los trabajadores y las comunidades que viven cerca.

El sector de la aviación planea utilizar cantidades masivas de hidrógeno verde como materia prima para fabricar combustibles alternativos, biocombustibles y e-combustibles. Pero el hidrógeno verde será muy escaso durante décadas. Sería más eficiente usar primero el hidrógeno verde disponible para hidrotratar el queroseno fósil convencional que usarlo para producir SAF. Para la misma pequeña cantidad de hidrógeno, el impacto climático total del combustible para aviones podría reducirse mucho más si se hidrotrata el queroseno que si se produce algo de SAF y se mezcla con queroseno no hidrotratado.

En un primer paso, el hidrotratamiento tendría que limitarse al 50%, de manera que solo se convertiría la mitad de los compuestos aromáticos del combustible. Esto es debido a que los aviones más antiguos todavía necesitan compuestos aromáticos para proteger los sellos de goma. A este ritmo, las emisiones de CO2 podrían reducirse en un 1% y el forzamiento radiativo de la estela de condensación entre un 10% y un 20%. Si se utilizara la misma cantidad de hidrógeno verde para fabricar e-combustibles, la cantidad producida sería suficiente para hacer, como máximo, mezclas al 1 % con queroseno fósil (4), lo que daría como resultado la misma reducción de CO2, pero una reducción mucho menor del forzamiento radiativo de estelas de condensación-cirros.

Sería posible reducir aún más los compuestos aromáticos en los combustibles fósiles cuando todos los aviones puedan soportarlos y, por lo tanto, reducir aún más el forzamiento radiativo de la estela de condensación, una vez que los procesos de refinería se adapten para permitir la hidrogenación profunda (5).

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La reducción de estelas es clave para reducir el calentamiento del clima. Para entender por qué, comparemos la atmósfera con un tanque a punto de desbordarse. El depósito se llena con las emisiones de CO2 que se acumulan en su interior. Si se reducen las emisiones de CO2, solo se reduce la tasa de llenado; en el caso de nuestro primer ejemplo, en un 1%, lo que significa que el 99% del CO2 seguirá llenando el tanque. Pero alrededor de la mitad del contenido actual del tanque son cirros de estelas. Si se reducen las estelas, ya que su vida útil es inferior a un día, el depósito se vaciará; en nuestro ejemplo, su cantidad se reducirá en un 10-20%, utilizando un 50% de combustible hidrotratado; mientras que si se opta por usar e-combustible mezclado al 1%, la reducción del depósito será solo del 1% (6). Esto sugiere que el hidrógeno verde debe usarse prioritariamente para hidrotratar el queroseno.

Un balance costo-beneficio muy favorable

Un Análisis de Costo-Beneficio Social (SCBA – Social Cost-Benefit Analysis) realizado por CE Delft en el marco del proyecto Jetscreen de la UE se completó en 2020, pero solo se publicó el 5 de diciembre de 2022 (7) después de una serie de desgracias (8). Muestra un beneficio global significativo de 8 mil millones de euros para una desulfuración completa y una reducción de aromáticos del 17% al 7% (-60%). De hecho, el beneficio podría ser aún mayor porque, en particular, los beneficios para la salud de mejorar la calidad del aire en los aeropuertos parecen haberse subestimado en gran medida.

El sector de la aviación sigue negando sus efectos más allá del CO2

El sector se esconde detrás de la todavía importante incertidumbre sobre la magnitud de los efectos más allá del CO2 para no poder hacer nada, ni contabilizarlos, ni más importante aún, reducirlos. Y sin embargo, como uno de sus expertos ha señalado recientemente, abordar los efectos de la estela de condensación brindaría grandes e inmediatos beneficios ambientales. Entonces, ¿por qué esta actitud de “esperar a ver qué pasa”? Vemos dos razones:

  • Reconocer los efectos más allá del CO2 duplicaría con creces el impacto climático del sector, por lo que ya no podría decir que solo es responsable del 2,5% de las emisiones globales.
  • Muy pocos gerentes y formuladores de políticas entienden la ciencia asociada a los efectos más allá del CO2 que les permita acertar en sus conclusiones.

Hidrotratamiento de queroseno fósil: un paso eficiente pero insuficiente

El hidrotratamiento del queroseno fósil puede contribuir mucho a reducir el impacto de la aviación más allá del CO2, pero es totalmente insuficiente para reducir las emisiones de CO2. Incluso si el hidrotratamiento se lleva al 100%, la reducción de CO2 difícilmente alcanzaría el 2%. Esto significa que el tráfico aéreo todavía tendría que reducir su crecimiento en los próximos 10 a 30 años para seguir el ritmo demandado desde todos los sectores para cumplir con los objetivos climáticos (consulte la hoja informativa #6 de Greenwashing). Net Zero & Carbon Neutrality).

Vea también:

Air transport can stop increasing its climate impact very quickly without waiting for a hypothetical “green” plane

Hydrogen requirements for various aromatics-free jet fuels (Hydrotreated fossil fuel, biofuel, e-fuel)

Notas

(1) Los aromáticos son una clase de hidrocarburos presentes en los combustibles para aviones que producen más hollín al quemarse que otras clases de hidrocarburos. El naftaleno es la molécula aromática que más hollín produce. Los combustibles para aviones también contienen pequeñas cantidades de azufre (menos del 0,1 %) que producen al quemarse SO2 y partículas de sulfato.

(2) C. Voigt et al. (2021): Cleaner burning aviation fuels can reduce contrail cloudiness

(3) EASA (2020): Updated analysis of the non-CO2 effects of aviation, p. 89

(4) El objetivo de la UE para 2030 es sustituir el 0,7% de los combustibles fósiles para aviones.

(5) Alain Quignard (2022): Non-CO2 effects from aviation decreasing sulfur and aromatic content in jet fuel

(6) Fuentes de la tabla:

  • Requerimientos de hidrógeno para un combustible hidrotratado al 50%: 4,6 kg H2/tonelada de combustible: cálculo basado en estequiometría
  • Requerimientos de hidrógeno para fabricar e-combustibles: 560-685 kg H2/tonelada de e-combustible. CONCAWE (2019): A look into the role of e-fuels in the transport system in Europe (2030–2050) (literature review)
  • Reducción de C02 para un combustible hidrotratado al 50%: cálculo basado en estequiometría
  • Reducción de CO2 para una mezcla de e-combustible al 1%: 1%, suponiendo que el e-combustible esté 100% descarbonizado
  • Reducción de la cantidad de hielo: derivado de la Fig. 3c of C. Voigt et al. (2021) (ver ref #2). Se espera que un combustible HT al 50% contenga aproximadamente un 14,2% de H. Se espera que un combustible HT al 100% contenga aproximadamente un 14,6% de H.
  • Reducción RF de estela: extraído de U. Burkhardt et al. (2018): Mitigating the contrail cirrus climate impact by reducing aircraft soot number emissions

(7) Jetscreen (2022): Socio-Economic Benefits of Reducing Sulphur & Aromatics (Note: Nota: se emitió un corrigendum para el informe original para corregir varios errores de cálculo (ver siguiente nota al pie)

(8) El análisis de costes/beneficios se completó en 2020, pero Airbus y la Comisión no lo publicaron. Habría permanecido inédito si un miembro de Stay Grounded no hubiera desafiado públicamente a Airbus a publicarlo. Finalmente, se puso a disposición una copia para su distribución pocos días antes de la votación de RefuelEU Aviation en el pleno del Parlamento de la UE. Eso fue demasiado tarde, especialmente porque la Comisión (DG Move) había presionado por separado al grupo parlamentario más grande, el PPE, en contra de la enmienda propuesta. De todos modos, el análisis mostró que no había ningún beneficio neto. Cuestionando este inesperado resultado, otro miembro del SG examinó el informe aún no publicado y llegó a la conclusión de que se habían cometido algunos errores significativos que compartió con CE Delft en octubre. Después de una ronda de discusión, aceptaron gran parte de sus comentarios y los publicaron con un corrigendum en su sitio web el 5 de diciembre de 2022. Cabe señalar que no se ha evaluado el costo/beneficio del uso de hidrógeno verde para el hidrotratamiento.