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26/10/2021

Cómo una combinación de medidas y tecnologías tienen por objetivo reducir la huella global de la aviación comercial

ICF / Miércoles, 16 Diciembre 2020 - 13:22

Por Rob Walker

¿Puede una combinación de enfoques brindar vuelos libres de carbono, o solo estamos quemando el problema para las generaciones futuras?

El adagio “la necesidad es la madre de la invención” puede estar tomando a la industria de aviación actual como se observa, reduciendo los inaceptables altos niveles de emisiones CO2 (2.4% de las emisiones antropogénicas de CO2 en 2018). Esto es particularmente importante porque se prevé que volar seguirá creciendo rápidamente dentro de las próximas décadas (quizás alrededor de 4.3% anual). Aunque el COVID-19 ha interrumpido recientemente la mayor parte de los vuelos domésticos e internacionales, su popularidad regresará – y con ésta, la trayectoria creciente de emisiones.

Optimismo  y objetivos

La industria de la aviación ha acordado colectivamente el primer grupo de objetivos específicos del sector por cambio climático como se indica a continuación:

Mejorar 1.5% la eficiencia de combustible desde 2009 hasta 2020 (principalmente a través de mejoras en la tecnología de las aeronaves). 

Crecimiento carbono-neutral – un límite en las emisiones netas de CO2 desde 2020—apoyadas por el Esquema de Compensación de Carbono para la Aviación Internacional (CORSIA por sus siglas en inglés). El carbono-neutral está definido como “un balanceo en la cantidad medida de carbono liberado por una actividad equivalente a la cantidad capturada o compensada.” 

• Una reducción en las emisiones netas de CO2 en 50% para el año 2050, relativos a los niveles de 2005, sin limitar el crecimiento.

Estos objetivos reflejan un gran optimismo en la habilidad de la industria para reducir la huella de carbono. En una base global, los vuelos producen 915 millones de toneladas de CO2 en 2019. Para alcanzar los objetivos de emisión CO2, la Organización Internacional de Aviación Civil (OACI) se ha enfocado en desarrollar una “canasta” de medidas de mitigación que incluye tecnología, mejoras operacionales, combustibles sostenibles y medidas con base en el mercado. 

Tecnologías y estándares de aeronaves

En muchos aspectos, esta confianza en la tecnología pionera parece estar bien posicionada. La industria ya ha recorrido un largo camino para abordar los impactos ambientales y aumentar la eficiencia. Según Air Transport Action Group: “La aerodinámica de las aeronaves, el rendimiento y la eficiencia de los motores modernos y las mejoras operativas de las aerolíneas, los aeropuertos y los sistemas de tráfico aéreo se han combinado para hacer que las aeronaves tengan un 80% más de eficiencia de combustible desde el inicio de la era del jet en la década de 1950". Esto significa que un vuelo en 2019 generaría solo el 50% del CO2 en comparación con un vuelo similar realizado en 1990.

La industria ha implementado estándares, políticas y guías para asegurarse de que las innovaciones en tecnología se incluyan en los nuevos aviones. Además de encontrar formas de reducir el peso de la aeronave, los fabricantes están utilizando la última tecnología para reducir el consumo de combustible. Los dispositivos aerodinámicos como las puntas de las alas pueden ayudar a reducir el uso de combustible en un 5% en los aviones de fuselaje angosto. Cuando las aerolíneas ponen fuera de servicio los aviones después de dos o tres décadas, son reemplazados por materiales más livianos y motores más eficientes.

Los fabricantes también están dando mucha importancia a diferentes tipos de propulsión que estarán en uso en los próximos 10 años. Los nuevos modelos eléctricos e híbridos se muestran prometedores, como el Alice producido por el equipo de Eviation de Israel y el modelo totalmente eléctrico ACCEL de Rolls Royce. Sin embargo, estos son aviones pequeños; el Alice puede transportar solo nueve pasajeros y el ACCEL solo uno. La razón por la que todavía no vemos transportadores gigantes es que los combustibles fósiles son mucho más densos en energía que cualquier batería eléctrica contemporánea. El queroseno tiene un impacto de alrededor de 42 megajoules por kilogramo, una batería de iones de litio puede manejar solo alrededor de un megajoules por kilogramo.

Volando a diferentes altitudes

Un estudio del Imperial College encontró que alterar la altitud de los vuelos en menos del 2% podría reducir el cambio climático inducido por la aviación en un 59%. Los gases de escape calientes de las aeronaves producen estelas de condensación (o “estelas”) cuando los gases se encuentran con el aire frío y de baja presión de la atmósfera. Estos pueden verse como rayas blancas en el cielo detrás de un avión a reacción. Las estelas contienen partículas de carbono que permanecen en la atmósfera durante un tiempo considerable y tienen un impacto significativo - y perjudicial - sobre el calentamiento climático.

El equipo de estudio utilizó simulaciones por computadora para predecir cómo alterando la altitud de las aeronaves podría reducir el número de estelas y cuánto tiempo persisten en la atmósfera, lo que minimizaría su impacto de calentamiento. Las estelas de vapor solo se forman y permanecen en capas delgadas de atmósfera que tienen una humedad muy alta. Debido a que estas capas son delgadas, pequeños cambios en la altitud de vuelo significan que la aeronave podría evitar estas regiones por completo, lo que lleva a que se formen muchas menos estelas de condensación.

El equipo descubrió que los cambios de altitud de vuelo de solo 2,000 pies podrían disminuir significativamente el efecto. Utilizado junto con motores de aviones más limpios, el estudio dice que el daño climático causado por las estelas de condensación podría reducirse hasta en un 90%.

Combustible de Aviación Sostenible

Los avances en tecnología y operaciones de vuelo no son suficientes para cubrir el crecimiento de emisiones esperado. Por lo tanto, es necesario considerar otros factores como los combustibles de aviación sostenibles (SAF por sus siglas en inglés). Estos combustibles, que tienen la ventaja de estar disponibles y en uso ahora, ofrecen una alternativa a los combustibles fósiles como el queroseno, que han estado alimentando aviones comerciales durante más de 50 años. Los SAF imitan las propiedades del queroseno y son igualmente densos en energía, pero se derivan de materias primas que son sostenibles y no finitas. Se pueden utilizar con turbinas de gas sin necesidad de modificaciones. El beneficio más convincente para la industria de la aviación es que los SAF encendidos no emiten el mismo nivel alto de emisiones de GEI (emisiones de gases de efecto invernadero) que produce el combustible de aviación convencional.

Actualmente, los SAF aprobados requieren mezclarse con combustibles fósiles. Algunos pueden lograr una mezcla del 50% y algunos solo el 30% o el 10%. El objetivo es encontrar formas de producir estos combustibles para que ya no sea necesario mezclarlos con combustibles convencionales. Aunque es difícil predecir qué tan rápido se puede lograr este paso, la OACI ha sugerido que, si SAF puede contribuir con el 100% del combustible de aviación a la industria para 2050, reducirá las emisiones en un 63%.

Por el momento, los SAF representan solo el 0.01% de todo el combustible de aviación utilizado en la actualidad. IATA dice que la proporción podría aumentar al 2% para 2025 solo si los gobiernos brindan incentivos para ayudar a abordar los altos costos. La industria ha pedido a los gobiernos que ayuden a los proveedores a desarrollar sistemas para materias primas suficientes y plantas de refinación.

Medidas del mercado global: compensación

El objetivo CORSIA, que solo se aplica a vuelos internacionales, requiere que las aerolíneas y los operadores “compensen” cualquier crecimiento de las emisiones de CO2 por encima de los niveles de 2020. Esto significa que las emisiones netas de CO2 de la aviación se estabilizarán, mientras se persiguen otras medidas de reducción, como tecnología, SAF, operaciones y opciones de infraestructura. Hay diferentes fases del esquema (por ejemplo, las dos primeras son voluntarias mientras que la tercera es obligatoria) para ayudar a asegurar la participación de los países en desarrollo. Se prevé que CORSIA mitigará alrededor de 1,500 millones de toneladas de CO2 entre 2021 y 2035.

Un monitoreo uniforme, la transparencia y la presentación de informes son vitales para su éxito. La compensación de carbono debe usarse solo como último recurso y las otras medidas de reducción deben priorizarse en el esfuerzo por reducir las emisiones de CO2.

¿Está bien posicionada la fe en la tecnología y la innovación?

¿Es probable que la combinación de tecnologías y medidas descritas aquí reduzca significativamente las emisiones de CO2? Si bien la industria ha logrado algunos avances hasta la fecha, es poco probable que el perfeccionamiento de las prácticas aeroportuarias y la introducción de mejoras operativas inclinen la balanza para asegurar reducciones sustanciales de los GEI. Las nuevas tecnologías, como los SAF y los aviones eléctricos, son alentadoras, pero no se encuentran en una etapa en la que puedan verse como un cambio de juego o una corriente principal, y es posible que un avión eléctrico jumbo nunca sea viable. Necesitamos avances tecnológicos a gran escala ahora porque el cambio climático es un problema urgente que requiere una acción inmediata.

Los resultados de la investigación ofrecen una verdadera esperanza. El reciente informe del Imperial College que sugiere que un pequeño cambio en la altitud de los vuelos puede reducir significativamente el impacto del calentamiento es convincente. No solo parece demostrar un avance real, sino que lo hace sin requerir una nueva infraestructura costosa y podría introducirse rápidamente.

Puede ser que otros hallazgos de investigación y nuevas tecnologías ayuden a lograr grandes reducciones en las emisiones de GEI, pero estos tendrán que ser nada menos que revolucionarios para ser útiles. Y tendrán que suceder muy rápidamente. Esto es particularmente importante porque sabemos que la popularidad de la aviación comercial aumentará durante las próximas décadas. Incluso si todas estas medidas y mejoras se combinan, parece muy poco probable que su fuerza combinada produzca una reducción drástica de las emisiones de CO2 necesarias para alcanzar el objetivo del 50% para 2050.

Dado el rápido inicio de los peores aspectos del cambio climático, debemos introducir medidas contundentes ahora y aplicarlas gradualmente en un plazo de 5 a 10 años. La cuarentena global de COVID-19 ha creado cambios de comportamiento útiles: más empresas realizan negocios desde casa y se comunican a través de la tecnología de videoconferencia. Estos nuevos comportamientos podrían ser permanentes después de que se levanten las cuarentenas, si el sector privado implementa medidas para reducir los viajes aéreos no esenciales.

Los gobiernos podrían aplicar impuestos más altos para forzar la reducción de vuelos de corta distancia. Los vuelos internacionales podrían limitarse a ciertas categorías para minimizar los viajes no esenciales por placer o viajes de negocios frecuentes. Los gobiernos también pueden utilizar la legislación para obligar a la industria a pagar el costo total del daño ambiental que causa. Después de todo, los mercados libres solo son efectivos si se eliminan las externalidades.

Estas medidas pueden parecer duras y draconianas, pero pueden ser la única forma de estimular nuevas tecnologías de vuelo mientras se reducen las emisiones nocivas. Dada la ventana cada vez más pequeña para evitar una catástrofe climática, no se puede permitir que la industria de la aviación se expanda y se desarrolle a menos que sus emisiones de CO2 alcancen cero en 2030. Si la necesidad es de hecho la madre de la invención, entonces nunca ha habido un mejor momento que ahora, para dejar que sea la fuerza impulsora del cambio real.

ICF es una empresa de consultoría y servicios digitales especializada en Aviación, Energía, Desarrollo Internacional, Medioambiente, entre otras áreas, con más de 90 oficinas alrededor del mundo.

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