La aviación representa más del 2% de las emisiones mundiales relacionadas con la energía y su impacto en el calentamiento global es mayor si se tienen en cuenta las estelas de condensación.
Dado que es poco probable que el hidrógeno limpio sea comercialmente viable antes de mediados de la década de 2030, la industria aérea deposita sus esperanzas en los combustibles de aviación sostenibles (SAF).
Las aerolíneas, los fabricantes de aeronaves, los productores de combustible, los aeropuertos y los gobiernos deberán trabajar juntos para que los vuelos sin emisiones despeguen de verdad.
El 27 de noviembre se escribió una pequeña página de la historia de la aviación: Rolls-Royce realizó la primera prueba mundial de un moderno motor de aeronave propulsado exclusivamente por hidrógeno limpio. Aunque no se espera que esta tecnología sea comercialmente viable hasta mediados de la década de 2030, esta prueba acerca a la industria de la aviación un paso más al santo grial de los vuelos de larga distancia sin emisiones de carbono.
Faltan más de diez años para que haya vuelos de pasajeros propulsados por hidrógeno limpio; entretanto, las esperanzas de la industria de alcanzar las cero emisiones netas a corto plazo dependen del combustible de aviación sostenible (SAF). Este artículo analiza cómo acelerar tanto la oferta como la demanda de esta forma revolucionaria de propulsar aeronaves, al ritmo y a la escala que exige una trayectoria alineada con 1,5 °C.
La aviación acepta cambiar su plan de vuelo
En las seis décadas transcurridas desde 1960, el número de pasajeros que viajaban en avión se multiplicó de 100 millones a más de cuatro mil millones en 2019. La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) prevé que el número de pasajeros superará los niveles previos a la pandemia después de 2024 y podría superar los 10.000 millones de viajes para 2050. Aunque los beneficios de la aviación para el comercio mundial y el entendimiento entre pueblos son indudables, tienen un costo para el planeta.
En 2021, la aviación representó más del 2% de las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Si se añade el efecto de calentamiento de las estelas de condensación que se forman al quemar combustible fósil para aviones a gran altitud, el impacto de la aviación en el calentamiento global aumenta aún más.
En las últimas décadas, las emisiones de la aviación han crecido más rápido que las del transporte por carretera, ferroviario o marítimo; por ejemplo, en Europa aumentaron un 24% entre 2005 y 2019. Pese a la caída del 40% durante la pandemia, la AIE prevé que las emisiones de la aviación superen los niveles de 2019 en unos pocos años; si no se toman medidas para reducirlas, podrían triplicarse para 2050. La aviación debe cambiar su plan de vuelo, y hacerlo rápido.
En septiembre de 2021, la industria acordó comprometerse a alcanzar cero emisiones netas de CO2 para 2050. Y en octubre, 184 gobiernos se reunieron bajo los auspicios de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) para adoptar el mismo objetivo a largo plazo. Fue una medida sin precedentes.
Ya tenemos el destino, pero ¿cuál es el plan de vuelo para llegar allí?
A principios de este año, Mission Possible Partnership y el Foro Económico Mundial publicaron la primera estrategia mundial de transición de la aviación alineada con 1,5 °C, respaldada por 70 socios corporativos.
La estrategia traza una trayectoria «prudente» hacia la descarbonización del 95% para 2050, en la que los SAF desempeñan un papel destacado (45%). Para lograr las reducciones restantes de emisiones, contempla diversas opciones, entre ellas mejorar la eficiencia del combustible y de las aeronaves, usar hidrógeno limpio y energía eléctrica de baterías en vuelos de corta distancia, y optimizar la navegación aérea.
Veamos más de cerca los combustibles de aviación sostenibles y cómo pueden acercar a la realidad el sueño de los vuelos con bajas emisiones de carbono.
Tres prioridades para hacer viable el combustible de aviación sostenible
Los SAF disponibles comercialmente hoy en día suelen ser biocombustibles elaborados a partir de aceites vegetales o etanol derivado de cultivos como la caña de azúcar o el maíz. Según la materia prima utilizada para producirlos, ya pueden reducir las emisiones de CO2 entre un 60% y un 85%.
La gran ventaja de los SAF es que son combustibles «drop-in»: pueden bombearse directamente a los depósitos de combustible de las aeronaves, sin costosas modificaciones en estas ni infraestructura especial en los aeropuertos. La normativa vigente solo permite que las aeronaves comerciales usen una mezcla de SAF y queroseno convencional en proporción 50/50.
Pero en marzo, Airbus probó con éxito su A380 —el avión de pasajeros más grande del mundo— con uno de sus cuatro motores funcionando con SAF al 100%. Airbus ha realizado pruebas similares con otros modelos de aeronaves y con un helicóptero. En junio, una aerolínea regional sueca completó el primer vuelo de prueba del mundo con una aeronave comercial que voló con SAF en ambos motores.
Hasta aquí las buenas noticias. La mala noticia es que los SAF siguen siendo muy caros: cuestan entre dos y cinco veces más que el combustible convencional para aviones en 2019. Como resultado, hoy los SAF representan menos del 0,1% del consumo mundial de combustible de aviación; un pequeño paso que debe convertirse en un gran salto.
Airbus es una de las más de 100 empresas convocadas por la iniciativa del Foro Clean Skies for Tomorrow en septiembre de 2021, que fijó el objetivo de que los SAF cubran el 10% de las necesidades mundiales de combustible de la aviación para 2030. Para lograrlo, deben ocurrir tres cosas:
Ampliar la oferta: Los volúmenes de producción deben multiplicarse por cinco o seis para alcanzar el objetivo del 10% para 2030. Esto requerirá al menos 300 nuevas plantas de combustible de aviación sostenible.
Reducir los costos: Los productores de combustible no invertirán en estas nuevas plantas de SAF sin señales de demanda de la industria. Pero las aerolíneas no comprarán suficientes SAF para enviar esa señal a menos que baje el precio.
Establecer señales claras de mercado y demanda por parte de gobiernos y empresas: Los gobiernos deben ayudar a impulsar la inversión en la producción de SAF mediante una combinación de incentivos, créditos fiscales y mandatos. Las principales empresas de aviación pueden comprometerse a firmar acuerdos de compra a largo plazo para reducir el riesgo de las inversiones de los proveedores de combustible.
First Movers Coalition envía una señal de demanda para los «super-SAF»
Para superar los dos principales obstáculos que impiden ampliar la producción de SAF —el precio y la disponibilidad—, alguien debe dar el primer paso. En mayo, United Airlines fue la primera aerolínea en 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 integran la First Movers Coalition (FMC) del Foro, una iniciativa mundial que busca aprovechar el poder adquisitivo de las empresas para descarbonizar siete sectores industriales «difíciles de descarbonizar», incluida la aviación, responsables de un tercio de las emisiones mundiales.
La FMC se ha propuesto resolver lo que probablemente sea el desafío más difícil de la aviación: impulsar la demanda únicamente de aquellos «super-SAF» capaces de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo de su ciclo de vida en un 85% o más, en comparación con los combustibles convencionales para aviones.
El objetivo para los miembros de la FMC es sustituir al menos el 5% de su combustible convencional por estos combustibles de aviación sostenibles de alta eficiencia (o por otra tecnología de cero emisiones, si está disponible) para 2030. La intención es enviar una señal de demanda a los productores de combustible y a los inversores, para que tengan confianza en invertir en nuevas plantas y reducir los precios.
Cada proceso de producción de SAF enfrenta sus propios desafíos. Las dos tecnologías más comunes (HEFA y alcohol a combustible para aviones) se basan en procesar cultivos alimentarios como la colza, la soja, la palma aceitera, la caña de azúcar o el maíz para producir combustible para aviones. Dado que estos cultivos son limitados —y siguiendo el principio fundamental de evitar materias primas que ocupen tierras necesarias para otros usos—, debemos buscar fuentes complementarias.
Dos nuevas tecnologías ofrecen potencial para producir SAF con emisiones casi nulas: los procesos Fischer-Tropsch (FT) y de conversión de electricidad en líquido (PtL). La ventaja de FT es que puede transformar una amplia gama de «materias primas no alimentarias» —residuos sólidos urbanos, pasto varilla y residuos forestales y agrícolas— en combustible para aviones que permite reducir las emisiones de CO2 entre un 90% y un 100%.
Por su parte, PtL es una tecnología en fase piloto que combina hidrógeno verde (producido con energía renovable) con CO2 capturado directamente del aire ambiente para crear un combustible sintético conocido a menudo como «electroqueroseno»: una fuente de energía prácticamente libre de combustibles fósiles.
Airbus forma parte de un consorcio que anunció recientemente una nueva planta PtL a escala industrial en Hamburgo. La ventaja de PtL es que no requiere tierras cultivables ni materias primas biológicas. Sus desafíos se relacionan con los costos y la competencia con otros sectores por el hidrógeno verde.
Necesitamos todas las vías certificadas para impulsar el mercado de combustible de aviación sostenible a escala mundial, y no hay tiempo que perder.
La aviación sostenible necesita el apoyo de los gobiernos y de quienes establecen las normas
Ahora que más de 100 empresas de aviación se han comprometido a garantizar que, para 2030, el combustible de aviación sostenible represente el 10% de su suministro mundial de combustible para aviones, existe claramente una demanda para crear un mercado de combustibles completamente nuevo. Tanto los productores tradicionales como los nuevos están empezando a responder. Pero las empresas no pueden gestionar por sí solas la transición hacia una trayectoria de cero emisiones netas.
Los gobiernos podrían nivelar las condiciones entre los SAF y el 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 dólares por galón de SAF y, por primera vez, vinculó directamente el importe del crédito a las emisiones del combustible a lo largo de su ciclo de vida, para incentivar la producción de combustibles con menos emisiones.
El efecto será reducir el costo del combustible de aviación sostenible hasta casi el precio más alto del combustible convencional para aviones. Estos créditos fiscales para mezcladores forman parte del SAF Grand Challenge de la administración Biden, cuyo objetivo es incentivar la producción de 3.000 millones de galones de combustible sostenible para aviones y reducir las emisiones de la aviación en un 20% para 2030.
La IRA de Biden también incluyó un crédito fiscal de 3 dólares por kilogramo de hidrógeno verde producido, lo que podría hacer que el electroqueroseno fuera mucho más competitivo en costos y acelerar el desarrollo de PtL. Al subvencionar tanto el hidrógeno verde como los SAF, estos créditos fiscales suponen un cambio decisivo para la industria de la aviación y deberían replicarse en otros lugares para nivelar las condiciones y estimular la producción y adopción de combustible de aviación sostenible a escala mundial.
Mientras tanto, Europa está considerando mandatos legales. El gobierno del Reino Unido anunció un mandato que comenzará en 2025 y exigirá a los proveedores de combustible de aviación que se aseguren de que sus combustibles incluyan un 10% de SAF para 2030. El próximo año, la Unión Europea prevé introducir un «mandato de mezcla» similar, que exigirá a los proveedores aumentar la proporción de SAF que suministran a los aeropuertos europeos: partirá del 2% de todo el combustible de aviación en 2025 y llegará hasta el 37% en 2040 y el 85% en 2050. Según las normas de la UE, quedarán excluidos los SAF que utilicen materias primas procedentes de cultivos alimentarios.
Aunque los mandatos podrían ayudar a nivelar las condiciones, para ser eficaces deben ir acompañados de inversión pública en investigación y desarrollo, así como de incentivos para los compradores que permitan desarrollar un mercado aún incipiente. La UE también estudia ayudar a reducir el costo de los SAF ofreciendo créditos de carbono gratuitos en el marco de su Régimen de Comercio de Derechos de Emisión (RCDE) equivalentes al CO2 que se evita emitir al utilizar combustible sostenible para aviones.
También son esenciales unas normas comunes de certificación y contabilidad. Un desafío importante es que los SAF aún no están disponibles en muchos aeropuertos, lo que supone un problema para las aerolíneas que quieren reabastecer sus aeronaves. Un enfoque innovador para resolverlo —conocido como «Book and Claim»— permite que una aeronave que no puede repostar con SAF pague para que otro vuelo equivalente cargue combustible en un aeropuerto donde sí haya combustible de aviación sostenible.
La aerolínea que paga el combustible sostenible puede entonces contabilizar la reducción de CO2 que genera para cumplir sus compromisos de cero emisiones netas. Book and Claim es una solución muy prometedora, pero requiere estandarización internacional para armonizar los enfoques. La iniciativa Clean Skies for Tomorrow del Foro ha publicado recientemente directrices sobre la contabilización y la presentación de informes acerca de las reducciones certificadas de emisiones relacionadas con los SAF.
Con una combinación de créditos fiscales gubernamentales y el liderazgo de empresas de aviación que se comprometan a firmar acuerdos de compra a largo plazo con proveedores de combustible de aviación sostenible, el mercado podría despegar rápidamente. Y no solo en Europa y América del Norte. Para alcanzar los 300-370 millones de toneladas métricas de SAF que se necesitarán cada año para descarbonizar la aviación, será necesario que países de todo el mundo participen en su producción. Existe la oportunidad de crear una industria completamente nueva, con potencial para generar millones de empleos.
Otras rutas hacia el mismo destino descarbonizado
Si bien el combustible de aviación sostenible es la vía más viable a medio plazo para reducir la huella de carbono de la aviación, se están desarrollando otras dos tecnologías revolucionarias de propulsión con emisiones casi nulas: la eléctrica de baterías y el hidrógeno limpio.
Aunque se prevé que el peso de las baterías limite la tecnología eléctrica a rutas de corta distancia, los vuelos eléctricos con baterías podrían convertirse en una realidad comercial antes de que termine esta década. United Airlines ha encargado 100 aviones eléctricos de baterías capaces de transportar a 30 pasajeros durante 124 millas, distancia que se ampliaría a 249 millas con un motor híbrido de reserva propulsado por combustible de aviación sostenible.
Las baterías también podrían desempeñar un papel importante en la reducción del consumo de combustible de las aeronaves más grandes. Esto explica por qué Airbus y el fabricante francés de automóviles 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 larga autonomía.
Y luego —como vimos al comienzo de este artículo— está el hidrógeno limpio. Puede utilizarse para alimentar pilas de combustible que accionan motores eléctricos o quemarse directamente a bordo de la aeronave. Por unidad de peso, tiene tres veces más potencia que el queroseno.
Pero, en forma gaseosa, su volumen supone un desafío: para transportarlo y almacenarlo, debe enfriarse hasta convertirse en líquido a −423 °F y luego volver a convertirse en gas antes de la combustión. El hidrógeno también puede transformarse en electricidad mediante pilas de combustible, que a su vez accionan una hélice eléctrica. Las aeronaves con pilas de combustible son especialmente interesantes porque no generan emisiones de CO2 ni óxidos nitrosos tóxicos.
En mayo, Airbus inauguró su Centro de Desarrollo de Cero Emisiones en Bristol, Inglaterra, con 828 millones de dólares de apoyo financiero del gobierno del Reino Unido. La empresa también realiza investigaciones en Francia y Alemania, especialmente sobre depósitos de hidrógeno y sistemas de propulsión. Airbus prevé realizar pruebas de vuelo en un A380 equipado con un motor de hidrógeno en 2026: la primera escala en el camino hacia el lanzamiento comercial del avión de pasajeros ZEROe de Airbus propulsado por hidrógeno, previsto para 2035.
No existe una solución milagrosa para descarbonizar el transporte aéreo, pero cada una de estas iniciativas ofrece posibilidades prometedoras. Para que los vuelos sin emisiones despeguen de verdad, se necesitará una acción coordinada y a largo plazo de las aerolíneas, los fabricantes de aeronaves, los productores de combustible, los aeropuertos y los gobiernos.
Jonathan Walter y Andrew Alcorta contribuyeron a este artículo.
