Dudas y certezas sobre la aviación del futuro
De los combustibles SAF al avión de hidrógeno
De los combustibles SAF al avión de hidrógeno
La aviación es un medio de transporte esencial para la economía de España, donde el turismo supone más del 12% del PIB y ocho de cada diez turistas llegan por vía aérea. Este sector estratégico se enfrenta a una profunda transformación que supone un enorme reto tecnológico y económico. En este contexto, el uso de combustibles sostenibles de aviación (SAF) se perfila como la principal opción para reducir de manera inmediata las emisiones de CO2, junto a la mejora de la eficiencia de las aeronaves. A medio y largo plazo se sumarán otras alternativas aún incipientes, como el avión de hidrógeno o la propulsión eléctrica.
El desafío es grande, pero el ser humano necesita seguir volando y cualquiera de nosotros podría haber sido uno de los pasajeros de los casi 7.200 vuelos diarios que despegaron o aterrizaron en un aeropuerto español en julio de 2023, mes en el que se registró el mayor número de vuelos de la historia de nuestro país. Necesitamos, por tanto, encontrar soluciones para poder volar de forma más eficiente y que, además, estas alternativas permitan reducir emisiones de carbono de forma rápida.
Un reto económico y tecnológico
Para hacerse una idea de la magnitud del reto económico y tecnológico que supone descarbonizar la aviación, en el mundo hay cerca de 37.100 aviones activos, y más de 15.460 en pedido de fabricación, según CAPA Fleet Database, la mayor base de datos del sector. El desarrollo de un nuevo modelo de aeronave, cuyo coste puede superar fácilmente los 900 millones de euros, "tarda entre 9 y 12 años”, explica Abel Jiménez, ingeniero jefe de Proyectos de Descarbonización de ITP Aero, empresa española fabricante de motores aeronáuticos. “Estamos también en un sector donde los aviones están en servicio entre 20 y 25 años porque son activos de un valor muy alto y son necesarios esos periodos de explotación para amortizarlos".
La prioridad es encontrar nuevas formas de propulsar los aviones, algo nada sencillo para aparatos que pueden pesar hasta 300 toneladas. “La descarbonización de la aviación es más compleja que la de otros medios de transporte porque es un sector que no se puede electrificar y cuenta con unas certificaciones de seguridad muy rigurosas. Pero eso no significa que no se pueda hacer y, de hecho, lo estamos haciendo”, asegura Teresa Parejo, directora de Sostenibilidad de Iberia.
"Al menos, en los próximos veinte años, la principal forma de propulsar aviones seguirá siendo el motor de combustión" Abel Jiménez, de ITP Aero.
Está previsto que los primeros prototipos de aviones a hidrógeno empiecen a volar a mediados de la próxima década, y todavía pasarán varios decenios antes de que esta tecnología pueda reemplazar a las miles de aeronaves necesarias para atender el tráfico aéreo mundial. En cuanto a la propulsión eléctrica con baterías, solo será aplicable a aparatos pequeños, como avionetas, pequeños aviones regionales y helicópteros para recorridos y cargas menores. Con ese horizonte, "al menos en los próximos veinte años la principal forma de propulsar aviones seguirá siendo el motor de combustión", continúa Abel Jiménez, de ITP Aero.
Por ello, hay un amplio consenso en el sector sobre que los combustibles sostenibles de aviación, SAF (Sustainable Aviation Fuels) por sus siglas en inglés, que emiten hasta un 80% menos de CO2 que el queroseno convencional, son la mejor herramienta para descarbonizar la aviación. Además de disminuir las emisiones, el SAF tiene otra ventaja significativa: "se puede utilizar en los motores de combustión de las aeronaves actuales sin ninguna modificación y tampoco requiere de una inversión para crear una infraestructura de suministro diferente de la que ya tenemos, que está muy apalancada y es muy estricta por cuestiones de seguridad. Eso es muy importante porque la aviación es una cuestión global: los sistemas que se utilicen en Barajas son los mismos que se tendrán que usar en los aeropuertos de Singapur o en México DF", explica Francisco Lucas, Gerente Senior de Aviación Sostenible en Repsol.
El informe 'Waypoint 2050' realizado por ATAG, coalición internacional que agrupa a 40 organizaciones del sector, desde fabricantes de aeronaves a compañías aéreas, aeropuertos o proveedores de la industria, prevé que para 2050 el SAF será responsable del 61% de la reducción necesaria para alcanzar las cero emisiones netas; otro 22% vendrá por el incremento en la eficiencia de las aeronaves y el desarrollo de tecnologías como aviones eléctricos, híbridos o de hidrógeno; un 10% de las mejoras de la operación y en la gestión del tráfico aéreo; y un 7% adicional a través de los mercados de compensación de emisiones.
Combustibles SAF, una solución ya disponible
Combustibles SAF, una solución ya disponible
La vía más consistente y con mayor impacto para trabajar desde ya por una aviación con menor huella de carbono consiste en reemplazar el queroseno convencional por estos combustibles sostenibles de aviación, que ya se pueden producir utilizando todo tipo de residuos orgánicos, como aceite de cocina usado, desechos agrícolas y ganaderos o restos de la industria agroalimentaria.
La propia Unión Europea confía en los combustibles SAF como la principal ruta para descarbonizar el transporte aéreo, así que ha establecido un calendario para ir incrementando progresivamente su presencia en los motores. En 2025, según la normativa ReFuelEU Aviation, el 2% del combustible suministrado a la aviación en los aeropuertos de la UE deberá ser SAF, un porcentaje que aumentará al 6% en 2030, al 34% en 2040 y, finalmente, al 70% en 2050.
Para alcanzar esos objetivos es necesaria una expansión constante de la producción de SAF, que en 2022 se triplicó a nivel mundial con respecto al año anterior hasta alcanzar los 300 millones de litros, pero que está todavía lejos de los 449.000 millones de litros anuales que la Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA) calcula que serán necesarios en 2050.
Además, "el impulso de una industria potente de SAF que cubra las necesidades de la aviación puede suponer una oportunidad histórica para la economía de España", señala Teresa Parejo. Un estudio reciente encargado por Iberia y Vueling a la consultora PwC estima que se podrían crear hasta 270.000 puestos de trabajo hasta 2050, con una aportación al PIB de 56.000 millones de euros. Para ello habría que construir entre 30 y 40 plantas de producción de este combustible renovable, con una inversión aproximada de unos 22.000 millones de euros.
Aviones más ligeros y eficientes
Aviones más ligeros y eficientes
El sector aeronáutico tendrá que seguir implantando soluciones en otros aspectos clave para mejorar su sostenibilidad. Entre ellos figura la mejora del diseño de los aviones, que permite hacerlos más ligeros y eficientes, algo en lo que se lleva décadas trabajando. "Los rendimientos de las nuevas generaciones de aviones comerciales", afirma Abel Jiménez, "ofrecen una mejora en eficiencia de entre el 15 y el 20% respecto a las generaciones anteriores de los años 90 o principios de los 2000. Y si se compara con los aviones de los años 60, es casi del 60%, en buena medida por los progresos conseguidos en los motores, pero también por las aportaciones de la aerodinámica del avión".
El primer paso para mejorar el rendimiento de una aeronave consiste en diseñar motores que consuman menos energía. En la actualidad, un consorcio encabezado por Rolls Royce, del que forma parte también ITP Aero, desarrolla el que será el mayor motor de avión de la historia, el UltraFan. Con un diámetro superior a 3 metros y medio, "consigue una eficiencia propulsiva superior empleando unas aspas más grandes y que mueven más aire, pero con un ahorro del 10% en combustible sobre el motor actual más eficiente. Podríamos disponer de un avión con esta tecnología en 2033 o 2034", asegura Jiménez.
Para Airbus, “la renovación de la flota con aviones más ligeros y eficientes contribuye a reducir el impacto ambiental de la aviación”. Las aerolíneas ya están realizando un esfuerzo inversor importante para adquirir estos nuevos aviones más sostenibles, pero esta renovación también tiene sus límites debido al elevado coste de cada unidad. También es cierto que "cada vez resulta un reto tecnológico más complicado seguir aumentando el rendimiento en los aviones. Pero cada 10% que consigamos, como estamos buscando ahora con el UltraFan, es de vital importancia", prosigue Jiménez.
La mejora del tráfico aéreo, una opción de efecto inmediato
El alto coste de desarrollar nuevas tecnologías es uno de los principales obstáculos del proceso de descarbonización de la aviación. Por eso, el sector apuesta también por otras medidas complementarias, de efecto más inmediato y, sobre todo, menos costosas. Una de ellas es la mejora en la gestión del tráfico aéreo, que puede aportar beneficios como la disminución de las distancias recorridas por los aviones utilizando rutas más directas entre destinos, con el consiguiente ahorro de combustible.
En el sistema actual que rige el tráfico aéreo, los pilotos deben volar por unas aerovías predefinidas, heredadas de los tiempos en los que la navegación aérea se guiaba siguiendo radiofaros situados en estaciones terrestres y establecidas por cada autoridad nacional de control aéreo. Como resultado, estas rutas aéreas implican muchas veces vuelos en zigzags, a pesar de que la tecnología actual de navegación por satélite ya permite volar siguiendo trayectorias más rectas.
Enaire, la entidad que gestiona el espacio aéreo español, el cuarto de Europa por volumen de tráfico, estima que la labor que ya realiza para facilitar trayectos más directos al sobrevolar nuestro país ahorrará 9,8 millones de kilómetros entre los años 2021 y 2025, lo que equivale a dar 246 vueltas a la Tierra, y evitará unas emisiones equivalentes al CO2 que absorberían 9,2 millones de árboles.
Pero todavía existe margen para aminorar la duración de los vuelos. En 2004, la UE inició la creación del Cielo Único Europeo para superar la fragmentación del espacio aéreo que marcan las fronteras nacionales y que dificulta un tráfico más eficiente sobre el continente, uno de los más congestionados del mundo. Un desarrollo pleno de este espacio aéreo unificado traería una reducción media de más de 11 minutos en los vuelos intraeuropeos y un ahorro de entre un 8% y un 10% en las emisiones de CO2, "una medida que las aerolíneas reclamamos desde hace 20 años, pero en la que los estados miembros no terminan de ponerse de acuerdo", afirma Teresa Parejo.
Aeronaves eléctricas para la movilidad urbana
Aeronaves eléctricas para la movilidad urbana
Los primeros prototipos de aviones eléctricos levantarán vuelo a finales de esta década, con un uso limitado de momento a las distancias cortas. La causa es el elevado peso de las baterías: "tienen tal densidad energética que para conseguir la misma cantidad de energía que hay en 1 kilogramo de queroseno son necesarios 60 kilogramos de las mejores baterías actuales. Si consideramos que un avión medio lleva a bordo del orden de 20.000 kilogramos de queroseno, la propulsión eléctrica es inviable para las grandes aeronaves", continúa Abel Jiménez.
Este modelo de aviación tendrá su nicho en “trayectos como el tráfico interinsular, las grandes bahías como Hong Kong o los aerotaxis en las ciudades, que son recorridos perfectamente asumibles para los motores eléctricos. Otras aplicaciones pueden ser la instrucción de vuelo o los vuelos escénicos turísticos, con la ventaja de que el nivel de ruido será mucho menor que en las aeronaves con motor de combustión".
Los grandes fabricantes aeronáuticos ya trabajan en estos modelos y Wisk, filial de la compañía estadounidense Boeing, está desarrollando un aerotaxi 100% eléctrico de cuatro plazas no tripulado. El vuelo de este dron, que tendrá autonomía para 150 kilómetros, será supervisado desde tierra por un controlador humano.
El avión de hidrógeno, alternativa a largo plazo
El avión de hidrógeno, alternativa a largo plazo
En el caso del hidrógeno, Airbus trabaja en la actualidad en tres modelos, que ha llamado ZEROe, con el objetivo de sacar al mercado en 2035 el primer avión comercial del mundo alimentado por este combustible.Entre estos diseños se encuentra el Turbofán, con capacidad para transportar a unos 100 pasajeros y una autonomía de 1.850 kilómetros, suficiente para volar de Barcelona a Berlín. La primera prueba piloto tendrá lugar a mediados de esta década, cuando Airbus tiene previsto adaptar un modelo A380 -apodado Superjumbo- para almacenar cuatro tanques de hidrógeno líquido.
Si el hidrógeno se genera con electricidad renovable, este combustible no produce emisiones de CO2, aunque su uso implicará cambios sustanciales en el diseño de los aviones. La razón principal es que el hidrógeno tiene menor densidad energética en términos volumétricos que el queroseno y requiere de hasta cuatro veces más volumen para almacenar la misma energía, por lo que se necesitarán depósitos más grandes y pesados, que ya no podrán ir alojados en las alas como los tanques de queroseno actuales.
Airbus trabaja en tres modelos de avión de hidrógeno, con el objetivo de sacar al mercado en 2035 el primer avión comercial del mundo alimentado por este combustible.
Los expertos coinciden en que el hidrógeno es una tecnología de gran potencial para la descarbonización de la aviación, aunque su desarrollo aún presenta retos importantes. "Hablamos, por tanto, de medio-largo plazo porque en el mundo se vuela mucho y el uso del hidrógeno supone un cambio de tecnología cuya implantación puede transformar todo el ecosistema de la aviación comercial. Pero es un vector energético en el que sin duda hay que seguir trabajando”, concluye Lucas.
Lo que está claro es que el sector debe experimentar una profunda transformación en las próximas décadas para ser más sostenible. Ya se ha puesto a ello y hoy está trabajando en el desarrollo de nuevas tecnologías para reducir emisiones, unas a corto plazo, como el uso de combustibles renovables, y otras que se van a dilatar más en el tiempo, como el diseño de nuevos aviones o el uso del hidrógeno. Todas deben ayudar a alcanzar un único objetivo: ser cero emisiones netas en 2050.
Repsol y su planta de combustibles sostenibles en Cartagena
Repsol y su planta de combustibles sostenibles en Cartagena
En nuestro país, la primera planta de este tipo la ha puesto en marcha Repsol en su complejo industrial de Cartagena, con una inversión de 200 millones de euros. Entrará en funcionamiento a finales de este mismo año y producirá 250.000 toneladas anuales de combustibles 100% renovables fabricados a partir de residuos de origen orgánico, principalmente aceite de cocina usado, destinados en su mayoría a cubrir las necesidades del sector aéreo.
Para compañías como Iberia, los SAF "son uno de los pilares de nuestra estrategia para reducir las emisiones de carbono, y queremos que el 10% del combustible usado por nuestros aviones en 2030 sea SAF, cuatro puntos por encima del objetivo de la UE para esa fecha", explica Teresa Parejo.
La compañía ya ha realizado varios vuelos con estos combustibles, como el que unió Madrid con Bilbao en 2021 usando un SAF producido por Repsol. Unos meses más tarde, Iberia usaría el mismo tipo de combustible para propulsar tres vuelos entre la capital española y las ciudades estadounidenses de Washington, Dallas y Nueva York, lo que permitió reducir sus emisiones en 125 toneladas de CO2.
Combustibles 100% renovables
Una elección que ayuda a reducir el CO2.