David Bolonio Martín, Universidad Politécnica de Madrid (UPM); David Donoso Malagón, Universidad de Castilla-La Mancha; José Laureano Canoira López, Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y Magín Lapuerta Amigo, Universidad de Castilla-La Mancha
El sector del transporte es el de mayor consumo energético en Europa. Supuso un 28,9 % en 2019, generando 932 millones de toneladas (Mt) de CO₂.
El transporte terrestre representa el porcentaje mayor, pero se estima que las emisiones provocadas por la aviación, que actualmente son un 4 % del total de emisiones de CO₂, se triplicarán en 2050.
Energías renovables y coche eléctrico
La energía fósil (carbón, petróleo y gas) supuso en 2019 un 80,9 % del suministro de energía primaria a nivel mundial. El Tratado de París, firmado por 195 países, reconoce la necesidad de reducir el uso de combustibles fósiles y apuesta por el desarrollo de tecnologías medioambientalmente sostenibles.
En este contexto, Europa, mediante la Directiva 2018/2001, impulsa las energías de fuentes renovables para conseguir una economía con nulas emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050.
El transporte por carretera está ya envuelto en una transformación debido a la llegada del coche eléctrico, que supuso un 10 % de las ventas en 2021 en Europa.
La electrificación es fundamental para conseguir el objetivo que marca Europa, pero necesitará la contribución de otras formas de energía, como la aportada por los combustibles sostenibles.
Combustibles más sostenibles para aviones
En el sector aéreo, las soluciones actuales se centran en el uso de combustibles sostenibles (biocombustibles y combustibles sintéticos, llamados SAF o Sustainable Aviation Fuels), propulsión eléctrica (baterías eléctricas y celdas de combustible de hidrógeno) y combustión directa de hidrógeno.
Entre estas alternativas, la que presenta mejores posibilidades reales a corto y medio plazo es el uso de biocombustibles y combustibles sintéticos. Así lo considera CORSIA, un plan desarrollado por la Organización de Aviación Civil Internacional (ICAO). El uso de estas alternativas no supone un cambio en la tecnología actual de turbinas de aviación, lo que facilita enormemente su comercialización y uso.
Compañías como Repsol, Cepsa y BP apuestan fuertemente por la producción de combustibles sostenibles. Varias aerolíneas, como Iberia y Ryanair, se han comprometido a usar entre un 10 % y un 12,5 % de SAF en 2030.
La producción y uso de estas alternativas se encuentran regulados a través de la norma ASTM D7566 y la Directiva 2018/2001 en Europa. Su uso ya ha sido comprobado en vuelos reales.
Aunque la norma ASTM D7566 limita actualmente su uso en mezclas al 50 %, hay pruebas exitosas con un uso del 100 %. Sin embargo, en 2019 se utilizó menos del 1 % de combustibles sostenibles en mezcla con queroseno.
¿Cómo se producen?
Los biocombustibles de aviación se producen transformando biomasa en hidrocarburos mediante procesos termoquímicos o biológicos. A diferencia del biodiésel y del bioetanol, los biocombustibles de aviación aceptados por la norma ASTM D7566 no contienen oxígeno, aunque algunos estudios defienden el uso de algunos compuestos oxigenados en estos biocombustibles.
En España, en 2019, los principales biocombustibles utilizados en mezclas con combustibles fósiles fueron biodiésel y bioetanol (6,8 % y 2,5 %), empleados en motores de combustión diésel y gasolina, respectivamente.
La capacidad de producción de biocombustibles y combustibles sintéticos es, por ahora, limitada en todo el mundo. No obstante, Repsol anunció recientemente la construcción de la primera planta de biocombustibles avanzados en España.
Las materias primas para la producción de estos combustibles sostenibles pueden ser residuos provenientes del sector agropecuario, como aceites y grasas animales residuales, y de otros sectores, como el vinícola, el frutícola, la silvicultura o la industria papelera. La transformación de estos residuos ayuda además a su gestión y eliminación.
Esquema de la producción de combustibles sostenibles para aviación.
David Bolonio, Author provided
Reaprovechar los residuos del vino y los cítricos
El sector vinícola produce ingentes cantidades de uva en cada campaña de cosecha: en 2019, hasta 85,0 Mt mundialmente y 5,4 Mt en España. Como consecuencia, se generan subproductos y residuos, como orujo de uva y lías de vino, que suponen hasta un 30 % del peso de la uva.
Hay estudios de producción de biodiésel a partir de aceite de pepitas y de bioetanol a partir de orujo, lías y excedentes vínicos. Ambos, aceite de pepitas y alcohol de orujo y excedentes vínicos, podrían ser transformados en combustible de aviación a través del proceso HEFA o Hydroprocessed Esters and Fatty Acids y el proceso ATJ o Alcohol-to-Jet.
El sector frutícola produce grandes cantidades de cítricos: 133,8 Mt mundialmente y 7,5 Mt en España en 2018. Dado que en torno al 20 % se destina a la industria del zumo y que, aproximadamente, el 50 % del peso se desecha, esto supone la generación de residuos (10 % de la producción total) directamente aprovechables.
Estos residuos se podrían utilizar para producir biocombustibles de bajo contenido en carbono tanto de aviación como de automoción, aunque debe asegurarse que sean competitivos frente a otras sustancias de gran valor añadido en la industria de las esencias, como el limoneno.
Desechos de la industria forestal y papelera
La silvicultura y las industrias forestales también generan importantes cantidades de residuos (cortezas, ramas, aclareos, hojas, agujas o aceite de resina, entre otros) que están incluidos en la Directiva 2018/2001 como materias primas para la producción de biocombustibles.
Todos estos residuos son ricos en terpenos que, sometidos a un proceso de hidrogenación, adquieren propiedades adecuadas como biocombustibles. Se estima que el uso de resina de pino (fuente de terpenos) para la producción de combustibles sostenibles permite reducir hasta 93 % las emisiones de CO₂ respecto a los fósiles.
Por último, la industria papelera produjo 419,7 Mt mundialmente y 7,9 Mt en España de papel, cartón y celulosa en 2018. Ello supuso la generación de una gran cantidad de trementina sulfatada que se podría utilizar como biocombustible de aviación, una vez eliminado el azufre que contiene y mejoradas sus propiedades.
En conclusión, es posible producir combustibles sostenibles de aviación, reduciendo el impacto medioambiental del sector, limitando la dependencia del petróleo y promoviendo el desarrollo de la bioeconomía. Subproductos y residuos generados por el sector agropecuario, la silvicultura y la industria papelera pueden ser fuente de biocombustibles y bioproductos, promoviendo una economía circular y rural.
David Bolonio Martín, Profesor de Química, Refino y Biorrefinerías, Universidad Politécnica de Madrid (UPM); David Donoso Malagón, Doctorando en Ingeniería Industrial, especialidad Combustibles y Motores, Universidad de Castilla-La Mancha; José Laureano Canoira López, Catedrático de Universidad del área de conocimiento Ingeniería química, Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y Magín Lapuerta Amigo, Profesor de Máquinas y Motores Térmicos, Universidad de Castilla-La Mancha
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.