Las aerolíneas, empresas aeronáuticas y otros actores clave están adoptando una visión a largo plazo para desarrollar alternativas sostenibles a los combustibles derivados del petróleo.

El combustible representa un gasto significativo para las aerolíneas. Según fuentes consultadas para este artículo, el combustible puede representar entre el 30% y el 50% de los costos operativos, dependiendo del tamaño de la aeronave. Además, los precios del combustible son volátiles.

Al mismo tiempo, existen pocas alternativas para impulsar aeronaves. Mientras que el transporte terrestre cuenta con opciones disponibles - como vehículos eléctricos y celdas de combustible de hidrógeno - la aviación depende de combustibles líquidos con alta densidad energética. Otra preocupación son las emisiones. Según el Grupo de Acción para el Transporte Aéreo (ATAG), la aviación es responsable del 2% de las emisiones globales de CO² generadas por actividades humanas.

Las reservas de combustible podrían verse aún más presionadas a medida que aumenta la demanda mundial de viajes aéreos. Según el pronóstico del Mercado Actual de Boeing en 2014, el tráfico de pasajeros mundiales continuará creciendo a una tasa anual del 5%. Pronósticos similares provienen de Airbus.

La volatilidad en los precios del combustible, el aumento de la demanda, las emisiones de combustibles fósiles y la falta de alternativas están impulsando a la industria a buscar opciones renovables, sostenibles y de bajo contenido de carbono como los biocombustibles.

Un tema clave es la sostenibilidad. Para ser sostenible, los proveedores deben producir biocombustibles mediante una agricultura no destructiva y, en el proceso, emitir no más carbono del que su producto ahorra. Boeing describe los biocombustibles sostenibles como aquellos que emiten entre un 50% y un 80% menos de carbono en comparación con los combustibles fósiles.

Otra limitación para los proveedores de biocombustibles es que la industria aeronáutica necesita combustibles “drop-in” - combustibles que puedan mezclarse directamente con el combustible de aviación derivado del petróleo sin necesidad de modificar los motores existentes, las aeronaves o la infraestructura de abastecimiento de combustible.

Para garantizar la compatibilidad, ASTM debe aprobar el combustible antes de que las autoridades regulatorias de aviación permitan su uso, según explica el Dr. Ric Hoefnagels, investigador del Instituto Copérnico de Desarrollo Sostenible de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos. Él contribuye al proyecto Climate-KIC Fuel Supply Chain Development and Flight Operations (Renjet), que incluye socios como Schiphol, KLM Royal Dutch Airlines, SkyNRG e Imperial College London, entre otros. El objetivo es crear una red autosuficiente de sistemas regionales de suministro de combustible renovable para la aviación en la Unión Europea.

“Hasta hace poco, solo existían dos vías certificadas por ASTM para la producción de combustible de aviación a partir de biomasa”, explicó. Una es el procesamiento hidrológico de ésteres y ácidos grasos (HEFA) utilizando aceites vegetales o aceites usados de cocina como materia prima. Esto a veces se conoce como Bio-SPK. La gran mayoría de los vuelos comerciales con biocombustibles han utilizado combustibles HEFA.

Aunque la inversión inicial es menor, “el principal problema [para Bio-SPK] es que esos combustibles son bastante caros”, dijo Hoefnagels. “Es realmente difícil reducir estos costos porque ya sea que el potencial de suministro es limitado, como en el caso de los aceites usados de cocina; o el costo está en las materias primas, como en el caso de los aceites vegetales”.

Otra vía certificada utiliza la gasificación a alta temperatura de biomasa o residuos, como residuos municipales, que se convierten en gas de síntesis. El gas de síntesis luego se somete a una reacción de síntesis de Fischer-Tropsch para formar queroseno sintético parafínico, a veces llamado FT-SPK. El proceso de síntesis esencialmente es similar al refino de carbón a líquido (CTL) o gas natural a líquido (GTL), y requiere una inversión importante en capital. Requiere refinerías grandes y complejas.

“Sin embargo, tiene potencial para reducir costos en el futuro”, dijo Hoefnagles, aunque requiere grandes inversiones en investigación, desarrollo, demostración e implementación.

ASTM anunció en un comunicado de prensa de junio de 2014 la aprobación de un tercer tipo de combustible, el biocombustible aeronáutico renovable sintetizado iso-parafínico (SIP) para uso en aviones comerciales a través de su especificación ASTM D7566. Esto siguió al anuncio de Amyris y Total de que las empresas se preparan para comercializar un combustible de aviación SIP “drop-in” que contiene hasta un 10% de mezclas de farnesano, un biocombustible renovable hecho a partir de azúcares vegetales que se mezclará con el combustible de aviación derivado del petróleo. Amyris utiliza un proceso patentado para convertir azúcares en combustible para aviones, utilizando una vía que llama Conversión Directa de Azúcar a Hidrocarburo (DSHC). Esto abrirá el desarrollo de biocombustibles en lugares como Brasil, donde Amyris utiliza caña de azúcar u otras plantas con un alto contenido de azúcar, como las remolachas azucareras.

“Solo hay tanta tierra cultivable y agua dulce disponible”, dijo Michael Lakeman, Director Regional de Estrategia de Biocombustibles para Boeing Commercial Airplanes, en una entrevista con Aerospace & Defense Technology. “Es importante hacer un cambio de paradigma en la forma de pensar sobre la producción de biocombustibles. En lugar de ver los biocombustibles como una situación de ‘alimento o combustible’, desarrollar nuevos modelos donde la producción de biocombustibles permita una mayor producción de alimentos - produciendo ‘alimento y combustible’.”

Un proyecto piloto en el que Boeing está ayudando a financiar en los Emiratos Árabes Unidos está haciendo exactamente eso. Llevado a cabo por el Consorcio de Investigación de Bioenergía Sostenible (SBRC) en el Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología, un programa evaluará la viabilidad de producir biocombustibles utilizando plantas desérticas llamadas halófitas. Estas son tolerantes a la salmuera y pueden regarse con agua de mar. Otros socios que aportan fondos incluyen a Etihad Airways y Honeywell UOP. La investigación del SBRC hasta la fecha ha encontrado que halófitas arbustivas completas, como la salicornia, pueden convertirse en biocombustible de manera más eficiente que muchas otras.

La clave para la sostenibilidad es pensar más allá del combustible de aviación e integrar la producción de biocombustibles para la aviación en la acuicultura regional, o la cría de peces, según Lakeman. “Las granjas de peces producen muchos residuos, lo que representa un verdadero desafío.”

Normalmente, los efluentes de las operaciones acuícolas, cuando se bombean de vuelta a los cuerpos de agua naturales, causan contaminación o eutrofización por florecimientos de algas. Con el sistema que se está desarrollando en los Emiratos Árabes Unidos, los residuos de los peces se utilizan como fertilizante para cultivar halófitas. En el proceso, se limpia el agua de mar, que se devuelve al océano, explicó Lakeman.

Admite que existen desafíos, incluyendo la domesticación por primera vez de una planta silvestre. “Hay mucho trabajo por hacer, y sabemos que no es una victoria a corto plazo.” Es una jugada a largo plazo que podría dar grandes resultados.

Un ejemplo de distribución actual de biocombustibles es la empresa SkyNRG. Según Sierk de Jong, investigador del Instituto Copérnico y empleado a tiempo parcial de SkyNRG, la empresa fue fundada en 2009 como una empresa conjunta con KLM, Spring Associates y Argos Oil, un distribuidor de petróleo. Su misión es desarrollar un mercado cuando no existen productores o compradores de biocombustibles para la aviación.

El precio sigue siendo un obstáculo clave que SkyNRG ha estado abordando. De Jong describe el combustible de SkyNRG como Bio-SPK. “En 2009, el combustible sostenible para aviones era veinte veces más caro que el queroseno fósil,” dijo. “Hemos logrado reducirlo hoy a dos o tres veces.”

Aun así, las aerolíneas son reacias a pagar incluso esa diferencia. Por lo tanto, la prima de precio es cofinanciada a través de clientes corporativos asociados con KLM. “Eventualmente, con desarrollos tecnológicos, creo que podemos reducir aún más el precio”, dijo de Jong.

“Debido a que es un producto especializado,” continuó, “actualmente existe muy poca capacidad dedicada de producción de combustible sostenible para la aviación en el mundo. Crear escala es crucial. Por lo tanto, el principal esfuerzo a largo plazo de SkyNRG se centra en aumentar la capacidad de producción. La empresa está colaborando con gobiernos, aerolíneas y aeropuertos de todo el mundo para crear los llamados ‘BioPuertos’ - cadenas de suministro regionales dedicadas para producir combustible sostenible para la aviación.”

Tanto el proyecto de Boeing con Masdar como la empresa conjunta de SkyNRG confirman las observaciones de la encuesta de PwC de abril de 2014 sobre el interés en el mercado total de biocombustibles. Aproximadamente el 52% de los ejecutivos encuestados eran optimistas sobre los biocombustibles para la aviación. Brian Carey, líder del Asesoramiento de Tecnología Limpia de PwC en EE.UU., le dijo a Aerospace & Defense Technology que “varios actores ven los biocombustibles como el Santo Grial, ayudando a garantizar la estabilidad de precios.”

Sin embargo, el Santo Grial aún no está entre nosotros. La tecnología necesita mejorar y la industria necesita escalar para reducir costos. Carey señaló que la paridad de precios es vital para la aceptación.

Lo que está observando es la diferencia en el tipo de organizaciones dispuestas a realizar las inversiones necesarias para finalmente lograr esa paridad de precios.

“Hace cuatro o cinco años,” dijo, “hubo un número considerable de inversiones de capital de riesgo en empresas de biocombustibles avanzados en etapas iniciales. Algunas empresas de biocombustibles intentaron salir a bolsa demasiado pronto; estas empresas estaban tratando de hacer demasiado, demasiado rápido.”

Hoy en día está viendo inversiones de aerolíneas, fabricantes de aviones y otros con un interés estratégico en el desarrollo de biocombustibles, incluyendo algunas empresas selectas de petróleo y gas.

“Las aerolíneas están dispuestas a pagar por proyectos piloto,” dijo. “Están dispuestas a establecer empresas conjuntas con empresas de biocombustibles avanzados para mantener sus opciones abiertas.”