Durante las últimas décadas, se han producido avances tecnológicos significativos en la mayoría de las áreas del sector de la aviación, excepto en el uso de combustibles fósiles por parte de las aeronaves, que ha permanecido relativamente invariable.
Aunque existen tecnologías alternativas de propulsión en desarrollo, como aviones eléctricos o el uso de hidrógeno criogénico, estas opciones probablemente no estarán disponibles comercialmente antes de 2030.
La última década ha visto avances considerables en el desarrollo de Combustibles para la Aviación Sostenibles (CAS) producidos a partir de materias primas biológicas con menor intensidad de carbono, lo que podría desempeñar un papel importante en la mitigación del impacto ambiental de la aviación.
Los combustibles biológicos para aviación se obtienen de fuentes distintas del petróleo, como biomasa leñosa, grasas e hidrógeno de aceites vegetales, residuos reciclados u otras fuentes renovables.
Para que estos combustibles puedan utilizarse en operaciones aéreas, deben tener características "drop-in", lo que significa que deben cumplir especificaciones estrictas de combustible y tener un comportamiento comparable al combustible fósil durante el proceso de combustión.
Las reducciones de emisiones se logran durante su proceso de producción. Estos combustibles biológicos para aviación pueden mezclarse con combustible convencional basado en fósiles en una proporción de mezcla que depende de cómo se produzca el combustible.
No existe una única definición internacionalmente acordada de CAS. Las definiciones utilizadas pueden abarcar un amplio conjunto de criterios que incluyen no solo la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), sino también otros aspectos ambientales y sociales como la biodiversidad, el uso del suelo (bosques, humedales, turberas), el agua, los estándares laborales aplicados en los procesos de producción y el apoyo al desarrollo social y económico de las comunidades involucradas en la producción de combustible.
Para los propósitos de este documento, los CAS se definen como combustibles biológicos para aviación que reducen las emisiones de GEI en relación con el combustible convencional para aviación, evitando otros impactos negativos de sostenibilidad.
También existe un interés significativo por materias primas no biológicas, en particular los denominados combustibles sintéticos "Power-to-Liquids" o "electrocombustibles". Este proceso permite la producción de un combustible alternativo sintético al queroseno fósil mediante el uso de electricidad renovable para producir hidrógeno a partir del agua por electrólisis y su combinación con carbono del CO2 (idealmente capturado del aire).
El proceso Power-to-Liquids puede presentar un balance favorable de gases de efecto invernadero en comparación con las corrientes convencionales y biológicas de combustibles para aviación, con emisiones cercanas a cero. Actualmente, los electrocombustibles son una solución técnicamente viable para ayudar a descarbonizar el sector de la aviación. Sin embargo, pocos proyectos demostrativos están en marcha debido a que los electrocombustibles son 3 a 6 veces más caros que el queroseno.
Según un estudio, el uso de electrocombustibles para satisfacer la demanda esperada de combustible para aviación en 2050 requeriría el 95% de la electricidad actualmente generada mediante fuentes renovables en Europa.
La Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) Internacional ha desarrollado estándares para aprobar nuevos combustibles biológicos para aviación. Actualmente, se han certificado seis vías de producción para mezclarse con combustible convencional para aviación:
Actualmente hay otras vías en proceso de certificación por la ASTM.
Definir el nivel de madurez de las vías disponibles de producción de combustibles biológicos para aviación, ya sea desde un punto de vista tecnológico o comercial, es complejo.
A pesar de la dinámica del sector, solo algunas de las vías certificadas por la ASTM están suministrando combustible a escala comercial.
La madurez tecnológica de cada vía de producción puede definirse mediante un Nivel de Preparación Tecnológica (NPT), que oscila entre 1 para ideas básicas hasta 9 para un sistema probado en un entorno operativo.
Además del nivel tecnológico, el desarrollo comercial de un combustible puede variar debido a otros factores (por ejemplo, problemas de certificación, costos).
Para aclarar mejor el progreso de una vía específica de producción de combustible hacia la comercialización completa, la Iniciativa de Combustibles Alternativos para la Aviación Comercial de EE.UU. ha desarrollado el sistema de Nivel de Preparación de Combustible (NPC), que ha sido respaldado por la OACI.
El NPC también oscila entre 1 para ideas básicas hasta 9 para capacidad de producción establecida, pero está adaptado específicamente para la aprobación de estándares internacionales de combustible para aviación.
Europa es actualmente un jugador clave en el sector más amplio de la producción de biocombustibles, con varias plantas comerciales en funcionamiento.
La capacidad de producción de combustibles biológicos para aviación en la UE depende de un número reducido de plantas, que representan una salida potencial máxima de aproximadamente 2,3 millones de toneladas por año (escenario Max-EU), lo que potencialmente corresponde al 4% de la demanda total de combustible convencional para aviación en la UE.
Es importante distinguir entre la capacidad potencial de producción de combustibles biológicos para aviación, discutida en esta sección, y el consumo de tales combustibles, abordado en la sección siguiente, ya que existen varias barreras que limitan actualmente la adopción en el mercado.
La mayor parte del potencial de producción de combustibles biológicos para aviación en la UE depende de procesos capaces de convertir diversas materias primas y residuos en un combustible adecuado para vuelos comerciales.
El proceso más desarrollado hasta la fecha produce Hidroprocesamiento de Ésteres de Ácidos Grasos y Ácidos Grasos Libres (HEFA). En este proceso, se pueden utilizar aceites vegetales y/o materias primas lipídicas animales para producir una alternativa biológica totalmente certificada al combustible fósil para aviación.
El HEFA certificado es una porción del producto de Aceite Vegetal Hidrotratado (HVO), que actualmente se utiliza en el sector del transporte terrestre. Una vía que permitiría aumentar la proporción del HVO en producción, incrementando así el potencial de producción en la UE, está actualmente en proceso de certificación (expansión HEFA o HEFA+).
Las refinerías que producen CAS derivados de biomasa pueden ajustar su proceso para aumentar la producción para aviación si la demanda crece (escenario Max-EU). Sin embargo, dada la rentabilidad relativamente baja de la producción de combustible para aviación y para el transporte terrestre, es razonable suponer que la porción biológica para aviación del proceso HEFA representaría una proporción menor de la producción de la planta que el máximo teórico.
En el escenario moderado (Mod-J), se ha asumido una proporción del 15%, lo que resulta en una estimación del potencial actual de producción de combustibles biológicos para aviación en la UE igual a 0,355 millones de toneladas por año.
El potencial actual de producción se basa sustancialmente en plantas HEFA, pero podría aumentar para 2020 con el anuncio de nuevas instalaciones y la ampliación de las existentes en la UE.
Además, la recientemente certificada vía de co-procesamiento podría desbloquear un mayor potencial de producción. Sin embargo, las inversiones significativas en otras vías certificadas por la ASTM (por ejemplo, ATJ y SIP) no parecen ser una prioridad en este momento para los principales actores industriales en Europa, aunque se espera que nuevos actores se incorporen al mercado después de 2020 y contribuyan al crecimiento en el escenario moderado de combustibles biológicos para aviación.
El precio de los combustibles biológicos para aviación en relación con el queroseno fósil es una de las principales barreras para su mayor penetración en el mercado.
Hoy en día, el precio de la materia prima representa el componente principal del precio final del combustible biológico para aviación, y su volatilidad en el mercado de la UE también puede crear problemas de suministro para los productores de combustible.
Mientras que un precio típico para el combustible convencional para aviación sería de 600 €/tonelada, el precio del combustible biológico para aviación producido a partir de aceite usado de cocina puede estar en el rango de 950-1.015 €/tonelada.
Además, las materias primas que cumplen con los requisitos de sostenibilidad, como el aceite usado de cocina y el sebo utilizados en el proceso HEFA, son demandadas por el sector del combustible terrestre para la producción de biodiésel y diésel verde.
Se espera que esta competencia entre el transporte terrestre y la aviación aumente en los próximos años.
Existen varias iniciativas en marcha a nivel europeo destinadas a aumentar la penetración en el mercado de los combustibles biológicos para aviación. Sin embargo, a pesar de la presencia de estas iniciativas, el consumo actual en Europa es muy bajo en comparación con la capacidad potencial de producción.
Solo Alemania reportó el uso de combustibles biológicos para aviación como parte de las cifras oficiales de 2016 bajo el marco de la Directiva de Comercio de Emisiones.
Para que un combustible biológico para aviación sea considerado un CAS, debe cumplir criterios de sostenibilidad.
Actualmente, no existe una única definición de CAS acordada a nivel internacional. En el marco regulatorio europeo, la sostenibilidad se define en la Directiva Europea sobre Energías Renovables (RED) EC/2009/28.
El Consejo y el Parlamento Europeo han acordado recientemente una revisión de la RED, que establece nuevos objetivos ambiciosos e incluye criterios de sostenibilidad revisados.
Esta revisión proporciona una visión general de los criterios de sostenibilidad acordados para la RED revisada. A nivel internacional, se están llevando a cabo discusiones para acordar criterios que evalúen la sostenibilidad de los combustibles para aviación, que serían elegibles para el esquema CORSIA de la OACI (ver capítulo sobre Medidas Basadas en el Mercado).
Los combustibles biológicos para aviación pueden tener menores emisiones de GEI en comparación con los combustibles fósiles tradicionales.
De hecho, las emisiones provenientes de la combustión de biocombustibles a menudo se consideran cero, dado que los combustibles se producen a partir de biomasa. Estas se denominan "emisiones biogénicas", y se asume que son cero sobre la base de que el crecimiento de la biomasa absorbe la misma cantidad de CO2 liberada durante la combustión.
Por otro lado, las "emisiones no biogénicas" se refieren a las emisiones de producción de combustibles biológicos para aviación, resultantes del cultivo, la cosecha y el transporte de la biomasa, así como de su conversión en combustible. Estas "emisiones no biogénicas" no están compensadas, y por tanto constituyen un impacto directo de los combustibles biológicos para aviación.
La diferencia entre las "emisiones no biogénicas" del combustible biológico para aviación y las emisiones del uso de un combustible fósil estándar constituye el potencial de ahorro de GEI del combustible biológico para aviación.
Existe una discusión en curso sobre la metodología más adecuada para evaluar el desempeño de reducción de emisiones de las diferentes vías mediante una Evaluación del Ciclo de Vida. Esto es particularmente relevante para aquellas vías que actualmente están entrando al mercado.
En muchos procesos se producen más de un producto, y es necesario dividir los impactos de GEI entre estos productos. También hay mucho debate sobre cómo contabilizar las emisiones indirectas, como las emisiones de cultivo estrechamente relacionadas con las prácticas agrícolas y los tipos de suelo (es decir, dinámica forestal).
Dependiendo de estos efectos indirectos, las emisiones de un combustible biológico para aviación, en comparación con las emisiones de la producción y combustión del combustible convencional para aviación, pueden ser menores, comparables o incluso mayores.
El Centro Común de Investigación de la Comisión Europea está contribuyendo activamente a la discusión en curso sobre la cuantificación del potencial de reducción de emisiones de GEI a partir de combustibles biológicos para aviación.
Mientras que las emisiones de GEI de la producción de HEFA basado en materias primas como aceites de girasol y soja pueden estimarse en alrededor de 40 gCO2eq/MJ, el mismo proceso HEFA alimentado con aceite de colza se estima en aproximadamente 51 gCO2eq/MJ debido a diferencias en las cadenas de producción.
Para calcular el potencial de reducciones de GEI a partir de combustibles biológicos para aviación, cabe señalar que la OACI ha definido un nivel de referencia de emisiones de GEI de un combustible fósil para aviación de 89 gCO2eq/MJ.
La UE ve un papel importante para los CAS en la reducción del impacto ambiental de la aviación. Por eso está actuando en varias áreas para apoyar una mayor adopción de CAS en el mercado europeo, incluyendo investigación dentro del programa "Horizonte 2020" que apoya el desarrollo y producción precomercial de CAS.
Desde 2013 hasta 2020, se dispone de un presupuesto total de 464 millones de euros para estudiar biocombustibles avanzados y otras fuentes renovables, de los cuales 25 millones de euros se han asignado específicamente a CAS.
La Directiva Europea sobre Energías Renovables (RED), adoptada en 2009, estableció un marco político general para la producción y promoción de energía a partir de fuentes renovables en la UE.
La RED requiere que todos los países de la UE aseguren que al menos el 10% de su energía de transporte provenga de fuentes renovables para 2020.
La RED también incluye multiplicadores que cuentan la contribución de los biocombustibles por un factor mayor que 1 para incentivar el uso de biocombustibles avanzados y alcanzar objetivos futuros, mientras limita la contribución de combustibles biológicos derivados de cultivos competidores de alimentos/pienso.
Los objetivos de la RED no se aplican a los combustibles para aviación. Sin embargo, en 2015, la RED fue modificada y el Reino Unido reconoció la posibilidad de un denominado "opt-in voluntario para aviación" que se implementaría en la legislación nacional, lo cual fue adoptado por los Países Bajos.
Recientemente se ha alcanzado un acuerdo sobre una actualización de la RED que ahora requiere que los proveedores de combustible aseguren que al menos el 14% de la energía utilizada en el sector del transporte de la UE provenga de fuentes renovables para 2030.
Bajo esta revisión, los CAS pueden contribuir al logro de los objetivos de la RED en todos los Estados miembros, siempre que cumplan con los criterios de sostenibilidad asociados.
Además, se aplicará un multiplicador específico de 1,2 a la cantidad de CAS suministrada, al calcular su contribución hacia los objetivos de energía renovable.
La contribución de los biocombustibles derivados de cultivos alimentarios o para piensos a los objetivos en cada Estado miembro se limitará a su nivel en 2020.
La contribución de cualquier biocombustible de alto riesgo de cambio indirecto del uso del suelo, producido a partir de cultivos alimentarios o para piensos para los cuales se observe una expansión significativa del área de producción en tierras con alto stock de carbono, se limitará al nivel de consumo de 2019 de tales combustibles hasta 2023, después de lo cual su contribución se reducirá gradualmente a 0% para 2030 como máximo.
Los biocombustibles certificados como de bajo riesgo de cambio indirecto del uso del suelo quedarán excluidos de este límite.
El Sistema Europeo de Comercio de Emisiones (EU ETS) proporciona un incentivo a los operadores aéreos para utilizar CAS que cumplan con los criterios de sostenibilidad definidos en la RED al atribuirles cero emisiones bajo el esquema.
El uso de CAS reduce así las emisiones reportadas de un operador aéreo y el número de permisos de EU ETS que debe comprar. Esto proporciona un incentivo financiero para que los operadores aéreos utilicen CAS en lugar de combustibles convencionales para aviación.
La Ruta Europea de Biocombustibles Avanzados para la Aviación se lanzó en 2011 como una asociación entre la Comisión Europea y los principales actores europeos, con el objetivo de acelerar la entrada al mercado de los CAS.
Está claro que el objetivo anteriormente establecido por el grupo de producir 2 millones de toneladas de CAS anualmente para 2020 no se alcanzará. La Ruta Europea de Biocombustibles Avanzados está trabajando en un mapa de ruta actualizado hacia 2030.
La Organización de la Aviación Civil Internacional (OACI) reconoce los CAS como un elemento importante en la reducción de las emisiones de GEI de la aviación.
Tras la 39ª Asamblea de la OACI en 2016, la Resolución A39-2 solicitó a los Estados miembros que adopten acciones políticas coordinadas para acelerar el desarrollo, despliegue y uso de los CAS.
La segunda Conferencia de la OACI sobre Aviación y Combustibles Alternativos en 2017 adoptó posteriormente una Visión 2050 para los CAS que insta a los Estados y a todos los interesados a garantizar que una proporción significativa de los combustibles fósiles para aviación sea sustituida por CAS para 2050.
Los objetivos cuantificados deben acordarse en la próxima conferencia prevista para 2025.
El Esquema de Compensación y Reducción de Emisiones para la Aviación Internacional (CORSIA) de la OACI se implementará a partir de 2021, y permitirá a los operadores aéreos reducir sus obligaciones de compensación mediante el uso de CAS y combustibles de bajo carbono.
Estos combustibles deben cumplir criterios de sostenibilidad, que, como se menciona en la sección 3.3, aún son objeto de discusiones en curso.
El alcance de la contribución positiva de los CAS elegibles bajo CORSIA a la mitigación de los impactos ambientales de la aviación internacional dependerá de los criterios de sostenibilidad para su elegibilidad. La OACI aún no los ha adoptado.
La reducción de los requisitos de compensación que pueden reclamarse es igual a las reducciones de emisiones calculadas para el combustible específico utilizado. Esto se basa en la diferencia entre las emisiones del ciclo de vida de referencia de 89 gCO2eq/MJ y las emisiones del ciclo de vida calculadas del combustible biológico específico.
Todavía se está trabajando para cuantificar los valores de referencia del cambio inducido del uso del suelo que se utilizarán para calcular las emisiones totales del ciclo de vida de los combustibles.
Existe un amplio acuerdo en que los CAS tienen un papel potencialmente importante en la reducción del impacto ambiental de la aviación europea y en la reducción de la exposición del sector a la volatilidad del precio del petróleo.
El consumo actual de CAS sigue siendo muy bajo en Europa. Sin embargo, los recientes desarrollos, incluidas acciones políticas a nivel de la UE y global, tienen la intención de crear incentivos para aumentar la adopción de CAS en Europa.
No obstante, es probable que la adopción de CAS permanezca limitada por debajo del 1% del consumo total de combustible para aviación en la UE a corto plazo, y su evolución en el mercado europeo a medio y largo plazo sigue siendo difícil de predecir.
Durante 2016 y 2017, los aeropuertos de Oslo y Bergen de Avinor se convirtieron en los primeros del mundo en ofrecer CAS a todas las aerolíneas en una base comercial, y se distribuyeron un total de 1.325 millones de litros de CAS.
El consumo de CAS en los aeropuertos de Swedavia en 2016 fue de 450 toneladas, y actualmente se planean nuevas iniciativas de CAS a partir de 2018.
Otras iniciativas incluyen el "Green Deal" francés y el "Fly Green Fund" que ofrece a los viajeros la oportunidad de contribuir al costo adicional asociado con el uso de CAS. El Fly Green Fund tiene un contrato de suministro con SkyNRG, que a su vez obtiene CAS de AltAir en Estados Unidos.
IAG forma parte de un proyecto con la empresa británica especializada en combustibles renovables Velocys para producir combustible para aviación a partir de residuos domésticos que luego se suministrará a British Airways.
La producción debería comenzar en 2022, convirtiéndose en una de las primeras plantas del mundo dedicada a producir combustible biológico para aviación a escala comercial.
En última instancia, IAG espera que los biocombustibles puedan proporcionar hasta el 25% de su combustible para 2050.
El combustible emite un 60% menos de gases de efecto invernadero y un 90% menos de partículas que los combustibles fósiles, y la planta planeada producirá alrededor de 30.000 toneladas al año, lo que dará lugar a ahorros de CO2 de alrededor de 60.000 toneladas anuales.
Los recientes cambios en la Obligación de Transporte de Combustibles Renovables del Reino Unido, que establece objetivos para el uso sostenible de combustibles en el transporte, significan que el nuevo combustible cumplirá los requisitos para incentivos gubernamentales que ayudarán al desarrollo de la tecnología.
Estos incentivos harán que el combustible sea más competitivo en precio con los combustibles convencionales, ayudando a justificar su adopción desde el punto de vista empresarial.
El gobierno ha mostrado un apoyo adicional al proyecto al otorgar a Velocys una subvención basada en el potencial de los combustibles sostenibles para ayudar a alcanzar la visión de bajo carbono del Reino Unido.
Desde mayo de 2016, Airbus ha ofrecido a sus clientes la opción de recibir nuevos aviones utilizando una mezcla de CAS.
Más de 25 aviones han sido entregados hasta la fecha con tres aerolíneas diferentes.
Airbus, junto con sus socios, está investigando actualmente cómo escalar la implementación de combustibles sostenibles en sus instalaciones y operaciones.
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