A finales de 2023, un Boeing 787 de la compañía aérea británica Virgin Atlantic voló de Londres a Nueva York propulsado por combustible 100 % sostenible. El primer vuelo transatlántico de una gran aeronave comercial sin utilizar ni siquiera una gota de combustible de aviación de origen fósil acaparó los titulares y fue calificado como un suceso histórico. Según la compañía, el combustible alternativo fabricado a partir de aceite de cocina usado y grasa animal, mezclado con un 12 % de querosén aromático sintético ‒ de origen no fósil ‒ proporcionó una reducción de hasta un 70 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), en comparación con un vuelo cubriendo el mismo tramo utilizando combustible de aviación tradicional.
Para la realización del vuelo de demostración, Virgin Atlantic obtuvo una autorización especial. En la actualidad, las compañías aéreas están habilitadas a mezclar en sus tanques un máximo de un 50 % de combustible de aviación sostenible, conocido popularmente por sus siglas en inglés SAF (sustainable aviation fuel), conforme a las normas establecidas por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) y también por la Agencia Nacional del Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) de Brasil.
El SAF puede obtenerse a partir de distintas vías tecnológicas y con diversas materias primas que van desde oleaginosas a etanol y residuos sólidos urbanos. Todos estos insumos poseen un elemento común que es el carbono, el precursor principal de los hidrocarburos que componen el SAF.
– Los estudios sobre SAF avanzan en el país
La idea es que los aviones puedan utilizar indistintamente combustible convencional de aviación o SAF, o una mezcla ambos, ya que la molécula de SAF es prácticamente idéntica a la del querosén de aviación de base fósil, lo que evita tener que realizar modificaciones en los motores de los aviones y en la infraestructura de abastecimiento de combustible.
La restricción a una mezcla de SAF superior al 50 % es por razones de seguridad. “No todas las rutas tecnológicas de producción del SAF confieren a su composición una cantidad suficiente de hidrocarburos aromáticos, esenciales para evitar un cambio en la viscosidad del combustible o el congelamiento del líquido a grandes altitudes”, explica el ingeniero mecánico Fernando Catalano, director de la Escuela de Ingeniería de São Carlos de la Universidad de São Paulo (Eesc-USP).
El combustible de aviación fósil es una mezcla de varios tipos de hidrocarburos que suele contener entre un 10 % y un 25 % de aromáticos, considerados contaminantes, pero necesarios. “Es un problema que aún no ha sido resuelto, pero habrá que superarlo a futuro”, dice Catalano, quien a la vez hace hincapié en otros dos obstáculos actuales para el empleo del SAF a gran escala: la producción mundial, de momento muy pequeña en comparación con la demanda, y su costo, que fluctúa entre tres y cinco veces más que el del combustible de aviación convencional.
La compañía de aviación brasileña Embraer también ha realizado ensayos con SAF en sus aviones. En junio de 2022, un avión de reacción comercial E195-E2 de la empresa voló con un 100 % de biocombustible en una de sus dos turbinas. Más recientemente, en octubre de 2023, dos aviones de propulsión a chorro ejecutivos de la fábrica de São José dos Campos [São Paulo] despegaron en un vuelo de prueba llevando solamente combustible de aviación sostenible en sus tanques.
El sector aeronáutico se ha impuesto la emisión cero de carbono como meta global para 2050
Los retos que plantea la descarbonización
El SAF es la gran apuesta del sector de la aeronáutica para reducir con más prontitud su huella de carbono. La aviación es responsable de alrededor de un 2 % de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), al arrojar a la atmósfera 800 millones de toneladas del gas. Se considera que este es uno de los segmentos más difíciles de descarbonizar y el avión es una de las formas de viajar más contaminantes.
En 2022, los estados miembros de la Organización de Aviación Civil Internacional (Oaci), aprobaron una meta global de emisión cero para el sector en 2050. A finales de 2023, en el marco de una reunión en los Emiratos Árabes Unidos, los estados miembros se comprometieron a reducir las emisiones de CO2 de la aviación internacional en un 5 % para 2030.
Según la Asociación Internacional de Transportes Aéreos (Iata), en 2023 se produjeron más de 600 millones de litros de SAF, duplicando el volumen del año anterior. Este año la producción se triplicará. A pesar de este incremento, ese volumen representará tan solo el 0,53 % de la demanda mundial de combustible de aviación. Los países que ya están fabricando este insumo son Estados Unidos, China, Japón, Singapur, Alemania, Noruega y México.
“Aún no está claro quiénes serán los grandes proveedores de SAF en el futuro, pero lo más sensato es que sean las empresas petroleras que producen el combustible de aviación convencional”, dice Catalano, quien también es miembro del panel independiente de expertos de la Oaci que estudian el impacto ambiental de la aviación.
Con la previsión de crecimiento del sector aéreo para los próximos años, que aún no se ha recuperado del bajo movimiento que impuso la pandemia, la reducción de las emisiones propiciada por las innovaciones tecnológicas, los nuevos modelos de aeronaves más eficientes y la optimización de las operaciones no será suficiente. Los combustibles alternativos aparecen en escena para contribuir a este objetivo. “Según estimaciones de la Iata, el SAF contribuirá con más del 60 % de las reducciones para alcanzar el cero neto en 2050”, informa Catalano.
En una industria global aún en mantillas, Brasil está ante la oportunidad de posicionarse como un actor central, auguran los expertos, tanto por la experiencia del país en la producción de biocombustibles como por la cantidad de biomasa disponible para la fabricación de SAF. “Si existe un lugar en el mundo donde la producción de SAF a gran escala será un éxito, es en Brasil”, supone la bioquímica Glaucia Mendes Souza, del Instituto de Química de la USP y miembro de la coordinación del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenergía (Bioen).
Airbus / Jane Widdowson / BeetrootUna aeronave del fabricante europeo Airbus siendo abastecida con biocombustible de aviaciónAirbus / Jane Widdowson / Beetroot
“Contamos con varios insumos en abundancia para producir este combustible, entre ellos el etanol. Pero de momento, la ruta de conversión del etanol en combustible de aviación sostenible, conocida como Alcohol-to-Jet [ATJ], no es económicamente competitiva”, dice la investigadora. “Tiene más sentido adoptar la ruta Hefa [Hydro-processing of Esteres and Fatty Acids]. En este caso, el problema es la sostenibilidad, ya que algunos países, sobre todo en Europa, no quieren utilizar aceite de palma, que en Brasil es la oleaginosa más productiva”.
Hefa y ATJ son dos de las rutas principales de producción de SAF homologadas. La primera de ellas, empleada en el vuelo de demostración de Virgin Atlantic, representa más del 80 % del SAF que actualmente se produce en el mundo. Europa no considera sostenible al aceite de palma porque gran parte de su producción, especialmente en los países del sudeste asiático, se realiza en forma depredadora, destruyendo bosques autóctonos.
En Brasil, el combustible aún no se produce a escala comercial, pero existen varios proyectos que comienzan a tomar forma. En la ciudad de Natal [capital del estado de Rio Grande do Norte], el Instituto Senai de Innovación en Energías Renovables (ISI-ER) inauguró en septiembre del año pasado una planta piloto para producir SAF, el Laboratorio de Hidrógeno y Combustibles Avanzados (H2CA).
El objetivo es aumentar la producción, aún a escala de laboratorio, de 200 mililitros (ml) por día a unos 5 litros (l). “En la actualidad ya estamos produciendo petróleo sintético en el laboratorio, que contiene SAF en su composición, a partir de una ruta conocida como Fischer-Tropsch [FT]”, informa la química Fabiola Correia, coordinadora del proyecto en el ISI-ER. “Estamos optimizando las condiciones del proceso para aumentar la eficiencia productiva”.
En la planta piloto, la materia prima principal es la glicerina procedente de la producción de biodiésel. “En el proceso de transesterificación del aceite, el 90 % del volumen generado corresponde a biodiésel y el 10 % restante a glicerina. Llega sucia, con contaminantes, lo que genera un pasivo para la industria del biodiésel. Nuestra idea es convertir la glicerina del biodiésel, junto con los contaminantes presentes en ella, en un producto con gran demanda industrial, el SAF”. Hoy en día, casi todo el volumen de glicerina generado en el país se vende a China a precios muy bajos.
En otro proyecto del laboratorio de Natal, la materia prima utilizada para elaborar el gas de síntesis ‒ con el que se produce el SAF por la ruta FT ‒ es el CO2 extraído del aire y el hidrógeno verde, combustible limpio generado a partir de la rotura de la molécula de agua (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 317). “Actualmente estamos trabajando con estos dos procesos diferentes, la glicerina y el CO2 extraído del aire. Optamos por la ruta FT debido a su versatilidad, ya que podemos trabajar con una amplia variedad de materias primas”, subraya Correia.
Además del ISI-ER, al menos cuatro empresas ya han anunciado que tienen en sus planes producir combustible de aviación sostenible en Brasil: Acelen, en Bahía; Petrobras, en Cubatão (São Paulo); Brasil BioFuels, en la Amazonia, y Geo Biogás, en Paraná. El consorcio empresario brasileño ECB Group ha informado que su filial Be8 Paraguay construirá en el país una biorrefinería para producir 20.000 barriles diarios de biocombustibles avanzados, SAF inclusive.
Renata MouraMuestra de SAF producida en el Instituto Senai de Innovación en Energías Renovables de Natal (RIO Grande do Norte)Renata Moura
A mediados de 2023, la empresa Raízen, la mayor productora mundial de etanol de caña de azúcar, anunció que había recibido una certificación (ISCC Corsia Plus), que la habilita a utilizar el etanol producido en una de sus plantas para la fabricación de SAF. El objetivo de la certificación del programa Esquema de Reducción y Compensación de Carbono para la Aviación Internacional (Corsia) gestionado por la Oaci es garantizar que los biocombustibles se fabriquen de manera sostenible.
Las empresas fabricantes de aeronaves, al igual que varias compañías aéreas, en general apoyan la investigación, desarrollo y producción de SAF. En Brasil, Boeing está financiando la tercera fase del proyecto SAF Maps, a cargo de la Universidad de Campinas (Unicamp), con la intención de sumar información adicional a los criterios de sostenibilidad del Corsia. El portal incluye datos sobre la biomasa de seis cultivos agrícolas (caña de azúcar, eucalipto, soja, maíz, aceite de palma y coyol) y de dos residuos de biomasa (sebo bovino y gases procedentes de la siderurgia) en 13 estados brasileños.
Por su parte, la empresa fabricante de aeronaves Embraer, participó en las pruebas para la homologación de las tecnologías Hefa y SIP (isoparafina sintetizada a partir de azúcares fermentados e hidroprocesados). La compañía también tiene proyectos vinculados a estudios sobre el impacto del uso del suelo en el país, al mapeo de las oportunidades y los retos de la cadena de producción de SAF en Brasil y en Europa. También es miembro de la iniciativa BioValue, coordinada por el Laboratorio Nacional de Biorrenovables (LNBR), del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM).
Con el apoyo de la FAPESP, BioValue es una asociación de 20 instituciones científicas y tecnológicas brasileñas y empresas que trabajan con investigadores europeos en el desarrollo de biocombustibles, especialmente para la aviación. En 2023, la FAPESP y Embraer inauguraron en el Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) el Centro de Investigaciones en Ingeniería para la Movilidad Aérea del Futuro, con miras a aumentar la competitividad de la industria aeronáutica nacional. Uno de los objetivos del centro es la disminución de las emisiones de GEI.
La legislación
Los expertos del sector consideran que la inversión en la producción de SAF aumentará tras la eventual aprobación del Proyecto de Ley nº 4.516/2023, que actualmente se tramita en el Congreso DE bRASIL, conocido con el nombre de PL del Combustible del Futuro, que prevé la creación del Programa Nacional de Combustible de Aviación Sostenible (ProBioQAV). “Su objetivo principal es promover la industria del SAF en el país”, dice Darlan Santos, de la Agencia Nacional de Aviación Civil (Anac). El texto establece que las compañías aéreas deberán reducir sus emisiones a partir de 2027, principalmente utilizando SAF. Para el primer año, la reducción obligatoria será del 1 % y en 2037 llegará al 10 %.
“Tal como está redactado, el PL permite almacenar el combustible en hubs ‒ aeropuertos principales, como el de Guarulhos ‒ cerca de los centros de producción. Esto también minimiza las emisiones derivadas del transporte del líquido”, argumenta Santos. Según él, se necesitan alrededor de tres años para poner a punto una planta industrial de SAF y que comience a suministrar combustible. Los proyectos anunciados empezarán a producir a partir de 2025 y 2026.
Proyectos
1. Centro de Investigaciones en Ingeniería para la Movilidad Aérea del Futuro (CPE-MAF) (nº 21/11258-5); Modalidad Programa de Centros de Investigaciones en Ingeniería (CPE); Investigadorresponsable Domingos Alves Rade (ITA); Inversión R$ 5.291.218,04.
2. Valorización de la cadena productiva descentralizada de biomasa con la mira puesta en la producción de biocombustibles avanzados. Desarrollo y evaluación de rutas termoquímicas integradas a la producción de biomasas y a rutas bioquímicas (nº 16/50403-2); Modalidad Asociación para la Innovación Tecnológica (Pite); Convenio/Acuerdo Unión Europea (Horizonte 2020); Investigadorresponsable Antonio Maria Francisco Luiz Jose Bonomi (Ciemat); Inversión R$ 1.610.062,10.
