Las 290 compañías aéreas de los 120 países miembros de la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (Iata, por su sigla en inglés) aprobaron en el mes de octubre de 2021 el compromiso de reducir gradualmente la emisión neta de dióxido de carbono (CO2) en la aviación comercial para 2050, cuando los vuelos deberán ser neutros en cuanto a las emisiones de carbono. Con anterioridad, la totalidad de las empresas aéreas tendrán que cumplir con una resolución de la Organización de Aviación Civil Internacional (Oaci), un organismo de las Naciones Unidas que exige que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) del sector se estabilicen en los niveles registrados en 2019. Aunque menos ambiciosa que la meta fijada por la Iata, la resolución de la Oaci, prevista en el Plan de Reducción y Compensación de las Emisiones de Carbono para la Aviación Internacional (Corsia, por sus siglas en inglés), es obligatoria.
Se calcula que el sector aéreo es responsable de un 2,5 % de las emisiones globales de GEI. Si la meta de la Iata logra alcanzarse, ello permitirá una reducción de 21,2 gigatoneladas (Gt) de emisiones de CO2 en las próximas tres décadas. Para conseguirlo, las empresas aéreas tendrán que aumentar la eficiencia de los aviones, mejorar las rutas de vuelo, desarrollar nuevos sistemas de propulsión y establecer mecanismos de compensación cuando las emisiones sean inevitables. La principal modificación prevista, que podría reducir el 65 % de las emisiones, es la sustitución del combustible de aviación por combustibles sostenibles, cuya denominación en inglés es SAF (las siglas de Sustainable Aviation Fuels).
– El combustible de aviación puede producirse con CO2
Según las proyecciones de la Iata, el mundo necesitará 7.900 millones de litros de SAF en 2025 para satisfacer el 2 % de las necesidades totales de combustible, y la demanda crecerá hasta llegar a 449.000 millones de litros en 2050. El consumo actual de combustible de aviación se estima en 390.000 millones de litros anuales y la producción de SAF es de tan solo 14 millones de litros; Estados Unidos, Alemania y Francia lideran el incipiente mercado mundial de este combustible.
En Brasil, el conocimiento tecnológico y la disponibilidad de insumos convergen para convertir al país en uno de los principales productores mundiales de SAF, sostienen los expertos en el tema, pero todavía no hay un plan de acción definido para ocupar ese espacio en la escena global. Otro obstáculo, no solo en Brasil sino en todo el mundo, radica en el costo del combustible sostenible, hoy en día al menos dos veces más caro que el combustible fósil.
En primera instancia, el biocombustible de aviación obtenido a partir de alcohol, grasas y aceites vegetales y otros insumos derivados de la biomasa se perfila como la apuesta de SAF más avanzada para el abastecimiento de las aeronaves. Pero las universidades y centros de investigación de Brasil y de varios otros países también trabajan en el desarrollo de nuevas tecnologías capaces de utilizar el CO2 extraído de la atmósfera o en los procesos de producción y refinado del petróleo para la producción de combustibles sostenibles.
Léo Ramos Chaves / Revista Pesquisa FAPESPLos residuos de la caña de azúcar constituyen la materia prima principal para la producción de SAF en el paísLéo Ramos Chaves / Revista Pesquisa FAPESP
El estudio intitulado “Disponibilidad de materia prima para combustibles de aviación sostenibles en Brasil. Retos y oportunidades”, elaborado por la organización global Roundtable on Sustainable Biomaterials (RSB), dedicada a la sostenibilidad, en colaboración con la consultora Agroicone y la Universidad de Campinas (Unicamp), arribó a la conclusión de que Brasil está en condiciones de producir 9.000 millones de litros de biocombustibles por año, empleando para ello solamente materia prima residual como, por ejemplo, el bagazo y la paja de la caña de azúcar, aceite de cocina usado, sebo bovino, residuos de la industria maderera y gases de combustión de las acerías. “Ese sería un volumen de producción suficiente como para cubrir toda la demanda brasileña, que llega a unos 7.800 millones de litros al año, e incluso quedaría un excedente para exportar”, dice la bióloga Maria Carolina de Barros Grassi, gerente de políticas e innovaciones de RSB en América Latina.
Este trabajo forma parte del proyecto “Fuelling the sustainable bioeconomy”, financiado por la compañía de aviación estadounidense Boeing para impulsar el desarrollo de combustibles sostenibles en Brasil, Sudáfrica y Etiopía. En la elaboración del estudio se tuvieron en cuenta tres sistemas distintos de producción de combustibles entre los siete certificados por la American Society for Testing and Materials (ASTM). La entidad estadounidense determina los estándares y la normativa técnica que deben cumplir los combustibles de aviación aceptados internacionalmente, incluso en Brasil, donde son regulados por la Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP).
Las tres opciones consideradas en el estudio son: Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (Hefa), que utiliza ácidos grasos como el aceite vegetal y grasas animales; Alcohol to jet (ATJ), que prevé la conversión de alcoholes como el etanol en SAF u otros biocombustibles, y Fischer-Tropsch (FT), un proceso de gasificación de biomasa y conversión de esos gases en biocombustibles.
La combinación más prometedora entre insumos y vías de producción concentra los residuos de la caña de azúcar, cuya disponibilidad el estudio estima en 61 millones de toneladas por año (véase la infografía más abajo). Este volumen podría procesarse por las vías ATJ y FT, es decir, la conversión del alcohol y la gasificación de biomasa, respectivamente, generando una capacidad productiva de 7.200 millones de litros anuales, un volumen suficiente como para cubrir el 90 % de la demanda brasileña de combustible de aviación.
El potencial brasileño de producción de combustibles de aviación sostenibles es aún mayor cuando se tienen en cuenta las posibilidades de uso de insumos no residuales. Esto queda demostrado en el portal SAFMaps, que reúne información sobre las materias primas nacionales más prometedoras para la producción de SAF. La iniciativa, encabezada por el ingeniero mecánico Arnaldo Cesar da Silva Walter, director de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Unicamp (Fem-Unicamp), y por el ingeniero de alimentos Joaquim Eugênio Abel Seabra, de esa misma casa de estudios, cuenta con el respaldo de Boeing y de la constructora de aviones brasileña Embraer. La información generada ha aportado datos para el estudio de RSB.
En sus análisis, el equipo de SAFMaps considera plantas tales como la palma, la palmera coyol –conocida en Brasil como macaúba–, la soja, el maíz, la propia caña de azúcar y el eucalipto; y no solo sus residuos, sino que también se contempla aprovechar insumos obtenidos exclusivamente de manera sostenible en zonas antrópicas, es decir, alteradas por la actividad humana.
“El potencial de Brasil en cuanto a la producción de biocombustibles de aviación es enorme si se considera también la plantación de insumos en nuevas áreas de cultivo. Y esto puede hacerse sin afectar el abastecimiento de alimentos”, declara Walter. “Pueden aprovecharse las áreas de pasturas degradadas o mal aprovechadas por la ganadería extensiva”.
En SAFMaps pueden encontrarse estudios de caso sobre el desarrollo de cadenas productivas acordes con el potencial de cada región y a la demanda nacional de biocombustible de aviación. En un artículo publicado en la revista científica Energies en 2021, Walter, Seabra y su equipo demostraron que el SAF producido a partir de soja mediante el método Hefa es el menos costoso en Brasil, siempre y cuando haya una producción del cultivo dedicada y, por ende, aceite de soja. Con todo, dice Seabra, incluso los biocombustibles más baratos son al menos dos veces más caros que los combustibles fósiles.
Para London Loomis, vicepresidente de Boeing para América Latina y el Caribe, el alto costo del SAF constituye un reto global, que podrá alivianarse a medida que las cadenas productivas se organicen y la fabricación de biocombustibles gane escala. Cuanto mayor sea la producción, menor será el costo. “Brasil puede ser de gran ayuda para que el mundo pueda superar el desafío de mejorar la escala de producción del SAF”, declaró el ejecutivo a Pesquisa FAPESP.
Loomis sostiene que el país tiene capacidad de producción de biomasa y ha comprobado su eficacia para transformar esta biomasa en biocombustibles, tales como el etanol y el biodiésel. “Brasil sabe cómo elaborar combustibles sostenibles y la tecnología para el SAF se encuentra a disposición; y el país puede implementarla”, considera.
BoeingUn técnico de Boeing reabastece al avión de pruebas de la empresa con biocombustibleBoeing
Biorrefinerías
Pese a sus ventajas competitivas, Brasil aún no produce biocombustible de aviación. “La falta de un marco legal para el SAF desalienta las inversiones”, subraya Erasmo Carlos Battistella, director general de BSBIOS, una de las mayores empresas productoras de biodiésel del país. Según él, las biorrefinerías requieren grandes inversiones y demoran de cuatro a cinco años para poder ponerlas en marcha. Para que haya inversiones de fuste se necesitan reglas claras al respecto de los sistemas productivos aceptados en el país y que se defina el porcentaje de la mezcla de SAF a utilizar en el tanque de combustible de los aviones. “Sin una normativa, la apuesta es de alto riesgo”, considera.
La empresa BSBIOS está construyendo en Paraguay la que será la primera planta de producción de SAF de Sudamérica. La biorrefinería, que costará 1.000 millones de dólares sería puesta en marcha en 2025 y tendrá capacidad para procesar 20.000 barriles diarios. La producción será por el método Hefa y utilizará como insumo aceites vegetales, grasas animales y aceite de cocina usado. “Atenderá al mercado internacional, más avanzado que el regional”, dice Battistella.
En abril, la compañía Brasil Biofuels, productora de aceite de palma, y la distribuidora Vibra Energia, anunciaron una inversión de 2.000 millones de reales para construir una biorrefinería de 500 millones de litros de biocombustibles especiales por año en Manaos, estado de Amazonas, prevista para comenzar a operar en 2025. Uno de los productos contemplados es el SAF.
Según Renato Cabral Dias Dutra, coordinador general de biodiésel y otros biocombustibles del Ministerio de Minería y Energía (MME), la introducción del combustible de aviación sostenible en la matriz energética nacional constituye una tarea prevista en el marco del Programa Combustibles del Futuro, creado en 2021 por el Consejo Nacional de Política Energética (CNPE).
Dentro de dicho programa, se creó un subcomité denominado Programa Nacional de Combustibles de Aviación Sostenibles (ProBioQAV), que incluye más de 60 participantes, entre compañías aéreas, fabricantes de aeronaves, productores de combustibles, reguladores y asociaciones nacionales e internacionales vinculadas al transporte aéreo. La misión del ProBioQAV consiste en la propuesta de un marco legal que estimule la producción y el uso de SAF en la matriz energética brasileña y reducir las emisiones de dióxido de carbono del sector aéreo.
Patentes nacionales
El equipo del ingeniero químico Rubens Maciel Filho, coordinador del Laboratorio de Optimización, Proyecto y Control Avanzado de la Facultad de Ingeniería Química de la Unicamp, ha desarrollado dos proyectos innovadores para la producción de SAF. Las investigaciones, que contaron con el apoyo de la FAPESP, han generado dos patentes ya concedidas pero que aún no se han probado (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 209). “Necesitaríamos entre 30 y 40 millones de reales para montar una planta piloto”, comenta Maciel.
En uno de los procesos, el combustible de aviación se produce a partir del biodiésel. Para ello, se añade un paso más en la etapa de refinado del biodiésel utilizando un catalizador químico. En el otro, se somete al etanol o metanol a un proceso de purificación por destilación molecular, para obtener las características necesarias que lo califican como biocombustible de aviación. En el primer proceso, además de este, se pueden generar gasoil y gasolina renovables. “Son procesos rápidos y económicos, que aprovechan las estructuras de producción de biocombustibles ya existentes en el país”, dice el investigador.
Actualmente, el uso de SAF en las aeronaves obedece a un límite regulatorio de un 50 % en una mezcla con combustible de aviación fósil. Según Loomis, en teoría no existe un impedimento para que los aviones vuelen solamente con biocombustibles, pero aún están pendientes las pruebas y certificaciones. Boeing tiene previsto certificar todas sus naves para utilizar un 100 % de SAF en 2030. Esta también es la meta de Embraer. Para el ingeniero Marcelo Gonçalves, experto en desarrollo de producto del fabricante brasileño, todas las aeronaves de la compañía ya están aptas para volar con una mezcla de 50 % SAF.
En 2021, Embraer llevó a cabo en Estados Unidos pruebas con SAF en motores suministrados por la empresa GE Aviation y firmó un convenio con otro proveedor de motores, la compañía Pratt & Whitney, para la realización de pruebas de vuelo con motores alimentados exclusivamente con biocombustible. Las primeras pruebas se llevarán a cabo durante el año en curso con el modelo de jet comercial E195-E2. “La crisis climática impone urgencia. Por eso estamos intensificando los esfuerzos tendientes a hallar soluciones innovadoras para mitigar nuestra huella de carbono”, dice Gonçalves.
Proyectos
1. Un proceso integral para la producción total de bioetanol y emisión cero de CO2 (nº 08/57873-8); Modalidad Proyecto Temático; Programa Bioen; Investigador responsable Rubens Maciel Filho (Unicamp); Inversión R$ 4.080.098,42.
2. Desarrollo integral de una biorrefinería y planta de bioetanol de caña de azúcar con emisión cero de CO2. Vías para convertir recursos renovables en bioproductos y bioelectricidad (nº 15/20630-4); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Rubens Maciel Filho (Unicamp); Inversión R$ 5.437.465,74.
Artículo científico
Walter, A. et al. Spatially explicit assessment of the feasibility of sustainable aviation fuels production in Brazil: Results of three case studies. Energies. 13 ago. 2021.
