ACTUALIDAD. La aviación necesita un rediseño radical para unos vuelos más limpios

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Las estelas se crean cuando los motores a reacción queman combustible y pueden tener un efecto mayor en el calentamiento climático que el dióxido de carbono. Imagen: Richard Newstead/Getty

La eficiencia y los combustibles limpios no serán suficientes. Los gobiernos y la industria deben experimentar con otros enfoques para reducir a cero el impacto climático de la aviación.

21 septiembre 2022.- La aviación es un gran contaminador. A nivel mundial, la industria genera aproximadamente mil millones de toneladas de dióxido de carbono por año, comparable al producido por Japón, la tercera economía más grande del mundo. Aunque muchos gobiernos están regulando las emisiones de automóviles y camiones, por ejemplo, mediante la eliminación gradual de los motores de combustión interna y el cambio a vehículos eléctricos, el transporte aéreo está tecnológicamente arraigado en patrones antiguos. Aparte de una pausa durante la pandemia de COVID-19, las emisiones de los vuelos han aumentado un 2,5 % cada año durante las últimas dos décadas. Durante los próximos 30 años, el impacto de la industria sobre el calentamiento global superará el de toda su historia 1 , desde los primeros vuelos de los hermanos Wright a principios del siglo XX.

Reducir el impacto del sector sobre el calentamiento global es una prioridad en la agenda de la asamblea trienal de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) en Montreal, Canadá, este mes . Los ministros de 193 países intentarán negociar un objetivo para toda la industria para reducir las emisiones, en línea con los objetivos del acuerdo climático de París. Se hablará mucho de la necesidad de actuar. Sin embargo, los preparativos indican que la mayor parte de la atención se centrará en ideas familiares, como formas más limpias de combustible para aviones y esquemas para compensar las emisiones de carbono. No es coincidencia que estas ideas sean también las menos perjudiciales para el funcionamiento actual de la industria.

Las emisiones de los aviones no se pueden reducir simplemente instalando un nuevo equipo para capturar la contaminación. Podría resultar imposible producir formas suficientemente limpias de combustible para aviones a escala suficiente. Las principales formas de compensación de carbono son tan defectuosas que resultan inviables. Y abordar los otros impactos climáticos de las aeronaves más allá del CO 2 , como las estelas, podría requerir la revisión de motores, fuselajes y almacenamiento a bordo, en una industria que está extremadamente atenta a la seguridad, el peso y el espacio. Un avión de pasajeros típico contiene varios millones de componentes. 

La aviación comercial también está estrechamente relacionada con el control del tráfico aéreo y los procesos de asistencia en tierra, lo que dificulta la planificación y la implementación de cambios profundos.

Más investigación es lo que se necesita. Las aerolíneas, los proveedores de combustible y los fabricantes de aeronaves y motores deben probar una amplia gama de ideas para saber qué podría funcionar realmente. Parte de esta investigación está en marcha, pero los gobiernos y las empresas deben esforzarse más y más rápido. Comenzar también requerirá comprender cómo las incertidumbres en la ciencia y la tecnología del clima afectan las estrategias de control de emisiones.

Una visión limitada

La respuesta de la industria de la aviación al desafío climático es un triunfo de los intereses industriales sobre la realidad. Las razones son fáciles de entender. Las aerolíneas a menudo operan con márgenes muy estrechos. Los aeropuertos luchan por recuperar el costo de las grandes inversiones en infraestructura, con los riesgos de costos varados cuando la tecnología cambia rápidamente. Y los fabricantes de aviones 'apuestan la empresa' cada vez que diseñan un avión completamente nuevo, como el 787 de Boeing o el A380 de AirbusLos principales segmentos de la industria de la aviación están liderados por grandes empresas, que son sensibles al riesgo y al costo. Quieren las opciones tecnológicas menos disruptivas. La asociación intergubernamental ICAO refleja lo que los gobiernos y las empresas están dispuestos a hacer hoy.

Sin embargo, existe una desconexión entre los objetivos y lo que realmente se necesitará. Las compañías de aviación y las organizaciones de la industria han hecho pronunciamientos audaces. Muchos se han comprometido a una contaminación neta de CO 2 cero para 2050 . Sin embargo, nadie sabe cómo hacer recortes tan profundos. Se han esbozado hojas de ruta para tecnologías como los "combustibles de aviación sostenibles" por parte de organismos internacionales ( incluida la OACI ), asociaciones industriales como Mission Possible y gobiernos como el Reino Unido . En el mejor de los casos, estos planes son un primer borrador.

La respuesta de la industria de la aviación al cambio climático se centra casi por completo en dos opciones: combustibles más limpios y compensación de carbono.

Hoy en día, la mayoría de los combustibles de aviación sostenibles provienen de materias primas para biocombustibles, como aceites vegetales y aceites de cocina usados. Al igual que con los biocombustibles para automóviles, estos combustibles están diseñados para ser compatibles con los motores a reacción existentes y se producen mediante métodos agrícolas e industriales bien conocidos. Hoy en día, apenas hay demanda, por lo que es fácil de suministrar: solo el 0,05 % de todo el combustible para aviones cumple la clasificación de combustibles de aviación sostenibles, incluso en Europa, que está liderando este cambio .

Pero mirando más allá, existe el riesgo de que dichos combustibles no se puedan producir de manera sostenible en volúmenes suficientes y a precios lo suficientemente bajos como para reemplazar todo el combustible para aviones 2 . La ampliación requerirá otras formas de producirlo, como algas modificadas genéticamente u otras materias primas biológicas que sean más limpias de producir y menos dependientes de la tierra. Las moléculas de combustible para aviones podrían incluso ser ensambladas por máquinas que eliminan el CO 2 del aire. Tales tecnologías, algunas bastante prometedoras, se encuentran en etapas iniciales.

Un modelo de avión eléctrico experimental que puede despegar y aterrizar verticalmente. Imagen: David Levene/Guardián/eyevine

La eficiencia del combustible jugará un papel, pero es poco probable que reduzca las emisiones radicalmenteLa industria ya tiene incentivos económicos para exprimir más pasajeros-kilómetros de servicio de cada tonelada de costoso combustible para aviones, pero es poco probable que las tasas de mejora superen el 1 % anual 3 . El alejamiento de la demanda de los aviones también puede contribuir si los vuelos de corta distancia se reemplazan por trenes eléctricos de alta velocidad y si los viajes de negocios (y quizás algunos de placer) se cambian a videoconferencias 4 . Pero el gran impulsor de la aviación son los viajes de larga distancia, para los cuales los aviones veloces no tienen rival. 

Cuando la gente se vuelve más rica, quiere moverse más usando el avión como medio de transporte.

Enfrentando la realidad de que el sector seguirá emitiendo mucho, la OACI ha establecido un esquema internacional de comercio de carbono: Esquema de reducción y compensación de carbono para la aviación internacional, o CORSIAEsto fomenta el uso extensivo de compensaciones 5 : las compañías de aviación pueden comprar créditos de emisiones o invertir en sectores que almacenan carbono, como la silvicultura, para permitirles continuar con normalidad. CORSIA tiene como objetivo mantener las emisiones de CO 2 en los niveles de 2019 a través de dichas compras de emisiones por encima de la referencia de ese año. La OACI prevé que la demanda acumulada podría llegar a 1700 millones de toneladas para 2035, lo que podría convertir a la aviación en el mercado de compensación más grande del mundo (ver go.nature.com/3rwjtss ).

Sin embargo, la compensación enfrenta un desafío fundamental: el tamaño de la compensación requiere estimar los flujos de contaminación por calentamiento que habrían ocurrido si el proyecto de eliminación de carbono no hubiera existido, y compararlos con los flujos con el proyecto en marcha. El primero, una línea de base que no es observable, es un caldero para la contabilidad sospechosa y otros gremlins.

La gran mayoría de las compensaciones actuales y futuras provienen de proyectos de regeneración y protección forestal. El historial de contabilidad confiable en estas industrias es pobre, porque carecen de líneas de base sólidas. Incluso con supervisión, los proyectos forestales a menudo están plagados de suposiciones descabelladas, por ejemplo, que los árboles desaparecerían por completo de estas áreas en ausencia de esos proyectos, incluso cuando existen otras protecciones forestales. Tales suposiciones elevan las líneas de base e inundan el mercado con grandes volúmenes de compensaciones 6 . Hacen que sea más fácil para los contadores reclamar una reducción neta en las emisiones aunque la atmósfera vea poco o ningún beneficio. Estos problemas son esencialmente irreparables 7Cada vez hay más pruebas de que la compensación como estrategia para alcanzar el cero neto es un callejón sin salida.

Grandes incógnitas

Y hay otra razón por la cual la compensación de carbono y los combustibles más limpios se quedan cortos. No abordan todas las formas en que la industria de la aviación afecta el clima, muchas de las cuales siguen siendo inciertasSabemos que los motores de los aviones queman combustibles fósiles y liberan CO 2 , un gas de calentamiento. Pero las altas temperaturas en los motores también producen óxidos de nitrógeno y liberan aerosoles que alteran la composición de la atmósfera. La quema de hidrocarburos genera vapor de agua que, al mezclarse con los aerosoles, produce estelas.

El comodín más grande se refiere a la formación de nubes, un aspecto de rápida evolución marcado por grandes incertidumbres. Algunas simulaciones advierten que la 'contrail cirrus' podría haber causado casi el doble de calentamiento que el CO 2 del sector de la aviación hasta 2018 8 (ver 'Efectos actuales de calentamiento y enfriamiento de la aviación'). Otros estudios basados ​​en satélites sugieren una cifra mucho más baja 9 . Debido a estos efectos adicionales, incluso si los biocombustibles reemplazan el combustible para aviones convencional y reducen las emisiones de CO 2 , es posible que no arreglen completamente el clima.

Impactos de la aviación comercial sobre el calentamiento global. Fuente: ref. 8

Eso lleva a una segunda incertidumbre profunda: la planificación de inversiones. ¿Cómo pueden los gobiernos y la industria tratar de curar al paciente cuando el diagnóstico no está claro? Si la estela de cirros demuestra ser un problema importante, entonces las soluciones deberán ir mucho más allá de los combustibles limpios: a diferentes sistemas de propulsión e incluso a la modificación de la ruta de los aviones. Los cirros de estela se forman solo bajo algunas condiciones atmosféricas, por lo que, en principio, los ajustes en los horarios de vuelo, las altitudes y las rutas podrían tener un papel. 

Si las compensaciones de carbono no se compensan realmente a escala, o si los combustibles limpios no aumentan, entonces la industria de la aviación debe hacer más por su cuenta para reducir los impactos climáticos.

Hacerlo mejor y más rápido

Tres pasos pueden ayudar a llevar la industria de la aviación en una dirección diferente.

Primero, la industria y los gobiernos deben ser más conscientes de los riesgos asociados con su enfoque actual de la crisis climática, que refleja el interés propio en preservar el status quo. Los combustibles de aviación sostenibles pueden tener un papel importante, pero se necesita mucha más inversión en opciones que hoy en día están lejos de ser viables, como los aviones propulsados ​​por electricidad o hidrógeno, que podrían resultar estrategias efectivas para reducir las estelas y eliminar las emisiones. Debido a que son altamente disruptivas, es poco probable que esas soluciones surjan de la industria principal.

La próxima asamblea de la OACI puede ser un foro para tales debates. Aún así, el cambio tecnológico masivo nunca se produce a través de la planificación de comités globales de titulares. Dichos comités, propensos a evitar desacuerdos, seleccionan opciones como las compensaciones de carbono que pueden ser incluso peores que la inacción. En su lugar, la OACI debería concentrarse en lo que hace bien, como establecer metas globales. Podría resultar imposible, políticamente, cerrar CORSIA, pero la organización debería al menos examinar los límites de los esquemas de compensación.

En segundo lugar, es necesario establecer coaliciones internacionales de 'pioneros' en la aviación: pequeños grupos de gobiernos y empresas que estén dispuestos a liderar. Existen semillas para tales coaliciones, con Boeing y Airbus comprometidos, junto con algunos gobiernos y aerolíneas, transportistas de carga y compañías que gastan mucho en viajes de negocios. Sin embargo, hasta ahora, estos esfuerzos nacientes se centran demasiado en los reemplazos de combustible.

Se necesita un enfoque experimental más diverso: invertir en estrategias de respuesta variadas, que incluyen hidrógeno, electricidad y variantes de combustibles más limpias y escalables. Probablemente tendría a Europa en el centro, porque sus políticas climáticas ya son sólidas y creíbles y los gobiernos europeos pueden ayudar a respaldar inversiones riesgosas desde el punto de vista tecnológico y financiero. Los puntos focales incluyen un esfuerzo del sistema europeo de gestión del tráfico aéreo para comprender qué rutas serían mejores para el clima, porque las rutas más cortas con menos retrasos pueden reducir la demanda de combustible y las nuevas rutas pueden reducir la formación de estelas. Iniciativas similares en todo el mundo para experimentar con desvíos de vuelos podrían impulsarse por preocupaciones climáticas. La legislación reciente sobre el clima y la infraestructura de EE. UU. incluye un gran gasto en hidrógeno que también podría ser un centro para la aviación limpia. Los incentivos regulatorios más fuertes podrían aumentar la presión para el cambio.

El compromiso de Noruega de crear un mercado para aviones eléctricos de corta distancia es un buen ejemplo de un programa conjunto entre el gobierno y las empresas que está diseñado para invertir en tecnología disruptiva. En un pequeño país dividido por fiordos y montañas, muchos aeropuertos noruegos están diseñados para despegues y aterrizajes cortos y tienen pequeñas distancias entre ellos. Noruega es, por lo tanto, un buen banco de pruebas para aviones eléctricos y, debido a que pocas de estas rutas son comercialmente viables, el gobierno puede establecer los términos de las licitaciones para exigir vuelos con cero emisiones. Este mercado está inspirando una oferta de pequeños aviones eléctricos que podrían ser un nicho para refinar tales tecnologías.

Modelos similares de exploración audaz han tenido éxito en el pasado. Por ejemplo, al desarrollar el Protocolo de Montreal sobre la capa de ozono, los objetivos internacionales y el escrutinio público, como en la aviación actual, ejercen presión sobre algunas empresas y gobiernos altamente motivados para buscar soluciones para eliminar las sustancias que agotan la capa de ozono. Encontraron muchos. Para reducirlos rápidamente, establecieron un proceso conjunto administrado por expertos gubernamentales y de la industria para identificar las mejores y más realistas soluciones 10 . La aviación necesita un mecanismo similar de revisión por pares, probablemente fuera de la OACI, reacia a los conflictos, para analizar las lecciones detalladas a medida que se aprenden.

En tercer lugar, la investigación es esencial, por ejemplo, para llevar el conocimiento sobre las estelas y las interacciones químicas en la atmósfera a un nivel en el que la industria de la aviación pueda tener más confianza en el camino a seguir. Es necesario mejorar la teoría y la medición de cómo la aviación induce los cirros de estelas y otros cambios inducidos en las nubes, al igual que la comprensión de cómo los diferentes sistemas de propulsión afectan el clima a través de la química atmosférica. Los aviones alimentados con hidrógeno, por ejemplo, podrían filtrar gas H 2 a la atmósfera durante la fabricación y el transporte y aún así producir óxidos de nitrógeno y estelas, con impactos climáticos desconocidos.

Los investigadores también deben abordar soluciones prácticas desde el punto de vista tecnológico, económico y político. Por ejemplo, algunos podrían evaluar ideas de frontera en torno a las nubes inducidas, junto con estrategias como el desvío de aeronaves, la reformulación de combustibles para aviones y el despliegue de sistemas eléctricos o de hidrógeno.

Todo esto suena complicado. Sin embargo, es exactamente así como se han producido las revoluciones tecnológicas en muchas industrias, incluidas las asociaciones entre el gobierno y la industria que crearon la era de los aviones a reacción 10 , 11 . También es la forma en que otras industrias altamente contaminantes están respondiendo a la crisis climática, por ejemplo, para descarbonizar el acero, el cemento y los automóviles y para rediseñar los reactores nucleares.

La aviación debe tomarse en serio las incertidumbres a las que se enfrenta. La OACI puede ayudar, pero el éxito dependerá de una experimentación más pequeña y local.

Fuentes:

  • 1. Klöwer, M. et al. Environ. Res. Lett. 16, 104027 (2021). Artículo 

  • 2. Ueckerdt, F. et al. Nature Clim. Change 11, 384–393 (2021). Artículo 

  • 3. Jaramillo, P. et al. in Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change (eds Shukla, P. R. et al.) Ch. 10 (Cambridge Univ. Press, 2022). 

  • 4. Hiselius, L. W. & Arnfalk, P. Eur. Transp. Res. Rev. 13, 17 (2021). Artículo 

  • 5. Scheelhaase, J., Maertens, S., Grimme, W. & Jung, M. J. Air Transp. Mgmt 67, 55–62 (2018). Artículo  

  • 6. Badgley, G. et al. Glob. Change Biol. 28, 1433–1445 (2022). Artículo 

  • 7. Cullenward, D. & Victor, D. G. Making Climate Policy Work (Wiley, 2020). 

  • 8. Lee, D. S. et al. Atmos. Environ. 244, 117834 (2021). Artículo 

  • 9. Digby, R. A. R., Gillett, N. P., Monahan, A. H. & Cole, J. N. S. Geophys. Res. Lett. 48, e2021GL095882 (2021). Artículo 

  • 10. Sabel, C. F. & Victor, D. G. Fixing the Climate: Strategies for an Uncertain World (Princeton Univ. Press, 2022). 

  • 11. Victor, D. G., Geels, F. W. & Sharpe, S. Accelerating the Low Carbon Transition (Energy Transitions Commission, 2019).

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