hidrógeno y los efuels

¿Hidrógeno o efuels? Pros y contras de cada uno como solución para la aviación

En el ámbito de la automoción se habla mucho de electrificación, hidrógeno o efuels. Pero, ante la necesidad de reducir e incluso eliminar las emisiones de CO2, también es importante el reto al que se enfrenta la industria de la aviación. Un análisis global del Consejo Internacional de Aeropuertos señalaba que el tráfico aéreo alcanzará los 19.300 millones de pasajeros en 2041. Para 2050, las expectativas marcan 23.900 millones de viajeros. El crecimiento no se detiene.

Entre 2005 y 2019, la industria de la aviación mejoró su eficiencia de combustible en un 39%, con datos de McKinsey. Pero el crecimiento absoluto de las emisiones supera con creces lo que se ha ganado con el impulso de procesos más eficientes. La aviación representa hoy el 3% de las emisiones globales, pero sus necesidades son difíciles de cubrir con combustibles alternativos. Los aviones necesitan mucha potencia y una gran autonomía, dos requisitos exigentes. Sin embargo, el camino para que los vuelos sean sostenibles ya se ha puesto en marcha.

Hay varias fórmulas que se barajan. La electrificación de la flota aérea es una de ellas, aunque normalmente se plantea para aeronaves ligeras. La autonomía de las actuales baterías, lastradas por la necesidad de potencia de los aviones, hace que los trayectos largos sean complicados de llevar a cabo. Se necesitarían baterías de grandes proporciones y de un peso elevado, una rémora para la aviación.

El debate, al menos para vuelos comerciales, más allá de los trayectos en avionetas o ultraligeros, está entre dos opciones. Una es el hidrógeno líquido y la otra, los efuels. Y el horizonte de 2050 empieza a aceptarse comúnmente como punto de inflexión en la reducción de emisiones del sector. La propuesta de reglamento RefuelEU plantea la neutralidad de carbono para la industria en esa fecha. Para ello, el hidrógeno y los efuels son las dos grandes alternativas.

El hidrógeno: la gran alternativa

Antes de nada hay que recordar que el hidrógeno es un vector energético. Esto quiere decir que sirve para almacenar energía que previamente se ha empleado para generar el gas. Es un elemento que tiene tradición como propulsor de vehículos. Entre 1981 y 2011, la NASA lo utilizó en su programa espacial.

Hasta la fecha se han propuesto dos maneras de utilizar el hidrógeno en vuelos comerciales. Aunque ambas fórmulas aún se encuentran en una fase primitiva. Una de ellas consiste en usar pilas de hidrógeno. En este caso, el hidrógeno se oxida con el aire y libera energía. Como resultado se obtiene electricidad y, como subproducto, vapor de agua (hidrógeno + oxígeno).

Este proceso, no contaminante, alimenta un motor eléctrico, que movería las turbinas. Airbus ya experimenta con esta fórmula. Su proyecto ZEROe busca el desarrollo de un avión comercial basado en pilas de hidrógeno. Por ahora ha conseguido generar 1,2 MW con este sistema para alimentar motores eléctricos que impulsarían una aeronave de dimensiones considerables. Su objetivo es hacer un vuelo de prueba en 2026 y, si todo va bien, lanzar el sistema al mercado en 2035.

La otra manera de usar el hidrógeno es directamente para su combustión. Es una opción que tampoco contamina, pues el subproducto sigue siendo agua. También se lleva a cabo un proceso de oxidación del gas (que podría encontrarse en estado líquido). Sin embargo, en este caso la reacción necesita mayores niveles de control, pues en estas circunstancias el hidrógeno se “quema” a mayor temperatura y con mayor rapidez que el queroseno. El fabricante de motores Rolls-Royce y la aerolínea EasyJet ya han realizado una prueba exitosa a este respecto.

Ventajas y desventajas del hidrógeno

Lo cierto es que el hidrógeno tiene una densidad mayor que el combustible utilizado en la aviación. Por eso, las aeronaves propulsadas por este medio podrían recorrer largas distancias y alcanzar grandes velocidades. Esta alternativa no genera emisiones a la atmósfera durante el trayecto. Incluso puede ser totalmente verde si se utiliza energía renovable para obtener el compuesto mediante la electrólisis del agua.

Sin embargo, el hidrógeno es altamente inflamable y para permanecer líquido, de manera que su densidad sea mayor, necesita temperaturas por debajo de los -253 grados centígrados. Además, habría que reconvertir los aviones de las flotas aéreas. Necesitarían tener nuevos motores y costosos depósitos para almacenar el combustible en condiciones de frío extremo. A esto habría que sumar la transformación de los aeropuertos, que deberían ajustar su infraestructura para surtir a los aviones.

Concepto de avión eléctrico con hidrógeno líquido
Concepto de avión de grandes dimensiones alimentado con hidrógeno. Fuente: H2Fly

La esperanza de los efuels

La propuesta de reglamento RefuelEU establece que en el año 2050 el 70% de los combustibles utilizados deberán ser verdes. Es una cuota mínima para alcanzar la neutralidad de carbono, a la que se pretende llegar mediante compensaciones. Sin embargo, dentro de estas alternativas energéticas señala específicamente la necesidad de contar con un 35% de combustibles sintéticos. Uno de los mencionados es el e-queroseno, que pertenece a los efuels.

Este tipo de combustibles sintéticos consisten en hidrocarburos obtenidos de la combinación de CO2 con hidrógeno. Es decir, los elementos principales son el CO2 y el agua, de la cual se obtiene el hidrógeno mediante electrólisis. Para llevar a cabo estos procesos se necesita una gran cantidad de energía. Lo ideal, además, sería capturar el CO2 de la atmósfera, algo que por ahora también resulta costoso. De esta forma, los efuels serían neutros en carbono, porque lanzarían emisiones que previamente han retirado del aire.

Ya existen proyectos ambiciosos, como Zenid, un consorcio formado por el Aeropuerto Rotterdam La Haya, la compañía especializada en combustibles sostenibles de aviación SkyNRG, la eléctrica alemana Uniper y la startup de captura de carbono Climeworks. Su objetivo es desarrollar una planta que sintetice efuel con captura directa de CO2 del aire.

Ventajas y desventajas de los efuels

En comparación con el hidrógeno, los efuels necesitarían una menor transformación de los aviones, tal vez incluso sirvan los mismos motores. Si se logra sintetizar de forma eficiente e-queroseno no sería necesario cambiar la mecánica de los aeroplanos. Pero en el caso de que sean otros compuestos, como e-metano o e-matanol, la reconversión siempre sería menor que con una propulsión mediante hidrógeno.

Como contrapartida, los efuels requieren una gran cantidad de energía para sintetizarse. Por un lado, se necesita generar hidrógeno, un proceso que ya demanda un aporte energético. Y a ello se suma la combinación de este elemento con el CO2 para formar el hidrocarburo, una fase que también necesita energía para tener lugar. Si se quisiera capturar el dióxido de carbono directamente del aire, el coste escalaría aún más. Hay que tener en cuenta que este tipo de procesos aún no están optimizados. Aunque sí existen desde hace tiempo métodos probados de captura de CO2 en centros de producción, como una cementera o una planta industrial. Obtener así el dióxido de carbono sería mucho más eficiente.

En cualquier caso, de nuevo el coste económico impone barreras. En estos momentos, la media del precio del queroseno está en unos 0,80 dólares por litro. Un combustible sintético costaría hoy entre 1,30 y 4,70 dólares por litro, según datos reunidos por The Conversation.

El hidrógeno y los efuels: soluciones de futuro

Aunque tendemos a buscar una fórmula milagrosa para buscar la sostenibilidad de la aviación, quizá la respuesta sea múltiple. Tal vez no haya un único sustituto del combustible para aviones sino que el futuro esté en un mix equilibrado. En él tendrían cabida tanto el hidrógeno y los efuels como la electricidad, para vuelos cortos.

Tal y como señala el Consejo Internacional de Aeropuertos, un mix de estas nuevas alternativas de propulsión ofrecería un abanico completo y diverso para cubrir las distintas necesidades de la aviación.

Imagen de portada: Airbus

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