¿El futuro del vuelo limpio? Combustible de avión a partir de residuos urbanos

La aviación contribuyó con aproximadamente el 2.5% de las emisiones de carbono a nivel global, y se espera que la demanda de viajes aéreos se duplique para el año 2040. Por lo tanto, reducir estas emisiones se ha convertido en una prioridad urgente. Una de las alternativas que se están explorando es el uso de combustible sostenible para aviación, un tipo de combustible de bajo carbono que se produce a partir de materias primas como el aceite de cocina usado y cultivos. Sin embargo, a pesar de su potencial, el combustible sostenible representa menos del 1% del uso global de combustible para aviones, principalmente debido a los altos costos de producción y la oferta limitada.

Un nuevo estudio publicado en Nature Sustainability señala un avance prometedor: el uso de residuos sólidos municipales como materia prima confiable, de bajas emisiones y costo efectivo para la producción de combustible sostenible para aviación. Investigadores de la Universidad Tsinghua y el Harvard-China Project on Energy, Economy, and Environment evaluaron el combustible para aviones producido a partir de residuos sólidos municipales mediante gasificación a gran escala y síntesis Fischer-Tropsch. Un análisis del ciclo de vida reveló que el combustible derivado de residuos municipales podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero entre 80% y 90% en comparación con el combustible convencional. El principal obstáculo técnico radica en escalar los sistemas de gasificación para su uso generalizado.

"A diferencia del transporte terrestre, que está cambiando rápidamente hacia la electrificación, no existe una solución única para lograr una aviación carbononeutral", afirmó Jingran Zhang, primer autor del estudio y becario postdoctoral en el Harvard-China Project, apoyado por el Salata Institute for Climate and Sustainability de Harvard. "Convertir la basura cotidiana en combustible para aviones podría ser un paso innovador pero importante hacia una aviación más limpia. Al transformar residuos municipales en combustible de bajo carbono que ya funciona en los motores actuales, podemos comenzar a reducir las emisiones de inmediato, sin esperar a tecnologías futuras".

Residuos sólidos municipales como materia prima

Los residuos sólidos municipales incluyen materia orgánica como restos de comida y papel, así como plásticos y metales. Tradicionalmente, gran parte de estos residuos ha sido enviada a vertederos o incinerada, lo que consume espacio y puede contribuir a la contaminación del aire. A medida que el espacio en vertederos se reduce y la generación de residuos aumenta, convertir estos residuos en combustibles líquidos podría conservar tierras, reducir emisiones y producir energía más limpia para ayudar a las ciudades a avanzar hacia objetivos de cero residuos.

El estudio de Harvard explora el potencial, en gran medida subinvestigado, del combustible para aviones a partir de residuos sólidos municipales utilizando datos del mundo real sobre la tecnología de gasificación Fischer-Tropsch. Los investigadores analizaron fuentes clave de emisiones, calcularon los impactos de gases de efecto invernadero e identificaron formas de aumentar la eficiencia.

Encontraron que, aunque el proceso reduce significativamente las emisiones, solo aproximadamente el 33% del carbono de entrada se convierte en combustible debido a desajustes en la composición del gas. La eficiencia podría mejorarse capturando dióxido de carbono o añadiendo hidrógeno verde, producido con energía renovable, durante el procesamiento.

Implicaciones globales

Muchos países están intensificando esfuerzos para hacer que la aviación sea más sostenible mediante la adopción de combustibles más limpios. En los Estados Unidos, el gobierno tiene como objetivo producir hasta 35 mil millones de galones de combustibles sostenibles para aviación anualmente para el año 2050, respaldado por fuertes incentivos financieros. En la Unión Europea, nuevas regulaciones exigirán que todos los vuelos de salida aumenten gradualmente su participación de combustibles sostenibles, pasando del 2% en 2025 al 70% para 2050. A nivel global, el programa CORSIA de la Organización de Aviación Civil Internacional requiere que los operadores compensen el crecimiento de las emisiones, lo que pueden hacer comprando compensaciones elegibles o utilizando combustibles sostenibles.

El estudio examinó cómo los residuos sólidos municipales podrían convertirse en combustible sostenible para aviación bajo varios escenarios. En el caso más práctico, los residuos sólidos municipales globales podrían generar alrededor de 50 millones de toneladas (62 mil millones de litros) de combustible para aviones a nivel mundial, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero de la aviación en aproximadamente 16%. Si los sistemas de gestión y conversión de residuos son ineficientes, los beneficios disminuyen considerablemente.

Sin embargo, si se integra hidrógeno verde en el proceso, la producción podría alcanzar 80 millones de toneladas por año, lo que sería suficiente para abastecer hasta el 28% de la demanda global de combustible para aviones y reducir las emisiones en hasta 270 millones de toneladas de dióxido de carbono anualmente.

En Europa, la producción proyectada ya superaría los objetivos de mezcla de combustible para aviones de la Unión Europea, mientras que se mantendría en conformidad con los estándares de sostenibilidad. Económicamente, el estudio sugiere que adoptar combustibles para aviones a partir de residuos sólidos municipales podría ahorrar dinero a las aerolíneas bajo sistemas de precios de carbono como CORSIA, particularmente cuando se tienen en cuenta los incentivos y subsidios gubernamentales.

En última instancia, el combustible sostenible para aviación actualmente representa menos del 1% del uso global de combustible para aviones, principalmente debido a sus altos costos de producción. Esto subraya la urgente necesidad de una acción política fuerte y de incentivos financieros para aumentar la oferta.

"Este estudio presenta un plan para convertir residuos urbanos en combustible sostenible para aviación, ofreciendo beneficios ambientales y económicos futuros", afirmó el autor principal Michael B. McElroy, profesor de estudios ambientales en Harvard y presidente del Harvard-China Project on Energy, Economy, and Environment. "En el futuro, la colaboración amplia entre gobiernos, productores de combustible, aerolíneas y fabricantes de aeronaves será esencial para aumentar la producción, reducir costos y acelerar el camino de la aviación hacia emisiones netas cero".