El hidrógeno: clave en una aviación sostenible

AEROCOMERCIAL

El hidrógeno: clave en una aviación sostenible

Los ZEROe de Airbus, tres conceptos: un turbohélice, un “primo” de la Familia A320 y una innovadora ala voladora.

ALEJO MARCIGLIANO

El hidrógeno es viable como combustible aeronáutico. La sospecha de muchos investigadores fue confirmada hace pocos días por el Consejo Internacional para un Transporte Limpio (The International Council on Clean Transportation, ICCT). Este panel de expertos técnicos interdisciplinarios presentó el informe titulado: “Análisis de performance de la evolución del hidrógeno como propulsor de aviones”, elaborado por los doctores Jayant Mukhopadhaya y Dan Rutherford. El trabajo plantea fundamentalmente que es viable utilizar el denominado “hidrógeno verde” para impulsar los aviones. El tema no es menor, varias aerolíneas en solitario, como la low cost británica Easyjet o la propia Airbus, han venido avanzando en esta senda de investigación.

¿QUÉ VIENE CAMBIANDO?

gando cómo sustituir el combustible aeronáutico tradicional, derivado de material fósil, por otro mucho menos contaminante. Primero surgieron los biocombustibles, especialmente derivados de ciertas especies de plantas, por ejemplo, la jatrofa. La ventaja de esta especie es que tiene una gran resistencia, no se utiliza como alimento y puede ser sembrada en espacios donde otras especies no progresan. Claro, implica un trabajo desde cero (debe ser plantada, cuidada, cosechada y luego destilada para producir el biodiésel) y aunque crece en tierras adversas o no habitualmente utilizadas para sembrar especies que sí se pueden consumir como alimentos, se debe plantar. Esto es: en algún momento, en los volúmenes que demanda la aviación, sí puede rivalizar con la producción de alimentos. Una segunda generación de Combustibles Sustentables de Aviación (Sustainable Air Fuels, SAF) se basó en reprocesar otras sustancias, es decir reutilizarlas. Tal es el caso del aceite de cocina doméstico reprocesado. Los biocombustibles tienen grandes virtudes: tienen un punto de destello similar al Jet-A1, y no necesitan una infraestructura diferente para ser almacenado y transportado. Y tampoco el avión demanda adaptaciones. Sin embargo, los últimos reportes medioambientales sobre el Cambio Climático, especialmente el emitido en agosto de 2021 por el Intergovernamental Panel of Climate Change (IPCC), encendieron todas las alertas. Los plazos se acortan, el mundo entero se asoma a un punto de no retorno y las acciones deben ser urgentes. En consecuencia, no hay tiempo para esperar la reducción paulatina de emisiones de dióxido de carbono (CO²) como estaba planteada hasta 2050. Por eso se cambió a la “descarbonización”, un concepto que busca las emisiones cero. Y eso terminó poniendo inicialmente en entredicho a los SAF, porque aunque reducen notoriamente las emisiones respecto del combustible tradicional, no las eliminan en su totalidad. Por otro lado, los SAF continúan siendo escasos, en cuanto a producción, y caros.

Aunque tiene desafíos que resolver, la tecnología de hidrógeno para impulsar aviones se perfila como la más económica y ecológica. Más aún que los biocombustibles.

LOS PEROS DEL HIDRÓGENO

El trabajo de ICCT demuestra incluso en progresiones de valores finales, que el denominado “hidrógeno verde” es rentable e incluso

más económico que sus competidores. Ahora bien, ¿qué es el hidrógeno verde (o LH²)? Es aquel que es obtenido mediante procesos que no contaminan en sí mismos ni apelan a “energías sucias”. Se usa esa expresión para distinguirlo del hidrógeno azul, producido de modo convencional y sin cuidado por el medioambiente. “LH² no emite CO² durante la combustión y se puede producir con emisiones de carbono casi nulas si se hace con electricidad renovable”, explica la ICCT en su reporte. El grupo hizo los cálculos tomando en consideraciones dos vectores: un turbohélice equiparable a los ATR y un avión de pasillo angosto similar al A320. Ahora bien, ¿y cuáles son los peros del hidrógeno? Sus prestaciones con relación al volumen. Para que rindan como lo haría el Jet-A1, hay que incrementar notoriamente el volumen de hidrógeno líquido. Esto implica disponer más espacio de almacenamiento, un flujo de suministro mayor y también más espacio y peso a bordo de los propios aviones, para disponer de tanques mayores. De modo que no está dicha la última palabra y la tecnología de impulsar los motores aeronáuticos con hidrógeno debe evolucionar más.

EL TRABAJO DE AIRBUS

Como ya hemos dicho el hidrógeno puede proporcionar más energía en masa que el combustible de queroseno, pero proporciona menos energía en volumen. A presión atmosférica y temperatura ambiente normales, necesitaría aproximadamente 3.000 litros de hidrógeno gaseoso para lograr la misma cantidad de energía que un litro de combustible de querosene. “Una alternativa sería presurizar el hidrógeno a 700 bares, un enfoque utilizado en el sector de la automoción. En nuestro ejemplo, esto reduciría los 3000 litros a solo seis. Esto puede representar una gran mejora, pero el peso y el volumen son fundamentales para las aeronaves. Para ir más lejos aún, podemos bajar la temperatura a -253°C. Es entonces cuando el hidrógeno se transforma de gas a líquido, aumentando aún más su densidad energética”, explica Airbus en un comunicado. La empresa viene desarrollando el concepto de aviones ZEROe y para eso puso su foco en el progreso de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido. “La adaptación de la tecnología de tanques criogénicos para aviones comerciales representa algunos de los principales desafíos de diseño y fabricación”, dijo David Butters, jefe de Ingeniería de Almacenamiento y Distribución de LH² (hidrógeno líquido) en Airbus. La empresa europea creó, en sus diversas instalaciones en el Viejo Continente, equipos de investigación (los ZEDC, Zero Emission Development Centers) que esperan estar completamente operativos y desarrollar sus primeras pruebas en 2023.

ICCT proyectó el costo del Jet-A1, los SAF, el hidrógeno azul y el hidrógeno verde como combustible aeronáutico. En euros y dólares, hacia 2035 y 2050 (Fuente: ICCT).

¿Y LATINOAMÉRICA?

Como sucedió con lo relacionado con los biocombustibles en aviación, Latinoamérica está algunos pasos atrás. Es decir, no es que las empresas, sobre todo las más grandes, no tengan conciencia medioambiental, al contrario, la tienen y varias publican regularmente sus Informes de Sostenibilidad. Sin embargo, manejan aún enfoques tradicionales apuntados a reducir las emisiones de CO², reducir los plásticos de un solo uso y la basura a bordo de los aviones, avanzar en la conformación de kits personales relacionados con el reciclado y la economía comunitaria, y demás. Es decir, un paso anterior en la sustentabilidad, pero lejos al parecer aún de una solución tan avanzada como utilizar aviones impulsados a hidrógeno.

¿QUÉ DICE IATA?

IATA ha creado su propio programa denominado Fly Net Zero que, aunque apunta a la descarbonización y como su nombre lo indica a eliminar las emisiones cero de CO², tiene un enfoque múltiple. De hecho, considera que el mayor aporte a la iniciativa lo harán los combustibles SAF (65%) siendo “la nueva tecnología aeronáutica”, donde incluye la basada en hidrógeno, responsable por apenas un 13%. En una lectura más política, IATA también señala dos aspectos más. Primero el costo de la transición tecnológica. Tanto el desarrollo de nueva tecnología, como su popularización demandará mucha inversión financiera y esto debe reflejarse en políticas gubernamentales activas para impulsarlas. Y el otro tema tiene que ver con el anterior, de algún modo: la descarbonización, al menos en la aviación comercial, no es posible sin el empuje, esfuerzo y sacrificio compartido y coordinado, de todos los sectores. No es un cambio de paradigma que sencillamente puedan enfrentar y resolver las aerolíneas aisladas.