Los biocombustibles una opción viable?

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1 Los biocombustibles una opción viable? Jaime Díaz. Dirección AIM. COPAC Como pudimos comprobar durante las Jornadas sobre Transporte Aéreo y Medio Ambiente celebradas en Madrid el pasado mes de febrero, el sector aeronáutico se encuentra en un constante proceso de investigación y desarrollo sobre todo aquello que pueda reducir las emisiones contaminantes. Uno de los temas que no se trató en profundidad en aquellas jornadas fue las diferentes opciones de combustibles alternativos para aviación, específicamente el de los biocombustibles. Las preocupaciones sobre la subida de los precios del petróleo, asegurar su abastecimiento y los efectos sobre el medioambiente han sido las principales causas que han movido al sector aéreo a estudiar los combustibles alternativos. En las actuales circunstancias, el alto precio del crudo es el principal motor; Las preocupaciones sobre la subida de los precios del petróleo, asegurar su abastecimiento y los efectos sobre el medioambiente han sido las principales causas que han movido al sector aéreo a estudiar los combustibles alternativos pero no debemos olvidarnos de los beneficios de dejar de depender de la producción petrolífera y de la disminución de emisiones contaminantes. Si la demanda de crudo sigue aumentando al ritmo actual, la disponibilidad de combustible para la aviación puede llegar a ser la principal traba que obstaculice su necesario crecimiento. El consumo actual de crudo mundial es de unos ochenta millones de barriles por día (BPD) y las estimaciones para el año 2025, según 24 AVIADOR MAYO-JUNIO 2008

2 datos del Departamento de Energía de la administración Americana, si se mantiene este ritmo de crecimiento, apuntan a que sea de unos ciento dieciocho millones de BPD. Observando el gráfico n o 1, en el que figuran las reservas actuales en el mundo, y haciendo unos pequeños cálculos llegaremos a la conclusión de que vamos a necesitar de la tecnología para conseguir nuevos combustibles que no dependan de esta reserva finita de petróleo (Según datos del Informe de IATA sobre combustibles alternativos del año 2007, estas reservas sólo servirían para abastecer durante cuarenta años más). Lo mismo sucede con otras fuentes de energía, como el carbón y el gas natural, aunque son dos opciones que no están actualmente en uso en el sector aéreo y necesitarían modificaciones muy importantes en los diseños de la estructura y los motores de los aviones actuales. Otra opción son los biocombustibles. Qué es un biocombustible? Si buscamos la palabra en la última versión del Diccionario de Estimaciones iniciales de la casa Boeing calculan que con una superficie de cultivo del tamaño de Bélgica, sería posible producir algas suficientes para suministrar el combustible necesario para el funcionamiento de la flota mundial la RAE comprobaremos que no aparece esta palabra. Si tenemos en cuenta la etimología de la palabra BIO- COMBUSTIBLE, obtendremos Combustible de origen biológico, con lo cual incluso el petróleo sería uno de ellos, ya que procede de restos de fósiles que vivieron hace millones de años. Pero en la práctica se conoce como biocombustibles al conjunto de combustibles líquidos, provenientes de distintas transformaciones de la materia vegetal o animal. Y a la materia vegetal o animal que da lugar a estos combustibles se la conoce como biomasa, palabra ya definida en el Diccionario de la RAE. como f. Biol. Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Su principal ventaja con respecto al crudo es que no depende de reservas, sino de la propia producción de materias primas. La utilización de la biomasa como materia prima para el suministro del combustible está en función de la capacidad de suministro de dichas materias. De esta Gráfico 1. Reservas mundiales de crudo AVIADOR MAYO-JUNIO

3 forma, se podría dejar de depender de los recursos y reservas mundiales petrolíferas, lo cual, quizás, facilitaría una posterior estabilización de ese mercado. De dónde se puede obtener la biomasa Las fuentes más comunes para obtener la biomasa que nos permita producir combustible son los desperdicios y los subproductos industriales, los aceites vegetales y las algas. La biomasa proveniente de los desperdicios y los subproductos industriales tiene el mayor abanico de propiedades necesarias y normalmente es la de menor precio de todas. La cantidad disponible está en relación directa con el grado de desarrollo del país, es decir, cuanto más evolucionado está, mayor número de desperdicios produce. Pero debemos tener en cuenta que no todos los desperdicios sirven como fuente de biomasa para la producción de combustible; así que en las circunstancias actuales, nuestra sociedad tiene que recorrer todavía un largo camino que conlleva una gran serie de cambios tanto sociales como políticos, en la recogida y reciclado de los desechos. Los aceites vegetales se pueden obtener básicamente de dos maneras: directamente de las cosechas de productos como maíz, soja, palma, jatrofa y colza, o indirectamente de los derivados de la industria alimenticia (aceites ya usados para los diferentes fritos, asados y cocinados). Los aceites derivados de las cosechas son los que más Las algas parecen resultar una fuente de obtención de biocombustibles muy atractiva y tienen un futuro bastante prometedor fácilmente se pueden refinar para su uso como combustible de aviación. Pero lógicamente la mayor preocupación es su sostenibilidad, al entrar en competencia con la industria alimenticia. Recordemos los problemas actuales con la producción de los alimentos básicos y las consecuencias en la subida de los precios de los últimos meses. Para hacernos una idea del problema tengamos en cuenta que se necesitaría una superficie del tamaño del continente europeo plantada de soja para obtener suficiente aceite derivado para el suministro de combustible al sector aéreo en todo el mundo. Las algas son uno de los elementos que en la actualidad más atención está acaparando en la investigación de combustibles alternativos, debido principalmente a la facilidad de obtención de materia prima. Según el Laboratorio Nacional de Gráfico 2. Cantidad de aceite obtenido versus superficie de cultivo Gráfico 3. Predicciones de costes según proceso productivo ($/litro) Energías Renovables (NREL), la receta para conseguir algas sirviéndose de materiales infrautilizados es un sueño dorado: Ponerlas en agua salada inservible para otros fines, exponerlas al sol en áreas que son inadecuadas para el crecimiento de otras plantas, alimentarlas con los gases de escape de las plantas de energía, que son los que amenazan el medioambiente y, finalmente, denegarles determinados tipos de nutrientes. Es decir, la solución teórica ideal; usamos unos medios que están normalmente en desuso y otros que normalmente nos resultan perjudiciales y nos tenemos que preocupar por deshacernos de ellos. A diferencia de otras fuentes de biomasa, las algas no necesitan las lluvias ni una buena tierra de cultivo; lo único que necesitan es la luz del sol, agua salada donde crecer y CO2. Hay en la actualidad tres métodos de producción: los depósitos abiertos, los bioreactores y las aguas abiertas. Cada uno de ellos tiene sus ventajas e inconvenientes, pero aún así todavía queda bastante por investigar en los procesos de crecimiento y obtención de los lípidos necesarios para producir el combustible final. El ratio de obtención de aceite de las algas es superior al de cualquier otro vegetal cultivado en tierra (Ver Gráfico n o 2). Las investigaciones actuales apuntan a aumentar genéticamente la capacidad de determinado tipo de microalgas para producir un 26 AVIADOR MAYO-JUNIO 2008

4 mayor porcentaje de las grasas necesarias para la producción de combustible que cumpla con los estándares requeridos para la aviación. Estimaciones iniciales de la casa Boeing calculan que con una superficie de cultivo del tamaño de Bélgica, sería posible producir algas suficientes para suministrar el combustible necesario para el funcionamiento de la flota mundial. Con estas perspectivas este es un campo donde se está investigando desde diferentes sectores para intentar que sea una opción real a cortomedio plazo. Consideraciones económicas y comerciales Un aspecto muy importante a tener en cuenta a la hora Gráfico 4. Predicciones de costes de biocombustibles (en $/litro) Se necesitaría una superficie del tamaño del continente europeo plantada de soja para obtener suficiente aceite derivado para el suministro de combustible al sector aéreo en todo el mundo de estudiar la viabilidad de estos combustibles es el coste económico que suponen todos los procesos para la obtención del producto final. Esto afecta al precio final por litro que compran las compañías aéreas, que son las que finalmente, con su demanda, hacen que las investigaciones y los fondos que se necesitan para ellas se muevan en una u otra dirección. En la situación actual de los precios del crudo los combustibles alternativos son una opción bastante viable. Pero es muy difícil hacer predicciones del coste final de un producto en el que todavía se sigue investigando. Los gráficos 3 y 4 nos muestran unas predicciones basadas en datos del AVIADOR MAYO-JUNIO

5 año 2007 teniendo en cuenta diversos precios del petróleo. Como podemos observar, a día de hoy ya se han superado las predicciones más pesimistas, con lo cual muchas de las opciones podrían ser económicamente viables. Como la investigación está en constante desarrollo, día a día se van mejorando y optimizando los procesos de obtención y refinado, lo que incide en una reducción de los costes asociados, y eso también lo podemos apreciar en los gráficos de predicciones. También habrá que contar con el nuevo sistema europeo de comercio de emisiones (ETS), que supondrá un gravamen por cada tonelada de CO2 emitida a la atmósfera y que, en el caso de algunos combustibles alternativos, se verán reducidas de una manera considerable. Todo ello incidirá de alguna forma a la hora de decidirse por un tipo de combustible menos contaminante. Otra consideración importante es la de las ayudas que están recibiendo algunos de estos combustibles para introducir su uso en medios de transporte terrestres. El precio real por litro es muy superior al que los usuarios pagan y de esta forma es sostenible su uso. Pero en el caso del transporte aéreo no está inicialmente considerado, con lo que las inversiones en investigación y desarrollo están a cargo de la industria aeronáutica. Si se quiere potenciar su uso dentro del sistema de transporte aéreo, se debería también subsidiar una parte desde los Estados u organizaciones internacionales, incrementando así su viabilidad económica inicial. En el caso de la biomasa proveniente de los aceites vegetales, en la actual coyuntura económica es muy complicado pensar en aumentar una producción que ya está vendida con anterioridad para las necesidades alimenticias. El precio no hará sino aumentar de forma exponencial, haciendo muy difícil su utilización como fuente para producción de combustible. En algunos casos, las consecuencias ( los efectos colaterales ) de aumentar la producción de los vegetales necesarios para la obtención de biomasa serán peores que los beneficios que se puedan obtener con el uso de estos combustibles. Ya se oye hablar de la posible deforestación que se produciría en nuestro planeta si se utilizaran todas las posibilidades de obtención de biomasa vegetal para los medios de transporte. Esta deforestación acarrearía un aumento de los gases de efecto invernadero, que, recordemos, es una de las causas por las que se intentan introducir los biocombustibles; con lo cual obtenemos un efecto contrario al deseado. Y finalmente, el agua necesaria para el cultivo de esa ingente cantidad de cosechas, podría hacer que para determinado tipo de cultivos, en algunas zonas se llegaran a agotar las reservas existentes, lo que podría desembocar en una competencia directa con la industria alimenticia y la consiguiente escasez y aumento de precios. Factores que afectan a la operación El biocombustible ideal debe producir como mínimo la misma cantidad de energía que el utilizado actualmente (Jet A1). El contenido de energía debe ser comparado por unidad de volumen pero haciéndolo también con la unidad de peso. Es decir, que la densidad del biocombustible es uno de los principales factores a tener en cuenta. Para una cantidad de energía constante, el combustible ideal debe minimizar tanto el peso como el volumen. Las performances de los aviones se van deteriorando con el tiempo desde el día que empiezan a volar y se debe principalmente a los motores. Este deterioro se vigila desde tierra con las herramientas informáticas adecuadas, basadas en el análisis de los informes generados durante los vuelos. La degradación de las performances se compara con los valores de fábrica y se recogen tanto en los sistemas de planeamiento de los vuelos como en los Flight Management System (FMS). Para una ruta dada, el programa de planeamiento de vuelos nos dará la máxima carga de pago posible (o el máximo peso con combustible cero MZFW) y el combustible mínimo requerido en kilos, para que lo introduzcamos en el FMS y obtengamos unas predicciones objetivas de consumo de combustible. Una de las limitaciones de los aviones es su peso máximo al despegue (MTOW). Si se alcanza el MTOW antes de que se llenen los depósitos, el combustible con mayor cantidad de energía por kilo (Specific Energy) conseguirá que el avión tenga mayor alcance. Pero la energía por litro (Specific Energy Volume) también es importante, puesto que una vez que se llenen los depósitos, el alcance del avión ya está fijado y limitado. Es decir, que en función del tipo de vuelo (corto/medio/largo radio) que vaya a efectuar el avión, la energía específica del biocombustible a utilizar será un factor importante a considerar. Aunque la función primaria del combustible es ser la fuente de energía, también se usa como refrigerante y lubricante en los sistemas del motor. Luego este biocombustible ideal también deberá ser compatible con otros componentes del avión, como los materiales epóxicos de los que están fabricados o recubiertos los depósitos, los metales de los sistemas de conducción, etc. Para poder evaluar la capacidad de cada biocombustible para llevar a cabo esta función secundaria debemos examinar tres características: la capacidad de absorción del calor, la viscosidad y la compatibilidad con los componentes del motor. Si una vez realizado este estudio no resulta satisfactorio, habría que realizar modificaciones en los motores o sistemas del avión, lo que nos llevaría a una inversión costosa y un encarecimien- 28 AVIADOR MAYO-JUNIO 2008

6 Las recientes fluctuaciones al alza en el precio del crudo y la vulnerabilidad de las fuentes de obtención han conducido a la necesidad de obtener combustibles de origen sintético y a mezclarlos con el convencional to de la operación, haciendo que los costes de este biocombustible no fueran soportables. Y finalmente queda el aspecto del transporte y almacenamiento de este combustible. Inicialmente está previsto que la introducción de los combustibles alternativos se haga al nivel de refinerías. Añadir biocombustibles en las redes de transporte actuales o en las instalaciones aeroportuarias requeriría la construcción de unidades de mezclado específicas, con la consiguiente inversión económica. Será necesario hacer los estudios correspondientes para considerar si las compañías aéreas podrán soportar el aumento de precio que esto supondría y si estará adecuado a la cantidad de combustible que se utilizará, es decir, que se minimice el impacto operacional que les pudiera ocasionar. Conclusión En la actualidad casi el 100% del combustible utilizado en aviación es derivado del petróleo por procesos de refinado bien conocidos y optimizados, con la capacidad necesaria de suministro. Las recientes fluctuaciones al alza en el precio del crudo y la vulnerabilidad de las fuentes de obtención han conducido a la necesidad de obtener combustibles de origen sintético y a mezclarlos con el convencional para intentar reducir esas fluctuaciones. La USAF ya ha realizado vuelos de prueba con éxito utilizando combustible sintético, obteniendo unos resultados aceptables desde el punto de vista operativo, con lo cual ya se está considerando el uso de mezclas de este combustible con JetA como una posible solución a corto plazo. Pero al quemar estos combustibles se siguen produciendo emisiones de CO2, y si a ello le sumamos las procedentes del proceso de refinado, se llegaría incluso a duplicarlas, con lo que no es una solución definitiva. Soluciones a medio plazo incluyen el uso de biocombustibles mezclados con gasolinas sintéticas, pero en relaciones mucho más bajas. En este caso, ya podríamos hablar de una neutralización del balance de las emisiones de CO2, con lo que habríamos cumplido dos objetivos: asegurar el suministro de combustibles de otra fuente diferente al petróleo y no aumentar los efectos negativos sobre el medioambiente. Pero ello también implicaría nuevos diseños y aumento de eficiencia en los motores, cuestiones en las que ya se está trabajando. Las algas parecen resultar una fuente de obtención de biocombustibles muy atractiva y tienen un futuro bastante prometedor, tanto por sus efectos medioambientales como por su alto grado de rentabilidad energética con respecto a otras fuentes de biomasa. Las opciones a largo plazo pasan por reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el uso de combustibles líquidos procedentes de gases licuados sin carbono, como podría ser el hidrógeno producido por medio de energía nuclear o preferiblemente energía solar. Pero estos combustibles exigirían unos cambios drásticos en el diseño de los motores y de las estructuras de los aviones AVIADOR MAYO-JUNIO

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