No es la primera vez que Pipistrel visita este blog con sus aeronaves eléctricas. Y ahora vuelve de mano del Aero Club Barcelona-Sabadell y de Barcelona Flight School, porque lo han presentado hoy en el Museo Aeronáutico de Cataluña su nueva aeronave: el Pipistrel Velis, el primer avión de escuela eléctrico en España.
La aeronave que volará con el ACBS, F-HGBE, pertenece a Green Aero Invest, una compañía especializada en el leasing de material deportivo, como nos hicieron saber a través de Twitter.
En los últimos tiempos se habla de que el futuro verde de la aviación pasa bien por los SAF bien por el hidrógeno. La electricidad no la mencionamos, puesto que ya hemos discutido muchas veces que es más bien apta sólo para algunas aplicaciones muy concretas. Pero, ¿que es el Sustainable Aviation Fuel?
Tras esas siglas se esconden los ya conocidos biocombustibles más otros combustibles sintéticos de otras procedencias, cuyos procesos de obtención han sido certificados como seguros.
Así pues, si los SAF no dejan de ser hidrocarburos, y por tanto su quema no deja de producir dióxido de carbono y agua, ¿cuáles son sus ventajas? La principal es la diferencia de ciclo de producción respecto a los combustibles fósiles. En un combustible fósil, el ciclo es abierto. Se extrae, se transporta, se procesa, se distribuye, se quema, y se libera el dióxido de carbono y otros contaminantes. Sin embargo, el ciclo del SAF sería cerrado, puesto que el dióxido de carbono emitido sería vuelto a absorver por las plantas de las que deriva el biocombustible. Llegados a este punto, la pregunta obligatoria es, ¿Qué rendimiento tiene ese ciclo?
¿Y los problemas con los aromáticos de los biocombustibles?
Hasta ahora, uno de los problemas conocidos para usar los biocombustibles es que debían ir mezclados con keroseno normal y corriente. Esto se debía a la falta de hidrocarburos aromáticos en los biocombustibles, ahora SAF.
Por ello los vuelos que se habían realizado hasta el momento eran con mezcla de combustible fósil y combustible sostenible. Sin embargo, dentro de los procesos certificados para la obtención de SAF hay ahora algunos que producen un combustible que sí incluye aeromáticos, lo que ha hecho posible que durante este año se hayan anunciado varios vuelos con 100% SAF, incluso para todos los motores.
Nota aclaratoria: por seguridad las pruebas no se hacen nunca «a lo bruto», y primero se hace alimentando un motor con el combustible nuevo y el otro con el combustible tradicional, y en otras fases de los ensayos se reemplaza el combustible de ambos motores con el combustible ensayado.
Tabla con los procesos aprobados para la producción de SAF
Los procesos que proporcionan combustibles con mayor cantidad de aeromáticos son los FT-SPK y SPK/A, cuyas fuentes para producir el combustible son carbón, gas natural (algo así como los combustibles sintéticos usados por los alemanes ya en la Segunda Guerra Mundial) y biomasa. Sin embargo, 2 de las tres fuentes de este combustible son hidrocarburos fósiles, lo que haría reducirse el rendimiento del ciclo del SAF que mencionábamos antes.
Es posible, sin embargo, que gracias a la mezcla de este tipo de SAF con otros combustibles sostenibles sea lo que ha permitido que se realicen vuelos con 100% SAF, en lugar de con mezcla.
Fuentes para la obtención de los biocombustibles
Ya la tabla anterior nos deja entrever que hay varias fuentes posibles como materia prima y cuáles son. Las desgranamos.
Azúcar/Almidón
En éste el azúcar y el almidón se obtienen de plantas de consumo humano, lo que entra en conflicto directo con la obtención de alimento. De estas materias primas se derivan principalmente los bioetanoles, en los que Estados Unidosy Brasil son líderes hoy día. La brasileña Embraer incluso tiene certificado su Ipanema, un avión agrícola, para ser alimentado por este bioetanol.
Aceite
Se han intentado utilizar distintos aceites para la obtención de biocombustibles. Hace unos años la jatropha y la camelina salían en este blog, como los biocombustibles, con cierta frecuencia. Sin embargo su transformación no es rentable, asi que no pasaron de ensayos. Las algas, que también eran una fuente prometedora de biocombustibles, son difíciles de controlar y cultivar, y sus resultados económicos no son buenos aún. Las alófitas han dado algunos mejores resultados, aún sólo experimentales.
Otro de los cultivos, que no compite con la alimentación, es un tipo de tabaco modificado, en desarrollo en Sudáfrica como Proyecto Solaris.
Más fuentes de aceite, que no compiten con la alimentación, es el reciclaje de aceites de cocinar usados y los residuos de las grasas animales provenientes de la industria alimentaria. Se estima que anualmente se producen en el mundo 25 millones de toneladas de aceite usado de cocina y 5 millones de toneladas de grasas animales, lo que, en su conjunto, equivale al 10% de la producción mundial de bombustibles de aviación. El mayor problema de esta fuente es el coste de su recogida.
Biomasa lignocelulósica
La biomasa lignocelulósica tiene una gran tradición como combustible: siempre hemos quemado madera. Y desde mediados del siglo XX se intenta utilizar como fuente de combustible, convirtiéndola en etanol.
Esta materia prima tiene el potencial de ser utilizada para la producción de SAF a través de procesos avanzados. Se puede obtener directamente de la silvicultura de rotación corta (por ejemplo, adoptando especies de eucalipto, álamo, sauce y otras) o de residuos leñosos o subproductos de las industrias de procesamiento de la madera.
Además, se han identificado otras fuentes de material lignocelulósico como las gramíneas perennes. En general, estas biomasas se caracterizan por su rendimiento relativamente alto, bajos costos y potencial para crecer en tierras marginales.
A su vez, los residuos agrícolas se refieren a la biomasa del cultivo como hojas, paja, bagazo, tallos y cascarillas. Sus propiedades y composición son diversas, pero típicamente están constituidas por lignocelulosa. A pesar de su uso ocasional en la agricultura, se ha considerado su potencial para producir combustibles. Del 10 al 25 por ciento de los residuos podrían ser utilizados de forma sostenible sin competir con los usos tradicionales. Esta cantidad proporcionaría del 4 al 10 por ciento de la demanda mundial de combustible para el transporte en 2030 si se utilizara para producir etanol o diésel, como se supone en el informe de OACI que usamos como fuente.
Finalmente, otra de las fuentes posibles de lignocelulosa es obtenerla de los residuos sólidos urbanos, durante su procesado para reciclaje.
Procedimientos de transformación
Distintos procesos y fuentes para la obtención de SAF
Básicamente hay tres tipos de procesos: conversión de grasas, los bioquímicos y los termoquímicos.
El primero de ellos es el proceso mejor conocido hasta ahora, y el que permite la obtención de SAF a escala industrial. Es similar al refinado del petróleo.
Dentro de los segundos, sólo hay uno aprobado para producir combustible de aviación certificado: la gasificación de la biomasa sólida a temperaturas elevadas para obtener una mezcla de gases, mayoritariamente monóxido de carbono e hidrógeno, que se denomina “gas de síntesis” o “syngas”. Después de la purificación, el gas de síntesis se sintetiza en una mezcla de líquidos y gases que contienen cadenas de hidrocarburos de diferentes tamaños, en una reacción catalítica conocida como el proceso de Fischer-Tropsch. Dependiendo de la temperatura del proceso, los catalizadores utilizados y los pasos posteriores al refinado (por ejemplo, cuando se separan los componentes de la mezcla), es posible obtener productos con características similares al combustible de aviación.
Para terminar, los procesos bioquímicos. Dos rutas están incluidas en la categoría de conversión bioquímica. En el proceso alcohol-to-jet (ATJ), SAF se produce a partir de moléculas de alcohol, como etanol o isobutanol, hechas de plantas que contienen azúcar/almidón, materiales lignocelulósicos o procesos innovadores. ATJ se compone de procesos como deshidratación (eliminación de agua), oligomerización (conversión de moléculas pequeñas en más complejos) y la hidrogenación (adición de hidrógeno). El proceso HFS-SIP (Iso-Parafinas Sintéticas producidas a partir de ésteres y ácidos grasos hidroprocesados, antes conocido como DSHC: Fermentación directa de azúcares a hidrocarburos) emplea microorganismos modificados genéticamente para convertir el azúcar en hidrocarburos o lípidos. En uno de estos casos, estos microorganismos, en lugar de producir etanol, producen sustancias como el farneseno (isoparafina sintética SIP) que puede convertirse en un producto de tan buenas características como el combustible de aviación. En este caso específico, los bajos rendimientos son restricción importante.
El uso de los combustibles sostenibles para la aviación puede reducir las emisiones de esta industria que, actualmente, solo contribuye con un 2% de emisiones de CO2 al total.
Esta reducción dependerá del rendimiento del ciclo cerrado del SAF. Lo ideal es que fuera igual a 1.
Sin embargo la introducción de combustibles sintéticos provenientes de combustibles fósiles como el carbon o el gas natural ya hace que se reduzca ese rendimiento.
Emisiones de dióxido de carbono según energía producida por biocombustible, teniendo en cuenta y sin tener las consideraciones de cambio de uso de la tierra (LUC – Land Use Change)
Otros factor muy importante que puede influir en ese rendimiento es la fuente de energía utilizada para la transformación de las materias primas en combustibles, siendo imprescindible las energías renovables, sin olvidar la importancia de la energía nuclear como respaldo. Si la energía procediera de la quema de otros combustibles, el rendimiento del ciclo sería aún mucho menor.
Tampoco podemos perder en cuenta los distintos impactos que puede tener la producción de los combustibles sostenibles para la aviación, como el cambio de uso del suelo, impacto en el precio de los alimentos…
Repercusiones socio económicas del SAF
Según el informe de la OACI, con la previsión de uso del suelo tanto para vivienda como alimentación, sin olvidar las zonas no cultivables y las protegidas por ley, sería posible la transición a la producción de SAF sin riesgos para la producción de alimentos.
Uso del suelo, actual y futuro
La ventaja principal del SAF es que no necesita modificar las aeronaves ni los motores, y por tanto tampoco la cadena logística de suministro, mantenimiento, etc, sufriría un gran impacto. Y además de buscar que sea sostenible y renovable, se puede buscar la independencia de los proveedores habituales de combustibles fósiles, deslocalizando su producción. Por tanto, el SAF es, a corto plazo, la mejor opción para reemplazar los combustibles fósiles, siempre y cuando se logre que su impacto socioeconómico sea positivo, y el rendimiento del ciclo de emisión de contaminantes sea lo más próximo a uno.
Sin embargo, a largo plazo parece que un cambio al hidrógeno es la mejor solución.
Sea como fuere, parece que los objetivos para 2035 pueden ser muy ambiciosos, y 2050 podrían ser más realistas.
Grimbergen es conocida por la cerveza. Pero también tiene un aeródromo. Y el aeródromo tiene sus hangares de finales de los 40 declarados monumento protegido desde hace unos 15 años.
El Aeródromo
El aeródromo de Grimbergen (holandés: vliegveld Grimbergen, OACI: EBGB), al norte de Bruselas en la provincia de Vlaams-Brabant, fue construido por el ejército belga en 1939 en previsión de la Segunda Guerra Mundial.
Durante la invasión alemana, el aeródromo estaba en uso, aunque los Fairy Fox y Fiat CR42 resultaron inadecuados contra los mucho más modernos aviones alemanes.
El aeródromo cayó en manos alemanas el 18 de mayo de 1940. Los alemanes comenzaron casi de inmediato a expandir lo y establecieron dos escuadrones en él: el escuadrón de reconocimiento meteorológico Wekusta26 y el escuadrón de caza JG.26 que volaba el FW.190.
El 3 de septiembre de 1944, los británicos liberaron el aeródromo. Tres días después, un grupo avanzado del ala 122 inspeccionó el aeródromo, que codificaron como B-60. Se ordenó a tres escuadrones de Mustang del ala 122 que lo utilizaran para atacar las líneas de suministro alemanas.
Además, el aeródromo se utilizó para apoyar las operaciones del C-47 en el área de Arnhem. El 28 de septiembre de 1944, los escuadrones de Tempest de Nueva Zelanda se hicieron cargo del aeródromo. Una semana después (6 de octubre) el ala 132, noruega, con Spitfires relevó a los neozelandeses, que se quedaron hasta poco antes de Navidad.
Los Hangares
Su diseñador, Alfred Hardy, fue el único belga con obra en la retrospectiva Ingeniería del siglo XX (1964), que tuvo lugar en el Museo de Arte Moderno de Nueva York. Básicamente son hongos de hormigón armado de 50m de diámetro, con un taller en el hueco central, con iluminación zenital, cerrados por puertas translucidas con armazón de aluminio. El hormigón tiene unos 12cm de espesor en la raíz del voladizo,y tan sólo 6 en el borde.
Planos
Unos años más tarde, esta selección del MoMA fue reforzada por Geert Bekaert, quien en Bouwen, Bélgica, describe estos atrevidos hongos de hormigón como uno de los «casos muy excepcionales» en los que «se puede hablar de una síntesis entre forma y construcción».
Hardy era un hombre autodidacta que logró adquirir experiencia con la práctica diaria de su profesión. Durante la 2ª guerra mundial conoció al profesor Magnel Gustavus y al contratista Emile Blaton. Gracias a estos contactos pudo realizar su diseño para la construcción de estos dos hangares. Con la intervención de L. Jansen y M. Malderez, dos amigos ingenieros dentro de la Regie der Luchtwegen, se tomó la decisión de construir los hongos de hormigón, a pesar del precio de costo más alto y los riesgos de construcción del diseño de Hardy.
Los hangares de Alfred Hardy son la primera y también la más impresionante aplicación de un principio constructivo del que Hardy obtuvo una patente en 1946.
Consistía en una construcción en forma de hongo de hormigón, en el que una cúpula central de la que nace cono truncado invertido, de espesor variable, en voladizo, conforman el edificio.
Ambos elementos confluyen sobre una viga anular que a su vez se apoya en cuatro robustos pilares.
Cono truncado invertido apoyado sobre las cuatro columnas
Es una estructura de hormigón armado. Es decir, el hormigón contiene las conocidas barras de ferralla, que se encargan de absorber los esfuerzos de tracción, mientras que el hormigón, que trabaja mal a tracción, absorbe los de compresión.
Con una capa de hormigón que oscila entre los 12 y los 6cm, el hangar tiene un radio de 25m.
Basándose en su construcción de hongos de hormigón, Hardy diseñó una serie casi interminable de proyectos en Bélgica y Francia en la década de 1950, casas, edificios agrícolas, gasolineras, edificios de apartamentos, aparcamientos, etc.
En contraste con esos otros usos funcionales, una planta circular para un hangar de aeronaves ofrece interesantes ventajas. El sistema de puertas correderas de aluminio montadas sobre rieles, que se pueden abrir en cualquier punto, permitie una disposición muy compacta de las aeronaves sin pérdida de espacio libre. Al deslizar las puertas completamente hacia un lado, se podía abrir la mitad de la circunferencia completa, permitiendo una rápida evacuación.
En la zona central, Hardy dispuso un taller iluminado cenitalmente. Esta cúpula, con su linterna, apenas se nota desde el exterior. Y la construcción del caparazón puede vislumbrarse a lo sumo a través de las puertas translúcidas.
Hangar de Grimbergen desde dentro, abierto
La construcción, el acabado y el detalle son sencillos, comprensibles y repetitivos -todo está concebido desde una perspectiva estrictamente utilitaria- pero la experiencia es de constante sorpresa y fascinación.
Mucho ha llovido desde aquella entrada de 2009 explicando qué era eso llamado Multi Role Transport Tanker o MRTT. Después de aquello, vendrían muchas otras entradas dedicadas a este éxito comercial de Airbus, a este buen diseño de la antigua CASA transformada en MTAD posteriormente Airbus Military. Y ahora ya hay incluso vídeos públicos mostrando la transofrmación, y con explicaciones de cómo se hace. Dentro vídeo…
El A-36 es la variante de bombardero en picado del Mustang, eso sí, del primero, del que aún llevaba motor Allison.
Se diferencia de los Mustang habituales primero por el distintivo carenado del motor Allison, y la hélice tripala, que lo hacen muy distinguible del P-51B.
La célula estaba reforzada para aguantar las cargas que introducían los aerofrenos durante los picados. El armamento original de dos ametralladoras de 12.7mm en el fuselaje y dos de 7.7 y dos de 12.7mm en las alas se cambió por uno de seis ametralladoras de 12.7mm, repartido como el armamento original. Bajo cada ala montaba un pilón que podía cargar hasta 500 libras. Las ametralladoras de morro, en muchas ocasiones, se desmontaban para ahorrar peso.
Se encargaron 500 unidades, como A-36 Invader o Apache o Mustang I dive-bomber, que vieron servicio en el teatro de operaciones del Mediterráneo (norte de África/Italia) y en el CBI (China–Birmania–India). Aunque fueron reemplazados progresivamente por los muy eficaces en la labor de ataque a tierra P-47.
Y en esta película muda y en blanco y negro, grabada por el Departamento de Guerra estadounidense, podemos verlo en acción.
