La Royal Air Force, Airbus, la agencia de Apoyo y Equipos de Defensa del Ministerio de Defensa del Reino Unido, la empresa británica de arrendamiento de aviones AirTanker y el fabricante de motores Rolls-Royce, con el combustible suministrado por Air BP, han llevado a cabo el primer vuelo del mundo 100 % con combustible de aviación sostenible (SAF) alimentando ambos motores utilizando un avión militar en servicio. También es el primer vuelo 100% SAF de cualquier tipo de avión realizado en el espacio aéreo del Reino Unido.
Voyager en Brize Norton, UK
El avión era la variante británica del MRTT, elVoyager. Despegó el miércoles sobre RAF Brize Norton en Oxfordshire, Inglaterra, propulsado completamente con combustible de aviación 100% sostenible en ambos motores, allanando el camino para una gama de posibilidades para el futuro de volar aviones militares.
Fieles a nuestro propósito de ‘ser pioneros en la industria aeroespacial’, hemos apoyado con mucho gusto a la Royal Air Force en este histórico vuelo de prueba con combustible sostenible. Felicito a nuestro cliente del Reino Unido por este logro que ayuda a allanar el camino para una reducción sostenible de las emisiones de carbono de nuestras flotas de aviones militares. Los ingenieros de Airbus han hecho una contribución significativa a esta misión de la RAF al proporcionar experiencia en el terreno en las últimas semanas y asegurar los permisos de vuelo militares necesarios del Ministerio de Defensa”.
Michael Schoellhorn, CEO de Airbus Defence and Space
El vuelo de 90 minutos, pilotado por un equipo combinado de prueba de vuelo de Airbus, la RAF y Rolls-Royce, replicó una salida de reabastecimiento de combustible aire-aire y fue presenciado por representantes senior de la RAF y de la industria.
La RAF dijo que demostró el potencial de su futura capacidad operativa, asegurando la capacidad de contribuir a la defensa del Reino Unido donde y cuando sea necesario.
Desde la perspectiva de la tripulación, la operación del SAF fue ‘transparente’, lo que significa que no se observaron diferencias operativas. El Plan de Pruebas fue exhaustivo y robusto y nos ha permitido comparar SAF con JET1 culminando en un vuelo sin una sola gota de combustible fósil. El trabajo en equipo fue un factor clave, armonizando la experiencia de Airbus, Rolls-Royce y la RAF. Nos sentimos muy orgullosos de ser una pequeña parte de este gran paso hacia la aviación sostenible”.
piloto de pruebas experimentales y capitán del vuelo Jesús Ruiz
El SAF o biocombustible avanzado de última generación no es un combustible de origen fósil, sino que viene de materiales como residuos de cocina, plantas, y otras fuentes que se consideran sostenibles y renovables. Ese caracter sostenible y renovable hace que en lugar de ser un ciclo abierto de consumo sea lo más parecido a un ciclo cerrado. Si queréis saber más sobre él, tenemos un artículo dedicado en exclusiva para él que explica los distintos tipos de SAF que existen, como se extraen, etc: SAF (Sustainable Aviation Fuel) SC (Sin Complejos) o ¿qué es el SAF?.
Con una carga del 29 % de SAF mezclado con queroseno convencional, misma mezcla que usara el A400M, el C295 realizó un exitoso primer vuelo en Sevilla el miércoles 19 de octubre a las 9:00.
Como en el A400M, el objetivo es llegar en un futuro al 100% de SAF alimentando ambos motores.
Hasta un 50% de mezcla, el avión y los motores no necesitan ninguna modificación. Para aumentar hasta un 100% hay que utilizar alguno de los tipos de SAF que solventa el problema de la falta de aromáticos.
Durante la Fiesta Nacional de España, el 12 de octubre, los C-101 del Ejército del Aire español, que forman parte de la Patrulla Águila, volaron con una mezcla de SAF a bordo.
Este hito es fruto de las actividades y pruebas realizadas en Madrid y Albacete por el grupo de trabajo SAF de BACSI liderado por el Ejército del Aire en colaboración con Airbus, Repsol e ITP Aero.
BACSI es la iniciativa Base Aérea Conectada, Sostenible e Inteligente que tiene como objetivo aumentar la eficacia, productividad, eficiencia y sostenibilidad del Ejército del Aire español a través de la innovación, incluidos los desarrollos tecnológicos relacionados con el combustible de aviación sostenible.
El A400M se ha sumado a la lista de aviones que han probado en sus motores el bio-combustible o el SAF.
El ensayo se ha realizado en San Pablo, Sevilla. Solo el motor número dos, uno de los internos, se ha alimentado con la mezcla de queroseno y SAF.
Este tipo de ensayos se realiza con uno solo de los motores por seguridad: en caso de fallo quedan tres. Como el hacer la prueba en el más interno: en caso de fallo es más sencillo compensar la asimetría de empuje. Además, hace ya muchos años que se ensayó y comprobó que el A400M despega bien con un motor menos.
También por seguridad suele introducirse el SAF de forma progresiva, aumentando cada vez más el porcentaje en la mezcla.
Con los bio-combustibles clásicos se llegó a porcentajes elevados, aunque nunca al 100%, al existir problemas por la ausencia de aromáticos, por ello siempre fue necesario mezclarlo con queroseno tradicional. Este problema queda solucionado con los SAF, en concreto con el tipo empleado en los ensayos, el conocido como HEFA.
Aunque la producción de combustibles sintéticos no es novedosa, y se ha realizado por múltiples procesos en distintas épocas de crisis, veremos aparecer con cierta frecuencia y renovado interés noticias sobre este nuevo tipo de combustible sintético. Su interés es doble. Por un lado, es más «verde», al suponérsele un ciclo cerrado, en el que el CO2 es emitido en su quema y recuperado durante su producción. Por otro, y tal vez más importante desde el punto de vista militar, su producción a un precio asequible, de momento su producción no es económica y para hacerlo rentable tiene altos precios, permitiría la independencia estratégica de los países productores de petróleo, o al menos suavizar su influencia geoestratégica.
De la nota de prensa:
El equipo del programa A400M con la unidad de Sistemas Aéreos Militares de la división de Defensa y Espacio ha iniciado su campaña de vuelos de prueba con combustible de aviación sostenible (SAF) este verano. Un primer vuelo de prueba con una carga del 29% SAF en uno de sus motores resultó exitoso; también en aviación militar Airbus avanza en su apuesta por conseguir cielos más limpios.
El MSN4 o Grizzly 4, como se le conoce en el equipo, entró en pista con uno de sus motores, concretamente el motor número 2, alimentado con una carga mixta de combustible convencional y un 29% SAF. “Para este primer vuelo, estamos usando un tipo de SAF llamado HEFA (Ésteres y Ácidos Grasos Hidroprocesados) que está hecho de residuos de aceites, vegetales y grasas, y también libre de aromáticos y azufre, por lo que es muy eficiente y bueno para los motores”, explicó Ana Belén Blanco, Líder Técnico de SAF en A400M. “Es un combustible drop-in, por lo que no hay necesidad de modificar los sistemas de los motores y no hay limitaciones técnicas”, dijo. Para este primer vuelo de prueba, el uso de SAF se limitó a un motor para analizar mejor el comportamiento del sistema de combustible que alimenta un solo motor.
El vuelo, que despegó de la pista de la planta de San Pablo en Sevilla, se dirigió hacia el norte de Huelva y aterrizó de nuevo sano y salvo en Sevilla, realizando un viaje de más de una hora en total. La satisfacción de la tripulación ya se reflejaba en sus rostros mientras desembarcaban de la aeronave, listos para compartir el resultado. “Durante el vuelo, hicimos una comparación cercana entre el motor número 2, el que usa SAF, y los otros 3 motores que usan combustible estándar Jet A1, por lo que tuvimos una muy buena oportunidad de comparar el rendimiento de los diferentes combustibles”, dijo César. González, Ingeniero de Pruebas de Vuelo en Airbus Defence and Space. “Los resultados que obtuvimos confirmaron que el uso de este SAF combinado no afecta los motores ni el rendimiento de la aeronave, por lo que el A400M puede recibir todo su potencial en términos de beneficio ambiental”, agregó González.
SAF es un combustible alternativo comprobado que puede reducir las emisiones de CO2 del ciclo de vida hasta en un 85 % en comparación con el combustible convencional. Este primer vuelo de un A400M con SAF demostró que tanto la aeronave como sus motores TP400-D6, no probados antes con SAF, están alineados con estos nuevos requisitos de combustible con una combinación de SAF certificado al 50 % para una aviación militar más sostenible.
Airbus y EuroProp International, responsable del diseño, desarrollo, fabricación y soporte del motor turbohélice TP400-D6, han acordado establecer juntos la hoja de ruta hacia la certificación 100% SAF, haciendo de este primer vuelo un paso adelante hacia este objetivo.
“Este vuelo es un importante paso adelante y, confiando en la experiencia de nuestras empresas matrices, confiamos en que el diseño robusto del TP400-D6 nos permitirá alcanzar los más altos estándares SAF”, dijo Stephan Schlisske, director de la Organización de Diseño de Europrop International. .
Más de 100 aviones A400M están desplegados en 8 países diferentes, por lo que ofrecerles la capacidad de utilizar SAF es una de las prioridades de Airbus. “Nuestros operadores expresaron su voluntad de utilizar SAF en sus operaciones militares y estamos aquí para responder a sus necesidades”, dijo Rocío Gutiérrez Alonso, Ingeniera Jefe de la Planta de Energía A400M. Después de ejecutar todos los procedimientos de prueba de vuelo y realizar el análisis de pruebas en tierra requerido, el equipo de ingeniería dio luz verde a este primer vuelo de prueba con SAF.
Grizzly 4´: Un guerrero experimentado para una misión crucial
Para una misión tan importante, se necesitaba uno de los “guerreros” más experimentados de Airbus. El “Grizzly 4”, en servicio desde el 20 de diciembre de 2010, fue el seleccionado entre las “tropas” para realizar este primer vuelo de prueba con SAF entre Military Air Systems en Airbus. Y así, el MSN4 se encuentra guiando a sus sucesores hacia el futuro: la descarbonización de la aviación militar.
MSN4 se ha utilizado para todo tipo de pruebas a lo largo de los años. Entre otros, fue determinante para el desarrollo y certificación de capacidades AAR como avión cisterna y receptor y también para carga y lanzamiento de paracaídas, ya que fue diseñado de tal manera que la bodega de carga estaba libre de instrumentación y por lo tanto, totalmente utilizable para operaciones aéreas. entrega o tanques de combustible adicionales (CHT). Este primer vuelo con SAF es el número F994 en el impecable historial de servicio de MSN4, por lo que solo quedan seis vuelos más para una merecida “retiro” luego de casi 2,000 horas de vuelo.
El `Grizzly 4´ muestra el desgaste de todas las operaciones, pero su robustez, capacidades y confiabilidad se han mantenido intactas a lo largo de su carrera. Por lo tanto, todavía está en buena forma para realizar una de sus últimas y cruciales misiones: liderar el camino hacia una aviación militar más sostenible en Airbus. El pasado y el futuro de uno de los principales aviones militares de Airbus, unidos por un objetivo común.
La fascinante carrera hacia la aviación militar sostenible
Este primer vuelo, realizado con un motor que utiliza SAF combinado, es un primer paso en la hoja de ruta a largo plazo en la que se ha embarcado Airbus para lograr una preparación SAF certificada al 100 % y la certificación para el A400M.
Los operadores de Airbus A400M mostraron recientemente su interés en utilizar SAF certificado combinado al 50%, por lo que el objetivo de Airbus era realizar este primer vuelo de prueba como parte de sus mejores prácticas. Tras su exitoso desempeño, los operadores del A400M ahora pueden volar con una carga de hasta un 50 % de SAF combinado certificado, y Airbus continuará apoyándolos en el camino.
“Tener cielos más limpios y contribuir a un planeta más resiliente es un objetivo compartido con nuestros operadores a nivel mundial, por lo que es nuestra responsabilidad responder a los desafíos que esto implica. Cualquiera de sus misiones es también la nuestra, por lo que realizar operaciones militares más seguras y limpias es la inmediata”, dijo Jean-Brice Dumont, Jefe de Sistemas Aéreos Militares de Airbus Defence and Space.
Además, Airbus, OCCAR y A400M Nations están en conversaciones iniciales para desarrollar la hoja de ruta hacia la certificación y el uso operativo del 100 % de SAF en aeronaves.
En este proyecto SAF, todas las divisiones de Airbus están trabajando en estrecha colaboración para compartir conocimientos y lecciones aprendidas. “Este primer vuelo de un A400M utilizando SAF es un primer paso en nuestra división que crea el impulso para avanzar de manera constante y persistente a un ritmo eficiente en este camino hacia la sostenibilidad”, afirmó Gutiérrez. Para avanzar, se planean más pruebas de vuelo con SAF para los próximos meses para el C295 y el A330 MRTT, que pronto se unirán al A400M en esta fascinante carrera hacia la aviación militar sostenible.
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.
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