Las normas de la UE podrían encarecer innecesariamente los combustibles de aviación sin fósiles y consumir mucha energía
La gasificación de biomasa supera a la combustión para los e-combustibles, pero las normas de la UE la marginan
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Los efectos de la guerra de Irán en el mercado del petróleo han vuelto a centrar la atención en los planes de la UE para la producción nacional de combustibles de aviación no fósiles. Pero las normas de la UE sobre combustibles sintéticos para la aviación corren el riesgo de orientar el desarrollo hacia vías de producción más caras y energéticamente más intensivas de lo necesario, lo que dificultaría el cumplimiento de los objetivos climáticos. Así lo demuestra un reciente estudio de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), que ha analizado distintos métodos de producción de metanol sintético.
El año pasado se introdujeron normas que exigen una mezcla mínima del 2% de combustible de aviación sostenible en los aeropuertos de la UE. Este requisito de mezcla aumentará gradualmente hasta alcanzar al menos el 70% en 2050. Para entonces, la mitad del combustible de aviación sostenible deberá consistir en una categoría conocida como RFNBO: Combustible Renovable de Origen No Biológico. Se trata de combustibles sintéticos, también conocidos como electrocombustibles, producidos a partir de hidrógeno renovable y dióxido de carbono capturado.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers demuestran ahora que la normativa RFNBO favorece un "desvío" en la producción de combustibles sintéticos, lo que entraña el riesgo de aumentar tanto los costes como el consumo de energía.
"La normativa influye no sólo en las inversiones de la industria en tecnología, sino también en las prioridades de investigación y desarrollo que se persiguen. En lugar de impulsar la innovación hacia las soluciones más eficientes, corremos el riesgo de encerrarnos en métodos de producción menos eficientes desde el punto de vista de los recursos", afirma Henrik Thunman, catedrático de Tecnología Energética de Chalmers y coautor del artículo científico.
Se necesitarán miles de nuevas plantas en todo el mundo para satisfacer la creciente demanda de combustibles sostenibles para la aviación en las próximas décadas. Esto requerirá inversiones muy grandes en instalaciones con una larga vida útil.
Grandes diferencias entre vías alternativas para el mismo producto utilizando la misma materia prima
El equipo de investigación de Chalmers ha estudiado la producción de metanol sintético, que es un ejemplo de molécula de combustible que puede convertirse en combustible de aviación sostenible. Constituye un caso representativo para analizar cómo afectan las distintas vías de producción al uso de recursos en la producción de este tipo de moléculas combustibles.
Estas moléculas ricas en energía pueden producirse combinando átomos de carbono e hidrógeno en procesos químicos. En el estudio, los investigadores compararon tres vías distintas de producción de metanol en las que los átomos de carbono proceden de la biomasa, el llamado carbono biogénico. Dos de los métodos se basan en la combustión de biomasa, en la que el dióxido de carbono se captura de los gases de combustión y luego se mezcla con hidrógeno producido por separado utilizando electricidad. El tercero se basa en la gasificación, en la que la biomasa calentada se convierte directamente en gas de síntesis, que contiene tanto carbono como hidrógeno.
Las tres vías de producción son técnicamente viables, y tanto la materia prima como el producto final pueden ser los mismos. Sin embargo, difieren claramente en cuanto al uso de energía, el coste y la demanda de electricidad.
La vía de producción directa se ve perjudicada por la normativa de la UE
"La vía de la gasificación demostró ser la opción más eficiente en cuanto a recursos en nuestro análisis, con hasta un 46% menos de coste de producción y un 30% menos de demanda de electricidad que las dos alternativas basadas en la combustión. La diferencia muestra lo grandes que pueden ser las pérdidas de energía cuando la biomasa se quema primero en dióxido de carbono, que luego se reconstruye en moléculas de combustible utilizando grandes cantidades de electricidad e hidrógeno", afirma Johanna Beiron, investigadora en Teoría de los Recursos Físicos de Chalmers y primera autora del artículo.
A pesar de ello, el marco normativo de la UE favorece mucho más la combustión que la gasificación. La categoría RFNBO -que se espera que aumente de casi cero en la actualidad al 35% de todo el combustible de aviación de la UE en 2050- incluye todo el combustible procedente de las alternativas basadas en la combustión, pero excluye alrededor de la mitad del combustible producido mediante gasificación.
La razón es que los combustibles RFNBO no pueden producirse utilizando energía y átomos de carbono que procedan directamente de la biomasa, como ocurre en gran medida en la producción basada en la gasificación. En cambio, está permitido utilizar átomos de carbono procedentes de la biomasa en rutas basadas en la combustión, siempre que se haga capturando el dióxido de carbono que se forma cuando la biomasa se utiliza para otros fines energéticos. Un ejemplo es la combustión de material residual de la industria forestal en centrales combinadas de calor y electricidad.
Pero ese material residual puede utilizarse de forma más eficiente desde el punto de vista de los recursos mediante la gasificación.
"Una de las alternativas basadas en la combustión que analizamos fue el proceso de las centrales combinadas de calor y electricidad", explica Johanna Beiron. "Tiene un coste y una eficiencia energética menores que la gasificación, incluso si incluimos la electricidad adicional necesaria para sustituir, por ejemplo, la calefacción urbana que puede aportar el proceso de combustión".
La normativa corre el riesgo de ir en contra de sus propios objetivos
Uno de los propósitos de la clasificación RFNBO es estimular una mayor generación de electricidad renovable para la producción de hidrógeno verde y reducir la dependencia de la biomasa, que es un recurso limitado.
Pero los átomos de carbono para el combustible sintético de aviación deben proceder de algún sitio. Se espera que la biomasa sea la fuente de carbono libre de fósiles menos costosa para la producción de RFNBO, y los investigadores prevén que el marco normativo actual dará lugar a una demanda muy elevada de dióxido de carbono procedente de la combustión de biomasa. En lugar de reducir la necesidad de biomasa, la normativa de la UE corre el riesgo de impulsar un uso menos eficiente energéticamente del limitado recurso de la biomasa.
"El marco normativo no tiene suficientemente en cuenta la eficiencia con que los distintos sistemas utilizan la energía y los recursos", afirma Henrik Thunman. "Por tanto, el estudio pone de manifiesto un problema estructural de la política energética e industrial de la UE: la normativa corre el riesgo de ir en contra de sus propios objetivos cuando las definiciones de combustibles sostenibles no están en consonancia con los principios energéticos fundamentales o con las ambiciones más amplias de la Unión en materia de eficiencia de los recursos."
Puede ser necesaria una regulación adaptada para permitir una transición eficaz
Los investigadores esperan que sus resultados contribuyan a un mayor conocimiento de las tecnologías y sistemas disponibles.
"Es sorprendente que la normativa de la UE no ofrezca incentivos más claros para las alternativas más eficientes", afirma Johanna Beiron. "El marco normativo actual corre el riesgo de provocar un bloqueo a los sistemas energéticos basados en la combustión, a pesar de que ya existen procesos técnicamente maduros que proporcionarían tanto un menor uso de la energía como un menor coste, como la gasificación y la electrificación de la calefacción urbana."
"Nuestro estudio muestra que algunas partes del marco regulador probablemente deban ajustarse si la UE quiere alcanzar sus objetivos a largo plazo", afirma Henrik Thunman. "Es necesaria una mejor coordinación entre los objetivos climáticos, la eficiencia de los recursos y la viabilidad industrial para hacer frente a la incertidumbre que existe actualmente. Esta incertidumbre dificulta la toma de decisiones de inversión racionales para la expansión a gran escala de los combustibles de aviación sostenibles en los próximos años."
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