Una alternativa más ecológica para el combustible de aviación
La ISP y una empresa emergente suiza ponen en marcha una planta piloto de queroseno sintético
El Instituto Paul Scherrer y la empresa suiza Metafuels están desarrollando un nuevo proceso para producir combustible de aviación sostenible (SAF). Ahora colaboran en la construcción y explotación de la primera planta piloto en el campus del PSI para validar la tecnología y prepararla para su despliegue comercial a gran escala en un futuro próximo.
Imagen simbólica
Computer-generated image
Leigh Hackett (izquierda) y Saurabh Kapoor (derecha), de Metafuels, y Marco Ranocchiari, de PSI (centro), en la plataforma ESI. Aquí se está construyendo una nueva planta piloto en forma de dos módulos contenedores para producir queroseno sintético a partir de recursos renovables.
Mahir Dzambegovic, Paul Scherrer Institut
El PSI y Metafuels se han fijado el objetivo de desarrollar y comercializar un proceso eficiente de producción de queroseno sintético asequible a partir de recursos renovables. El plan consiste en producir un combustible de aviación de alta calidad utilizando agua, electricidad renovable y dióxido de carbono de origen sostenible. Esta alternativa sostenible es compatible con los motores a reacción existentes, ya sea como mezcla del queroseno tradicional de origen fósil o, con el tiempo, como combustible primario. En colaboración con el equipo de Metafuels, los investigadores del PSI han ideado un proceso catalítico que no sólo evita el uso de materias primas fósiles, sino que también ofrece una selectividad superior, es decir, mejora el rendimiento/conversión en comparación con las tecnologías SAF alternativas. Además, permite utilizar la energía renovable de forma más eficiente que en los procesos SAF alternativos. Los científicos de PSI y Metafuels quieren utilizar el nuevo combustible patentado aerobrewTM para cerrar el ciclo del carbono y lograr el cero neto en el transporte aéreo.
"En comparación con el combustible tradicional, nuestra tecnología tiene potencial para reducir las emisiones de carbono del ciclo de vida entre un 80 y un 95 por ciento, dependiendo del lugar de producción", explica Saurabh Kapoor, cofundador de Metafuels. El dióxido de carbono necesario para la tecnología procede de la captura directa del aire (DAC) o de biomasa no alimentaria, como residuos forestales o de cultivos. La electrólisis del agua produce hidrógeno verde utilizando electricidad renovable, como la procedente de instalaciones eólicas o solares. "Utilizamos hidrógeno y dióxido de carbono para producir queroseno sintético a través de metanol verde intermedio".
Colaboración a largo plazo
Los cofundadores de Metafuels llevan más de una década trabajando en el desarrollo de estrategias y tecnologías que favorezcan la transición de los combustibles fósiles a las fuentes de energía renovables. Los tres cofundadores, Leigh Hackett, Saurabh Kapoor y Ulrich Koss, no sólo tienen enormes conocimientos científicos y comerciales en este campo, sino también una amplia experiencia en el sector energético en su conjunto. Ya han trabajado anteriormente en complejos retos relacionados con la descarbonización de los sistemas energéticos. El sector de la aviación les ofrece ahora un nuevo reto.
Metafuels se dirigió a PSI con un plan de negocio definitivo y una trayectoria tecnológica. "¿Podéis hacer este tipo de cosas?", fue la pregunta aparentemente sencilla. "En primer lugar, obviamente tuvimos que realizar muchos experimentos relevantes en el laboratorio", recuerda Marco Ranocchiari, responsable de la plataforma experimental Energy System Integration (ESI) del PSI. "Funcionó y pudimos confirmar nuestro concepto científico. Pudimos utilizar una reacción catalítica para desarrollar un proceso de producción de queroseno sintético a partir de metanol verde y, al mismo tiempo, lograr una selectividad significativamente mejor que con las tecnologías SAF alternativas."
Metafuels y PSI avanzan ahora en la siguiente fase del proyecto, durante la cual se construirá y explotará una planta piloto. La planta piloto adoptará la forma de dos módulos contenedores que se instalarán en la plataforma ESI del campus de PSI y se integrarán en la infraestructura existente. El objetivo es validar la tecnología para poder prepararla para su uso comercial a gran escala en un futuro próximo.
El PSI, en colaboración con la industria y otros socios investigadores, utiliza la plataforma ESI para desarrollar y demostrar procesos que promuevan un sistema energético neutro en carbono. La atención se centra aquí en los procesos de conversión energética que transforman la energía renovable y las materias primas en fuentes de energía utilizables para una amplia gama de aplicaciones, incluidos los combustibles para el transporte.
La forma de viajar que más energía consume
El transporte aéreo es responsable de entre el dos y el tres por ciento de las emisiones mundialesde CO2. A pesar de la mayor concienciación sobre el impacto medioambiental de volar, el apetito del público por los viajes aéreos sigue siendo alto y el tráfico aéreo va a seguir aumentando. Para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París sobre el Cambio Climático y conseguir que el transporte aéreo sea neutro en carbono en los próximos años, ya se está llevando a cabo una intensa investigación sobre alternativas.
Existen alternativas al queroseno sintético, como las baterías y el hidrógeno. Sin embargo, el tipo de baterías de iones de litio utilizadas en los coches eléctricos tienen una intensidad energética gravimétrica muy baja y, por tanto, requieren una enorme cantidad de masa para suministrar la energía necesaria. Para los vuelos de media y larga distancia, en los que cada kilogramo cuenta, las baterías son demasiado pesadas. Además, se necesitarían enormes ajustes en la logística aeroportuaria para la carga rápida y simultánea de muchos aviones.
Por otra parte, aunque el hidrógeno líquido tiene una densidad energética gravimétrica superior a la del queroseno tradicional, su densidad energética volumétrica es unas cuatro veces inferior. Por tanto, los aviones propulsados por hidrógeno necesitan un depósito de mayor volumen para suministrar la cantidad de energía correspondiente. Para superar este problema, Airbus, por ejemplo, está desarrollando una tecnología híbrida que, por un lado, quema hidrógeno en turbinas de gas y, por otro, lo convierte en electricidad en pilas de combustible. Sin embargo, esto implicaría un rediseño completo de los aviones, incluidos los sistemas de combustible y la unidad de propulsión a chorro.
"La ventaja del queroseno sintético líquido es que puede integrarse directamente en la infraestructura aeroportuaria existente y utilizarse en motores a reacción convencionales", explica Marco Ranocchiari. "Por tanto, no es necesario sustituir la flota de aviones existente, y el queroseno de origen fósil puede sustituirse gradualmente por queroseno sintético".
Sin embargo, las emisionesde CO2 sólo representan alrededor de un tercio del impacto ambiental del transporte aéreo. La formación de estelas de condensación, por ejemplo, es igual de importante. Al quemar queroseno fósil, los motores a reacción también emiten partículas de hollín y otros núcleos de condensación. A bajas temperaturas y grandes altitudes, estos forman instantáneamente cristales de hielo que aparecen como estelas de condensación en el cielo. En determinadas condiciones, esto puede dar lugar a la formación de nubes artificiales, conocidas como cirros producidos por los aviones. Aunque algunas de estas nubes dejan pasar casi intacta la luz solar visible, reflejan y absorben con gran eficacia los rayos infrarrojos de la superficie terrestre, impidiendo que la radiación escape al espacio exterior. "La composición molecular de los combustibles sintéticos permite manipular el proceso de combustión y reducir considerablemente la formación de partículas de hollín, por ejemplo", explica Marco Ranocchiari. Los resultados de las últimas investigaciones indican que esto no sólo ayuda a reducir el calentamiento neto del planeta, sino que también mejora la calidad del aire local en los aeropuertos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Más noticias del departamento investigación y desarrollo
Reciba la química en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de química, análisis, laboratorio y tecnología de procesos le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
Noticias más leídas
Más noticias de nuestros otros portales
Algo está pasando en la industria química ...
Así es el verdadero espíritu pionero: Muchas start-ups innovadoras están aportando ideas frescas, savia nueva y espíritu emprendedor para cambiar el mundo del mañana a mejor. Sumérjase en el mundo de estas jóvenes empresas y aproveche la oportunidad de ponerse en contacto con los fundadores.
