En teoría, es posible crear combustible para aviones a partir de nada más que agua, CO2 y energía del sol, pero hacerlo fuera del laboratorio ha resultado todo un reto. Ahora los investigadores han creado el primer sistema totalmente integrado capaz de hacerlo a escala en el campo.

La aviación representa alrededor del cinco por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, y ha demostrado ser obstinadamente difícil de descarbonizar. Mientras que otros sectores han recurrido a la electrificación para pasar de los combustibles fósiles a las fuentes de energía renovables, las estrictas limitaciones de peso de la aviación hacen inviable la utilización de baterías en un futuro próximo.

Cada vez hay más consenso en que cualquier ruta realista para descarbonizar la aviación a mediados de este siglo requerirá el uso de combustibles sostenibles «drop-in», es decir, combustibles que funcionen con los motores de los aviones y la infraestructura de abastecimiento de combustible existentes. La lógica es que cualquier fuente de energía alternativa, como las baterías, el líquido hidrógeno o el amoníaco líquido requerirán niveles irreales de inversión en nuevos aviones y sistemas de almacenamiento y distribución de combustible.

Los investigadores están estudiando una gran variedad de enfoques para fabricar combustibles de aviación sostenibles. El más común hoy en día consiste en crear queroseno haciendo reaccionar aceites animales o vegetales con hidrógeno. El enfoque está bien establecido, pero las fuentes renovables de estas materias primas son limitadas y existe la competencia del biodiésel del sector de la automoción.

Un enfoque emergente implica la creación de combustible mediante la combinación directa de hidrógeno con monóxido de carbono derivado del CO2 capturado. Esto es mucho más difícil porque todos los pasos implicados -electrolizar el agua para crear hidrógeno verde, capturar el CO2 del aire o de fuentes industriales, reducir el CO2 a CO y combinarlos para crear queroseno- utilizan mucha energía .

La ventaja es que las materias primas son abundantes, por lo que encontrar un modo de reducir los requisitos energéticos podría abrir la puerta a una nueva y abundante fuente de combustibles sostenibles. Una nueva planta que utiliza un conjunto de espejos para dirigir la luz solar hacia un reactor solar situado en lo alto de una torre podría ser un enfoque prometedor.

«Somos los primeros en demostrar toda la cadena del proceso termoquímico, desde el agua y el CO2 hasta el queroseno, en un sistema de torre solar totalmente integrado», afirma Aldo Steinfeld, de la ETH de Zúrich, que dirigió la investigación, dijo en un comunicado de prensa . «Esta planta de combustible de torre solar fue operada con una configuración relevante para la implementación industrial, estableciendo un hito tecnológico hacia la producción de combustibles de aviación sostenibles».

La instalación, descrita en un papel en Joya , cuenta con 169 paneles reflectantes de seguimiento del sol que redirigen y concentran la luz solar en el reactor solar situado en la cima de una torre de 49 pies de altura. El agua y el CO2 se bombean al reactor solar, que contiene una estructura porosa hecha de ceria, un óxido del metal de tierras raras cerio.

La ceria ayuda a impulsar una reacción redox que extrae el oxígeno del agua y el CO2 para crear una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno conocida como syngas. La ceria no se consume en este proceso y puede reutilizarse, mientras que el exceso de oxígeno simplemente se libera a la atmósfera. El syngas se bombea por la torre hasta un convertidor de gas a líquido, donde se transforma en combustible líquido que contiene un 16% de queroseno y un 40% de gasóleo.

Al utilizar el calor del sol para impulsar todo el proceso, la instalación permite evitar la considerable demanda de electricidad de los métodos más convencionales. Sin embargo, los investigadores señalan que la eficiencia de su sistema sigue siendo relativamente baja. Sólo el cuatro por ciento de la energía solar captada se convirtió en energía química en el gas de síntesis, aunque ven la posibilidad de aumentar ese porcentaje por encima del 15 por ciento.

Los niveles globales de producción también están muy lejos de lo que se necesitaría para hacer mella en las demandas de combustible de la industria de la aviación. A pesar de que la instalación ocupa el espacio equivalente a un pequeño aparcamiento, sólo fue capaz de producir algo más de 5.000 litros de gas sintético en 9 días. Teniendo en cuenta que sólo el 16% de esa cantidad se convirtió en queroseno, la tecnología tendrá que aumentar considerablemente.

Pero ésta es la demostración a mayor escala del uso de la luz solar para crear combustibles sostenibles hasta la fecha y, como señalan los investigadores, la configuración es industrialmente realista. Con más ajustes y mucha inversión, algún día podría ser una forma prometedora de conseguir que nuestros vuelos sean una carga menor para el medio ambiente.

Crédito de la imagen: ETH Zurich