La industria de la aviación es responsable de aproximadamente el 3% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI), un porcentaje que aumenta debido a la demanda creciente de vuelos y la expansión de rutas aéreas. Para abordar este desafío ambiental, los combustibles sostenibles para la aviación (SAF, por sus siglas en inglés) han emergido como una solución prometedora, con el potencial de reducir drásticamente las emisiones de carbono. Sin embargo, hasta la fecha, los SAF representan menos del 1% del combustible utilizado en el sector aéreo. La falta de adopción generalizada se debe, en gran medida, a los altos costos de producción y a su limitada eficiencia energética en comparación con los combustibles fósiles.
Innovadora tecnología convierte aguas residuales en combustible sostenible para la aviación
Un avance reciente en el Laboratorio Nacional de Argonne ofrece una solución esperanzadora: una tecnología innovadora que convierte las aguas residuales ricas en carbono en SAF de manera más económica y eficiente. Este avance podría reducir las emisiones de GEI en hasta un 70%, abriendo la puerta a una aviación más sostenible.
La tecnología detrás del combustible sostenible
El nuevo proceso desarrollado en Argonne se basa en la tecnología de digestión anaeróbica arrestada de metano (MAAD, por sus siglas en inglés), la cual convierte aguas residuales orgánicas de alta carga en ácidos grasos volátiles (AGV). Estos ácidos grasos, como el ácido butírico, son precursores clave en la producción de SAF. Esta innovación es especialmente relevante para la producción de biocombustibles más sostenibles, ya que emplea residuos que, de otro modo, serían difíciles de tratar utilizando métodos tradicionales de tratamiento de aguas residuales.
Uno de los aspectos más destacados de esta tecnología es su capacidad para emplear aguas residuales provenientes de fuentes como fábricas de cerveza y granjas lecheras, en lugar de depender de grasas, aceites y residuos convencionales. Estos residuos orgánicos son tratados en biorreactores asistidos por membranas, que mejoran la producción de AGV, lo que permite un proceso más eficiente y menos costoso.
Impacto ambiental y económico
Los científicos de Argonne evaluaron el impacto ambiental y la viabilidad económica de su tecnología utilizando modelos avanzados de simulación y análisis. La investigación, publicada en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, revela que la conversión de aguas residuales en SAF puede reducir significativamente las emisiones de carbono en comparación con el combustible convencional para aviones.
El equipo de investigación empleó el modelo GREET (Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Technologies) para analizar el ciclo de vida de este nuevo proceso de producción de combustible, evaluando las emisiones de GEI desde la producción hasta el uso final. Los resultados muestran una notable reducción de emisiones, lo que refuerza el potencial de los SAF como una solución viable para la descarbonización del transporte aéreo.
Este avance es particularmente relevante en un momento en el que la demanda de biomateriales tradicionales para la producción de SAF está superando la oferta disponible. La capacidad de utilizar flujos de residuos menos convencionales, como las aguas residuales ricas en carbono, abre nuevas posibilidades para aumentar la producción de SAF sin depender de recursos más limitados o costosos.
Hacia una producción comercial a gran escala
Aunque el desarrollo de esta tecnología es un paso importante, el desafío ahora es escalar el proceso para su aplicación comercial. Los investigadores de Argonne confían en que su tecnología, aún en proceso de patente, puede competir en términos de costo con el combustible convencional para aviones, lo que facilitaría su adopción masiva en la industria.
El desafío del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) de aumentar la producción de SAF a 11.350 millones de litros (3.000 millones de galones) para 2030 y cubrir el 100% de la demanda de combustible para aviación comercial para 2050, se alinea perfectamente con los avances logrados por el equipo de Argonne.
Innovaciones futuras y expansión de la investigación
El trabajo de los científicos no termina aquí. En busca de una mayor sostenibilidad, el equipo planea continuar investigando nuevos materiales y flujos de residuos que puedan ser utilizados en el proceso de producción de SAF. Esta diversificación de las fuentes de biomasa podría ayudar a reducir aún más los costos de producción y hacer que el SAF sea una opción más atractiva para las aerolíneas en todo el mundo.
Además, la tecnología de recuperación electroquímica desarrollada para mejorar la retención de tiempo en los digestores asistidos por membranas, ha demostrado aumentar la productividad de ácidos y reducir su toxicidad. Estos avances permiten un proceso más eficiente, con un mayor rendimiento de ácido butírico, lo que facilita la conversión de estos compuestos en SAF.
El desarrollo de tecnologías sostenibles para la producción de SAF a partir de residuos orgánicos es un avance crucial para la descarbonización de la aviación, un sector de difícil electrificación. Con el potencial de reducir las emisiones hasta en un 70% y ofrecer una alternativa más rentable a los combustibles fósiles, esta innovación de Argonne podría cambiar el panorama de la industria aérea en los próximos años.
A medida que la investigación avance y la tecnología se escale para su uso comercial, es posible que veamos un crecimiento en la producción de SAF que permita a las aerolíneas cumplir con los objetivos de reducción de emisiones a nivel global, contribuyendo de manera significativa a la lucha contra el cambio climático.
Vía www.anl.gov
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