Un método de pretratamiento simple y económico tiene el potencial de reducir radicalmente el precio del combustible de aviación sostenible (SAF) basado en biomasa de madera residual, haciéndolo competitivo en costos con el combustible para aviones de origen fósil y al mismo tiempo reduciendo las emisiones hasta en un 80%.
SAF no es una solución perfecta para la aviación ecológica; de hecho, todavía no existe ninguna solución perfecta. El uso de SAF en lugar de combustible para aviones todavía produce dióxido de carbono, pero es un combustible más puro que produce un 3% más de energía mientras se quema de manera más limpia y con emisiones de azufre y partículas significativamente reducidas. Elimina todo el costo de las emisiones del proceso de extracción y refinación de petróleo y, dependiendo de la materia prima utilizada, puede incluso ser carbono neto negativo, todo sin la necesidad de modificar los motores a reacción.
A diferencia de los biocombustibles, el SAF de segunda generación no utiliza maíz, caña de azúcar, soja ni otros cultivos alimentarios. Se trata de un terrible desperdicio de tierra y agua. En su lugar, se utilizan materias primas como residuos de madera, bagazo de caña de azúcar, rastrojos de maíz y otros productos de desecho abundantes y baratos de las operaciones de molienda.
Investigadores de la Universidad de California en Riverside creen que el problema radica en la lignina, un componente estructural clave de las células vegetales. La lignina es dura y elástica, lo que da fuerza a los árboles, pero también dificulta la extracción de carbono de la biomasa como combustible, especialmente cuando se trabaja con maderas más duras. De hecho, muchas empresas optan por quemar directamente la lignina para obtener calor y electricidad. Aunque este proceso tiene sentido desde el punto de vista económico, desde el punto de vista medioambiental es absolutamente indeseable.
Sin embargo, un equipo de investigación de la Universidad de California en Riverside desarrolló un método de preprocesamiento que cambia significativamente la ecuación. Al agregar tetrahidrofurano (THF) al agua y ácido diluido durante el pretratamiento de la biomasa, el equipo descubrió que podían aumentar significativamente la eficiencia general al tiempo que utilizaban la lignina y los azúcares de la biomasa para generar combustible.
El resultado: la biomasa residual puede aportar más beneficios a la aviación. El uso de rastrojos de maíz puede aumentar el rendimiento de combustible en un 18% y, con el pretratamiento con THF, el equivalente de gasolina por tonelada de materia prima seca aumenta de 44 galones (167 litros) a 51,8 galones (196 litros). En cuanto a la dura madera de álamo con alto contenido de lignina, el rendimiento equivalente de gasolina por tonelada de materia prima seca llega a 75,9 galones (287 litros), que es casi el doble del equivalente de gasolina extraído de los tallos de maíz mediante procesos tradicionales.
Lo mejor de todo es que el producto químico de pretratamiento THF es de bajo costo y particularmente fácil de obtener porque puede elaborarse a partir de azúcares de biomasa que ya se procesan en las plantas de SAF.
GlobalAir citó los precios promedio del Jet-A de EE. UU. en $6,45 por galón y los precios promedio del SAF en $9,28 por galón al momento de escribir este informe. El equipo de UC Riverside calculó que su proceso de producción CELF (fraccionamiento lignocelulósico mejorado con cosolventes) podría costar tan solo 3,15 dólares por galón.
¿Significa esto que el combustible para aviones 80% limpio cuesta la mitad del precio del combustible para aviones normal? No; los costos de producción no tienen en cuenta el transporte, la logística, los costos comerciales o las ganancias, y los precios de los combustibles fósiles aún se benefician de enormes economías de escala. En noviembre de 2021, la Agencia Internacional de Energía (AIE) estimó el costo de producir combustibles fósiles entre 1,14 y 3,03 dólares por galón, mientras que la materia prima altamente volátil se vendía a 2,19 dólares por galón en ese momento, según IndexMundi. Sin mencionar que hay factores como varios créditos para biocombustibles a considerar, por lo que es difícil determinar el impacto final en el precio.
Pero si hace lo que dice, este desarrollo claramente hace un mejor uso de la madera de desecho y debería reducir significativamente el precio del SAF. Dado que el precio es una barrera importante para la adopción de esta tecnología, esto sería un gran avance en el transporte sostenible.
"Comencé este trabajo hace más de una década porque quería generar un impacto", dijo en un comunicado de prensa Charles Kai, investigador asociado y líder del equipo de Riverside. "Quería encontrar alternativas viables a los combustibles fósiles, y mis colegas y yo hemos hecho precisamente eso. Usando CELF, hemos demostrado que es posible producir combustibles rentables a partir de biomasa y lignina y ayudar a frenar nuestras emisiones de carbono a la atmósfera. La utilización de la lignina es clave para extraer lo que se necesita de la biomasa de la manera más económica y respetuosa con el medio ambiente. Diseñar un proceso que pueda utilizar mejor la lignina y los azúcares de la biomasa es uno de los desafíos técnicos más apasionantes en este campo".
El artículo de investigación del equipo fue publicado en la revista Energy and Environmental Science.