Las estelas de vapor de los aviones calientan el planeta: así es como pueden ayudar los nuevos combustibles bajos en hollín

Un cielo azul con una línea de estela y tenues cirros. Las estelas de condensación rastrean las trayectorias de vuelo de los aviones, pero también pueden extenderse para formar cirros. Daniel Albach / Shutterstock

Mientras que la aviación representa 2.4% de todas las emisiones del uso de combustibles fósiles a nivel mundial, dos tercios del efecto de calentamiento del sector dependen de algo más que sus emisiones de CO₂. Y una de las formas más importantes en que la aviación contribuye al calentamiento global es a través de las nubes que crean los aviones en la atmósfera superior.

Pero, en un nuevo estudio, los investigadores han demostrado que los combustibles alternativos al queroseno que suelen quemar los aviones pueden ayudar.

En altitudes de crucero donde la atmósfera es lo suficientemente fría y húmeda, se forman estelas de condensación (abreviatura de estelas de condensación) en la estela de los aviones. Estas son nubes hechas de cristales de hielo que se producen inicialmente a partir del hollín del motor del avión y las emisiones de agua; probablemente las habrá visto como rayas blancas e hinchadas en el cielo en un día despejado. Cuando la atmósfera es especialmente fría y húmeda a grandes altitudes, estas estelas en forma de línea pueden durar muchas horas y extenderse para formar vastas redes de cirros, que parecen mechones blancos de cabello.

Estas nubes reflejan la radiación del sol de regreso al espacio, enfriando la atmósfera, pero también pueden atrapar la radiación infrarroja reflejada desde la Tierra. Este proceso finalmente calienta la atmósfera, ya que el efecto de calentamiento supera al enfriamiento. Esto es calculado para ser el mayor efecto de calentamiento actual de la aviación, casi el doble que el de las emisiones históricas de CO₂.

La reducción de los impactos climáticos de la aviación de las estelas de condensación dependerá de minimizar las partículas de hollín de los escapes de los aviones. Las columnas de escape de los aviones solían ser humeantes, ya que contenían mucho hollín. Los motores modernos están diseñados para reducir la pesadez de las emisiones de hollín, pero el tamaño y la cantidad de cristales de hielo que se forman depende de la gran cantidad de partículas de hollín. Solo se puede lograr mucho más limpiando los escapes de los aviones: los esfuerzos futuros deben centrarse en el combustible en sí.

Las impurezas como el naftaleno, que están presentes de forma natural en los combustibles fósiles de aviones como el queroseno, se denominan compuestos aromáticos. Estas son estructuras químicas en forma de anillo de carbono que forman los componentes básicos de las partículas de hollín. Biocombustibles elaborados a partir de cultivos y aceites vegetales de desecho, y combustibles sintéticos elaborados con electricidad renovable, hidrógeno y CO₂, están diseñados para reducir la huella de carbono de volar.

No hay impurezas aromáticas en estos combustibles, lo que significa menos partículas de hollín se generan cuando se queman. En el nuevo estudio, los investigadores encontraron que también generan menos (pero más grandes) cristales de hielo en la atmósfera durante el vuelo. Esto, a su vez, hace que las estelas de condensación y los cirros que forman calientan menos la Tierra.

El futuro de volar

Actualmente, los aviones solo pueden repostar con queroseno o mezclas de queroseno y biocombustible. Los autores del nuevo artículo encontraron que las mezclas de combustibles con impurezas aromáticas bajas reducen la formación de cristales de hielo entre un 50 y un 70%. En otro artículo, los investigadores previsto eso equivaldría a una reducción en el efecto de calentamiento global de las estelas de condensación en aproximadamente un 20% -50%. Es probable que se permita a los vuelos funcionar con biocombustibles puros en algún momento en el futuro, por lo que la posible reducción del calentamiento causado por la aviación podría ser aún mayor.

Los hallazgos del nuevo estudio sugieren que las mezclas de combustibles sostenibles ofrecen una situación en la que todos ganan para reducir la producción de CO₂ de la aviación y su producción de nubes cirros de estela.

Es probable que otras soluciones, como el vuelo eléctrico, solo sean posibles para rutas muy cortas. Incluso los aviones propulsados ​​por hidrógeno solo pueden desarrollarse para manejar distancias medias. Ambas tecnologías tardarán más de una década en madurar antes de que puedan introducirse en la flota mundial de aviones. Es probable que la aviación de larga distancia dependa de combustibles líquidos de tipo queroseno en el futuro previsible.

Otra opción es que los pilotos eviten partes de la atmósfera donde es más probable que se formen las estelas de condensación. Sin embargo, vuelo por vuelo, navegar para evitar estas regiones seguramente aumentaría las emisiones de CO₂ del vuelo. Los modelos meteorológicos también no puede predecir las áreas donde se formarán las estelas de condensación con suficiente precisión.

Por supuesto, los costos financieros de desarrollar y distribuir biocombustibles y combustibles sintéticos a una escala suficiente probablemente serán grandes y pueden aumentar los costos de vuelo. Con toda probabilidad, los gobiernos deberán exigir la eliminación gradual del queroseno de origen fósil y proporcionar grandes incentivos para que las aerolíneas cambien. Pero se está acabando el tiempo para descarbonizar los vuelos, y esta es una opción eficaz que las aerolíneas pueden desarrollar de inmediato para reducir el impacto climático general de la industria.

Sobre el Autor

David Simon Lee, profesor de ciencias atmosféricas, líder del grupo de investigación de la aviación y el clima, Universidad Metropolitana de Manchester

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Este artículo fue publicado originalmente en la conversación

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