El uso de energías renovables en el transporte es una de las grandes esperanzas para frenar lo que estos días no deja lugar a dudas, el cambio climático abrasa los bosques desde España, hasta California en Estados Unidos. Las temperaturas no dan tregua este verano, pero no todos los sectores están tan preparados para reducir sus emisiones como los coches, los aviones aún deben superar muchos obstáculos para dejar de ser uno de los grandes contaminantes.
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La aviación depende actualmente en gran medida del queroseno de origen fósil como combustible, un material que terminará por agotarse en el futuro y cuyo uso actual le está costando muy caro al planeta por la ingente cantidad de gases de efecto invernadero que emite. Pero ¿cómo conseguir que el transporte aéreo sea más sostenible sin descartar las numerosas flotas de aviones de combustión que operan en la actualidad?
Antes de que sea viable suplantarlos por aviones eléctricos, algo que llevará muchos años según la tecnología actual, el proyecto Sun to Liquid podría salvar parte de la papeleta y la prueba de ello se encuentra a pocos kilómetros de la capital de España. "Nuestro diseño es cinco veces más productivo que la fabricación de biocombustible" explica a EL ESPAÑOL-Omicrono Manuel Romero, director adjunto y profesor de Investigación del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Energía (IMDEA Energía).
En Móstoles, a las afueras de Madrid un campo de espejos sigue la empresa ETH Zúrich es parte responsable de este diseño innovador en el que ha colaborado el Instituto IMDEA Energía y que sus creadores describen como neutra en carbono, sostenible y totalmente compatible con la infraestructura de aviación existente.
Combustible solar
El campo de helióstatos o espejos consta de 169 paneles de pequeño tamaño (1,9 m x 1,6 m). El equipo de Romero ha creado el sistema de esta plantación reflectante: "la gente los confunde con los seguidores que hay en las plantas fotovoltaicas, pero se llaman heliostatos". Llevan cada uno un seguidor y un sistema de control desde el que indica la hora del día qué es y a dónde quieres apuntar; ellos automáticamente se sitúan en la posición necesaria para reflejar el rayo a ese punto, la torre en la que se encuentra el reactor.
Central para transformar sol en combustible
Cuando todos están alineados, es posible cumplir con el flujo especificado por encima de los 2500 kW/m2 para al menos 50 kW. Se trata de una pequeña muestra con la que evidenciar la eficacia del diseño, los cientos de paneles consiguen mandar luz solar al reactor durante 8 horas seguidas, pero como se explica más adelante, el proceso no tiene que limitarse a esas horas con luz.
El siguiente paso consiste en descomponer el H20 y el C02 en un ciclo termoquímico de oxidación-reducción (redox) en el que se utiliza ceria, es deci, el óxido del cerio (elemento químico) que se comporta como un material cerámico ante el calor. la ceria no se quema y puede reutilizarse dentro del reactor cada día, alcanzando los 1.500 grados de calor.
Estructura porosa del interior
De este proceso se obtiene una mezcla sintética de hidrógeno y monóxido de carbono que se conoce como gas de síntesis. El proceso culmina convirtiendo el gas en el deseado queroseno líquido. Esto se produce dentro del reactor solar en lo alto de la torre, se trata de una cavidad con una estructura interna porosa y reticulada de cerio y en la que se concentra una media de flujo solar de 2.500 kW/m2.
Huella neutra
Ante un problema tan acuciante como el cambio climático, la Unión Europea ha marcado el 2050 en su hoja de ruta energética para alcanzar en esa fecha una participación del 75% de las energías renovables en el consumo bruto de energía. Para ello, buena parte del transporte debe liberarse de su dependencia de los combustibles fósiles, sobre todo la aviación, que utiliza queroseno, un combustible de hidrocarburo líquido hecho principalmente de petróleo crudo.
Diseño planta solar de combustible líquido
Mientras se consigue transformar la industria aéreo a soluciones de cero emisiones, proyectos como Solar to Liquid ofrecen una solución neutra que compensa la contaminación de los aviones. El mismo proceso se podría usar para hacer hidrógeno, combustible más limpio que se está intentando usar en la aviación, pero el objetivo principal era obtener un líquido que los aviones actuales pudieran usar sin alterar sus estrictas condiciones de seguridad.
Al indicar que se trata de un proceso neutro en carbono se refieren a que la cantidad de CO2 que se expulsa a la atmósfera al quemar el queroseno sintético en el motor del avión es la misma que se extrae del aire con anterioridad cuando se está fabricando ese combustible en la planta solar, limpian lo mismo que después se ensucia.
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A gran escala
Hasta ahora, los intentos por convertir la energía solar en combustible de aviación se habían realizado principalmente dentro del laboratorio. El programa Sun to Liquid se inició en 2016 con un proyecto anterior llamado Solar Jet en el que desarrolló la tecnología en un simulador. Esa primera fase dio pie a esta segunda que ha demostrado su eficacia en una planta solar a pequeña escala y de la que presume el profesor Aldo Steinfeld, de ETH Zurich del avance que supone este campo en Madrid: "somos los primeros en demostrar toda la cadena de procesos termoquímicos desde el agua y el CO2 hasta el queroseno en un sistema de torre solar completamente integrado", explica.
Central en España para transformar el sol en combustible
Instituto IMDEA Energía calcula que la planta convierte el 6% de la energía solar en combustible, pero en la siguiente fase del proyecto se pretende alcanzar un rendimiento del 20%. La institución ha publicado un artículo en la revista Joule informando de este hito que ahora aspira a demostrar todo su potencial.
Con las dimensiones actuales se consiguen operar unos pocos litros por semana trabajando hasta ocho horas al día, pero el proyecto espera crecer para alargar el tiempo y la capacidad de producción. El campo se puede diseñar para que produzca combustible de día y de noche: "La ventaja que tiene el proceso que nosotros proponemos es que lo conectamos a un sistema de almacenamiento térmico", explica Romero.
Reactor de combustible solar
El reactor alcanza unas temperaturas tan elevadas que se pueden conservar los gases y almacenar ese calor en un lecho térmico. "Si sobredimensionamos la planta podemos almacenar el calor e ir inyectándolo en el reactor en los momentos de menor sol para mantener la producción". Con una planta mayor y usando este almacenamiento térmico el rendimiento puede subir hasta un 20%. Ocupando una hectárea de terreno, calcula Romero que se podría conseguir una planta que produjera el combustible necesario para hacer un vuelo de España a Nueva York.