Se trata de buscar un mix energético en donde es necesario fomentar otras soluciones que puedan escalar y llegar al mercado. Entre estas soluciones se encuentran principalmente los combustibles sintéticos y el desarrollo de motores de combustión interna propulsados principalmente por biogases como el gas natural y el biopropano, así como el hidrógeno, además de seguir desarrollando sistemas de almacenamiento.
Los biocombustibles son combustibles derivados de fuentes orgánicas como la biomasa y residuos orgánicos. Constituyen una de las principales soluciones para reducir las emisiones de la movilidad de manera rápida y eficiente en los próximos años.
En la actualidad, los dos principales combustibles de origen vegetal son el biodiésel y el bioetanol. Mientras el primero se usa habitualmente como aditivo para el diésel de origen fósil, el segundo se utiliza como complemento para la gasolina. ¿Y en qué se diferencian ambos biocombustibles?
El biodiésel deriva de aceites y grasas vegetales. De hecho, es muy parecido al aceite, solo se cambia un poco mediante una reacción química sencilla para que pierda viscosidad. Para su producción se usan principalmente aceites baratos como palma, soja o colza.
El bioetanol, por su parte, es un producto bien distinto. Es un alcohol derivado de la fermentación de caña de azúcar de maíz. Durante el proceso de fermentación, las levaduras que se alimentan de la materia prima vegetal generan etanol que posteriormente se purifica para poder ser empleado como combustible.
El principal inconveniente que tienen los biocombustibles tiene que ver con las materias primas. Al ser, en su mayoría, productos de uso alimentario, una demanda excesiva de bioetanol o biodiésel podría disparar los precios de los productos alimentarios.
La Unión Europea aspira a sustituir los biocombustibles de primera generación, extraídos de plantas que pueden consumir los seres humanos como la colza o la palma, por los de segunda generación, producidos principalmente a partir de residuos de biomasa, aceite de cocina reciclado y grasas animales. Una directiva del Parlamento Europeo fija para 2030 una cuota mínima del 14% de estos biocombustibles, en detrimento del petróleo, para fomentar la economía circular. De hecho, ya existen biocombustibles de tercera generación extraidos de plantas acuáticas, incluso de cuarta generación, que no están todavía a nivel comercial, mediante modificación genética de microrganismos
Para alcanzar un mix energético adecuado a las distintas necesidades de la sociedad es necesario analizar el potencial de evolución técnica del motor de combustión interna alimentado con estos biocombustibles con el fin de que puedan ser utilizados, bien como combustible bien como generadores de energía para vehículos electrificados como los híbridos paralelos, híbridos serie o de rango extendido.
El hidrógeno, por su lado, se ha convertido en el combustible sintético promesa para alcanzar los objetivos europeos de reducción de emisiones para la movilidad; el biopropano, por su lado, es una de las soluciones actuales y ya existentes con ciertas plataformas de Motor de Combustión Interna (ICE en inglés) ya desarrolladas y en el mercado.
En ambos combustibles, además de abordar su producción y romper las barreras de la complejidad y el elevado coste productivo, es necesario abordar el desarrollo de nuevos motores que complementen los sistemas eléctricos y de pila de combustible, permitiendo ofrecer un mayor catálogo tecnológico a la sociedad.
Los biocombustibles y los combustibles sintéticos no están implementados aún en la sociedad; se encuentran todavía en fase de desarrollo y expansión de la red de producción y suministro. En este sentido, una de las líneas que es necesario abordar es el impulso de los sistemas de almacenamiento de combustibles. Si bien es cierto que los biocombustibles (biogás o biopropano), por sus similitudes químicas con los combustibles actuales, no requieren nuevos sistemas de almacenamiento, no es así el caso del hidrógeno. Este vector energético tiene barreras de penetración en el mercado, la producción y su almacenamiento; es necesario investigar y desarrollar métodos de almacenamiento de hidrógeno que permitan el funcionamiento de vehículos de combustión de hidrógeno, de pila de hidrógeno e híbridos. La ventaja del hidrógeno es que es el elemento químico más abundante en el universo, pero también resulta muy volátil y complejo de almacenar.
Además, en el futuro, la tecnología de motores de combustión interna desarrollada podría servir, también, como una extensión de rango para los vehículos eléctricos, mejorando así la capacidad de su sistema de almacenamiento de energía. El vehículo resultante sería un híbrido que utilizaría baterías, el motor de combustión interna y un depósito de combustible renovable. Esta solución también ayudaría a reducir la dependencia de metales raros y materiales críticos, ya que reduciría las baterías necesarias en el vehículo sustituyéndolas por una tecnología con un menor requerimiento de esos minerales escasos y habitualmente situados fuera de las fronteras de la Unión Europea.
El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC 2030) reconoce que los biocombustibles constituyen la tecnología renovable más ampliamente disponible a corto plazo y con un gran potencial uso en el transporte, especialmente en sectores como el de los vehículos pesados y el de la aviación, donde la electrificación presenta dificultades actualmente.
“Los combustibles sintéticos permiten reducir drásticamente las emisiones netas de gases de efecto invernadero y mejorar la calidad de aire al reducir las partículas de NOx [óxidos de nitrógeno]. Adicionalmente son una gran oportunidad para conseguir una autonomía energética, al no depender de una materia prima ‘única’”. declaró a industry TALKS Javier Arnaldo, director de Sostenibilidad para Airbus en España.
En España se dan unas condiciones favorables para producir estos combustibles sintéticos de una manera más competitiva que en otros países vecinos, con lo que es factible su exportación. El principal reto es la madurez tecnológica, que aún siendo elevada, debe desarrollarse más para, a continuación, escalar producciones y con ello alcanzar unos costes de producción menores que permitan ofrecer un producto con un precio competitivo.
Para Airbus el SAF, es decir, el combustible sostenible de aviación “es un pilar fundamental de la hoja de ruta de la descarbonización de la aviación a corto, medio y largo plazo. Nos permite reducir más allá del 80% de emisiones netas de CO2 durante el ciclo de vida, sin modificar las aeronaves ni las instalaciones aeroportuarias”, admitió Arnaldo
De hecho, según declaró el director de Sostenibilidad para Airbus en España, todas las aeronaves que actualmente usan combustible Jet-A1 pueden volar con una mezcla hasta del 50% de SAF y la industria aeronáutica sigue trabajando para ser capaz de volar con un 100% de SAF antes de 2030.
En su opinión, se deben implementar medidas que incentiven el uso de SAF para acelerar su consumo y, por consiguiente, disminuir los costes. La tecnología en las aeronaves y la logística en los aeropuertos está preparada para su utilización, pero “la principal barrera es el alto precio por la baja producción. Hay que romper ese círculo alto precio-baja demanda apostando por incentivar los consumos”, estimó.
Es importante también tener en cuenta que los aviones de antigua generación representan alrededor del 75% de las flotas de las aerolíneas actuales. Eso supone un importante potencial de reducción de CO2 a corto plazo mediante su sustitución por la moderna familia de aviones de bajo consumo de hoy en día.
Por otro lado, la Ley de Cambio Climático y Transición Energética contiene un artículo, concretamente el 13, dedicado a los “combustibles alternativos en el transporte”, con especial énfasis en los “biocombustibles avanzados y otros de origen no biológico en el transporte aéreo, incluidos los combustibles sintéticos en cuya fabricación se hayan usado exclusivamente materias primas y energía de origen renovable”
En España existen entidades que trabajan en el desarrollo de motores y otros componentes de última generación que permitan aumentar el porcentaje de uso de estos biocombustibles, como bioautogás (biopropano) en el parque móvil nacional.
Aunque los biocombustibles son relativamente nuevos, sus similitudes con combustibles de origen fósil simplifican mucho algunos estudios, si bien es necesario continuar los estudios entorno a su producción, legalización y certificación del origen, que ofrezcan esa seguridad a las empresas del grado de descarbonización por el que están apostando.
Por su parte, los nuevos combustibles sintéticos como el hidrógeno están aún en fases muy preliminares de desarrollo y explotación; si bien con la publicación de las últimas normas y ayudas públicas ya se están ejecutando multitud de proyectos para soslayar los inconvenientes y barreras actualmente existentes en torno a este combustible.
Según un informe emitido por la Plataforma Tecnológica de Automoción y Movilidad – Move2Future (M2F), se hace constar a la industria y los consumidores que, para garantizar la rápida adopción de los combustibles renovables neutros en carbono, el uso de estos se verá respaldado a largo plazo por una legislación y políticas coherentes. “De forma que solo se logrará la extensión de su utilización si las medidas legislativas e incentivos son coherentes con los objetivos de penetración de los biocombustibles en el transporte”, sostiene el informe presentado esta semana en la sede de Sernauto.
Por ejemplo, continúa diciendo el documento, la propuesta de Reglamento europeo sobre los límites de CO2 para vehículos pesados ha de ser revisada para incentivar el uso de los combustibles renovables, de forma que se mida desde el punto de vista ‘del pozo a la rueda’ en lugar de en el tubo de escape, lo que favorece claramente a los vehículos eléctricos sin tener en cuenta los beneficios medioambientales de todo el ciclo de vida de los combustibles renovables ni su aportación al parque de vehículos existente.
El grupo de trabajo de la Plataforma M2F que se ocupa de los sistemas de propulsión con combustibles neutros en carbono y vehículos híbridos considera necesario que la Administración pública cree un sistema de certificación de origen para estos combustibles, así como que potencie la implantación de tecnologías con e-fuel en nuevos vehículos o en vehículos usados mediante sistemas de modernización (retrofit), que contribuya y empuje a descarbonizar el sector de la automoción.
“Esta falta de normativa, este empuje unidireccional hacia la tecnología eléctrica no se está realizando en paralelo a la evolución tecnológica ni industrial; las grandes empresas fabricantes están realizando importantes inversiones hacia esa electrificación que dejarán a las empresas pequeñas que tradicionalmente han trabajado con sistemas de combustión interna sin opción de supervivencia”, añade el dossier al que ha tenido acceso industry TALKS.
Para la Plataforma M2F, este marco regulatorio sólido y el impulso adecuado desde las administraciones públicas permitiría a las tecnologías eléctrica y del hidrógeno desarrollarse en mejor medida, abordando las barreras de penetración en el mercado como son la producción o la infraestructura de recarga o repostaje.
En este sentido, la coordinadora de la citada plataforma tecnológica, Cecilia Medina, subrayó la importancia de apostar por tecnologías basadas en los combustibles de origen renovable y en los biocombustibles sintéticos (también conocidos como e-fuels) como el hidrógeno por ser “tecnologías imprescindibles para lograr los objetivos de descarbonización”, al mismo tiempo que es una forma de que España continue siendo competitiva, “manteniendo la industria de nuestro país y fomentando la creación de empleo de calidad y cualificado”.
“Para que la descarbonización del transporte profesional sea sostenible desde el punto de vista social, medioambiental y económico, es necesario que se promueva un mix energético con un enfoque tecnológicamente neutral que fomente la adopción de distintas tecnologías neutras en carbono, como los biocombustibles y los combustibles sintéticos”, afirmó José J. Molinero, director de Calidad y Desarrollo de Negocio de BeGas Motor durante la presentación del informe. Molinero es el coordinador del grupo de trabajo de M2F que lo ha elaborado. BeGas es una pyme que desarrolla motores propulsados por energías alternativas. Ahora están desarrollando motores de hidrógeno.
José Vicente Pastor, catedrático de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) e investigador del Instituto Universitario Clean Mobility & Thermofluids (CMT), profundizó en los distintos tipos de combustibles neutros, explicando que “los combustibles sintéticos, producidos a partir de hidrógeno renovable y CO2 capturado, tienen características muy similares a los convencionales y podrían utilizarse directamente en los motores actuales contribuyendo a la descarbonización del transporte de forma inmediata. Sin embargo, es necesario avanzar en los métodos de producción a gran escala reduciendo costes y asegurando una calidad homogénea para que lleguen al mercado”, aseguró.
Pastor también puso de manifiesto la necesidad de que las prioridades estratégicas para impulsar estas nuevas tecnologías se desarrollen a la vez. “Para que los nuevos combustibles sean competitivos y tengan una buena penetración en el mercado es necesario que la red de suministro y repostaje esté expandida por todo el territorio nacional”, afirmó.
Para ello, “los sistemas de almacenamiento de combustible renovable deben adaptarse a cada aplicación, y en ocasiones van ligados al propio método de producción. En el caso particular del hidrógeno, el desarrollo de sistemas adecuados de almacenamiento y suministro supone un reto actualmente que limita su penetración en el mercado”, explicó el investigador del CMT.
