¿Qué se necesitaría para descarbonizar completamente el combustible para aviones?

 

Estados Unidos es el mayor contribuyente a las emisiones de dióxido de carbono de la aviación en el mundo.La investigación de la Universidad Estatal de Arizona muestra un camino hacia la descarbonización total del uso de combustible de aviación en los EE. UU. mediante la sustitución del combustible para aviones convencional con biocombustibles producidos de manera sostenible. El estudio encontró que plantar la hierba miscanthus en 23,2 millones de hectáreas de tierras agrícolas marginales existentes (tierras que a menudo quedan en barbecho o son de mala calidad del suelo) en los Estados Unidos proporcionaría suficiente materia prima de biomasa para satisfacer las demandas de combustible líquido del sector de la aviación de los EE. UU. completamente de biocombustibles, una cantidad que se espera alcance los 30 mil millones de galones/año para 2040. Todos los días, 45.000 aviones vuelan por los Estados Unidos, transportando alrededor de 1,7 millones de pasajeros. La aviación domina la contribución individual de un viajero frecuente al cambio climático y, sin embargo, es uno de los sectores más difíciles de descarbonizar.

 

Estados Unidos es el mayor contribuyente a las emisiones de dióxido de carbono de la aviación en el mundo y es responsable de más de una cuarta parte de todo el dióxido de carbono emitido por los vuelos.

 

Pero, ¿y si pudiéramos hacer que todos los viajes aéreos en EE. UU. fueran casi libres de emisiones? ¿Qué pasaría si pudiéramos reemplazar los combustibles fósiles para aviones con alto contenido de carbono con una alternativa más limpia: los biocombustibles para aviones derivados de la hierba de secano cultivada en los EE. UU.?

 

La investigación publicada en la revista Nature Sustainability muestra un camino hacia la descarbonización total del uso de combustible de aviación en los EE. UU. mediante la sustitución del combustible para aviones convencional con biocombustibles producidos de manera sostenible.

 

Una comparación visual de bosques, tierras de cultivo y tierras marginales para la evaluación de biocombustibles. El estudio, dirigido por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, descubrió que plantar la hierba miscanthus en 23,2 millones de hectáreas de tierras agrícolas marginales existentes (tierras que a menudo quedan en barbecho o son de mala calidad) en los Estados Unidos proporcionaría suficiente materia prima de biomasa. para satisfacer la demanda de combustible líquido del sector de la aviación de los EE. UU. completamente a partir de biocombustibles, una cantidad que se espera alcance los 30 mil millones de galones/año para 2040.

 

Crédito de la imagen: Gráfico creado por Alex Davis en la Universidad Estatal de Arizona.

 

Nazli Uludere Aragon, coautora del estudio y recién graduada de doctorado en Geografía de ASU, dijo: “Demostramos que está al alcance de los Estados Unidos descarbonizar el combustible utilizado por la aviación comercial, sin tener que esperar a la electrificación de la propulsión de las aeronaves. . Si nos tomamos en serio llegar a cero emisiones netas de gases de efecto invernadero, debemos lidiar con las emisiones de los viajes aéreos que se espera que crezcan en un escenario de negocios como de costumbre. Encontrar fuentes de combustible líquido alternativas y más sostenibles para la aviación es clave para esto”.

 

Integrando el ecosistema, la ciencia atmosférica y la experiencia económica

 

En el estudio, los investigadores utilizaron un marco integrado de evaluaciones de la tierra, modelos hidroclimáticos, modelos de ecosistemas y modelos económicos para evaluar dónde y en qué condiciones en los Estados Unidos, los cultivos energéticos utilizados para biocombustibles podrían cultivarse de manera sostenible utilizando criterios que evalúa tanto el desempeño ambiental como el económico.

 

El criterio fue extenso. El equipo primero identificó y evaluó dónde ya existían tierras agrícolas marginales óptimas en los EE. UU. Luego evaluó si se podían o no cultivar los cultivos energéticos correctos en la tierra sin usar agua adicional.

 

Luego, el equipo analizó si el cultivo de materias primas para cultivos energéticos en estas tierras tendría efectos perjudiciales en el clima circundante o la humedad del suelo y predijo la productividad potencial de los rendimientos de dos pastos diferentes, miscanthus y switchgrass, como materias primas energéticas de biomasa adecuadas. Finalmente, el equipo cuantificó la cantidad y el costo del combustible para biorreactores que se produciría y distribuiría a escala nacional.

 

Nathan Parker, autor del estudio y profesor asistente en la Escuela de Sostenibilidad, dijo: “La forma actual en que producimos combustible para aviones sostenible es muy ineficiente y no a gran escala. Hay formas muy limitadas en que la aviación podría convertirse en una baja emisión de carbono con un impacto climático correspondientemente bajo y esta es una forma que hemos demostrado que es factible y puede lograr que la industria de la aviación sea neutral en carbono a través de la agricultura”.

 

Los científicos enfatizaron que esta perspectiva de sistemas integrados fue fundamental para el estudio. En el pasado, la investigación sobre el potencial de los biocombustibles ha consistido en gran medida en evaluaciones aisladas que no han sido bien integradas, por ejemplo, pasando por alto datos clave sobre cómo la alteración de la cubierta vegetal influye en el clima circundante.

 

“Cuando siembras cultivos en áreas diseñadas estratégicamente, la siembra de estos cultivos tiene un impacto en el clima”, dijo Matei Georgescu, coautor del estudio y profesor asociado de la Facultad de Ciencias Geográficas y Planificación Urbana y Director de la Centro de Investigación del Clima Urbano en ASU. “Si hay un cambio en el paisaje subyacente, por ejemplo, un aumento o disminución en la cantidad de vegetación, puede haber implicaciones para el clima a escala local o regional, que incluyen más o menos precipitaciones, o temperaturas más cálidas o más frías”.

 

Para dar cuenta de estas interacciones tierra-atmósfera, el equipo de investigación tomó resultados de su modelo hidroclimático para informar su modelo de ecosistema. Luego, el equipo evaluó la viabilidad económica para que los agricultores cultiven estos pastos.

 

Soluciones del mundo real

 

Para cualquier adopción de una vía de energía alternativa, las soluciones deben tener sentido económico.

 

En su análisis, los investigadores compararon los rendimientos financieros de los usos existentes de las tierras que identificaron (algunos ya se utilizan para cultivar maíz, soja u otros cultivos, y otros se utilizan como pasto) con los del cultivo de miscanthus o Switchgrass como materia prima de biomasa.

 

El cultivo de miscanthus o switchgrass necesitaba ser más rentable para reemplazar el uso existente de la tierra en cada área.

 

“Estas tierras que identificamos son propiedad y están operadas por personas reales para diferentes usos agrícolas”, dijo Uludere Aragon, quien ahora es becaria postdoctoral en el Fondo de Defensa Ambiental. “El potencial de biocombustible rentable de las materias primas de biomasa está influenciado en gran medida por el costo de oportunidad de los usos alternativos de la tierra”.

 

Al final, los investigadores encontraron que el miscanthus era la materia prima más prometedora, y los biocombustibles derivados del miscanthus pueden alcanzar el objetivo de 30 mil millones de galones/año a un costo promedio de $4.10/galón.

 

Si bien esto es más alto que el precio promedio del combustible para aviones convencional, generalmente alrededor de $ 2 por galón, el equipo concluyó que es razonable al considerar el potencial de biojet para reducir las emisiones. En particular, en 2022, los precios del combustible para aviones variaron de $2 a $5 por galón (que no debe confundirse con la gasolina minorista) debido a cambios en la oferta y la demanda, lo que muestra que los precios superiores a $4 por galón están dentro del rango de posibilidades.

 

Una plantilla para el futuro

 

Los investigadores dicen que para encontrar más soluciones a la crisis climática de la Tierra, es importante que la comunidad científica una las disciplinas y supere las reducciones incrementales de las emisiones. Más bien, los investigadores enfatizan la importancia de soluciones realistas que escalan.

 

“Este fue un equipo interdisciplinario con experiencia en ciencias de los ecosistemas, modelado climático y ciencias y economía atmosféricas”, dijo Georgescu, quien reconoció que esta investigación fue la culminación de ocho años de trabajo de modelado y colaboración. “Para abordar verdaderamente las preocupaciones de sustentabilidad, necesita las habilidades expertas de un espectro de dominios. Como académicos, debemos recordar que la economía impulsa las decisiones de las personas sobre el terreno. Es de vital importancia encontrar las circunstancias en las que estas decisiones también estén alineadas con los resultados ambientales deseables”.

 

 

Este es un comunicado de prensa muy bien escrito. Todo suena tan posible.

 

El primer asunto es la verificación de la realidad. Las valoraciones, análisis, valoraciones, etc, son términos que encubren bien lo que en realidad son supuestos. Los supuestos pueden estar bien fundados en una realidad del momento, pero se incorporan al modelo como supuestos. Tal vez bien, cerca, muy lejos o mal. Hay muchos de ellos en el modelado integral.

 

Eso lleva al problema principal del modelado. En ingeniería está la cuestión de la tolerancia acumulativa, que cuando se requieren muchos ajustes de piezas, pueden entorpecer el diseño más elegante y absolutamente perfecto. Las tolerancias son un rango de tamaño que cuando las piezas encajan entre sí de tal manera que el rango de tamaño dentro de las tolerancias cuando se ajustan pueden construir unidades que son perfectas hasta unidades que son completamente inutilizables. La mayoría de las unidades resultan mediocres. Los principales fabricantes han invertido durante décadas para comprender, planificar, corregir y minimizar el problema de la tolerancia acumulativa. Es una empresa inmensa y muy costosa de corregir cuando se produce un error o una falla. Cuanto más compleja sea la unidad, mayor será el riesgo y la demanda de pruebas exhaustivas. Es el tipo de cosas que lleva a los ejecutivos a la jubilación anticipada.

 

El modelado tiene el mismo tipo de problema con las suposiciones, en lugar de las partes, y otro también.

 

El manejo de suposiciones se realiza principalmente con matemáticas y algoritmos. Aquí también entra en juego el bugaboo de la tolerancia acumulativa. Incluso es posible una mayor variabilidad y pequeñas variaciones de la probabilidad más probable pueden alterar enormemente el resultado. Mientras tanto, la 'probabilidad más probable' es dinámica y seguramente cambiará con el tiempo.

 

El último asunto son las consecuencias. Los modelos ponen buena cara al más estrecho de los resultados. Lo que no hacen es iluminar las consecuencias indirectas. Eso depende de la experiencia y presciencia de los decisores del capital, o más temible, de los intereses políticos o especiales. Los capitalistas se preocuparán por los riesgos, los políticos y los intereses especiales se preocuparán por la percepción pública y por obtener su parte.

 

El modelaje ha recorrido un largo camino. Pero la necesidad de muchos, tal vez cientos de conjuntos de suposiciones, todavía se pasa por alto junto con la necesidad de docenas de programas para ejecutar el modelo.

 

Hay algunos modelos que funcionan bastante bien.

 

Los pronósticos del tiempo usan modelos y se están volviendo bastante buenos. Cuanto más cerca de un evento, mejor. La lluvia a principios de esta semana fue solo aproximadamente el doble del pronóstico y corrió aproximadamente la mitad más allá del tiempo pronosticado. Los meteorólogos han estado trabajando en la construcción de modelos durante solo unas pocas décadas.

 

Por Brian Westenhaus

 

 

Por Newenergyandfuel.com