¿El hidrógeno puede solucionar los problemas de combustible en la aviación? Hay una posibilidad (pero olvidemos la explosión del Hindenburg)

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Los pequeños aviones experimentales impulsados por hidrógeno están allanando el camino para la aviación con cero emisiones de carbono para 2050. Pero el camino es rocoso. (Matt Williams/The New York Times)
Los pequeños aviones experimentales impulsados por hidrógeno están allanando el camino para la aviación con cero emisiones de carbono para 2050. Pero el camino es rocoso. (Matt Williams/The New York Times)

Un Boeing 787-10 Dreamliner con el tanque lleno de combustible puede volar unos 13.000 kilómetros transportando a poco más de 300 pasajeros y sus equipajes. Una batería con el equivalente energético de ese combustible pesaría unos 3 millones de kilogramos. Por eso —a pesar de las ventajas ambientales—, no tenemos aviones eléctricos de pasajeros impulsados por baterías.

Sin embargo, las empresas de aviación que buscan aeronaves más limpias están explorando el uso del hidrógeno, el elemento más abundante del mundo, para impulsar tanto los motores eléctricos como los de combustión… y para que los viajes aéreos sean más ecológicos.

Los aviones impulsados por hidrógeno ya vuelan por los aires, aunque en su mayoría son pequeñas aeronaves experimentales. No obstante, esos aviones están ayudando a allanar el camino para tener una aviación con cero emisiones de carbono para 2050, el objetivo de muchos gobiernos y grupos ambientalistas. Sin embargo, el hidrógeno no está libre de controversias: por ahora, es caro, no siempre es inofensivo para el ambiente y hay quienes advierten que es peligroso.

¿Baterías?

“Hay tres formas de usar el hidrógeno como combustible a bordo de un avión”, comentó Amanda Simpson, quien está a cargo de las iniciativas ecológicas para el fabricante de aeronaves Airbus. El hidrógeno puede ser una fuente de energía para celdas de combustible parecidas a las baterías, en aeronaves híbridas o como combustible inflamable.

Claro está que las tecnologías de combustibles alternativos están muy consolidadas en el mundo automotriz. Los autos que queman combustibles alternativos —¿recuerdas los autos de diésel que fueron transformados para quemar aceite usado de papas fritas?— han circulado desde los primeros días de los carruajes sin caballos. Y los autos híbridos de gasolina con electricidad, como el Prius de Toyota, han estado disponibles desde 1997. No obstante, solo unos pocos modelos, entre ellos el Mirai de Toyota y el Nexo de Hyundai, usan celdas de combustible de hidrógeno.

Cuando Val Miftakhov fundó ZeroAvia para desarrollar aeronaves eléctricas, primero consideró utilizar energía de baterías. La primera empresa emergente de Miftakhov, un físico siberiano exiliado, convertía autos de gasolina en vehículos eléctricos, luego incorporó un sistema mejorado de carga. Sin embargo, las baterías solo pueden mantener los paseos más cortos, como los vuelos de entrenamiento.

“Si una misión dura una hora, las baterías podrían funcionar”, comentó. También existen los aviones de entrenamiento impulsados por batería, como el Alfa Electro de Pipistrel, el cual según se afirma realiza vuelos de una hora.

En cambio, ZeroAvia eligió las celdas de combustible, las cuales en esencia son una batería química que sustituye el hidrógeno, un gas más ligero que el aire, por pesados iones de litio. El hidrógeno es notable por su densidad energética —la cantidad de energía por kilogramo—, la cual es unas tres veces mayor que la del combustible de avión. El derivado de quemar hidrógeno es agua. El hidrógeno se puede hacer a partir de agua y energía renovable, aunque en la actualidad la mayoría se hace a partir del gas natural, el cual no es en particular ecológico.

Miftakhov reconoció que los contenedores para almacenar el hidrógeno, los cuales solían estar diseñados para transportación terrestre, no eran prácticos para las aeronaves.

“Debemos enfocarnos en reducir el peso”, comentó. “Todavía nos falta trabajo por hacer”.

A diferencia de las baterías eléctricas, las celdas de combustible de hidrógeno se pueden recargar en minutos, pero faltan estaciones de carga y construirlas sería un proyecto inmenso.

Híbridos

Ese problema es menos crítico para las aeronaves híbridas, las cuales usan una combinación de energía eléctrica con combustión, comentó Pat Anderson, profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Florida.

“Puede llegar a una bomba de gasolina que existe en la actualidad y llenar el tanque”, mencionó Anderson.

Los estudiantes de Anderson usaron un sistema híbrido en una competencia de vuelos ecológicos realizada en 2011. No ganaron, pero Anderson se entusiasmó por la cualidad de los motores de energía híbrida, los cuales ahora él fabrica en VerdeGo Aero, una empresa de Florida que tiene como presidente ejecutivo a Erik Lindbergh, un miembro de la Fundación X-Prize y el nieto de Charles Lindbergh.

Los sistemas híbridos modernos pueden usar una mezcla variable de energía eléctrica y de combustión e incluso pueden utilizar el motor de combustión como generador eléctrico durante el vuelo. Los aviones pueden recorrer mayores distancias que solo con baterías o celdas de combustible, comentó Anderson.

Sin importar cuál sea la fuente de energía, los motores eléctricos tienen ventajas específicas, opinó Roei Ganzarski, quien dirige dos empresas, MagniX, la cual fabrica sistemas eléctricos de propulsión para aeronaves, y Eviation, que está desarrollando la Alice, una aeronave eléctrica de aspecto futurístico. Una ventaja es el costo.

“Los aviones de la actualidad son muy, pero muy caros y la razón principal son los motores”, comentó Ganzarski. Necesitan mucho mantenimiento y consumen mucho combustible caro.

“En promedio, puedo reducir entre un 40 y un 50 por ciento el costo de operación de ese avión”, dijo. Esto se debe a que, en comparación, los motores eléctricos no requieren mantenimiento.

Harbour Air, autonombrada “la aerolínea de hidroaviones más grande del mundo”, busca permiso para transportar pasajeros en su Havilland dhc-2 Beaver impulsado por un motor eléctrico de MagniX. Un Cessna Grand, una aeronave de diez pasajeros, también voló con un motor de MagniX.

Hay algunas cosas que la energía eléctrica no puede hacer, como elevar ese 787. Sin embargo, eso no quiere decir que los grandes aviones no pueden ser ecológicos o un poco menos perjudiciales para el ambiente. Varias refinerías de combustible y aerolíneas están experimentando con combustibles sustentables para la aviación, conocidos como SAF. Estos combustibles, los cuales se queman igual que el combustible “Jet A” de uso común, se pueden hacer a partir de desechos como las grasas para cocinar. Algunas empresas, como Neste, usan hidrógeno para refinar su combustible SAF.

The explosion of the German airship Hindenburg while docking in the airship station of Lakehurst, New Jersey, May 6, 1937, United States of America, 20th century.
Se sigue debatiendo si las llamas, inmortalizadas en la transmisión de radio y en los noticieros cinematográficos (y en la portada de un álbum de Led Zeppelin), fueron en su mayor parte a causa del hidrógeno o de la pintura incendiaria que se usó en el revestimiento del dirigible Hindenburg. En todo caso, el daño para la reputación del hidrógeno perdura hasta nuestros días.

El daño del Hindenburg

Aunque las organizaciones de seguridad en la aviación permiten que los aviones comerciales usen combustible con un 50 por ciento o menos de SAF, en exhibiciones, en la actualidad hay aviones que han quemado un 100 por ciento de SAF “y los motores están muy contentos con ello”, comentó Simpson de Airbus.

Antes de mencionar a los aviones de hidrógeno, debemos hablar del zepelín en la habitación. Aunque el hidrógeno se ha usado en los globos desde 1783, su futuro aeronáutico se desdibujó el 6 de mayo de 1937, cuando el Hindenburg se quemó ante la vista de todo el mundo en Lakehurst, Nueva Jersey, y cobró la vida de 36 personas. 

Se sigue debatiendo si las llamas, inmortalizadas en la transmisión de radio y en los noticieros cinematográficos (y en la portada de un álbum de Led Zeppelin), fueron en su mayor parte a causa del hidrógeno o de la pintura incendiaria que se usó en el revestimiento del dirigible. En todo caso, el daño para la reputación del hidrógeno perdura hasta nuestros días.

Los partidarios del hidrógeno como Ganzarski arguyen que, aunque el hidrógeno ecológico podría ser costoso en un inicio, el costo de buscar aeronaves de hidrógeno podría ser mayor. Ganzarski se quedó cortó cuando dijo: “Las emisiones no son buenas para nuestra salud”.

© 2021 The New York Times Company

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