Geología y Medioambiente
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Los aviones y el medioambiente

Hace 30 años o más era un lujo realizar un viaje en avión; en la actualidad volar es más accesible económicamente, permitiendo que cada vez más personas usen este medio de transporte para desplazarse, aumentando en consecuencia la flota de aviones y la frecuencia de los vuelos.

Si bien el tráfico aéreo se ha incrementado de forma considerable en los últimos 30 años,  las emisiones contaminantes son pequeñas si las compamos con las emisiones producidas desde la superficie terrestre.

Sin embargo, los aviones contaminan de forma diferente a como lo hacen otros medios de transporte, no tanto por los contaminantes que emiten, si no por donde se produce la contaminación. La mayor parte de los gases emitidos por las turbinas de los aviones se liberan entre la parte alta de la Troposfera y la parte baja de la Estratosfera, (zona de la atmósfera muy importante para la vida en la Tierra).

¿Qué efectos causan estos gases sobre el clima y la capa de ozono?

Se conocen algunos efectos y se desconocen muchos más, lo que dificulta la realización de proyecciones. Esto se exponía en un informe realizado por la Organización de Aviación Civil Internacional, (ICAO sus siglas en inglés), una agencia dependiente de la ONU, a petición del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) en el lejano 1999.

Los efectos más importantes que causa la aviación comercial sobre la atmósfera se pueden resumir:

En los planes futuros de las aerolíneas y de los constructores de aeronaves cabe el uso de aviones supersónicos; los aviones supersónicos solamente se emplean con fines militares, nunca se han usado con fines comerciales, a excepción del Concorde y del Tupolev Tu-144. Los aviones supersónicos tienen un techo de vuelo más alto y entran plenamente dentro de la estratosfera ―donde las emisiones causan problemas diferentes a los que se producen en la troposfera―. No obstante se cree que los primeros aviones comerciales de este tipo empiecen a surcar los cielos hacia el 2030.

No existen tecnologías alternativas a los motores actuales, si bien, la cantidad de combustible que gasta una aeronave por kilómetro y por pasajero tiende a disminuir al evolucionar la tecnología disponible.

La Organización ACARE pone unos objetivos a cumplir antes del 2050, estos objetivos pasan por:

  • Reducir en un 75% el CO2 emitido por pasajero/kilómetro.
  • Reducir en un 90% las emisiones de NOx.
  • Reducir en un 65% el ruido que emiten los aviones.

Motores a reacción

Existen varios sistemas a reacción, el concepto es el mismo, la tecnología difiere.

  • Los basados en un Estatorreactor, son estos propulsores los que se usan en los aviones supersónicos.
  • Los basados en un Pulsorreactor, la tecnología empleada por los Alemanes durante la segunda guerra mundial, en desuso.
  • Los turborreactores, el tipo de motor que normalmente implementan los aviones comerciales actuales. Los turborreactores han evolucionado a nuevas tecnologías como:
    • Las turbohélices
    • Los turbofan, es esta tecnología la que en la actualidad se está imponiendo por ser la más eficiente y tener un campo más amplio de mejora.

Los Turbofan son máquinas que funcionan en condiciones extremas y ponen al límite los materiales tanto térmicamente como estructuralmente, La eficiencia pasa por emplear nuevos materiales que puedan trabajar en condiciones más extremas si cabe y que sean más ligeros para así aumentar el binomio rendimiento/potencia del motor.

Actualmente se trabaja con materiales punteros como las superaleaciones de níquel, y se investiga en nuevos supermateriales como los intermetales, como el Aluminio de titanio. Los intermetales están en fase de prueba. Se necesitan años para comprender el comportamiento de los metales sometidos a condiciones de trabajo extremas, en lo relativo al creep, y a la fatiga del material.

¿Cual es el futuro?

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Esquema de un turbofan. Ilustración de K. Aainsqatsi, via Wikimedia Commons

Pues el futuro pasa por desarrollar mejorar los turbofan existentes desacoplando el compresor de baja presión y el ventilador y desarrollar la tecnología propfans, en la que las que el ventilador que mueve la turbina va sin carenado. Con ambas soluciones se espera ahorrar en combustible.
A más largo plazo, podríamos tener motores cohete alimentados por aire, véase el scramjet.

Otra forma de reducir emisiones consiste en actuar sobre el combustible, actualmente los combustibles son querosenos y naftas. Los combustibles para los motores a reacción se suelen denominar en general como jet-fuels. En este caso una reducción en la emisión de gases se centra en aumentar la eficacia del combustible y el empleo de biocombustibles, que suelen emitir menos CO2 en el proceso de combustión. Se podrían emplear otros tipos de combustible «más revolucionarios» y sostenibles, sin embargo supondría un cambio tecnológico de los motores, a lo que es reacia la industria aeronaval bien porque el cambio supone una inversión multimillonaria. Existen proyectos de aplicar en los aviones lo que se desarrolla en tierra, como es el uso de aviones híbridos y aviones que usan hidrógeno como combustible, ambas tecnologías están aún “en pañales”, para ser aplicadas en la aviación comercial.

Fuentes:

ICAO, n.d. Aircraft Engine Emissions [WWW Document]. Aircraft Engine Emissions. URL http://www.icao.int/environmental-protection/pages/aircraft-engine-emissions.aspx (accessed 3.1.15).

Climate Change : Alternative Fuels [WWW Document], n.d. URL http://www.icao.int/environmental-protection/Pages/alternative-fuels.aspx (accessed 3.1.15).
Ecofys – Biojet fuels: Paving the way towards low carbon aviation [WWW Document], 2015. .

Ecofys. URL http://www.ecofys.com/en/press/biojet-fuels-paving-the-way-towards-low-carbon-aviation/// (accessed 3.7.15).

Motores [WWW Document], n.d. URL https://www.aero.upm.es/departamentos/economia/investiga/Informe%202007/46Motores.html (accessed 3.5.15).

Scramjet Propulsion [WWW Document], n.d. URL http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/scramjet.html (accessed 3.9.15).

The Jet Engine Revolution – The Naked Scientists [WWW Document], n.d. URL http://www.thenakedscientists.com/HTML/articles/article/the-jet-engine-revolution/ (accessed 3.1.15).

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