Los combustibles para aviones de combustión más limpia elaborados a partir de fuentes sostenibles pueden producir entre un 50% y un 70% menos de estelas de cristal de hielo a una altitud de crucero, lo que reduce el impacto de la aviación en el medio ambiente, según una investigación realizada por la Nasa y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR).
Las formaciones de estelas de cristal de hielo pueden permanecer en la atmósfera superior durante horas y afectar la forma en que la Tierra se calienta y enfría. Producen aumentos localizados de temperatura, que con el tiempo impactan en el cambio climático.
“Sabemos que la formación de estelas a partir de los gases de escape de los chorros tiene un impacto más grande e inmediato en el clima que las emisiones de dióxido de carbono”, dijo Richard Moore, científico de la Nasa en el Centro de Investigación Langley en Virginia. «Esta investigación muestra que tenemos la oportunidad de utilizar combustibles alternativos para realizar cambios inmediatos que podrían ayudar al planeta».
La investigación se publicó en la revista de investigación Nature Communications Earth & Environment. Moore fue uno de los 29 colaboradores del artículo. Christiane Voigt, jefa del Departamento de Física de la Nube del Instituto DLR de Física Atmosférica, fue la autora principal.
El escape del motor a reacción incluye vapor de agua y partículas de hollín. A medida que el vapor de agua se enfría, se condensa. Los cristales de hielo se forman cuando el agua superenfriada interactúa con el hollín de los gases de escape o con las partículas presentes de forma natural en el aire.
Al usar combustible alternativo, los motores a reacción liberan menos partículas de hollín, lo que resulta en menos formaciones de cristales de hielo. Los cristales que se forman son más grandes, pero eso no crea un problema porque caen más rápidamente y se derriten en el aire más cálido de abajo.
«Si bien los modelos informáticos han demostrado que el número de cristales de hielo de las estelas de condensación debe variar proporcionalmente con las emisiones de partículas de escape de los motores de los aviones, ha sido realmente difícil establecer este vínculo mediante la observación», dijo Moore.
Eso cambió en 2018 cuando la Nasa y el DLR llevaron a cabo una campaña conjunta de investigación de vuelo. Conocido como el experimento de Emisión e Impacto Climático del Combustible Alternativo por DLR y ND-MAX («N» de Nasa, «D» de DLR y MAX para la máxima oportunidad de investigación) por la Nasa, la campaña se organizó desde la Base Aérea Ramstein al suroeste de Frácfort.
La colaboración internacional vio al avión A320 de investigación de tecnología avanzada del DLR quemando biocombustibles alternativos, mientras que el «Laboratorio de vuelo» DC-8 de la Nasa siguió una distancia segura, muestreando y analizando gases y partículas en la estela del avión alemán.
El experimento fue el último paso de una serie de campañas de investigación, algunas en los Estados Unidos y otras en Alemania, que utilizaron diferentes aeronaves, condiciones de vuelo y técnicas de muestreo para construir una base de conocimientos sobre combustibles alternativos.
La Nasa dirigió programas de vuelos de investigación anteriores sobre California llamados Efectos de combustibles alternativos en estelas y emisiones de cruceros (ACCESS I y II) en 2013 y 2014. Durante estas campañas, el DC-8 de la Nasa quemó los combustibles alternativos, mientras que aviones más pequeños de clase ejecutiva, como como el Falcon HU-25 de la Nasa y el DLR Falcon 20, volaron detrás para recopilar datos.
Esos vuelos mostraron que el uso de una mezcla de mitad biocombustible y mitad combustible regular redujo las emisiones de hollín hasta en un 50% -70%. Los investigadores tenían la intención de estudiar la investigación de estelas como parte de las campañas ACCESS, pero las condiciones atmosféricas impidieron la formación de estelas. Las pruebas más recientes en Alemania permitieron a los investigadores recopilar los datos que necesitaban.
“Lo emocionante de este nuevo artículo es que todas las piezas del rompecabezas finalmente encajaron en su lugar: teníamos las mezclas sostenibles de combustible de aviación, el avión de investigación DLR ATRA y Nasa DC-8 de clase mundial y una meteorología favorable para la formación estelas de condensación”, dijo Moore.
El combustible alternativo es una de varias áreas de investigación que los innovadores aeronáuticos de la Nasa están explorando para hacer que la aviación sea más sostenible. Al desarrollar y probar nuevas tecnologías para aeronaves de próxima generación y nuevas herramientas de automatización, la Nasa trabaja para hacer que las operaciones en el espacio aéreo sean más seguras y ecológicas.
La Nasa se asocia con la industria, la academia y otras agencias gubernamentales a través de su Asociación Nacional de Vuelo Sostenible para lograr una agenda agresiva de cambio climático para la aviación. La asociación busca reducir las emisiones de carbono de la aviación para 2050 en comparación con su nivel de 2005, y lograr emisiones netas cero para 2060.
