Hidrogenul, salvatorul avionului „verde”? Criza climatică, combustibilii noi și transportul aerian

Hidrogenul, arma „eco”? Biocombustibilii ar trebui să contribuie la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Dar, pe termen lung, transportul aerian se va baza pe hidrogen. O sursă de energie cu o serie de constrângeri dar cu multe schimbări în perspectivă. Să zbori fără să poluezi prea mult: este posibil? Și dacă da, când? Acestea sunt întrebările care vor fi pe ordinea de zi a celei de-a 54-a ediții a Salonului aeronautic de la Le Bourget (Seine-Saint-Denis), în Franța, cel mai important salon aeronautic și spațial din lume, care se deschide luni.

„Pilotajul ecologic”

Într-un moment în care efectele schimbărilor climatice, legate de activitățile umane, devin din ce în ce mai vizibile, sectorul aviației, care este responsabil pentru 5% până la 6% din încălzirea globală, intenționează să devină mai curat. În fața criticilor, reprezentanții celor 193 de state membre ale Organizației Aviației Civile Internaționale (OACI), o agenție a ONU, au ajuns în octombrie anul trecut la un „acord istoric” care vizează atingerea neutralității în materie de carbon până în 2050.

Pentru a atinge acest obiectiv, aviația civilă intenționează să acționeze în etape. O serie de companii aeriene au integrat deja în flotele lor aeronave de nouă generație, care consumă mai puțin kerosen. Aceste eforturi de economisire a combustibilului sunt completate de măsuri de „pilotaj ecologic”, de studii privind optimizarea traiectoriilor, de posibilitatea de urcare și coborâre continuă (și nu în etape) și de electrificarea a tot ceea ce se poate face la bordul aeronavei.

Franța, gazda salonului, nu are intenția de a sta pe margine în acest efort. „Noi, francezii, trebuie să fim campionii avioanelor care consumă foarte puțin”, a declarat vineri,  Emmanuel Macron. El a anunțat că 300 de milioane de euro vor fi investite în fiecare an, între 2024 și 2030, pentru a dezvolta industria aeronautică.

Digi24.ro

Un român a vrut să fure bani dintr-un bancomat din Italia și a rămas fără o mână

Gătesc și zbor. Gătesc

Dar, dincolo de aceste aspecte, una dintre prioritățile majore se referă la combustibilii sustenabili pentru aviație (sustainable aviation fuels, SAF). Aceștia sunt, în principal, biocombustibili produși din ulei alimentar uzat, grăsimi animale sau deșeuri vegetale. Câștigurile sunt considerabile: În 2021, Le Monde a explicat că utilizarea unui biocombustibil obținut din deșeuri menajere obișnuite reduce emisiile de dioxid de carbon (CO2, principalul gaz cu efect de seră) cu 94% față de utilizarea kerosenului.

Amestec în motoare

Amestecat cu kerosenul, biocombustibilul permite avioanelor să zboare fără a fi nevoie să fie modificate (atâta timp cât amestecul nu este prea mare). Și sunt puține voci care spun tot adevărul despre aceste amestecuri, mai precis despre impactul asupra motoarelor turboreactoare, care sunt, totuși, proiectate să meargă cu kerosen. Pentru a ilustra progresele înregistrate în acest domeniu, Airbus a ridicat în aer un Airbus A380 alimentat cu 100% biocombustibil în martie 2022. Constructorul susține că toate avioanele sale „sunt în prezent certificate să zboare cu până la 50% SAF în amestec cu kerosen. Obiectivul este de a obține o certificare 100% SAF până la sfârșitul acestui deceniu”.

Deocamdată, reglementările europene impun doar un amestec de 1%. Până în 2050, acesta ar trebui să fie de 70%, conform foii de parcurs REfuelEU Aviation a UE. Realizarea acestui obiectiv va necesita eforturi majore, deoarece producția de biocarburanți rămâne „confidențială”, notează climatologul Nicolas Bellouin, director executiv al proiectului Climaviation, în parteneriat cu autoritatea franceză pentru aviație civilă (DGAC), Institutul Pierre-Simon Laplace și agenția națională franceză de cercetare aerospațială (Onera).

„Suntem departe, dar asta pentru că provocarea de astăzi este producția”, a adăugat Julian Manhes, specialist în biocombustibili la Airbus, la sfârșitul anului 2022. Acest lucru ar trebui să înceapă să se concretizeze cu diverse proiecte, cum ar fi cel al gigantului francez TotalEnergies de la Grandpuits (Seine-et-Marne). În curs de reconversie, acesta ar trebui să producă biocombustibil pentru industria aerospațială începând cu 2025. Vineri, Emmanuel Macron a anunțat, de asemenea, instalarea în curând a unei fabrici de biocombustibil în regiunea Pyrenees-Atlantiques, la Lacq. Iar președintele a dat asigurări că va putea îndeplini obiectivul UE de a încorpora 6% SAF în carburanți până în 2030: „Am asigurat capacitatea de a produce 500.000 de tone în Franța”.

Digisport.ro

O actriță celebră din SUA a văzut un român și a izbucnit imediat în râs. Ce a urmat

E-carburantul

Un alt combustibil sustenabil pentru aviație este e-carburantul, cunoscut și sub numele de „combustibil sintetic” sau „electrocombustibil”. Acesta este fabricat după „electroliza apei pentru a produce hidrogen cu emisii reduse de carbon, care este apoi combinat cu CO2 (…) pentru a produce un combustibil”, explică Comisia franceză pentru energie atomică și energii alternative (CEA). Acest CO2 ar putea fi colectat, de exemplu, de la fabricile de ciment, oțelării și incineratoare, sau captat direct din atmosferă, citează CEA. Totuși, această tehnologie este încă în fază incipientă, deoarece „electrocarburanții sunt mai complex de produs decât biocarburanții” explică Maxence Cordiez, inginer la CEA, scrie Franceinfo.

Hidrogenul este salvatorul?

Yves Gourinat, profesor la institutul de aeronautică Isae-Supaero, are dificultăți în a convinge oamenii în privința SAF. „Este o tranziție posibilă. Cred în ea pe termen scurt, dar nu și pe termen lung”, spune acest fizician, care vede combustibilii sustenabili ca pe o prelungire inutilă a ceea ce există deja. „Thomas Edison nu a inventat becul reinventând lumânarea”, spune el. „Trebuie să schimbăm tehnologia, să schimbăm cadrul de referință”.

Apă în loc de CO2

Pentru Gourinat, viitorul aviației civile se află în hidrogen. Același lucru este valabil și pentru producători. Marc Hamy, vicepreședintele pentru afaceri corporative la Airbus, a subliniat acest aspect în cadrul unei conferințe la Airbus Air and Space Academy la sfârșitul lunii aprilie. De ce atâta optimism? Hidrogenul permite aeronavelor să emită vapori de apă în loc de CO2 și este foarte eficient: la aceeași greutate, generează de trei ori mai multă energie decât kerosenul.

Există două opțiuni pentru utilizarea sa la aeronave. Ar putea fi transformat în energie electrică cu ajutorul unei pile de combustie. Aceasta ar putea alimenta un motor electric care să învârtă elicele. Aceasta este o opțiune viabilă pentru aeronavele mici, dar nu și pentru aeronavele comerciale convenționale. Cealaltă soluție, care ar funcționa pentru aeronavele mari, este arderea hidrogenului într-un motor cu combustie internă.

Teoriile frumoase nu zboară

Marea problemă este depozitarea: hidrogenul, de 11 ori mai ușor decât aerul, ocupă foarte mult spațiu. Dar poate fi stocat la presiune ridicată pentru a-i reduce volumul. Acesta este modul în care este cel mai des utilizat în mașinile alimentate cu hidrogen. Pentru a câștiga și mai mult spațiu, acesta poate fi lichefiat, fiind păstrat la -253°C. Un proces deja utilizat pentru lansatoarele spațiale. Prin urmare, nu este deloc surprinzător faptul că producătorul de motoare Safran, care lucrează în industria spațială și aviatică, să menționeze hidrogenul lichid în planul său de abordare a provocării climatice.

Hidrogenul, de patru ori mai voluminos decât kerosenul

Cu toate acestea, chiar și în forma sa lichidă, hidrogenul ocupă un volum de patru ori mai mare decât kerosenul. Prin urmare, ar fi nevoie de rezervoare uriașe pentru a-l transporta la bordul aeronavelor. Acest lucru ar putea însemna aeronave cu o nouă arhitectură, mai mari și mai înalte, cu mai puține locuri. Pistele de lucru sunt încă deschise, în timp ce adepții kerosenului denunță utopii.

În ceea ce privește hidrogenul, „se lucrează destul de mult în acest sector, chiar dacă nu avem încă prototipuri care să ne permită să spunem ce iese din el”, adaugă Nicolas Bellouin. Dar lucrurile ar putea deveni în curând mai concrete. Cu scopul de a finaliza o aeronavă pe hirdogen pentru 2035, Airbus ia în considerare o fază de testare în zbor în 2026. În ciuda acestui fapt, directorul executiv al proiectului Climaviation este sceptic. În opinia sa, „hidrogenul ar putea fi o piață de nișă”. Maxence Cordiez este la fel de prudent.

Cât de curat e combustibilul curat?

Hidrogenul se găsește deja în lansatoare spațiale, în autobuze  și în unele mașini. Rolls Royce a reușit chiar să îl folosească pentru a alimenta un motor de avion la sol. Cu toate acestea, beneficiile pentru mediu ale hidrogenului sunt utile doar dacă este el însuși curat. Producerea masivă de hidrogen ecologic sau exploatarea depozitelor naturale într-un mod ecologic rămâne o provocare, subliniază Laurent Catoire, director al unității de chimie și procese de la Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA).

„Hidrogenul mai are un drum lung de parcurs”, recunoaște Yves Gourinat, care se așteaptă totuși ca avioanele alimentate cu hidrogen să fie certificate în următorii 15 sau 20 de ani. „Provocarea este colosală”, confirmă Christophe Turpin, director de cercetare la CNRS și specialist în hidrogen. El arată un optimism ponderat, atrăgând atenția asupra schimbărilor globale pe care le aduce această potențială revoluție tehnologică. „Este un tot aici. Este un prim pas pentru a dezvolta tehnologia, dar trebuie să urmeze întregul ecosistem, pentru producție și aprovizionare”, arată el, subliniind că implementarea va fi inevitabil „foarte treptată”. „Aceasta este tehnologia de poimâine. Este următoarea mișcare”, insistă el.

Așa că mai bine reducem avioanele

Între timp, cercetătorul subliniază necesitatea de a utiliza avioanele „cât mai rar posibil” și de a efectua o „curățare majoră a zborurilor interne”. O anumită sobrietate este subliniată și de Nicolas Bellouin. „Piața aviației a crescut cu 30% între 2014 și 2018 înainte de pandemia Covid-19”, subliniază el. Dacă va continua în acest ritm, va trebui să reducem piața”.

Această reducere este imperativă, potrivit lui Maxence Cordiez. Chiar și înainte de ipotetica maturitate a hidrogenului, inginerul consideră că biocarburanții și e-carburanții, care vor apărea înaintea hidrogenului, „sunt înainte de toate o soluție pentru decarbonizarea aviației, odată ce am redus drastic traficul”. În opinia sa, „nu putem crede în mod rezonabil că acestea vor permite traficului aerian să continue să crească sau chiar să își mențină nivelul actual”.