Se propone un método innovador para reducir el impacto climático de la aviación haciéndola más sostenible

Si miras hacia el cielo en un día despejado, lo más probable es que notes nubes finas, lineales y blancas que siguen detrás de los aviones, también conocidas como estelas de condensación.

La formación de estas estelas de aviones

Las nubes de hielo asociadas a las estelas son un proceso complejo que implica la mezcla de gases de escape calientes con aire frío. Dependiendo de las condiciones atmosféricas, las partículas de hielo de las estelas pueden durar un corto tiempo o persistir durante varias horas o más. Antes de disiparse, atrapan el calor que de otro modo se liberaría en el espacio, contribuyendo al cambio climático.

Un estudio que analizó la contribución de la aviación al cambio climático entre 2000 y 2018 concluyó que los estelas crean el 57 por ciento del impacto del calentamiento de la industria, significativamente más que las emisiones de CO2 de la quema de combustible.

Fangqun Yu, profesor de investigación senior del Centro de Investigación de Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Albany, ha desarrollado un modelo avanzado para simular la formación de estelas y ha publicado varios artículos científicos sobre la formación y las propiedades de las partículas de hielo de dichas nubes.

En un nuevo estudio, publicado en la revista ACS ES y T Air, Yu sugiere que agregar una pequeña cantidad de partículas nucleadoras de hielo en el escape del motor de la aeronave podría hacer que las estelas sean mucho menos dañinas al acortar su vida útil.

"Las partículas nucleantes de hielo son pequeñas motas que actúan como semillas para que se formen cristales de hielo", dijo Yu. "Debido a que pueden desencadenar la formación de hielo a temperaturas más cálidas, toman vapor de agua en el escape del avión antes y hacen crecer cristales lo suficientemente grandes como para que la gravedad los saque de la atmósfera. Eso significa estelas de vida más corta, lo que en última instancia reduce su efecto de calentamiento a un nivel muy pequeño".

La técnica de Yu propone agregar materiales nucleadores de hielo, como yoduro de plata, triyoduro de bismuto u otros materiales adecuados que pueden congelarse de manera eficiente y tener bajos impactos ambientales, en el escape de la aeronave durante el vuelo.

Para probar el método en condiciones del mundo real, Yu y su equipo de investigación utilizaron el modelo de Microfísica de Aerosol y Contrail, una herramienta de simulación que rastrea lo que sucede dentro de una columna de escape de avión en los segundos después de que sale del motor.

Los resultados de su método mostraron una reducción de hasta 50 veces en el número de cristales de hielo de las estelas formadas.

"La cantidad de material nucleador de hielo necesario es muy pequeña, comparable o incluso menor que la que normalmente consumen los planes de aceite de lubricación", dijo Yu. "También porque la aplicación ocurriría en lo alto de la atmósfera durante los vuelos, y en pequeñas cantidades, nuestro modelado temprano muestra que el material que llega al suelo sería insignificante. Aún así, necesitamos examinar más a fondo cómo estas partículas añadidas podrían influir en las partículas de nucleación de hielo natural, la formación de nubes y la precipitación".

Aviación más sostenible

Yu ha estudiado la microfísica de las partículas en la atmósfera, incluida la formación de estelas y su impacto en el medio ambiente durante más de dos décadas.

A principios de este año, recibió 1,5 millones de dólares de la Fundación Simons, una organización privada que apoya la investigación científica y matemática, en parte para explorar su técnica de reducción de contrailes.

Si bien se necesita más investigación y pruebas antes de que la técnica de Yu pueda probarse en aviones, él cree que los primeros resultados son prometedores.

"En el futuro, esperamos probar y refinar nuestro método propuesto a través de experimentos de laboratorio controlados y mediciones de campo", dijo Yu. "También llevaremos a cabo más simulaciones para evaluar más a fondo su eficacia y posibles impactos ambientales".

Además de este trabajo, Yu también se está asociando actualmente con un equipo de GE Research para ayudar a comprender mejor el impacto de los combustibles de aviación limpios y las nuevas tecnologías de motores en la formación de estelas.

Referencia

Fangqun Yu. Sustainable Aviation: Minimizing Aircraft Contrail Ice Particle Formation and Climate Effects by Controlled Seeding of Ice Nuclei Particles. ACS ES y T Air,https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestair.5c00241