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Em 2019, antes da pandemia, a aviação comercial transportou mais de 4.500 milhões de toneladas de passageiros e transportou cerca de 61 milhões de toneladas de carga. Nesse período, a demanda de voos cresceu em torno de um 5 % por ano. Essas cifras devem ser feitas dependendo de pessoas e empresas de conexões aéreas, também nos Estados Unidos.
Esse crescimento planta um retorno para a indústria aeronáutica e para as comunidades que recebem voos: como reduzir o impacto ambiental sem deixar de conectar regiões distantes? A resposta não depende de uma única solução. Exija melhorar o uso de combustíveis, ampliar as opções de combustíveis alternativos, projetar aviões mais eficientes e testar novas formas de propulsão e operação.
O objetivo é reduzir emissões e carbono sem perder conectividade. Este guia aborda projetos, políticas e avanços que impulsionam uma aviação sustentável, além de iniciativas de aviação sustentável. Também examinamos como as mudanças práticas podem abordar uma aviação sustentável para as necessidades de passageiros, trabalhadores e comunidades.
Por que os voos geraram um impacto ambiental
Os voos de comunidades conectadas, mas também liberam gases que afetam o clima e o ar local. Seu impacto ambiental não depende apenas do dióxido de carbono: a altitude e as condições de voo também influenciam.
Emissões de dióxido de carbono e outros gases
Ao queimar combustíveis fósseis, os motores produzem CO₂. A aviação se aproxima do 2% ao 3% das emissões globais deste gás. O carbono permanece na atmosfera e contribui para a mudança climática e o efeito invernal.
Os motores também liberam óxidos de nitrogênio, ou NOx. Esses gases alteram os níveis de metano e ozônio na atmosfera. Em menor altura, pode melhorar a qualidade do ar e afetar a saúde humana e os ecossistemas. Saiba mais sobre o impacto ambiental dos voos.
Estelas de condensação e tráfego aéreo
O vapor de água do escape pode condensar-se em partículas e formar estelas brancas. Algumas duram horas e se expandem até se transformarem em nuvens cirrus que retêm calor. Por isso, o IPCC estima que o efeito climático total da aviação rondou o dobro do causado pelo seu CO₂ direto. O tráfego aéreo e as condições atmosféricas determinam onde aparecem estas estas.
Aviação sustentável: objetivos para reduzir as emissões
Os planos climáticos estabelecem um rumo para o setor, mas alcançar metas exige mudanças concretas. Os Estados Unidos e a comunidade internacional já definiram metas para 2050.
O compromisso dos Estados Unidos para alcançar emissões líquidas zero em 2050
Em novembro de 2021, os Estados Unidos apresentaram o Plano de Aviação para Ação Climática. O país se comprometeu a registrar zero emissões líquidas de gases de efeito invernal em seu setor aéreo para 2050. A meta busca apoia a redução do impacto climático sem perder conexões entre comunidades.
Os objetivos da OACI e a transição global do setor
Na sua 41.ª Asamblea, a OACI adotou uma meta aspiracional de emissões líquidas zero de carbono para os voos internacionais em 2050. Também se tornou referência para melhorar um 2 % no ano a eficiência do combustível e manter as emissões líquidas de carbono no nível de 2020.
«Legar a 2050 exige combinar inovação, eficiência e decisões firmes desde hoje».
A escala de retorno é grande: com a frota e o rendimento atual, o tráfego aéreo mundial precisaria de mais de 620 megatoneladas de combustível em 2050 e geraria cerca de 2.000 megatoneladas de CO₂. Para reduzir essas emissões, a aviação civil deverá combinar combustíveis com menor ruído, melhores operações, novas tecnologias e medidas econômicas.
Combustível sustentável de aviação: o que é e como é utilizado
O combustível sustentável é conhecido como SAF, sigla de combustível de aviação sustentável. Entidades independentes podem certificar-se de acordo com critérios ambientais. Embora sua produção varie, sua função é a mesma: aviões alimentares de reação e redução de emissões durante seu ciclo de vida.
Compatibilidade do SAF com aviões e sistemas de fornecimento atuais
Antes de iniciar voos comerciais, cada combustível deve superar a homologação e cumprir os padrões de segurança e desempenho da ASTM International. Suas propriedades físicas e químicas parecem muito semelhantes às do combustível fóssil, por isso você pode esclarecer com segurança.
Uma vantagem prática é que o SAF funcione com a frota atual e a infraestrutura aeroportuária existente. Não exige mudanças em aviões, motores de combustão ou sistemas de fornecimento. Assim, o uso de combustíveis alternativos pode aumentar sem substituir equipamentos.
- Em janeiro de 2022, a ASTM aprovou vários processos de produção.
- Também havia duas vias de coprocessamento, com um limite de mistura do 5%.
- Oslo ofereceu SAF desde 2016; depois de se juntar a Los Angeles e Estocolmo.
Este pedido ajuda a testar o combustível em operações reais. Para ampliar sua disponibilidade, aeroportos e fornecedores devem coordenar a compra, o armazenamento e a entrega nas aerolíneas.
Matérias primas e vias para produzir combustíveis sustentáveis
A origem de cada combustível influencia seu custo, disponibilidade e quantidade de carbono. Por isso, amplie as matérias primas e compare os resultados dos processos chaves para o uso de combustíveis na aviação dos Estados Unidos e no longo prazo. O termo combustível de aviação também é usado na indústria.
Aceites, gramíneas e resíduos agrícolas
A rota HEFA-SPK transforma óleos vegetais, gorduras animais e óleo de cozinha usados por hidrogenação. Estas matérias primas podem gerar um combustível sustentável compatível com motores atuais. No entanto, sua disponibilidade é limitada até onde você pode criar esta via. Conheça outras rotas de produção de SAF.
Biomasa, álcoois e processos termoquímicos
A fermentação contém açúcares em álcool. Desde 2021, ASTM tem aprovado rotas de Gevo e LanzaTech. Outras tecnologias gaseificam madeira e resíduos agrícolas ou florestais, e depois usam a síntese Fischer-Tropsch para obter FT-SPK e FT-SPK/A. Assim, diferenças materiais primas podem ser combustíveis alimentares de aviação.
Eletrocombustíveis com eletricidade renovável e dióxido de carbono capturado
Esses combustíveis combinam eletricidade renovável, água e dióxido de carbono capturado ou administrado. A síntese Fischer-Tropsch ou o metanol permite convertê-los em líquidos. Na Ilha, Mammoth, da Climeworks, projeta capturar 36.000 toneladas de CO₂; sua capacidade será dez vezes à de Orca. Mais fontes de energia e carbono capturados poderiam diversificar as opções e reduzir as emissões.
Certificação, ciclo de vida e limites do SAF
O nome de um combustível não é suficiente para medir o benefício climático. A certificação é revisada como é obtida e produzida, além de seus efeitos ambientais, sociais e econômicos. Para quem quiser comparar opções de combustível de aviação nos Estados Unidos, esses critérios ajudam a separar dados verificáveis de promessas ampliadas.
Critérios de certificação e redução de emissões
O cálculo do ciclo de vida considera as emissões de gases desde a matéria prima até o uso em aviões. Algumas estimativas atribuídas a combustível de aviação sustentável uma redução de gases com efeito de inverno até o 80%; Outros, mais otimistas, têm até um 95% com menos CO₂. Nenhuma cifra é equivalente, pode depender do método e da fonte de energia.
A união europeia, através do RED II, fixou os guarda-chuvas do 50%, 60% ou 65%, dependendo do início das operações da planta. CORSIA pede pelo menos um 10% de redução líquida em frente ao combustível fóssil para reatores. A OACI reconhece esquemas como ISCC e RSB.
Uso do solo, biodiversidade e alimentos
A certificação também examina as mudanças de uso do solo posteriores a 1º de janeiro de 2008. Cultivos destinados ao combustível podem competir com os alimentos e aumentar os riscos de desmatamento ou perda de biodiversidade. Um menor impacto exige matérias primas responsáveis e avaliação do ciclo de vida completo.
«Uma cifra de redução só pode ser considerada todo o processo, desde a origem até o tanque».
Aviões mais eficientes: motores, materiais e design aerodinâmico
Além de mudar a energia que usam, os fabricantes melhoram a forma e a estrutura de cada aeronave. Na indústria aeronáutica, isso ajuda a gastar menos combustível e reduzir as emissões por voo.
Estruturas leves para gastar menos combustíveis
O Boeing 787 e o Airbus A350 usam uma grande proporção de materiais compostos. A fibra de carbono pesa menos que o alumínio e oferece resistência; o grafeno também é estudado por seu pouco peso. Uma estrutura leve requer menos energia durante a descida, a subida e o voo de cruzeiro. Isso significa que o consumo de combustível é baixo e pode diminuir a quantidade de carbono.
Formas que cortam a resistência do ar
Infelizmente, mais delgadas e largas, winglets em seus extremos e superfícies de controle otimizadas ajudam a que os aviões avancem com menos resistência. Os equipamentos testados são feitos com simulações e túneis de vento antes de levá-los à aviação comercial.
- Menos arrasto pode melhorar o uso de combustíveis.
- Um design eficiente contribui para reduzir as emissões de CO₂.
- O benefício depende do avião, da rota e das condições de voo.
«Cada melhor em peso e soma aerodinâmica durante milhas de voo».
Junto com combustíveis de menor peso, essas mudanças oferecem uma via prática para registrar emissões nos aviões atuais.
Propulsão elétrica e híbrida para voos de curta distância
Os motores elétricos oferecem uma opção para rotas regionais. Você pode reduzir o ruído e ter menos peças móveis que os motores de combustão. Em voos totalmente elétricos, não são produzidas emissões diretas durante o trajeto, embora o impacto total dependa das fontes de energia que carregam as baterias.
O retorno da densidade energética e o peso das baterias
A tecnologia atual armazena menos energia por peso do que o combustível para aviões. Por isso, as baterias limitam o alcance e podem reduzir a carga útil. Alguns protótipos para uns 20 passageiros e rotas de até 400 quilômetros pesam 3,5 toneladas por suas baterias.
Os sistemas híbridos combinam motores elétricos e de combustão. Isso ajusta a propulsão em cada fase do voo e pode diminuir o consumo de combustível. Os modelos elétricos puros buscam voos com zero emissões diretas; os híbridos podem servir como passo de largo para a aviação regional.
- As baterias de íon-lítio requerem controles rigorosos de segurança.
- As baterias de estado sólido podem melhorar a capacidade e a segurança.
- Ambas as opções ainda devem ser testadas em aviões e operações reais.
O uso desses sistemas pode registrar emissões e carbono em rotas curtas, enquanto os combustíveis continuam sendo clave para outros bandejas.
Hidrogênio como alternativa para aviação de longo alcance
O hidrogênio pode alimentar aviões de duas formas: gerar eletricidade ou queimar em motores adaptados. Cada rota oferece vendas distintas, mas ambas exigem testes e equipamentos especiais. Para a aviação, esta opção ainda está em desenvolvimento.
Pilas de combustível e motores adaptados
As pilhas de combustível contêm o hidrogênio em eletricidade e emitem apenas vapor de água durante o voo. Isso pode permitir zero emissões diretas de dióxido de carbono. Os motores de combustão adaptados, em mudança, que são hidrógenos e podem aproveitar parte da experiência técnica existente.
Em 2023, a empresa alemã H2Fly realizou uma demonstração descrita como o primeiro voo com hidrogênio líquido. A tentativa mostrada avança, mas não há confirmação do uso comercial. Las pilas podem favorecer aviões de maior alcance; Os motores de combustão modificados são outra via de desenvolvimento.
Almacenamiento e infra-estrutura na terra
O hidrogênio ocupa mais espaço que os combustíveis fósseis para armazenar a mesma energia. Por isso, você precisa de tanques especiais e condições de frio extremo. Os aeroportos também tendem a adaptar sistemas de produção, distribuição e carregamento de combustíveis.
Estas obras elevam os custos e exigem coordenação entre aerolíneas, fabricantes e operadores aeroportuários. A redução das emissões dependerá de como o hidrogênio e a energia usados serão produzidos. Seu transporte a largo plazo requer resolver esses retos antes de ampliar seu uso.
Rotas e operações que ajudam a reduzir o consumo de combustível
Um voo eficiente não depende apenas do design do avião. Também é importante a rota que segue e como se organiza cada etapa da viagem. Nos Estados Unidos, uma melhor coordenação pode evitar minutos de espera e longos períodos de espera.
Gestão do tráfego aéreo e planejamento de trajetórias
A OACI incluiu uma gestão mais eficaz do tráfico aéreo entre as medidas para melhorar a eficiência e reduzir as emissões. As rotas diretas e os elevadores bem coordenados ajudam a limitar o consumo de combustível. Assim, os aviões podem percorrer menos distância e gastar menos energia durante o trajeto.
O estudo da NASA é melhor com modelagem computacional, simulações e testes de campo. Seus equipamentos analisam como as rotas e as decisões operacionais que afetam as emissões em fases distintas do voo.
- Menos esperanças antes do desespero.
- Menos desvíos durante o recorrido.
- Melhor coordenação entre pilotos e controladores.
Essas mudanças práticas complementam os novos combustíveis e as melhores técnicas. Também podemos aportar sem esperar pela renovação de toda a frota, um passo importante para a aviação e seu impacto climático.
Projetos aeronáuticos que impulsionam a inovação sustentável
As experiências em voo contêm novas idéias e dados úteis para a indústria aeronáutica. Desde laboratórios dos Estados Unidos até projetos internacionais, esses esforços comparam desempenho, segurança e efeitos climáticos.
Investigação da NASA em materiais, voos e combustão
A NASA combina modelos de computador com ensaios de materiais e componentes. Também usa túneis de vento e testes de voo para estudar o consumo de combustível e melhorar o design dos aviões.
No laboratório, seus equipamentos analisam emissões e combustão. Então avalie como ele combustível de aviação sustentável e outros combustíveis podem alterar o rendimento, a qualidade do ar e o carbono liberado. Essas tentativas de redução de emissões, embora cada avanço possa exigir milhões de dólares.
Voos de teste com SAF e demonstrações com hidrogênio
Em outubro de 2021, a Airbus iniciou um estúdio de voo com um avião de passageiros exclusivo que usava SAF sem confusão. Em 2023, a H2Fly demonstrou um voo com hidrogênio líquido. Ambos os ensaios exploram opções distintas combustível de aviação convencional e ampla investigação de aviação sustentável.
Solar Impulse e o potencial da energia solar
Liderado por Bertrand Piccard e André Borschberg, Solar Impulse deu a volta ao mundo com energia solar. Seu logro mostrou o potencial da aviação elétrica, mas não tente ainda que esta solução sirva para voos comerciais de longa distância.
Políticas, inversão e desafios para ampliar as soluções
As metas climáticas precisam de regras claras e apoio financeiro. Nos Estados Unidos, esses incentivos buscam acelerar novas opções sem frear as conexões aéreas.
Incentivos e mandatos para os combustíveis
A Lei de Redução da Inflação previu um crédito fiscal entre 2025 e 2027 para combustíveis que reduz pelo menos um 50 % os gases de efeito invernal durante seu ciclo de vida. Também destina 300 milhões de dólares para investigação, produção e distribuição de combustível de aviação sustentável.
Em junho de 2022, o Conselho da União Europeia estabeleceu cotas de SAF de 2 % para 2025, 5 % para 2030 e 63 % para 2050. Além disso, estabeleceu metas de combustível sintético de 0,7 % e 28 % para esses dois anos. O cumprimento exige normas coordenadas entre países.
Custos e colaboração para crescer
A indústria aeronáutica britânica estima que as melhores tecnologias custarão às aerolíneas entre 710.000 e 740.000 milhões de dólares até 2050. A inversão deverá ser repartida entre empresas e governos, com regras estabelecidas para fabricantes e operadores.
«A redução de emissões exige inversão constante e cuidados que deem confiança a todo o setor».
O retorno também é importante para a economia: o setor aéreo europeu sustenta 13,5 milhões de funcionários e gera um bilhão de euros, equivalente a 4,4 % do seu PIB.
Conclusão
Reduzir o impacto ambiental dos voos não depende de uma única inovação. O SAF, os aviões mais eficientes, a propulsão alternativa e as melhores operações podem ser complementares para reduzir emissões e consumo de combustível. Esta visão de aviação sustentável requer avaliar cada avanço com dados claros.
A OACI estabeleceu para 2050 a meta aspiracional de emissões líquidas de carbono zero em voos internacionais. Para medir o progresso, os combustíveis precisam de certificação e análise de seu ciclo de vida, desde as matérias primas até seu uso.
Os projetos da NASA, H2Fly e Solar Impulse refletem etapas separadas de investigação e demonstração. Governos, aerolíneas, fabricantes e investigadores devem colaborar para ampliar soluções, reduzir emissões e manter a conectividade aérea. Assim, um transporte aéreo mais sustentável pode avançar com responsabilidade e seguir a união de comunidades e empresas.
