e-SAF, la gran palanca a medio plazo para descarbonizar la aviación

Enlazando con la publicación y presentación del Trabajo Fin de Grado titulado ‘Estudio de prefactibilidad técnico-financiero para la producción de e-SAF en Costa Rica’ desarrollado por Luciana Naranjo Chaves y tutorizado por SynerHy, queremos realizar una nueva entrada en el blog de SynerHy para tratar el tema de los combustibles sostenibles para aviación, y en especial del e-SAF (combustible de aviación sostenible sintético).

El e-SAF producido mediante tecnología PtL (Power-to-Liquids) es visto como una gran palanca a medio plazo para descarbonizar la aviación, ya que utiliza electricidad renovable (solar, eólica) para convertir agua y CO₂ capturado en combustibles líquidos sintéticos con bajas emisiones de carbono, ofreciendo una solución escalable que reduce drásticamente la huella de carbono del sector aéreo, vital para cumplir objetivos climáticos a largo plazo.

SAF y e-SAF

El SAF y el e-SAF constituyen alternativas efectivas para disminuir las emisiones en el sector de la aviación y avanzar hacia una industria más sostenible. Con el desarrollo continuo de infraestructuras y tecnología, es previsible un mayor uso de estos combustibles en toda la cadena de suministro aérea. Es imprescindible la cooperación entre los distintos participantes del sector para superar los retos presentes y sacar el máximo provecho a estas soluciones sostenibles.

SAF (Sustainable Aviation Fuel o Combustible Sostenible de Aviación)

El SAF se produce transformando diversas materias primas (aceites usados, residuos agrícolas, biomasa, etc.) mediante procesos químicos y térmicos como HEFA (hidro procesamiento de ésteres y ácidos grasos) o Alcohol-to-Jet (AtJ) para obtener hidrocarburos sintéticos similares al queroseno convencional, reduciendo significativamente las emisiones de CO₂ en comparación con los combustibles fósiles.

El SAF representa una alternativa relevante para la descarbonización del sector aeronáutico. Aunque su combustión genera la misma cantidad de CO₂ que los combustibles convencionales, el factor de emisión de CO₂ de fuente al tanque (TTW) puede ser de 0 kgCO₂/kg de combustible, dado que su origen no es fósil. En contraste, el factor correspondiente a otros combustibles es de 3.16 kgCO₂/kg para Jet-A, Jet-A1, TS-1 o No. 3 Jet, y de 3.10 kgCO₂/kg para AvGas o Jet-B.

e-SAF Combustible de aviación sostenible sintético

El e-SAF es una forma avanzada de SAF que se produce utilizando tecnología de Power-to-Liquids (PtL). Este proceso convierte CO₂, agua y electricidad renovable en combustible. El e-SAF tiene el potencial de reducir las emisiones de GEI en hasta un 90% en comparación con el combustible convencional, al utilizar electricidad de fuentes renovables.

La adopción de e-SAF en aeropuertos implica la instalación de plantas de producción de combustibles sintéticos líquidos (PtL), capaces de generar productos con potencial de emisiones de gases de efecto invernadero casi nulas. Sin embargo, el e-SAF presenta desafíos técnicos y regulatorios que pueden resultar en costes de producción elevados. Estos altos costes pueden influir negativamente en las decisiones de inversión, lo que representa un riesgo para el desarrollo del mercado de combustibles sostenibles para aviación.

La ruta para producir PtL o e-SAF sería la siguiente:

1. Producción de hidrógeno mediante electrólisis utilizando energía renovable.

2. Captura de dióxido de carbono (CO₂): Capturar CO₂ del aire (Direct Air Capture – DAC) o de procesos industriales para usarlo como materia prima.

3. Síntesis de Gas de Síntesis (Syngas): Combinar el hidrógeno H₂ con el CO₂ para producir un gas de síntesis (syngas), una mezcla de monóxido de carbono CO e hidrógeno H₂. Se utiliza el reactor RWGS (reverse water gas shift).

4. Producción de Combustible Sintético (Fischer-Tropsch): Pasar el syngas a través del proceso Fischer-Tropsch (FT), que lo convierte en hidrocarburos líquidos. Opcionalmente, se puede producir metanol sintético primero y luego convertirlo a hidrocarburos (Methanol-to-Jet).

5. Refinamiento y Fraccionamiento: Procesar los hidrocarburos sintetizados mediante destilación y otros tratamientos para obtener un combustible similar al queroseno (Synthetic Paraffinic Kerosene – SPK), apto para aviación (e-SAF).

6. Mezcla: Mezclar el e-SAF con queroseno convencional para cumplir con las especificaciones de aviación, sin necesidad de modificar motores o infraestructura.

ReFuelEU Aviation, palanca normativa

La ReFuelEU Aviation es una normativa que busca asegurar que el transporte aéreo en la Unión Europea cumpla los objetivos climáticos establecidos para 2030 y 2050. A partir de 2025, los proveedores de combustible en aeropuertos de la UE deberán garantizar que el combustible disponible para las aerolíneas contenga un porcentaje mínimo de SAF, y para 2030, se exigirá un porcentaje mínimo de e-SAF. Ambos porcentajes irán aumentando gradualmente hasta 2050: el SAF pasará de un 2 % en 2025 a un 70 % en 2050, mientras que el combustible sintético pasará de un 0,7 % en 2030 al 35 % en 2050. Esto asegurando que el SAF cumpla con los criterios de sostenibilidad y ahorro de emisiones establecidos en la Directiva sobre Energías Renovables. Los combustibles incluidos en la normativa son:

• • Biocombustibles de aviación, especialmente los avanzados y los producidos a partir de residuos y desechos.

• • Combustibles sintéticos, elaborados con hidrógeno renovable.

• • Combustibles de carbono reciclado.

Como respuesta a la normativa, diferentes países han dado a conocer los planes de acción respecto al sector aéreo. Países como Alemania y el Reino Unido han establecido planes y estrategias concretas para que la aviación contribuya al cumplimiento de sus metas de cero emisiones netas.

El primer informe anual de la EASA – European Union Aviation Safety Agency – sobre la aplicación del Reglamento ReFuelEUAviation del 2024 ofrece una radiografía clara del progreso y de los retos hacia una aviación más sostenible en Europa. Algunos datos destacados: el 69 % de las materias primas para producir SAF se importó de fuera de la UE, principalmente de China (38%) y Malasia (12 %). Los combustibles sintéticos (e-SAF) aún no tuvieron presencia comercial significativa en 2024. El informe destaca que el progreso es innegable, Europa ha dado los primeros pasos firmes para cumplir con ReFuelEU Aviation, logrando altos niveles de cumplimiento y expansión del uso de biocombustibles sostenibles. Pero los retos también son claros: educar la dependencia internacional, impulsar la producción doméstica de SAF y especialmente de combustibles sintéticos y lograr una competitividad económica real frente al combustible fósil.

Uso del SAF y e-SAF en la Logística y la Cadena de Suministro

Como se ha comentado anteriormente, el SAF y el e-SAF están revolucionando la logística y la cadena de suministro en la industria de la aviación. Su uso no solo ayuda a las aerolíneas a cumplir con los objetivos de sostenibilidad, sino que también ofrece beneficios económicos a largo plazo.

A continuación, se enumeran algunos de los beneficios relacionados con la cadena de suministro:

• • Reducción de Costes de Carbono: Las aerolíneas que utilizan SAF pueden reducir sus costos de carbono, lo que es cada vez más importante en un entorno regulatorio que penaliza las emisiones.

• • Mejora de la Imagen Corporativa: Las empresas que adoptan prácticas sostenibles pueden mejorar su reputación y atraer a consumidores conscientes del medio ambiente.

• • Flexibilidad en la Producción: La producción de SAF y e-SAF puede adaptarse a diferentes materias primas y tecnologías, lo que permite a las empresas diversificar sus fuentes de combustible.

El e-SAF ofrece múltiples fortalezas, como su capacidad de integración directa en los sistemas actuales de combustible, logística y propulsión, así como un potencial de emisiones de gases de efecto invernadero casi nulo desde la producción hasta su uso. Además, presenta menor toxicidad en comparación con el combustible convencional derivado del petróleo y requiere menos agua y tierra que los biocombustibles.

¿Por qué una «gran palanca» a medio plazo?

A continuación, se describen las razones por las que el e-SAF se considera una gran palanca a medio plazo para descarbonizar el sector de la aviación.

• • Reducción Drástica de Emisiones: Permite reducir las emisiones netas de CO₂ del ciclo de vida en más del 80% comparado con el combustible fósil, crucial para la aviación.

• • Escalabilidad: La tecnología Fischer-Tropsch (parte del proceso PtL), aprovechando la experiencia de la industria del gas, puede soportar una producción a gran escala.

• • Circularidad: Utiliza CO₂ capturado y agua, creando un combustible con un ciclo de carbono más cerrado.

• • Compatibilidad: Al ser un combustible sintético, se puede usar en la flota actual de aviones sin modificaciones importantes, facilitando la transición.

• • Diversificación de SAF: Complementa otras rutas de SAF (como los biocombustibles de residuos) y ofrece una solución a largo plazo para reemplazar por completo los combustibles fósiles en la aviación.

Entre sus oportunidades destacan la combustión limpia, con bajo contenido de azufre y compuestos aromáticos, lo que contribuye a reducir la contaminación local y el impacto climático en altitudes elevadas. También puede impulsar economías locales en regiones con abundante energía solar y eólica, ofrecer servicios auxiliares a las redes eléctricas y fortalecer las cadenas de valor del hidrógeno.

Tendencias Futuras en la Industria

El futuro del SAF y e-SAF en la cadena de suministro de la aviación es prometedor, con varias tendencias emergentes como son:

• • Aumento de la Producción: Se espera que la capacidad de producción de SAF y e-SAF aumente significativamente en los próximos años, impulsada por inversiones en tecnología y políticas gubernamentales favorables.

• • Innovaciones Tecnológicas: La investigación y el desarrollo en tecnologías de producción de SAF continuarán, lo que permitirá la utilización de una gama más amplia de materias primas y procesos más eficientes.

• • Colaboraciones Estratégicas: Las alianzas entre aerolíneas, productores de combustible y gobiernos serán clave para escalar la producción y distribución de SAF y e-SAF.

Varios países están liderando la adopción del SAF, impulsados por políticas gubernamentales, inversiones en tecnología y un compromiso con la sostenibilidad. En 2024 y en Europa, alrededor de 25 suministradores de combustible sostenible (SAF) abastecieron 33 aeropuertos en estados miembros. El 99 % del suministro se concentró en solo cinco países: Francia, Países Bajos, España, Suecia y Alemania.

• • Suecia ha sido pionera en la producción y uso de SAF, con políticas que fomentan la sostenibilidad en la aviación. El país ha implementado incentivos para la producción de combustibles renovables y ha visto un aumento significativo en la capacidad de producción de SAF.

• • Estados Unidos: En EE. UU., la Ley de Reducción de la Inflación ha incentivado la inversión en tecnologías de energía limpia, incluyendo SAF. Varias aerolíneas y empresas están colaborando con productores de combustible para aumentar la disponibilidad de SAF en el mercado.

• • Reino Unido: mediante la “Jet Zero Strategy”, reafirma su compromiso legal de reducir el 100 % de las emisiones de gases de efecto invernadero para 2050, implementando desde 2025 un mandato de SAF que exigirá a los proveedores de combustible reducir las emisiones de la aviación en al menos un 10 % mediante el uso de estos combustibles para 2030.

• • Alemania: Alemania, a través de su “PtL Roadmap Sustainable Aviation Fuel”, busca cumplir con compromisos como el Acuerdo de París, el Green Deal europeo, el Programa de Acción Climática 2030 y la Estrategia Nacional de Hidrógeno, además de reducir en un 42 % las emisiones de CO₂ del sector transporte para 2030 (respecto a 1992) y alcanzar la neutralidad climática en 2050. El plan incluye impulsar combustibles SAF producidos con energías renovables.

• • Francia: Francia ha implementado políticas efectivas de eficiencia energética y ha comenzado a integrar SAF en su infraestructura de aviación. El país está trabajando para aumentar la producción de SAF y reducir su dependencia de combustibles fósiles.

• • España: España ya produce SAF a partir de materiales renovables como aceites de cocina usados (UCO) que, mediante el proceso HEFA (Hidrogenación de Ésteres y Ácidos Grasos), se transforman en un hidrocarburo similar al queroseno tradicional. Empresas como Moeve, Exolum o RIC Energy están impulsando en la actualidad proyectos para la producción de e-SAF.

Desafíos técnicos

A continuación, se enumeran algunos pasos críticos y desafíos técnicos para implementar una industria estable del e-SAF:

• • La eficiencia del electrolizador y el coste de la energía renovable impulsarán la economía total de e-SAF. El precio del e-SAF lo marca el H2.

• • La disponibilidad y la pureza de la materia prima de COz sigue siendo un cuello de botella. El origen del COz (biogénico/industrial vs DAC) influye en pureza, logística y trazabilidad. Se debe asegurar un COz  de calidad, próximo a la planta industrial de procesado y con garantías de origen.

• • La durabilidad del catalizador RWGS+FT/MTG define la eficiencia de conversión del proceso.

• • Demanda de agua y refrigeración: las planta PtL a gran escala consumen grandes cantidades de agua de proceso.

• • Permisos y certificación: RFNBO, contabilidad de carbono.

• • Los futuros Hubs PtL deben tener un buen acceso a red eléctrica, red de agua, un O&M cualificado y tener en cuenta la cadena local de suministros.

• • Política y finanzas: mandatos como ReFuelEU Aviation y contratos de compra a largo plazo con aerolíneas son clave para la bancabilidad de estos proyectos.

Para resumir, se pueden identificar tres claves en la toma de decisiones de inversión en proyectos PtL: un feedstock y trazabilidad real y certificada, un coste nivelado, así como ubicación cerca de fuentes renovables abundantes y COz.  Por último, una certificación y compatibilidad con la flota y la logística.

Factibilidad económica

El estudio de prefactibilidad técnico-financiera desarrollado por Luciana Naranjo permite cuantificar con rigor la viabilidad económica de una planta PtL y situar sus resultados frente a los rangos internacionales de mercado. En el modelo se evaluaron dos configuraciones –electrólisis + DAC y electrólisis + captura post-combustión– mediante un análisis de flujo de caja descontado (DCF) para todo el ciclo de vida del proyecto.

Los resultados muestran una industria altamente intensiva en capital, con inversiones iniciales de 151,6 M$ en el caso DAC y 141,2 M$ en la opción de captura post-combustión, y costes operativos anuales cercanos a 4,8–4,9 M$. La diferencia de CAPEX responde al mayor consumo energético y complejidad del proceso DAC.

A partir de estas variables, el coste nivelado del e-queroseno se sitúa en 7,35 $/kg (DAC) y 6,69 $/kg (post-combustión), equivalentes a alrededor de 6.700–7.350 €/t. Estos valores pueden interpretarse comparándolos con la gráfica de escenarios para España, donde el e-SAF oscila entre 5.631 €/t (optimista) y 8.325 €/t (pesimista) según el origen del CO₂ y el coste del hidrógeno verde. El escenario post-combustión del TFG cae dentro de la banda neutra, mientras que el escenario DAC se aproxima al rango pesimista, coherente con su mayor demanda energética.

Este encaje confirma que los resultados obtenidos por Luciana están plenamente alineados con estudios europeos y con análisis como los de Deloitte, que sitúan los primeros proyectos PtL comerciales en rangos similares y subrayan que la competitividad del e-SAF depende casi por completo del precio del hidrógeno renovable.

Además, el contexto de mercado actual refuerza esta lectura: el SAF tuvo en 2024 un precio medio de 2.085 €/t en la UE, frente a 734 €/t del queroseno convencional, lo que evidencia la brecha económica que el e-SAF deberá cerrar. En este sentido, el “driver” económico es claro: si el coste del hidrógeno baja, el e-SAF cae; si sube, no hay caso. De ahí la importancia de PPAs firmes, electricidad renovable de base y altos factores de utilización del electrolizador.

En cuanto a la rentabilidad, los resultados del DCF muestran indicadores positivos pese a los altos costes:

• • VAN de 97,5 M$ y TIR del 11,36 % (DAC), con periodo de recuperación a 20 años.

• • VAN de 88,8 M$ y TIR del 11,34 % (post-combustión), con periodo de recuperación a 20 años.

La rentabilidad existe, pero depende de mecanismos que reduzcan el riesgo de mercado. Las dos principales barreras identificadas coinciden con lo observado en la industria:

• • H₂ competitivo y estable, mediante PPAs y renovable gestionable.

• • Bancabilidad del proyecto, basada en offtakes creíbles con aerolíneas y CfDs que cubran la brecha frente al Jet-A1.

Conclusiones

En resumen, la producción de e-SAF, especialmente a partir de hidrógeno renovable, representa una solución prometedora para descarbonizar la aviación. Supondrá una gran palanca a medio plazo para descarbonizar un sector tan difícil de abatir como es el de la aviación.  Desde SynerHy identificamos como gran ventaja la gran potencialidad de escalabilidad en la producción de e-SAF allí donde hay electricidad renovable barata y gestionable.

Los principales retos de la industria de los combustibles sintéticos de aviación se encuentran en el coste del hidrógeno renovable electrolítico (gran driver) y un suministro fiable de CO₂ que cierre la brecha de precios.

En 2030 la UE exigirá ≥6% de SAF, con un subobjetivo de e-SAF (≥1,2%) para los combustibles sintéticos de aviación. Por lo tanto, el SAF seguirá siendo la gran opción de descarbonización del sector de la aviación, pero el e-SAF dejará de ser «opcional» en la planificación de proyectos, para pasar a ser una opción “necesaria”.

Desde un punto de vista de factibilidad económica, el TFG confirma que la producción de e-SAF es económicamente viable siempre que exista electricidad renovable barata, acceso competitivo a CO₂ y visibilidad de ingresos a largo plazo.

La comparación con escenarios europeos muestra que Costa Rica podría alcanzar costes equivalentes a los de España, reforzando la conclusión general: la economía del e-SAF dependerá de la capacidad de los países para garantizar hidrógeno renovable competitivo y contratos que permitan bancarizar las inversiones.