Aviação do Futuro

Embora as emissões de dióxido de carbono da aviação respondam por menos de 2% da contribuição total para o aquecimento global, o impacto climático geral de voar é bem maior. A aviação produziu cerca de 2,14% das emissões globais totais de CO₂ em 2024 ^A,B (pouco menos de um bilhão de toneladas métricas), mas as aeronaves também emitem vapor d’água, óxidos de nitrogênio, fuligem e outras partículas e aerossóis em grandes altitudes, onde interagem com a química da atmosfera e a formação de nuvens de formas que retêm tanto a radiação solar que chega quanto a radiação de onda longa reemitida pela Terra, impedindo que ela escape, e ambas ampliam o aquecimento. Os rastros de condensação e as nuvens cirros induzidas por elas, em especial, reforçam o efeito estufa ao reter radiação infravermelha (veja a nota de referência abaixo em [17,18]), enquanto os óxidos de nitrogênio levam à formação de ozônio, outro gás de efeito estufa. Quando esses efeitos não relacionados ao CO₂ são combinados às emissões diretas de CO₂, estima-se que o forçamento radiativo total da aviação seja de cerca de 3,4-4% do aquecimento causado por humanos, fazendo com que a pegada climática da aviação seja aproximadamente o dobro do que suas emissões de dióxido de carbono sozinhas indicariam.

Rastros de condensação são nuvens de cristais de gelo formadas por aeronaves em altitude de cruzeiro, a partir de rastros de condensação de vapor d'água (da combustão do combustível e da atmosfera ao redor). O vapor d'água pode se condensar nas emissões de aerossóis das aeronaves, como partículas de fuligem (carbono). Essas nuvens duram pouco, mas, quanto mais frio e úmido estiver o ar, mais tempo elas permanecem.

Essas nuvens podem influenciar o balanço energético da Terra de duas formas opostas. Durante o dia, suas superfícies claras e refletoras podem espalhar e refletir de volta ao espaço parte da radiação solar que chega, causando um efeito de resfriamento de curta duração ao reduzir a quantidade de luz solar que chega à superfície. Ao mesmo tempo, porém, os rastros de condensação agem como nuvens cirros finas, absorvendo e reemitindo com eficiência a radiação infravermelha de onda longa emitida pela superfície da Terra. Esse processo retém calor na baixa atmosfera, gerando um efeito líquido de aquecimento que é especialmente forte à noite, quando a ausência de radiação solar incidente significa que só resta o efeito de retenção de calor. No geral, o efeito de aquecimento dos rastros de condensação tende a superar seu efeito de resfriamento por reflexão. Porém, os mecanismos por trás desse efeito ainda são pouco compreendidos, e pesquisas são feitas constantemente para quantificar melhor o impacto geral e as condições necessárias.

Os valores citados de 15-25% geralmente descrevem o ganho de eficiência de combustível de combinações mais novas de aeronaves e motores em relação às aeronaves que substituem, em vez de trocar apenas o motor em uma célula existente. Os resultados variam conforme a classe da aeronave, a rota e as condições de operação ^{[11,22,36,37]}.

A comparação de “50 vezes” contrasta a energia armazenada por unidade de massa das baterias atuais com a energia química contida no combustível de aviação por quilograma. É uma comparação útil da massa bruta do combustível, e não uma comparação completa dos sistemas de propulsão: motores elétricos são bem mais eficientes que motores a turbina, enquanto os conjuntos de baterias também precisam de carcaça e gestão térmica e mantêm sua massa depois de descarregados. A massa relativa pode, portanto, variar, embora as baterias ainda armazenem bem menos energia utilizável para seu peso, o que continua sendo a principal limitação ^[74-79].

Testes de voo com protótipos de aeronaves elétricas foram realizados em vários lugares, sobretudo no Reino Unido, nos EUA e na China. Esses testes envolveram voos curtos entre aeródromos próximos, ou voos mais longos com voltas pelos aeródromos, em espaços aéreos cuidadosamente controlados. Esses testes foram realizados por empresas privadas ou pelas respectivas forças aéreas, mostrando as capacidades das aeronaves elétricas. No entanto, aeronaves comerciais totalmente elétricas ainda estão em desenvolvimento, com planos de decolar nesta década. Serão voos regionais de menos de 500 km, com poucos passageiros, como mostrado em [89-93]. Voos elétricos de média e longa distância (de voos internacionais a distâncias intercontinentais e transatlânticas) devem ser comercialmente viáveis na década de 2090 ^{[14,74,75,94]}. No entanto, alguns especialistas da indústria e do meio acadêmico sugeriram que essa é uma estimativa muito otimista, e alguns acreditam que aeronaves elétricas em longas distâncias nunca serão comercialmente viáveis.

O combustível sustentável de aviação ainda libera CO₂ quando queimado. Seu possível benefício climático é avaliado principalmente ao longo do ciclo de vida do combustível, porque o carbono biogênico ou o carbono capturado do ar podem substituir a liberação de carbono fóssil recém-extraído. Porém, a economia real de emissões depende do tipo de matéria-prima usada para produzir o combustível, das mudanças no uso da terra envolvidas, da energia usada na produção e no transporte, da adicionalidade (se as economias indiretas alegadas teriam acontecido de qualquer forma) e da proporção misturada ao combustível fóssil convencional. Diferentes rotas de SAF podem, portanto, gerar níveis bem diferentes de redução de emissões ^{[95-100,135,136]}.

CORREÇÃO: Cerca de 55% dos compromissos públicos e acordos de fornecimento de SAF anunciados por companhias aéreas europeias devem vir de óleos e gorduras usados, incluindo gorduras animais, óleo de cozinha usado e outros óleos residuais. Isso descreve acordos e contratos planejados, e não combustível já em uso, como o filme sugere.

O hidrogênio não contém carbono, então as células a combustível de hidrogênio só produzem água no ponto de uso. A combustão de hidrogênio produz vapor d'água e também pode fazer o nitrogênio e o oxigênio do ar reagirem e formarem óxidos de nitrogênio.

A redução aproximada de 86% de NOₓ relatada por [124] se aplica à configuração específica de aeronave e não é uma taxa de redução universal.

As emissões totais do ciclo de vida (e, portanto, a economia de emissões em relação ao combustível de aviação convencional) associadas ao combustível de hidrogênio dependem da produção de hidrogênio com energia renovável em vez de métodos intensivos em carbono, além das emissões indiretas da energia e da infraestrutura necessárias para produzir, resfriar, comprimir, transportar e armazenar o hidrogênio ^[122-126].

Foram feitas estimativas sobre quando as primeiras aeronaves movidas a hidrogênio estarão disponíveis comercialmente. Cenários iniciais da indústria e dos governos previam a entrada em serviço por volta de 2035-2040 ^[131-133]: a McKinsey & Company ^[133] estimou que, em um cenário otimista, aviões a hidrogênio poderiam estar disponíveis a partir de 2035, mas os cenários Business-as-Usual e Prudente sugeriam uma entrada no mercado mais tarde, em 2040. Esse otimismo era compartilhado pelo Aeroporto de Heathrow e pelo Governo do Reino Unido ^[131], que sugeriam que essa aeronave poderia ser usada em voos domésticos a partir de 2035 e regionais em 2040. No entanto, são projeções, não cronogramas de entrega confirmados. A própria fonte do Reino Unido está agora arquivada, levantando dúvidas sobre se atualizações mais recentes tornaram essas previsões improváveis.

O programa ZEROe da Airbus ^[132] pretendia colocar em serviço uma aeronave movida a hidrogênio até 2035, mas, em fevereiro de 2025, anunciou que o projeto havia sido adiado, dizendo que a tecnologia estava se desenvolvendo mais lentamente do que o previsto, indicando um atraso de 5-10 anos ^[134]. Vários meses depois, ainda não haviam indicado um cronograma claro para sua primeira aeronave movida a hidrogênio, cortando o orçamento do projeto.

A proporção 3:1 descreve a relação química entre moléculas, e não seu peso ou volume relativo. Em termos simplificados, produzir e-SAF exige cerca de três moléculas de hidrogênio para cada molécula de dióxido de carbono capturado. O equilíbrio exato varia um pouco conforme o processo de produção e o combustível final. Por exemplo, [136] indica uma proporção de H₂ para CO de aproximadamente 2:1 na alimentação - o CO₂ capturado pode primeiro ser convertido em CO, o que consome hidrogênio adicional. Nenhuma proporção única de insumos se aplica a todas as rotas de produção, mas 3:1 fornece uma referência útil para os processos químicos envolvidos.

O número do projeto SkyPower é uma projeção futura do setor, baseada na rápida expansão do e-SAF com investimento e apoio de políticas públicas suficientes. Não é uma previsão de mercado consolidada nem uma garantia. O resultado vai depender da velocidade com que a produção aumentar, mas a projeção mostra o papel importante que se espera que o e-SAF tenha até 2050.