Los científicos investigan la formación de estelas de condensación para reducir el impacto climático

Desde el desarrollo de nuevos materiales que hacen que los aviones sean más livianos hasta la exploración de combustibles alternativos, la industria de la aviación está avanzando hacia la reducción de su huella de carbono.

Un aspecto de los vuelos que es sorprendentemente malo para el medio ambiente son las estelas de condensación, las nubes largas y delgadas que se forman detrás de los aviones a reacción cuando vuelan por el cielo.

La formación de estelas de condensación es un proceso complejo que implica la mezcla de gases de escape calientes con aire frío. En determinadas condiciones atmosféricas, estas tenues estelas de vapor de agua condensado pueden extenderse y formar cirros, que atrapan el calor que de otro modo se liberaría al espacio. Se estima que este efecto de calentamiento es responsable de más de la mitad del impacto climático total de la aviación.

Mitigando los efectos de las estelas de aviones

Fangqun Yu, investigador principal del Centro de Investigación de Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Albany, ha publicado un artículo en Environmental Science & Technology que examina el proceso de formación de estelas de condensación, explorando específicamente el papel de las partículas no volátiles (hollín) y las partículas volátiles.

Sus hallazgos podrían ofrecer nuevas pistas sobre cómo mitigar los impactos climáticos de las estelas de condensación y construir una aviación más sostenible.

" Se sabe que las partículas de hollín, que se forman durante la combustión de combustible dentro de los motores de los aviones , dominan la formación de partículas de hielo en las estelas de condensación", dijo Yu. "A medida que la industria de la aviación avanza hacia combustibles sostenibles y nuevas tecnologías de motores, las emisiones de hollín se están reduciendo significativamente y las partículas volátiles que se forman en las columnas de escape de los motores (después de la emisión) se vuelven importantes para analizar".

"Esta investigación tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión de los procesos que controlan la cantidad de partículas de hielo de estela que se forman durante los vuelos, centrándose tanto en el tamaño de las partículas de hollín como en las partículas volátiles".

La ciencia de las estelas de condensación

Para llegar a sus conclusiones, el equipo de investigación, que también incluía a Bruce Anderson del Centro de Investigación Langley de la NASA y a Bernd Kärcher del Centro Aeroespacial Alemán, realizó simulaciones de vuelo utilizando datos de las recientes campañas de campo ECLIF (Emisiones e Impacto Climático de Combustibles Alternativos).

Si bien investigaciones anteriores han descubierto que las partículas volátiles solo importan después de que las emisiones de hollín se reducen significativamente durante los vuelos, los nuevos hallazgos sugieren que en realidad ese podría no ser el caso.

Yu dice que sus resultados subrayan la necesidad de una comprensión más profunda del proceso de formación de las estelas de condensación.

"Nuestra investigación indica que las partículas volátiles pueden contribuir a la cantidad de partículas de hielo en una estela de condensación en niveles medios de emisiones de hollín y temperaturas promedio en el aire, lo que amplía los rangos de condiciones en las que estas partículas se convierten en un factor", dijo Yu. "Esto es importante a medida que evaluamos el impacto climático de las estelas de condensación, tanto durante los vuelos actuales como para futuros vuelos más sostenibles".

La aviación sostenible en el punto de mira

La investigación de Yu se centra en la microfísica de partículas resueltas por tamaño y en las interacciones entre aerosoles y nubes que afectan al cambio climático. Ha estudiado la microfísica de partículas en la atmósfera (incluida la formación de estelas de condensación) y su impacto en el medio ambiente durante más de dos décadas.

En su trabajo anterior, Yu desarrolló un modelo avanzado para simular la formación de partículas y estelas de condensación y ha publicado varios artículos científicos sobre el tema.

Actualmente colabora 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 de condensación. Durante el último año, el equipo de investigación ha llevado a cabo experimentos dentro de la cámara de simulación de altitud en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland.

Referencia

Fangqun Yu et al, Revisiting Contrail Ice Formation: Impact of Primary Soot Particle Sizes and Contribution of Volatile Particles, Environmental Science & Technology (2024). DOI: 10.1021/acs.est.4c04340