La aviación civil produce impactos sobre el ambiente debido a las emisiones de los motores aeronáuticos, con contaminación acústica, partículas, gases, contribuyendo al cambio climático y el oscurecimiento global. A pesar de las reducciones en las emisiones de automóviles y a más eficientes en consumo de combustible y menos contaminantes motores de turbofán y turboprop, el rápido crecimiento del tráfico aéreo en recientes años contribuyedo al incremento en la total contaminación atribuíble a la aviación. En la UE, las emisiones de gas de invernadero de la aviación se incrementó en un 87% entre 1990 y 2006.

Existe un debate en principio para posibles impuestos a los viajes aéreos y la inclusión de la aviación en los esquemas de comercio de derechos de emisión, con la visión de asegurar que el total de costos externos de la aviación civil sean tomados en cuenta

Cambio climático

Como todas las actividades humanas involucrando combustión, muchas formas de aviación lanzan dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, es muy probable que contribuyen a la aceleración del calentamiento global. Excepciones son: ala delta, parapente, guinche lanza-planeadores— si el guinche no es potenciada por combustible fósil — y vuelos humanos- u otros movimientos no potenciados con combustión.

Además del CO2 lanzado por las aeronaves en vuelo con combustible como el jet-A (de turbinas) o Avgas (motor a pistones), la industria aérea también contribuye a las emisiones de gas de invernadero, los vehículos del aeropuerto y los usados por pasajeros y staff para llegar a los aeropuertos, como así también las emisiones generadas por la producción de energía usada en los edificios del aeropuerto, la fabricación de aviones y la construcción de infraestructura aérea. Esta situación se potencia extraordinariamente en la aviación militar, con las prácticas de disparo y bombardeo, además que ya no existen aeronaves civiles supersónicas.

Mientras la principal emisión de gas de invernadero de aeronaves es el CO2, agregando otras emisiones incluyendo óxido nítrico y dióxido de nitrógeno, (ambos son óxidos de nitrógeno o NOx), vapor de agua y partícules en suspensión (partículas de hollín y de sulfatos), óxidos de azufre, monóxido de carbono (que se une con el oxígeno y resultar en CO2 inmediatamente después de su liberación), combustiones incompletas hidrocarburos, tetraetilo de plomo (solo en aeronaves a pistón), y radicales como hidroxilos, dependiendo del tipo de aeronave usada.6

La contribución de aeronaves civiles en vuelo a las emisiones globales de CO2 han sido estimadas en alrededor de 2%.6 Sin embargo, en el caso de de aerolíneas de mucha altitud que frecuentemente vuelen cerca o en la estratósfera, existen efectos no CO2 que pueden incrementar el impacto antropogénico del cambio climático significativamente6 — problema que no se presenta en aeronaves que rutinariamente operan a más bajas altitudes en la tropósfera, tales como balones, dirigibles, aeronaves ligeras, helicópteros.

Mecanismos

Las aeronaves subsónicas en vuelo contribuyen al cambio climático de cuatro modos:

Dióxido de carbono (CO2)
    Las emisiones de CO2 de las aeronaves son las más significativas y mejor conocidos elementos de la aviación con su contribución al cambio climático. El nivel y los efectos de las emisiones de CO2 corrientemente se cree que a grandes rasgos es la misma, independientemente de la altitud (i.e que tienen los mismos efectos atmosféricos como las emisiones terrestres). En 1992, las emisiones de CO2 de las aeronaves se estimaban en alrededor de 2% de todas las emisiones antropogénicas, aunque la concentración de CO2 atribuíble a la aviación en 1992 fue de 1% del total del incremento antropogénico, debdio a que las emisiones ocurrieron solo en los últimos 50 años.

Óxidos de nitrógeno (NOx)
    En las altas altitudes donde vuelan grandes aerolíneas, tropopausa, las emisiones de NOx son particularmente efectivas en formar ozono (O3) en la alta troposfera. Las emisiones en alta altitud (8-13 km) de NOx resultan en mayores concentraciones de O3 que

la emisiones en superficie de NOx, e éstos a su vez tienen un mayor efecto de calentamiento global. El efecto de las concentraciones de O3 son regionales y locales (en oposición a las emisiones de CO2 , que son globales).

    Las emisiones de NOx reducen los niveles ambientales de metano, otro gas de invernadero, resultando en un efecto de enfriamiento climático. Pero este efecto no compensa el efecto formador de O3 a partir de las emmisiones de NOx emissions. Ahora se cree que las emisiones de aeronaves de sulfuros y vapor de agua en la estratósfera tienden a agotar el O3, compensar en parte el NOx-induciendo el incremento de O3. Tales efectos no han sido cuantificados. Este problema no se aplica a las aeronaves que vuelan en la troposfera inferior, tales como avionetas o muchos aviones de transporte regional.

Vapor de agua (H2O)
    Muy grandes aeronaves en vuelo a altas altitudes emiten vapor de agua, un formidable gas de invernadero, que bajo ciertas condiciones atmosféricas forman estelas de condensación. Las estelas son nubes lineales visibles, formándose en atmósferas frías y húmedas, y se cree que tienen un efecto de calentamiento global (aunque menos importante que cualquiera de las emisiones de CO2 o de NOx) SPM-2. Las estelas son extremadamente raras en aviones de baja altitud, o de hélice.

    Los cirrus han sido observados desarrollándose luego de persistentes formaciones de estelas y se los halla desarrollando calentamiento global por encima del de la formación de estela. Hay un grado de incertidumbre científica acerca de la contribución de la formación de nubes y de estelas en cirros al calentamiento global y los intentos de estimar la contribución de la aviación general al cambio climático no tienden a incluir sus efectos sobre el aumento de cirros.7

Partículas
    Menor importancia tiene la liberación de hollín y partículas de sulfato. El hollín absorbe calor y tiene un efecto de calentamiento; las partículas sulfataas reflejan radiación y dan un pequeño efecto de enfriamiento. Además, se agrega la posibilidad de influenciar en la formación y propiedades de nubes.9 Todas las aeronaves a combustión lanzan alguna cantidad de hollín.

Emisiones por kilómetro - pasajero

Las emisiones de aeronaves de pasajeros civiles por km-pasajero varía extensamente, de acuerdo a variables como el tamaño de la nave, número de pasajeros transportados, altitud y distancia del vuelo (además que los efectos prácticos de las emisiones a altas altitides puede ser mayor a las emisiones a bajas altitudes). Algunos datos representativos de emisiones se dan en los estudios de LIPASTO en Finlandia, en 2008: expresado en equivalente CO2 equivalente,

    Militares (s/d)
        Subsónicos (s/d)
        Supersónicos (s/d)

    Civiles
    Doméstico, corta distancia, menos de 463 km: 259 g
    Doméstico, larga distancia, más de 463 km: 178 g
    Internacionales: 114 g

Esto es similar a las emisiones de un vehículo terrestre de cuatro butacas con una persona a bordo.11

Por km-pasajero, la British Airways encuentra emisiones de CO2 de 0,1 kg para grandes aeronaves jet (pero sin mostrar la producción de otros contaminantes o de estelas).

Efecto Total

En un intento de agregar y cuantificar el impacto climático de las emisiones de los aviones, el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ha estimado que el impacto de la aviación civil al clima es 2-4 veces que sus emisiones solas de CO2 (excluyendo el potencial impacto en acelerar la formación de cirrus). Eso se mide como forzante radiativo. Si bien existe incertidumbre sobre el nivel exacto de impacto del NOx y del vapor de agua, los gobiernos han aceptado el punto de vista de científicos de que tienen un efecto. Así, de acuerdo, las más recientes declaraciones de las políticas del RU han destacado la necesidad de que la aviación, para hacer frente a sus impactos del cambio climático total, y no simplemente el impacto del CO2.

El IPCC ha estimado que la aviación civil es responsable de cerca del 3,5% del cambio climático antropogénico, una figura que incluye tanto los efectos inducidos del CO2 como no CO2. El IPCC ha producido escenarios estimativos para 2050. La estimación central del caso es su contribución creciente al 5% del total de contribuciones al 2050 si no se toman medidas restrictivas a tales emisiones, y el escenario máximo es del 15%.6 Por otra parte, si otras industrias alcanzan reducciones significativas en sus propias emisiones de gases de efecto invernadero, la cuota de la aviación como una parte de las emisiones restantes también podría aumentar.

Reducciones potenciales

Las modernas naves civiles jet son significativamente más eficientes (y emiten menos CO2 en particular) que hace 30 años atrás. Además, los fabricantes han previsto y se han comprometido a lograr reducciones tanto en emisiones de CO2 y de NOx con cada nueva generación de diseño de naves y motores. Así, la introducción acelerada de los aviones más modernos representa una gran oportunidad para reducir las emisiones por km-pasajero volados.

Otras oportunidades se derivan de la optimización de los horarios de las líneas aéreas, las redes de rutas y frecuencias de vuelo para incrementar los factores de carga (minimiza el número de asientos vacíos de vuelo), junto con la optimización del espacio aéreo.

Otro posible reducción del impacto del cambio climático es la limitación de la altitud de crucero de los aviones civiles. Esto llevaría a una reducción significativa en las estelas de vapor de alta altitud para un comercio marginal de compensación de tiempo de vuelo mayor y un aumento de 4% estimado en emisiones de CO2. Los inconvenientes de esta solución incluyen la capacidad del espacio aéreo muy limitado para hacer esto, especialmente en Europa y en América del Norte y la mayor quema de combustible porque los aviones a reacción son menos eficientes a altitudes menores de cruceros.

Sin embargo, el número total de pasajeros-km está creciendo a un ritmo más rápido al que los fabricantes pueden reducir las emisiones, y en la actualidad no existe una alternativa fácil a la quema de queroseno. Así, el crecimiento en el sector de la aviación civil, es probable que siga generando un volumen creciente de las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, algunos científicos y empresas tales como GE Aviation y Virgin Fuels están investigando la tecnología de los biocombustibles para su uso en aviones.18 Como parte de ese test, la Virgin Atlantic Airways voló un Boeing 747 del Heathrow Airport de Londres al aeropuerto de Ámsterdam-Schiphol el 24 de febrero de 2008, con motores quemando una combinación de aceite de coco y de aceite de babasú.18 El director científico de Greenpeace Doug Parr fue un verdadero vuelo de "alta altitud greenwash" y que la producción de aceites orgánicos para hacer biofuel podría conducir a la deforestación y un gran aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero.

La mayoría de los aviones del mundo no son grandes aviones de pasajeros sino más pequeños y de pistón, y muchos son capaces de utilizar etanol de combustible, con cambios importantes. Aunque el etanol también lanza CO2 durante su combustión, las plantas cultivadas toman CO2 de la atmósfera mientras crecen, haciendo al combustible más cercano a un neutral cambio climático. Un grave problema es la elección del gobierno de EE.UU. de usar etanol del maíz, ya que toma más energía para producir que se devuelve, y desplaza tanto los cultivos de alimentos como aumenta el precio de los alimentos, y causa más degradación del suelo.

Si bien no son adecuadas para vuelos de larga distancia o transoceánicos, las naves de turbohélice usadas en vuelos de cabotaje dan dos beneficios significativos: queman frecuentemente mucho menos fuel por km-pasajero, y típicamente lo hacen a más bajas altitudes, bien dentro de la tropopausa, donde no hay preocupaciones sobre la capa de ozono o la producción de estelas. Para vuelos más cortos , los servicios de taxi aéreo usan motores de aviación ligeros para cuatro a seis butacas dando menor impacto ambiental.

Reducción de viajes

Un método alternativo para reducir el impacto ambiental de la aviación civil es restringir la demanda de viajes aéreos. Un estudio del RU Predecir y Decidir - Aviación, Cambio Climático y Políticas del RU, señala que un aumento del 10% en las tarifas genera un 5% a 15% de reducción de la demanda, y recomienda que el gobierno británico debe gestionar la demanda en vez de frenarla. Esto se lograría a través de una estrategia que supone "... en contra de la expansión de la capacidad de los aeropuertos del Reino Unido" y limita la demanda por el uso de instrumentos económicos para hacer menos atractivo el precio de volar. Un estudio publicado por el grupo de campaña Aviation Environment Federation (AEF) concluye que mediante la imposición de £ 9 mil millones de impuestos adicionales, la tasa anual de crecimiento de la demanda en el RU para viajes aéreos se reduciría en un 2 %. El noveno reporte de la Cámara de los Comunes del Reino Unido: "Environmental Audit Select Committee", publicado en julio de 2006, recomienda al gobierno británico replantea su política de expansión de aeropuertos y las consideraciones de formas, en particular a través de mayores impuestos, en el que la demanda futura se manejaría de acuerdo con los resultados del sector en el logro de la eficiencia de combustible, de modo que las emisiones no estén autorizados a aumentar en términos absolutos.

Protocolo de Kioto

Las emisiones de gases de invernadero a partir de consumo de fuel en la aviación civil internacional, en contraste con lo gastado por la de cabotaje y del uso de la energía por los aeropuertos, no están asignados en la primera ronda del protocolo de Kioto, ni menos aún la de la aviación militar, tampoco lo son los efectos climáticos no -CO2. En lugar de acuerdo, los gobiernos acordaron trabajar a través de la International Civil Aviation Organization (ICAO) en reducir o limitar las emisiones y para encontrar una solución a la asignación de emisiones de la aviación internacional a tiempo para la segunda ronda de Kioto en 2009 en Copenague.

Mercado de Emisiones

Como parte de ese proceso, la OACI ha respaldado la adopción de un proceso abierto de sistema de comercio de derechos de emisión para llegar a emisiones de CO2 con objetivo de reducción. Directrices para la adopción y aplicación de un régimen global se están desarrollando actualmente, y fue presentado en la Asamblea de la OACI en 2007,26 Aunque las perspectivas de un acuerdo global intersectorial gubernamentales sobre la adopción de dicho sistema son inciertas. Dentro de la Unión Europea, la Comisión Europea ha resuelto incorporar la aviación al régimen de Comercio de Derechos de Emisión de la Unión Europea (ETS). En julio de 2008, se adoptó una nueva directiva por el Parlamento Europeo, y aprobado por el Concejo en octubre de 2008, entrando en vigor el 1 de enero de 2012.

Mitigación

El uso de biocombustibles en la aviación y la eficiencia de combustibles reducen el impacto de la aviación en las emisiones de gas de invernadero.