No entanto, o aspecto ético é mais complexo.

Claro que não, é bem simples, se lucra com software livre e não faz doação, o nome disso é dado pela biologia: parasitismo

quando empresas utilizam projetos open source sem contribuir de volta, isso pode ser considerado justo ou uma forma de exploração?

O que leva a resposta mais óbvia disso: é exploração. Uso justo não é o contrário de exploração, o uso pode ser justo e de exploração ao mesmo tempo, a grande questão é se é uma relação mutualista (os dois ganham), parasita (um se lasca e o outro ganha), neutra (meio que tanto faz pros dois) e comensalista (um ganha mas pro outro é irrelevante)