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Sostenibilidad: Una nueva era en los combustibles del transporte marítimo

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Liquid Natural Gas storage tanks and tanker at dusk, Port of Rotterdam

En vista de que los combustibles fósiles se acabarán pronto y de los avances tecnológicos en varias industrias del mundo, la marítima no puede quedarse atrás en la búsqueda de mejoras tecnológicas para proveerse de energía. A pesar de que la economía de escala se ha logrado gracias a los combustibles fósiles, ni hoy en día son sostenibles, ni en un futuro próximo serán económicamente viables.

En los últimos años, la palabra sostenibilidad ha sido protagonista en los planes de futuro de muchas organizaciones, y se ha convertido en el objetivo principal de nuevas estrategias, mejores prácticas e innovaciones. Para la industria del transporte marítimo esto se traduce en una mayor demanda de tecnología para que los barcos puedan seguir transportando bienes con un coste medioambiental reducido.

Bajo la atenta mirada del resto del mundo, se han desarrollado nuevas fuentes de energía que ayudarán a mantener la creciente necesidad de la movilidad por mar y a reducir la contaminación. Por ejemplo, los buques de cero emisiones tendrán que entrar a formar parte de las flotas mundiales antes de 2030, y se espera que los hidrocarburos se vayan retirando paulatinamente.

Pero todo esto no puede pasar a la vez. El sector ha empezado a explorar métodos que establecerán puentes generacionales entre distintos tipos de combustibles. Los que se tratan en este artículo se pueden clasificar en cinco grupos principales:

1. Combustibles fósiles: aquellos que producen energía a partir de hidrocarbonos, principalmente de la oxidación o combustión del carbón y que contaminan menos a pesar emitir CO2.
2. Biocombustibles: una variante de los combustibles fósiles, en la que la energía deriva de materia orgánica fresca para producir emisiones sin CO2.
3. Combustibles de cero emisiones: derivados de otras fuentes de energía que pueden producir cero emisiones si se crea a partir de fuentes renovables.
4. Alternativas químicas: la energía se obtiene a partir de reacciones químicas.
5. Baterías o sistemas de almacenamiento de energía.

GNL: Reduciendo distancias entre los combustibles fósiles y los sostenibles

Últimamente el gas natural licuado (GNL) está de moda. A pesar de tratarse de un combustible fósil, se considera una energía más limpia. Gracias a que su ciclo de combustión produce menos emisiones que los fuelóleos, está ayudando a la industria marítima a avanzar hacia un planeta más sostenible.

El GNL se usa desde hace más de 50 años y reduce las emisiones de dióxido de carbono en un 20-30%. Se considera un “combustible puente”, es decir, se espera que ayude a frenar el uso de hidrocarburos y, a la vez, encaminar a la industria hacia la nueva era de las cero emisiones.

Usar esta opción junto con absorbedores de óxido de nitrógeno podría disminuir las emisiones de NOx en un 90% en comparación con los fuelóleos. Y las emisiones de dióxido de azufre y de partículas en suspensión prácticamente desaparecerían.

Sin embargo, estos porcentajes podrían no cumplirse debido al efecto boil-off o BOG, que ocurre cuando un ligero cambio de temperatura y/o presión provocan que el GNL se evapore. Sin olvidar que sus trasvases son limitados porque aún no está presente en todas las partes del mundo.

El GNL se usa desde hace más de 50 años y reduce las emisiones de dióxido de carbono en un 20-30%

El metano y el metanol: readaptando las infraestructuras de GNL

El metano sintético, el biometano y el metanol podrían llegar a ser alternativas de carbono neutro si se usan junto a las tecnologías de propulsión de GNL, otras de captura de carbono y pilas de combustión. Además, las infraestructuras de GNL se pueden reaprovechar fácilmente para obtener metano.

El problema es que estas soluciones dependen de energías renovables con poca disponibilidad, lo que conlleva una subida en los costes de producción.

Pero existen casos de éxito como el Stena Germanica. Este buque fue adaptado en 2015 para operar con metanol como combustible principal y fuel gas como fuente secundaria. El proyecto permitió reducir el 99% de las emisiones de óxidos de azufre, el 60% del óxido de nitrógeno, el 95% de las partículas en suspensión y el 25% del dióxido de carbono.

Biocombustibles: el camino hacia la neutralidad de carbono

Los biocombustibles pueden tener un gran papel en la lucha para reducir las emisiones de dióxido de carbono, por eso la industria del transporte marítimo está presionando para que se sigan haciendo pruebas.

Tras algunos éxitos con mezclas de biocarburantes, el Mediterranean Shipping Company planea usar este combustible en todos los barcos que pasen por Rotterdam. Con una mezcla del 30%, se reduce la emanación de carbono un 15-20%.

Además, pueden usar la infraestructura de GNL para llegar a los buques, más motivos para invertir en gas natural licuado durante la transición hacia otras fuentes como el bio-GNL, el E-metano y las mezclas de hidrógeno y metano.

Hidrógeno y amoníaco: combustibles de cero emisiones

Si el objetivo es lograr contaminar nada de nada, el hidrógeno y el amoníaco encabezan la lista de opciones limpias. Estos combustibles alcanzan el número mágico de cero emisiones de dióxido de carbono cuando se obtienen de forma renovable. Y se pueden usar para alimentar motores de combustión interna y pilas de combustible, lo que los convierte en soluciones muy interesantes.


El Viking Line Ferry Mariella integró una pila de combustible en 2017 y la sigue usando a día de hoy. (Foto de maritimecleantech)

El hidrógeno tiene un elevado contenido energético por peso, pero no por masa, lo que lo hace difícil de almacenar. Tiene una densidad más baja que el fuelóleo, pero su energía específica es 3 veces superior por densidad de energía gravimétrica, lo que hace más valioso, ya que pesa menos que el fuelóleo, a pesar de necesitar más espacio de almacenamiento. Para esta solución se tendrían que tener en cuenta el diseño de los barcos y el impacto de su coste.

Su uso habitual es como combustible líquido, así lo hace el barco de tripulación Hydroville operado en Amberes, el primero y único con un motor diésel a hidrógeno.

Aunque se está estudiando la posibilidad de usar hidrógeno comprimido o líquido para el mundo del transporte, por ahora el amoníaco parece ser el combustible de cero emisiones más prometedor para el sector marítimo. Es uno de los productos químicos más utilizados del mundo y su proceso de almacenaje y transporte está bien consolidado. Esto ha ayudado a aumentar su producción mundial a 190 millones de toneladas al año.

Pese a que la disponibilidad no es un problema, el desarrollo de infraestructuras marinas puede suponer un reto. Por eso es importante recordar que el amoníaco pesa el doble que el fuelóleo, aunque solo necesita el triple de espacio para concentrar la misma cantidad de energía. No hay que olvidar que tiene un alto grado de toxicidad, por lo que su almacenaje y manipulación tienen que estar cuidadosamente regulados.

La Unión Europea está invirtiendo 230 millones de coronas noruegas en un proyecto de investigación sobre el amoníaco, en el que Equinor y Eidesvik Offshore han acordado modificar el barco Viking Energy para que funcione con amoníaco y así respetar el medioambiente. La idea es que se cubran el 60-70% de las necesidades energéticas requeridas en un año y el resto lo proporcionaría una batería.

Pilas de combustible

Para poder dar energía, las pilas de combustible dependen de reacciones químicas. Estas se inducen con hidrógeno, amoníaco o metano, lo que hace que sean todavía más valiosas como parte de una solución sostenible. Sin embargo, tendrían que aumentar su tamaño considerablemente para poder ser usadas en barcos y buques.

En las conclusiones del proyecto Viking Lady, un barco que usa una pila con gas de hidrógeno, se destaca que con este sistema se reducen las emisiones de forma considerable. Sin embargo, este sistema no se utiliza desde entonces.

Como alternativa, el Viking Line Ferry Mariella integró una pila de combustible en 2017 y la sigue usando a día de hoy. El objetivo es demostrar su viabilidad y seguridad en operaciones marítimas.

Todas estas soluciones demuestran la voluntad de la industria en crear alternativas seguras para que las futuras generaciones puedan mejorar la sostenibilidad del sector.

Baterías

Hace mucho tiempo que las baterías se usan como fuentes de energía conjuntamente con combustibles alternativos. Sin embargo, todavía se encuentran en fase de desarrollo para incorporarlas a gran escala.

Color Hybrid es el ferry híbrido diseñado para operar solamente con baterías. Se puede cargar mediante cables de alimentación en tierra o mediante los generadores que tiene a bordo. Puede navegar hasta 60 minutos y completar las rutas entre Sandefjord (Noruega) y Stromstad (Suecia).

Actualmente, Grimaldi usa baterías iones de litio para que parte de sus buques no produzcan emisiones durante su estancia en el puerto. Las baterías se cargan mientras el barco navega y suministran energía durante las escalas.


Barco con batería de iones de litio de Grimaldi haciendo escala en el Port de Barcelona. (Foto del Port de Barcelona)

Pero todavía falta una regulación clara que las convierta en una solución de uso generalizado. Además, su longevidad y el rendimiento requiere de más investigación y desarrollo, ya que con la tecnología actual solo se pueden usar para barcos pequeños y viajes de corta distancia o, como en el caso de Grimaldi, como fuente auxiliar.

La transición mundial hacia los combustibles sostenibles

Gracias a estos avances, se empezarán a ver buques eficientes alrededor del mundo. Pero este cambio llevará tiempo. Mientras tanto, los puertos siguen trabajando para poder tener las infraestructuras necesarias para navegar en un mundo más sostenible.

No cabe duda de que la máxima prioridad del sector es hallar la solución más eficiente, económica y respetuosa con el medio ambiente. Por tanto, cuando se encuentre una energía viable y ecológica, se desencadenará una nueva revolución industrial en la que la adaptación de cada uno de los eslabones será crucial para llegar a buen puerto.

Fuente: PierNext

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