La descarbonización del transporte marítimo es un desafío clave en la transición hacia un sector más sostenible. Ante el endurecimiento de las regulaciones internacionales, la industria naviera busca combustibles alternativos, que permitan reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, DNV, una de las principales sociedades de clasificación y consultorías técnicas en la industria marítima, ha desarrollado recientemente un análisis exhaustivo, sobre el uso del amoníaco y el hidrógeno como combustibles marinos.
Por ello, vamos a realizar una evaluación detallada de la viabilidad de estos combustibles, abordando sus ventajas, desventajas, implicaciones técnicas y su impacto en las infraestructuras portuarias. DNV ha elaborado este informe basándose en estudios de seguridad, pruebas técnicas y experiencia en la certificación, de los primeros buques propulsados por este tipo de combustibles. Además, se han considerado aspectos regulatorios y de seguridad críticos, para garantizar una implementación eficiente y segura de estas tecnologías en la industria naviera.
Repasaremos los principales hallazgos del estudio realizado por esta compañía de prestigio, destacando los desafíos y oportunidades que representan el amoníaco y el hidrógeno como combustibles del futuro, aunque también introduciremos al GNL en la ecuación.
Los combustibles alternativos
Tanto el amoníaco (NH3), como el hidrógeno (H2), han sido identificados como opciones viables para reducir las emisiones del sector marítimo. Estas alternativas pueden utilizarse en celdas de combustible o motores de combustión interna adaptados. A pesar de sus beneficios y recientes avances, hoy en día, presentan todavía retos en cuanto a seguridad, almacenamiento y eficiencia operativa.
Hidrógeno
El primer elemento de la tabla periódica, es el elemento químico más ligero que existe y es estable en forma de molécula diatómica (H2). En condiciones normales se encuentra en estado gaseoso, y es insípido, incoloro e inodoro.
En la Tierra es muy abundante, constituye aproximadamente el 75 % de la materia del Universo, pero se encuentra combinado con otros elementos como el oxígeno formando moléculas de agua, o al carbono, formando compuestos orgánicos. Por tanto, no es un combustible que pueda tomarse directamente de la naturaleza, sino que es un vector energético que debe fabricarse.
Su gran ventaja son las cero emisiones de CO2 y SOx durante la combustión.
Es compatible con el uso de celdas de combustible.
Puede producirse a partir de energías renovables.
Las desventajas son un almacenamiento complejo y voluminoso, restando grandes espacios de carga a los buques.
El hidrógeno líquido requiere temperaturas de operatividad de -253ºC, lo que resulta tremendamente complejo e impone restricciones estructurales a los buques.
Por otra parte, debido al tamaño de su molécula, es muy difícil de almacenar y produce fugas con facilidad. Es tremendamente inflamable.
Su baja densidad y facilidad de ignición, requiere estrictos controles de seguridad.
Tiene un coste de producción muy elevado.
Actualmente, los primeros buques de pequeño tamaño con celdas de combustible de hidrógeno se encuentran en fase de pruebas. Los motores de combustión interna a hidrógeno también están en fase de desarrollo.
Amoniaco
El amoniaco es un compuesto químico cuya molécula está formada por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo con la fórmula NH3. Se trata de un gas incoloro, de olor muy penetrante, bastante soluble en agua, y en estado líquido es fácilmente evaporable.
Su almacenamiento es mucho más sencillo que el del hidrógeno, ya que se mantiene líquido a -33ºC. El hidrogeno a -253ºC y el GNL a -160ºC, lo que supone una enorme diferencia y complejidad de almacenamiento entre ellos.
Su densidad energética es superior a la del hidrógeno, lo que facilita la operación de buques de mayor porte.
Reduce significativamente las emisiones de CO2 y SOx.
Como principal desventaja tenemos su elevada toxicidad y por lo tanto peligrosidad, para las tripulaciones y el ecosistema marino.
Emite gases tóxicos NOx, que precisan de un tratamiento posterior.
Precisa de infraestructuras portuarias especiales para su abastecimiento y manejo seguro. Faltan infraestructuras de este tipo a nivel general.
Las pruebas con motores de dos tiempos y tecnología de inyección directa, se encuentran aún en fase de pruebas. Se comienzan a usar los barcos con motores duales diésel-amoniaco.
Gas Natural Licuado (GNL)
El Gas Natural Licuado (GNL) es gas natural en fase líquida a una temperatura de -160ºC, por lo que se considera un líquido criogénico. La ventaja del estado líquido es su menor volumen, pues por cada litro de GNL se obtienen aproximadamente 570 litros de gas natural gaseoso a temperatura ambiente. El GNL está formado en un 95% por metano (CH4) y contiene proporciones menores de etano, propano, butano, nitrógeno y dióxido de carbono. Es un combustible inodoro e incoloro que no es tóxico ni corrosivo. El Gas Natural es el combustible fósil más puro y limpio que se conoce actualmente, gracias a su alta relación hidrógeno-carbono en su composición, representando una solución de transición viable.
El GNL ha sido la opción preferida en la última década como combustible alternativo, debido a su menor huella de carbono en comparación con los combustibles fósiles tradicionales. Sin embargo, sigue emitiendo CO2 y metano, por lo que no es una solución definitiva para la descarbonización.
Sin embargo, supone una mejora respecto a los combustibles fósiles actuales porque reduce entre el 20 y 30% las emisiones de CO2, en comparación con el fuel oil convencional.
Dispone de infraestructuras portuarias desarrolladas y con una amplia disponibilidad.
Tiene una menor inflamabilidad y mayor seguridad operativa en comparación con el hidrógeno.
Implicaciones para las infraestructuras portuarias
El uso de estos combustibles, implica una transformación significativa en la infraestructura portuaria.
Desde el punto de vista de la seguridad, la manipulación de hidrógeno y amoníaco requiere estrictos protocolos, para prevenir fugas y explosiones. Los tanques para su almacenamiento, deben ser criogénicos para el hidrógeno y presurizados para el amoníaco. Para los servicios de bunkering con estos productos, deben aún establecerse normativas internacionales, que garanticen unos procedimientos para la seguridad de los abastecimientos.
Los retos regulatorios
La falta de regulaciones específicas para estos combustibles es un hecho. La normativa actual de la International Maritime Organization (IMO, aún no está completamente adaptada para estos combustibles.
Por otra parte, su uso requiere de capacitaciones especializadas, por lo que las tripulaciones deben recibir entrenamientos específicos para el manejo seguro de estos combustibles. Por lo tanto, se necesitan nuevas normativas de diseño y operación para minimizar riesgos de toxicidad y explosividad.
Conclusiones
El amoníaco y el hidrógeno representan alternativas viables para la descarbonización del transporte marítimo, aunque su adopción plena requerirá superar importantes desafíos técnicos, de seguridad y regulatorios.
Mientras que el hidrógeno destaca por su potencial de cero emisiones, el amoníaco ofrece ventajas en almacenamiento y densidad energética. Las infraestructuras portuaria y la regulación internacional, deben evolucionar para garantizar una transición segura y eficiente hacia estos combustibles alternativos.
Sin embargo, la presión que reciben los armadores para que reduzcan sus emisiones no cesa y las soluciones técnicas, regulación, las ETS y las infraestructuras portuarias especiales no avanzan a un ritmo acompasado con los plazos regulatorios.
Si analizamos, a día de hoy, los nuevos pedidos de buques en astillero, un elevado porcentaje de estos disponen de sistemas de propulsión duales con uso del GNL. En el sector, hay una voluntad generalizada de reducir las emisiones, pero no resulta tan fácil y rápido como gustaría, para cumplir con los plazos que se han impuesto al sector. Todo ello supone un enorme reto para las navieras y armadores, que tratan de no llegar tarde al futuro.
Fotos y gráficos: cedidos
