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6 de noviembre de 2023

La reducción de emisiones y la lucha contra la contaminación son los temas más discutidos en la industria naviera debido a la creciente necesidad de proteger el medio ambiente.

Ediciones anteriores han presentado algunas de las posibles soluciones para abordar este problema, incluidos los combustibles alternativos (metanol, gas natural licuado, hidrógeno) y soluciones nucleares. Sin embargo, la búsqueda de una solución alternativa debe considerar muchos aspectos y no solo las emisiones derivadas de su uso a bordo.

De hecho, es necesario evaluar todo el ciclo de producción para tener en cuenta las emisiones producidas no solo durante el uso a bordo, sino también durante la producción, el transporte y, en su caso, la eliminación. Esto se hace utilizando lo que se conoce como Evaluación del Ciclo de Vida (LCA), que es un método estructurado y estandarizado a nivel internacional para cuantificar los posibles impactos en el medio ambiente y la salud humana asociados con un bien o servicio, a partir de su respectivo consumo de recursos y emisiones.

Herramientas como esta son especialmente necesarias en una época en la que es común anunciar productos y soluciones “verdes” que, sin embargo, a menudo lo son solo en apariencia. Un ejemplo clásico se refiere a la elección de los utensilios de cocina más adecuados. A través de un estudio LCA realizado en 2015, que analizó todo el ciclo de vida, se descubrió que el uso de vajilla de porcelana tenía el menor impacto ambiental (considerando un ciclo de vida de 1000 lavados).

Al comparar la porcelana con productos desechables, se descubrió que la segunda mejor solución estaba relacionada con el uso de productos de polipropileno y poliestireno (los comunes platos de plástico), seguidos por los productos de PLA y, finalmente, con valores significativamente más altos en términos de contaminación, los productos hechos de celulosa. Esta conclusión aparentemente sorprendente demuestra claramente la importancia de este tipo de estudio para evitar presentar una solución como “verde” cuando, como en este caso, resulta ser la peor desde el punto de vista ambiental.

El estudio LCA se puede llevar a cabo para cualquier producto y, por lo tanto, también para los combustibles. Por supuesto, cualquier sistema de análisis debe considerar una serie de condiciones y debe ser universalmente aplicable para evitar resultados falsos.

Por lo tanto, en el campo marítimo se ha decidido que el mejor sistema consiste en comparar las emisiones de CO2 de los combustibles actuales con los combustibles “del futuro”. La medida propuesta en la Estrategia Inicial de la OMI sobre las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) se refiere al desarrollo de pautas de intensidad de CO2 durante el ciclo de vida para todos los tipos de combustibles, haciendo referencia a la evaluación de las emisiones de GHG desde la producción del combustible hasta su uso a bordo del buque. Esto es necesario porque los futuros combustibles de bajo carbono y cero carbono tienen diferentes vías de producción (por ejemplo, diferentes generaciones de biocombustibles, combustibles de hidrógeno, etc.) que resultan en diferencias significativas en su huella ambiental total.

Para abordar adecuadamente esta necesidad, los análisis se realizan evaluando las emisiones de dióxido de carbono equivalente (CO2e) en todo el proceso, desde el pozo hasta el uso (Well-to-Wake), como la suma de las emisiones “aguas arriba” (desde el pozo hasta el tanque, desde la producción hasta los tanques), luego la extracción, el procesamiento, el transporte y las emisiones “aguas abajo” (del tanque al momento de uso), luego el abastecimiento, el almacenamiento a bordo y el consumo. Además del dióxido de carbono (CO2) en sí, el CO2 equivalente incluye gases de efecto invernadero como el metano y el óxido de nitrógeno.

Esto se debe a que centrarse únicamente en el CO2 y pasar por alto otros contaminantes riesgo de subestimar significativamente la contaminación climática causada por la navegación, lo que dificultaría el logro del objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global a 1,5 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales.

El proceso de evaluación se basa en el Documento 5213/22 del 11 de enero de 2022 emitido por el Consejo de la Unión Europea, que permite el cálculo de los factores de emisión de GHG tanto para combustibles como para otras fuentes de energía a lo largo de toda la cadena de suministro, como la suma de 2 contribuciones diferentes: GHG WtT (del pozo al tanque) y GHG TtW (del tanque al uso). Estos factores se obtienen calculando las emisiones GHG CO2e, evaluadas en relación con los valores del potencial de calentamiento global durante un horizonte de 100 años (GWP100), que identifica el calor absorbido por cualquier GHG en la atmósfera como un múltiplo del calor que sería absorbido por la misma masa de dióxido de carbono.

Considerando un crucero y sus necesidades energéticas (principalmente divididas en 3 áreas principales: propulsión, aire acondicionado y servicios diversos), se analizaron las siguientes posibles soluciones alternativas:

– Combustibles tradicionales: aceite combustible pesado (HFO) y gasóleo marino (tanto MGO como MDO);

– Metanol, en sus versiones “verdes” (obtenidas a través de procesos de fermentación de plantas) y “marrones” (las más contaminantes);

– Amoniaco;

– Hidrógeno (a través del uso de células de combustible);

– Gas natural licuado (LNG);

– Baterías de iones de litio.

Después de realizar un estudio LCA del pozo al uso, se llegaron a las siguientes conclusiones:

– Basándose en los valores de CO2e emitidos por los diferentes combustibles, la mejor solución parece ser el uso de metanol (verde), que ofrece el mejor rendimiento ambiental a expensas de la autonomía, que se reduce en aproximadamente un 50% (para la misma cantidad de espacio disponible a bordo en comparación con el uso de combustibles tradicionales HFO/MGO/MDO);

– Sin embargo, esta solución solo es factible actualmente para buques de nueva construcción o mediante una inversión considerable debido a la necesidad de retrofits especialmente agresivos que requieren al menos 2-3 meses de trabajo, así como la necesidad de rediseñar numerosos sistemas a bordo (con costos significativos, tanto de diseño como de construcción). Una conversión a metanol también implica cambios significativos en la distribución del peso a bordo, lo que, para algunos buques, podría ser una condición que lo haga imposible.

En cualquier caso, el metanol resulta ser la mejor solución solo si se utiliza en su variante “verde”, ya que el uso de metanol no verde produce más emisiones que cualquier otro combustible. Actualmente, sin embargo, no es posible utilizar metanol verde debido a su producción aún limitada, altos costos y una cadena de suministro extremadamente limitada.

La solución alternativa, aunque más contaminante que el metanol pero considerablemente menos que los combustibles tradicionales, es el uso de gas natural licuado (LNG). Esta solución, sin embargo, requiere el uso de tanques específicos a bordo, cuya ubicación está fuertemente regulada por normativas de seguridad y, por lo tanto, no es aplicable a buques ya construidos, sino solo a nuevas construcciones, ya que, en resumen, es necesario construir el barco alrededor de los tanques. Además, es necesario considerar algunos problemas derivados del uso del LNG, para los cuales, sin embargo, el mercado ha proporcionado soluciones de inmediato, muchas de las cuales ya se utilizan.

El uso de baterías, desde una perspectiva LCA, es la solución menos eficaz debido al alto factor de contaminación debido a la producción y eliminación de baterías combinado con el factor de baja densidad de potencia. Las baterías actuales (de litio) implican llevar grandes pesos a bordo mientras se garantiza relativamente poca potencia (alrededor de 6 toneladas por 1 MW). Sin embargo, siguen siendo una solución viable para usos “inteligentes”, como durante las horas en puerto a bordo de los transbordadores. En los cruceros de hoy, que, de todos modos, requieren cargas bajas de no menos de 2 a 3 MW, la cantidad (y, por lo tanto, el peso) sería demasiado alto para permitir su uso.

Finalmente, basándose en las limitaciones mostradas por las tecnologías actuales, otra posibilidad para reducir las emisiones es el uso de combustibles no fósiles, como HVO, FAME y biocombustibles, que pueden reducir concretamente la cantidad de emisiones, posiblemente incluso mezclándolos con combustibles tradicionales.

Como se puede ver, el hidrógeno, al igual que el amoníaco, no se han considerado, ya que, hasta la fecha, su producción es contaminante. En el caso del hidrógeno, actualmente no existen células de combustible que satisfagan las necesidades de potencia requeridas por los barcos. Sin embargo, numerosas empresas están trabajando en el desarrollo de esta tecnología, que se utiliza ampliamente, por ejemplo, en submarinos de la marina (el modelo U212-A utiliza células de combustible alimentadas con hidrógeno para la navegación submarina). El estudio actual se refiere al aspecto del almacenamiento a bordo, que se ve complicado por las propiedades físicas de este. Una nueva evaluación LCA veraz solo se puede realizar cuando todos los datos estén disponibles para producir no solo el combustible en sí, sino también todo lo que necesita la cadena de suministro (transporte, almacenamiento).

En conclusión, la investigación en la navegación nunca ha estado tan decidida a encontrar una o varias soluciones para reducir las emisiones y el consumo, ya que esto no solo tiene un fuerte impacto en el medio ambiente, sino también en los propios armadores. No es fácil identificar una sola solución universalmente válida, pero en cierto sentido, el camino está trazado, y los años venideros nos dirán qué dirección se tomará. A partir de hoy, sin embargo, sabemos con bastante precisión lo que implica cada solución, y basándonos en este conocimiento, es necesario desarrollar soluciones aún más innovadoras.

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Luca Paglia

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