Estudio: Controles de emisiones necesarios para la propulsión alimentada con amoníaco
El amoníaco verde es una de las alternativas de combustible bajas en carbono más prometedoras de la industria marítima, ya que es un medio de alta densidad de «almacenar» hidrógeno verde en un barco. Sin embargo, deberá usarse con cuidado para asegurarse de que los beneficios superen los daños, según un estudio cuidadoso preparado por Maersk McKinney Moller Center for Zero Carbon Shipping. Será necesario abordar múltiples fuentes potenciales de emisiones a bordo para cumplir con los requisitos de salud, seguridad, calidad del aire y emisiones de GEI.
El amoníaco conlleva riesgos para la salud y la seguridad asociados con su posible toxicidad en caso de fuga, y estos peligros son lo más importante en cualquier discusión sobre su uso como combustible. Pero tiene muchos otros posibles desafíos relacionados con el escape del barco. Cuando se quema, el amoníaco produce NOx y N2O (óxido nitroso). El NOx es un contaminante del aire bien conocido y bien regulado, y está asociado con impactos en la salud pública. El N2O es un potente gas de efecto invernadero, más de 250 veces más potente que el CO2. Además, el proceso de combustión inevitablemente liberará una cierta cantidad de amoníaco no quemado en la corriente de escape (deslizamiento de amoníaco).
Esto significa que los gases de escape de un barco alimentado con amoníaco deberán someterse a un tratamiento posterior en mayor o menor medida, lo que aumentará el costo y la complejidad, y aumentará la necesidad de que las partes interesadas y los ingenieros colaboren para hacerlo bien, según el centro.
El escape de amoníaco es el problema más grave de la lista, ya que es extremadamente tóxico. Los límites de exposición aceptables varían entre los estudios de investigación, pero el más alto que pudo encontrar el centro fue de 110 partes por millón. Las principales sociedades de clase tienen diferentes estándares sobre los límites de ppm aceptables, que van desde 25 ppm para la liberación/escape diario hasta 350 ppm para la activación automática del sistema de seguridad. El centro enfatizó que establecer un estándar muy bajo reducirá el riesgo, pero también aumentará el tamaño y el costo de los sistemas de postratamiento requeridos. Además, la proliferación de normas diferentes podría impedir el progreso.
«Se necesita un enfoque común para establecer estándares a fin de evitar incertidumbres innecesarias y el riesgo de enfoques divergentes de diseño y desarrollo. La OMI debe impulsar ese debate con el apoyo de las partes interesadas de la industria,» advirtió el centro.
El segundo desafío es el óxido nitroso (N2O). Dado que es un gas de efecto invernadero tan poderoso, incluso las cantidades más pequeñas liberadas en el escape podrían superar rápidamente los beneficios de descarbonización de la propulsión de amoníaco. Hipotéticamente, un motor que produce un gramo de N2O por cada 180 gramos de combustible de amoníaco (0,5 por ciento) sería tan intensivo en gases de efecto invernadero como un motor alimentado por VLSFO.
La minimización del impacto comenzará con el diseño y la puesta a punto del motor. Según el centro, los diseñadores de motores esperan alcanzar niveles aceptables de emisiones de óxido nitroso y amoníaco en los gases de escape sin ningún tratamiento posterior. Esto deja solo el NOx, que se eliminaría del flujo de escape utilizando la tecnología SCR familiar.
Si este enfoque no tiene éxito y el motor produce una fuga de amoníaco o N2O excesiva, el sistema de control de emisiones requerirá varios pasos. Un sistema de tratamiento catalítico de dos pasos es una posibilidad: un sistema SCR podría manejar el NOx, al igual que en las aplicaciones diésel modernas existentes, y también podría eliminar el N2O si se diseña correctamente. Un proceso catalítico separado reduciría la cantidad de escape de amoníaco en la corriente de escape.
Otra posibilidad, más novedosa, es una tecnología recientemente desarrollada para tratar los gases de escape con plasma, que controlaría los tres contaminantes al mismo tiempo. Sin embargo, este enfoque aún se encuentra en una etapa de desarrollo.
Los tanques de combustible del buque, los sistemas de combustible y todo el equipo auxiliar también requerirían medidas para controlar las emisiones de amoníaco. Una forma bien establecida de hacer esto es capturar el vapor de amoníaco y enviarlo a un «colector de agua» – un tanque de agua dulce que absorbe el gas amoníaco y lo convierte en una solución de amoníaco suave. Cualquier gas que esté lo suficientemente concentrado como para ser inflamable podría enviarse a una caldera auxiliar.
«Creemos que ahora es el momento para que las partes interesadas clave se reúnan y desarrollen las soluciones de gestión de emisiones necesarias que mitigarán los riesgos de emisión identificados.» concluyó el centro. «Con la colaboración de toda la industria durante el desarrollo de tecnología de gestión de motores y emisiones y el diseño de embarcaciones alimentadas con amoníaco, los riesgos de emisión de amoníaco no deberían ser un obstáculo para las rutas de combustible a base de amoníaco.»
Este enfoque proactivo de las emisiones es una lección aprendida del lanzamiento del GNL como combustible marino, como «el deslizamiento de metano no se entendió completamente ni se abordó por adelantado» en ese momento, el centro observó.
