Los retos del amoniaco como combustible marino de futuro

17/2/2022 - El amoniaco es uno de los combustibles de futuro más prometedores para el transporte marítimo internacional, pero su introducción en el fuel mix de este sector está lejos de ser sencilla. Para la sociedad de clasificación DNV, antes de que se normalice su uso como combustible para buques, se deben superar desafíos relacionados con el suministro, la seguridad o la tecnología disponible.

En la actualidad, alrededor del 80% de la producción mundial de amoniaco se utiliza como fertilizante. Si a la demanda agrícola se le suma en el futuro la del transporte marítimo, la producción tendría que aumentar significativamente. Además, si el objetivo es la descarbonización del sector, el amoniaco utilizado como combustible deberá ser ‘verde’.

Según Hendrik Brinks, investigador principal de combustibles con cero emisiones de carbono en DNV, los combustibles se pueden clasificar como ‘marrón’ (producido a partir de fuentes fósiles), ‘azul’ (producido a partir de fuentes fósiles mediante captura de carbono) o ‘verde’ (producido a partir de fuentes de energía renovable). “Si bien la producción de amoniaco ‘azul’ reduce las emisiones de CO₂ en un 85% respecto a la variante ‘marrón’, solo el amoniaco ‘verde’ las elimina totalmente”, explica Brinks.

Pero el amoniaco ‘verde’ todavía no está disponible en el mercado. Tampoco los motores para buques que permitan su uso como combustible. MAN Energy Solutions, junto a Eltronic FuelTech, la Universidad Técnica de Dinamarca y DNV están trabajando en un proyecto para el desarrollo de los primeros motores de combustión de combustible dual alimentados con amoniaco. Esta previsto que el primer modelo de dos tiempos salga al mercado en 2024.

Para Peter Kirkeby, especialista de motores en MAN Energy Solutions, el proyecto de un motor de amoniaco es un desafío: “Uno de los mayores obstáculos es cómo conseguir la mayor eficiencia posible de la combustión del amoniaco, manteniendo un motor compacto”.

Comparado con el gasóleo, el amoniaco tiene una propagación de llama muy lenta. Su temperatura de auto ignición también es mucho más alta, alrededor de 630°C (la del gasóleo es 210°C). Esto significa que mantener la combustión del amoniaco una vez iniciada es también más difícil que con otros combustibles. “Estamos trabajando en una mezcla de combustible final con alrededor de un 95% de amoniaco y un 5% de otro combustible piloto, como el MGO”, explica Kirkeby.

Otro desafío será el control de las emisiones. El amoniaco ‘verde’ no produce emisiones de carbono, pero contiene una gran cantidad de nitrógeno y durante la combustión puede emitir óxidos de nitrógeno (NO_X) y, especialmente, óxido nitroso (N₂O).

Para MAN, las emisiones de NO_X no deberían ser un problema, ya que la tecnología para su reducción ya se usa a bordo de muchos buques y debería funcionar para el amoniaco. El N₂O, sin embargo, es un gas de efecto invernadero muy agresivo, con un impacto 283 veces más fuerte que el CO₂. Según Kirkeby, la combustión de amoniaco genera emisiones de N₂O dentro de una determinada ventana de presión y temperatura. “A través del ajuste de la combustión, podemos mantenernos alejados de esa ventana o podemos entrar en el rango de temperatura y presión donde se descompone nuevamente.”, cuenta Kirkeby.

Es probable que los primeros motores se instalen en buques tanque para el transporte de amoniaco. En la actualidad existen alrededor de 200 buques de este tipo. Serían candidatos ideales ya que cuentan con el combustible como carga y tripulaciones con experiencia en el manejo de amoniaco. En cualquier caso, no se prevé una adopción a gran escala de esta tecnología hasta principios de la década de 2030.

Finalmente, habrá que profundizar en la seguridad de los sistemas y los procedimientos operativos de un producto altamente tóxico y potencialmente mortal para el ser humano. Las reglas de DNV se basan en la experiencia en el uso de amoniaco a bordo como refrigerante y como carga. También se están llevando a cabo distintos estudios sobre las operaciones con amoniaco en puertos y núcleos de población.

“Se necesitarán procedimientos de seguridad rigurosos, la inclusión del amoniaco en las normas internacionales, motores que controlen las emisiones contaminantes y permitan protocolos de mantenimiento sencillos y equipos humanos altamente cualificados para su manejo. Además de unas cantidades suficientes de amoniaco ‘verde’. Solo entonces el amoniaco podrá alcanzar su máximo potencial como uno de los combustibles verdes más prometedores”, concluye Hendrik Brinks.