Amoníaco para motores de barcos: ¿ayudará a proteger el clima?

El transporte marítimo representa una parte considerable de las emisiones mundiales de dióxido de carbono (CO2), por lo que la lucha contra la crisis climática debe empezar también en este sector.

La mayoría de los buques oceánicos, costeros y de navegación interior siguen utilizando gasóleo pesado y diésel, muchos de ellos incluso sin tratamiento de los gases de escape.

El transporte marítimo es actualmente responsable de alrededor del 2,5 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Pero, a diferencia de los automóviles, por regla general, no se puede reemplazar los grandes motores de los barcos por otros eléctricos.

Actualmente se considera que los combustibles sustitutivos respetuosos con el clima son el hidrógeno, el metanol y el amoníaco (NH3).

El amoníaco es un gas tóxico y de olor penetrante. Su producción a gran escala con nitrógeno (N2) del aire e hidrógeno (H2) ya está avanzada, ya que es una importante materia prima para la producción de fertilizantes.

El compuesto químico está formado por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno, y el hidrógeno es un combustible neutro para el clima.

Sin embargo, el hidrógeno puro tiene la desventaja de que requiere una gran cantidad de espacio de almacenamiento o, de lo contrario, que este espacio debe reducirse con gran consumo de energía. El gas se licua a 253 grados bajo cero o se almacena a una presión de hasta 700 bares, unas 700 veces más que la presión atmosférica.

"Como líquido, para el amóniaco solo se necesitan 33 grados centígrados bajo cero a presión normal y 20 grados centígrados a 9 bares", explica Gunther Kolb, del Instituto Alemán Fraunhofer de Microtecnología y Microsistemas (IMM).

Por ello, el almacenamiento y el transporte de esta fuente de energía son mucho menos complicados. También se podría decir que el amoníaco simplifica el almacenamiento del hidrógeno.

Sin embargo, un único átomo de nitrógeno puede generar complicaciones en la sustancia. Si el amoníaco se quema de forma incompleta puede producirse óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero.

Un kilo de óxido nitroso contribuye 265 veces más al efecto de gas  invernadero que un kilo de dióxido de carbono. Todavía no existen motores modernos de amoníaco, por lo que se desconoce la cantidad de óxido nitroso que emitirían durante su funcionamiento.

Ingenieros como Bastian Lehrheuer, del Centro de Ciencias del Combustible de la Universidad RWTH de Aquisgrán, en Alemania, confían en que el óxido nitroso podrá controlarse bien con un sistema adecuado de tratamiento posterior de los gases de escape.

Uno de los mayores productores de motores para barcos, el Grupo MAN, está investigando intensamente las tecnologías del amoníaco. Asimismo, el fabricante germano-finlandés Wärtsilä también anunció que realizará un proyecto piloto con motores de amoníaco.

Lehrheuer parte de la base de que los motores aptos para dos combustibles, como el metanol y el GLP (gas licuado de petróleo), pueden ser reacondicionados para usar amoníaco con bastante facilidad.

Sin embargo, el amoníaco no solo sirve para los motores, sino que puede utilizarse también en una pila de combustible. Para ello, el hidrógeno se separa en gran medida del amoníaco y se purifica en un reactor de fusión o en un proceso de craqueo.

El nitrógeno puro se escapa al aire o se introduce en la pila de combustible junto con el hidrógeno. Si la reacción se lleva a cabo de forma óptima, no se produce ningún óxido de nitrógeno, que también incluye al óxido nitroso o gas de la risa, perjudiciales para el clima.

Michael Steffen, del Centro de Tecnología de Pilas de Combustible de Duisburgo, considera que la pila de combustible es una tecnología ya madura y pone como ejemplo su uso en vehículos de producción comercial como el Hyundai Nexo y el Toyota Mirai.

Y aunque las pilas de combustible y los motores eléctricos asociados no son tan fáciles de adaptar a las necesidades de energía de los grandes buques, Steffen está convencido de que, desde un punto de vista puramente técnico, la tecnología del amoníaco y de las pilas de combustible puede utilizarse desde los yates hasta los transatlánticos.

Martin Cames, del Instituto Öko de Berlín, coincide con Steffen en que el amoníaco se utilizará primero como combustible para barcos en motores de combustión y recién después en pilas de combustible.

Cames, que es autor de un estudio sobre el tema, aboga por medidas técnicas para mantener el riesgo medioambiental del amoníaco lo más bajo posible. En cuanto a su efecto letal sobre la vida marina, por ejemplo en caso de accidentes, el amoníaco es tan peligroso como el petróleo, aunque se evapora con mayor rapidez.

El experto en ecología, que también analiza las emisiones de óxido nitroso, concluye que en el futuro el amoníaco podría utilizarse como combustible marino porque es un combustible post-fósil libre de carbono. Y agrega que es probable que sea más barato que otros combustibles post-fósiles.

Sin embargo, debido a que posibles pérdidas en los tanques de combustible podrían poner en peligro a las personas a bordo, es cuestionable su uso en los buques de pasajeros.

Al igual que Bastian Lehrheuer, Cames considera que el metanol es una posible alternativa al amoníaco porque no es tan peligroso para el medio ambiente. Tanto en el caso del amoníaco como del metanol se necesitan tanques más grandes para que los barcos se trasladen a tanta distancia como en el presente con una sola carga de combustible. Lehrheuer señala que ambas sustancias tienen la mitad de contenido energético que el gasóleo.

Además, el amoníaco solo es respetuoso con el clima si se produce de forma neutral. Este no es el caso del proceso tradicional Haber-Bosch, que requiere mucha energía. Dicho proceso industrial representa por sí solo el 1,1 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.

Por ello, algunos investigadores se centran en otras formas de producir amoníaco. "El factor decisivo para el respeto del medio ambiente es la sostenibilidad de la producción de hidrógeno", afirma Ralf Peters, del Centro de Investigaciones en Jülich, en el oeste de Alemania.

En el futuro, esto se hará en lugares donde se dispone de grandes cantidades de electricidad procedentes de la energía solar y eólica, por ejemplo en Australia y Chile, indica.

En tanto, ya se están desarrollando los primeros proyectos: un  propulsor de amoníaco para un yate deportivo, para un pequeño transbordador interior para aguas continentales, ríos, canales, etc. y para un crucero, que lleva a cabo el proyecto de investigación Campfire, como así también la conversión de un barco de suministro de una empresa energética noruega.

dpa