La transición a las energías limpias abarca algunos mercados en los que las soluciones son obvias (más energía eólica y solar, por favor), pero también algunos obstáculos. El transporte marítimo accede en esta última categoría. Salvo que se vuelva a la navegación, estos buques seguirán necesitando combustibles con una densidad energética relativamente alta para transportar mercancías de forma barata a largas distancias. Entonces, ¿cómo limpiar una industria que funciona con fuel pesado?
Un nuevo estudio dirigido por Boris Stolz y Maximilian Held, de la ETH Zürich, analiza opciones plausibles para la flota de buques de carga que opera en Europa. La idea de los investigadores era tomar datos reales del transporte marítimo de 2018 y calcular el impacto de cambiar el sistema de propulsión de cada barco. En el caso de los buques que transportan cargas pesadas, Stolz y Held establecieron como punto de referencia la eliminación de no más del 3% de la carga de los buques para instalar sistemas de propulsión potencialmente libres de emisiones. A partir de ahí, los investigadores averiguaron cuántas travesías podían seguir realizándose, y a qué coste.
Opciones renovables
El equipo evaluó los sistemas de propulsión que utilizan hidrógeno, amoníaco, metano, metanol y diésel, todos ellos fabricados a partir de materias primas renovables y con electricidad limpia. Esto incluye la obtención de carbono para el metano, el metanol o el gasóleo a partir del CO2 atmosférico capturado. Los investigadores también consideraron los motores de combustión interna y dos tipos de pilas de combustible (de membrana de intercambio de protones o de óxido sólido) con motores eléctricos para convertir esos combustibles en movimiento. También se incluyeron las baterías de iones de litio.
Estos escenarios son especulativos en diversos grados, dado que la mayoría se basan en tecnologías inmaduras en algún paso. La especulación es especialmente fuerte cuando se trata de sus precios. Por ejemplo, la captura de carbono en la atmósfera está en pañales, con sólo un puñado de plantas de demostración en funcionamiento en todo el mundo, lo que la hace bastante cara.
El estudio intenta tener en cuenta toda la cadena de suministro y no sólo el equipo necesario en el barco. Eso significa que la cantidad de electricidad necesaria para producir cada combustible repercute en el coste, así como los requisitos de almacenamiento y transporte (que es más complicado para el hidrógeno y el metano).
Teniendo en cuenta una reducción del 3% de la carga y suponiendo que los barcos sólo transporten la cantidad de combustible que necesiten, el número de viajes marítimos en 2018 que podrían realizarse (sin parar para recargar/reabastecerse de combustible) varía. Las baterías de iones de litio actuales sólo podrían cubrir un pequeño número de viajes, aunque los posibles avances de las baterías podrían acercar ese número a la mitad.
Los combustibles químicos son considerablemente más densos en energía que las baterías, por lo que el hidrógeno licuado era adecuado para cerca del 93% de esos viajes. El amoníaco, el metano, el metanol y el gasóleo superaron el 99% cada uno. Y si se estira para permitir una reducción de la carga del 6 por ciento, incluso el hidrógeno puede alcanzar el 99 por ciento de los envíos.
Una cuestión de precio
La viabilidad técnica básica es bastante buena, con compensaciones manejables. El verdadero obstáculo es el coste. Muchas de estas tecnologías aún no se han ampliado, por lo que cualquier análisis cuidadoso demostrará que son mucho más caras que el combustible y los motores disponibles actualmente. Los investigadores calculan que el coste total de propiedad a corto plazo será entre dos y seis veces mayor. En ausencia de generosas subvenciones públicas, no sería una inversión financiera.
Sin embargo, el alto coste no es inamovible: si los precios bajan a medida que las tecnologías maduran, el coste no es necesariamente el obstáculo que podría parecer.
Entre las opciones de combustible, el amoníaco destaca como el más barato, mientras que el gasóleo renovable es el más caro. Aunque no es el único factor que influye en el coste, hay diferencias significativas en la cantidad de electricidad necesaria para producir cada uno: algunos combustibles permiten conversiones relativamente eficientes de energía eléctrica en energía química.
El hidrógeno producido por la división del agua parece bueno en esa medida, pero esta parte de la economía se ve superada por el coste de almacenar y transportar este combustible. El amoníaco tiene una eficiencia similar -se produciría a partir de hidrógeno y nitrógeno atmosférico- y es mucho más fácil de transportar. Los investigadores destacan el amoníaco y el metanol como las dos opciones más prometedoras en este análisis.
Si estos combustibles se adoptaran en su totalidad, se necesitaría una cantidad considerable de electricidad para producirlos en cantidad suficiente. El análisis muestra que esta nueva industria aumentaría el consumo de electricidad en Europa entre un 4% y un 8%. (A modo de comparación, la industria naval es actualmente responsable de alrededor del 3 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero).
Construir más generación de energía renovable para satisfacer esta demanda es bastante sencillo. Pero estas tecnologías de combustibles deben convertirse en industrias maduras con costes mucho más bajos. Si eso ocurre, acabar con los combustibles fósiles pesados puede que no sea una tarea tan ardua.
Nature Energy, 2020. DOI: 10.1038/s41560-021-00957-9.
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Michael Rojas
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