Energía
Descarbonizando las rutas marítimas globales mediante amoníaco verde
Amoníaco verde para resolver las emisiones del transporte marítimo
Cuando hablamos de emisiones de carbono, lo primero que viene a la mente son los automóviles y camiones, así como las centrales de carbón y gas. Un aspecto menos considerado del mayor consumidor de energía y emisor de carbono es la industria naviera.
El 90 % del comercio mundial se transporta en barcos, a menudo cruzando océanos completos. Esto representa al menos el 36 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Además, es un sector que, por ahora, es prácticamente imposible de electrificar, ya que las baterías no son lo suficientemente densas en energía para propulsar un barco durante miles de millas en el mar.
La contaminación de carbono no es el único problema aquí, ya que la industria naviera ha dependido históricamente del combustible de menor calidad, un líquido espeso similar al alquitrán llamado “combustible de bunker”, o fuelóleo pesado/fuelóleo residual.
Fuente: Wikipedia
Y la industria naviera podría, por un tiempo, generar aún más contaminación, ya que ahora debe evitar las rutas marítimas del Mar Rojo y el Canal de Suez en medio del conflicto creciente en Gaza y Yemen. Esto añadirá miles de millas extra de viaje para todo el comercio entre Europa y Asia.
Mientras tanto, una sequía inducida por El Niño en el Canal de Panamá también está obligando al comercio Asia‑Norteamérica a desviar sus rutas hacia trayectos más largos.
Algo que advertimos a nuestros lectores el 21 de diciembre de 2023, en nuestro artículo “Fossil Fuel Supplies Troubles – Looming Shipping And Energy Crisis”.
Fuente: BBC
Mejorando lentamente la contaminación del transporte marítimo
Reducción de emisiones de azufre
El uso de fuelóleo de bunker, la forma más contaminante de petróleo, ha hecho que la industria naviera sea responsable de la producción del 18‑30 % del óxido de nitrógeno global y del 9 % del óxido de azufre. Este problema puede ser aún peor en áreas localizadas; por ejemplo, solo los cruceros generan 3 veces más contaminación de azufre en Barcelona que todos los automóviles de la ciudad combinados.
Nuevas regulaciones buscaban resolver este problema. Desde enero de 2020, las nuevas regulaciones de la Organización Marítima Internacional (IMO) han reducido radicalmente las emisiones de azufre autorizadas en la atmósfera.
En respuesta, la industria naviera tuvo que adoptar combustibles de bajo contenido de azufre o seguir usando fuelóleo pesado con depuradores. Sin embargo, estos depuradores a menudo solo eliminan el azufre de las emisiones aéreas, para luego depositarlo en el agua y verterlo al océano.
Combustibles alternativos
Otra opción es cambiar a GNL (Gas Natural Licuado), ya que el gas natural quema con emisiones de azufre mucho más bajas y emisiones de carbono ligeramente menores que el petróleo. El problema es de infraestructura, pues la mayoría de los barcos no están equipados con motores capaces de quemar GNL en lugar de aceite de bajo contenido de azufre o fuelóleo de bunker.
En cualquier caso, el aceite de bajo contenido de azufre y los depuradores de GNL no reducen significativamente las emisiones de carbono.
Por eso los expertos están ahora mirando hacia combustibles alternativos como una solución potencial. Un candidato principal para este combustible verde es el amoníaco verde.
Una introducción al amoníaco verde
El amoníaco, o NH3, es el segundo químico más producido del mundo. Es un fertilizante y puede quemarse u oxidarse para producir nitrógeno y agua.
NH3 +O2 → N2 + H2O
Así, es algo similar a la combustión de hidrógeno en que solo produce subproductos inofensivos, al menos en condiciones ideales.
La diferencia con el hidrógeno es que el amoníaco es una molécula mucho más grande que el H2 y mucho más estable. Esto facilita enormemente su transporte y almacenamiento. Además, el amoníaco es casi un 50 % más denso en energía que el hidrógeno líquido.
Idealmente, una economía basada en amoníaco dependería del llamado amoníaco verde generado a partir de energía renovable. Esto lo diferencia de otros tipos de amoníaco:
- Amoníaco gris/marrón: producido a partir de combustibles fósiles.
- Amoníaco azul: producido a partir de combustibles fósiles pero con captura de carbono.
- Amoníaco rosa (a veces también llamado amoníaco amarillo): producido a partir de energía nuclear.
- Amoníaco turquesa: producido a partir de la pirólisis del metano. Esto descompone el metano en hidrógeno y carbono sólido, con el hidrógeno luego convertido en amoníaco. El carbono sólido puede almacenarse o usarse en aplicaciones como fibras de carbono.
Un combustible verde apto para el transporte marítimo
Lo que convierte al amoníaco en un buen candidato para reemplazar el fuelóleo de bunker y otros combustibles fósiles en el transporte marítimo son sus cualidades logísticas.
El hidrógeno es demasiado volátil y no lo suficientemente denso para ser usado en viajes transoceánicos. Los biocombustibles o no son lo suficientemente neutros en carbono o se producen en cantidades demasiado pequeñas para satisfacer el enorme consumo energético de la industria naviera.
En contraste, el amoníaco puede almacenarse ya sea en forma líquida a -33 °C (a presión atmosférica) o presurizado por encima de 7,5 bar (a 20 °C). Esto limita enormemente las pérdidas de energía y hace posibles los gastos de capital para almacenar y transportar amoníaco.
Además, debido a la facilidad de almacenamiento, incluido el almacenamiento a largo plazo, puede producirse con energía renovable intermitente como la solar o eólica y consumirse en una fecha posterior.
Por último, el uso de amoníaco líquido permite a los puertos reutilizar la infraestructura existente, como tanques de almacenamiento y tuberías, que actualmente se usan para el petróleo.
Aprovechando la estructura centralizada del transporte marítimo
Un nuevo estudio ha revelado otro hecho que podría ayudar a acelerar la adopción del amoníaco como combustible verde para el transporte marítimo. Investigadores de Oxford, trabajando en el Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) y en Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), han examinado los requisitos de infraestructura para descarbonizar la industria naviera.
Descubrieron que enfocarse en los 10, 50 y 100 puertos principales a nivel mundial en términos de demanda de combustible cubriría el 21,3 % (21,8 %), el 45,7 % (46,7 %) y el 62,0 % (62,6 %) de la demanda acumulada de combustible de amoníaco verde.
“en Oceanía, Norte de África, Asia del Sur y Sudeste Asiático, más del 60 % de la demanda de combustible puede satisfacerse enfocándose en los 10 puertos regionales principales según la demanda de combustible”
“Suministro óptimo de combustible de amoníaco verde para descarbonizar el transporte marítimo global”
Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001
Esto se debe a que, aunque existen miles de puertos en el mundo, los más grandes generan la mayor parte del tráfico y atienden a los barcos más grandes (y de mayor consumo de combustible).
escenario futuro moderadamente ambicioso (MOD-AMB) y altamente ambicioso (HIGH-AMB) – Fuente: ERIS
Los investigadores también hallaron que, en su escenario, la mayor parte de la producción podría concentrarse alrededor del ecuador y latitudes tropicales, donde la generación de energía solar es más eficiente, con “menos del 10 % del amoníaco producido a una latitud absoluta superior a 30 (40) grados”.
Fuente: IOP Science
Inversiones necesarias
Los investigadores de Oxford también intentaron cuantificar la inversión necesaria para descarbonizar las rutas marítimas con amoníaco verde. Descubrieron que la mayor parte de los costos provendría de la infraestructura para producir el amoníaco, principalmente granjas solares en los trópicos y desiertos de Australia y Oriente Medio, sustituyendo fuentes de combustibles fósiles. ¿El costo total estimado? ~ 2 billones de dólares.
Aunque esto pueda parecer mucho, se requerirá un CAPEX no muy diferente para encontrar y refinar el petróleo que la industria consumiría en un escenario de negocio habitual. Por lo tanto, se trata más de cambiar la fuente de energía que de aumentar los costos del transporte marítimo.
Una revolución en el transporte marítimo
El transporte marítimo ha sido durante mucho tiempo una industria mayormente dependiente de mano de obra manual y tecnologías obsoletas como los motores alimentados con fuelóleo de bunker.
Esto está cambiando rápidamente, sobre todo con la llegada de la IA a la industria (algo que cubrimos en profundidad en nuestro artículo “Securing Shipping Lanes Through the Use of Artificial Intelligence”), lo que:
- Hacer los viajes marítimos más seguros.
- Permitir la navegación sin tripulación.
- Optimizar rutas y consumo de combustible.
La otra revolución que llega a la industria naviera es el cambio a energías renovables y combustibles no contaminantes. Por ahora, el candidato más probable es el amoníaco verde, ya que se trata principalmente de una cuestión de políticas e inversión, con todas las tecnologías clave (solar a gran escala + producción y almacenamiento de amoníaco) ya dominadas.
En realidad, la única alternativa posible sería una revolución en la producción de biocombustibles, potencialmente con biocombustibles algales, algo que investigamos en nuestro artículo “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?”.
Pero considerando que los biocombustibles de tercera generación (a menudo químicamente idénticos a los combustibles basados en petróleo) probablemente serán necesarios en grandes cantidades por la industria de la aviación para descarbonizar, es probable que el amoníaco siga en el centro del transporte marítimo e incluso de los esfuerzos de descarbonización del transporte por carretera.
Amoníaco para acciones de combustible
Esta lista se centra en empresas de amoníaco verde involucradas en su despliegue en la industria naviera. Líderes en generación de amoníaco, como por ejemplo CF Industries Holdings, Inc. (CF) o Yara International ASA (YAR.OL) producen mayormente amoníaco a partir de gas natural actualmente. Pero es probable que pasen al amoníaco verde a su debido tiempo y podrían ser una opción también para los inversores.
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizons es una subsidiaria del grupo Aker, que está centrado en la energía verde. El grupo Aker es un importante conglomerado noruego que se enfoca en energías renovables y negocios marinos/offshore. Aker Horizon es la sociedad holding de varias subsidiarias, incluidas captura de carbono, hidrógeno verde y energías renovables.
Fuente: Aker
La empresa es notablemente muy activa en la generación de hidrógeno y amoníaco verde, con el objetivo de descarbonizar el transporte marítimo del Ártico.
Por lo tanto, Aker no es una empresa exclusivamente de amoníaco verde, pero puede manejar toda la integración vertical del amoníaco verde, desde turbinas eólicas offshore hasta generación de hidrógeno y producción de amoníaco verde. También está trabajando en proyectos como residuos a energía en Francia, una planta de biomasa en Alemania y captura de carbono en Oriente Medio (Arabia Saudita y Emiratos Árabes Unidos).
Esto la convierte en una buena acción para inversores que buscan exposición al sector de energía verde en general, con una fuerte posición en amoníaco verde y transporte marítimo, pero también en otras energías verdes y cierta diversificación geográfica.
2. AmmPower Corp.
AmmPower es similar a FuelPositive en que proporciona sistemas modulares de generación de amoníaco, pero a mayor escala, con su módulo base capaz de producir 4 toneladas/día. Esto sitúa a los clientes de la empresa en el rango de granjas muy extensas (más de 10 000 acres) u operaciones industriales como textiles, refrigeración, minería, farmacéutica o semiconductores.
Este sistema modular basado en contenedores estándar también podría encajar perfectamente en puertos que buscan escalar progresivamente sus capacidades de producción de amoníaco in situ.
Fuente: AmmPower
La empresa está en proceso de construir su cartera de pedidos, con un potencial de reservas a corto plazo estimado en 30 M $, y perspectivas de venta de 690 unidades de 52 países. La empresa estima que el costo de la electricidad sea alrededor de 360 $/tonelada de amoníaco.
La modularidad del sistema permite una rápida puesta en marcha y entregas, con menos de un año en comparación con los 3‑4 años de proyectos similares sin el enfoque modular.
También está trabajando en tecnología para transformar residuos en amoníaco, en una empresa conjunta con CTEC Energy Sales USA.
Para avanzar aún más el amoníaco hacia una economía de hidrógeno‑amoníaco, está creando una subsidiaria dedicada al craqueo del amoníaco en hidrógeno, que buscará financiación adicional por separado.
Al alcanzar la escala que podría adaptarse a la mayoría de los usos industriales, así como al transporte marítimo, AmmPower apunta a clientes y empresas con mayor acceso a capital que la mayoría. Combinado con la tecnología de craqueo de amoníaco, esto podría permitirle escalar rápidamente siguiendo políticas que impulsen el desarrollo del hidrógeno y el amoníaco como portadores de energía.
Empresas privadas
First Ammonia es una desarrolladora de producción de amoníaco para el transporte marítimo, la electricidad y otros medios de transporte.
Solydera es otra empresa de pilas de combustible con actividad en amoníaco verde. Notablemente, firmó un Memorando de Entendimiento (MoU) con KBR en octubre de 2023.
También puedes encontrar otras acciones relacionadas con hidrógeno verde y amoníaco verde, así como una discusión profunda de las ventajas técnicas y limitaciones del amoníaco, en nuestro artículo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”.
