Descarbonizando Rotas de Navegação Globais com Amônia Verde

Amônia Verde para Resolver as Emissões do Transporte Marítimo

Quando falamos sobre emissões de carbono, as primeiras coisas que vêm à mente são carros e caminhões, bem como usinas de carvão e gás. Um pensamento menos frequente sobre o grande consumidor de energia e emissor de carbono é a indústria naval.

90% do comércio mundial é transportado por navios, frequentemente cruzando oceanos inteiros. Isso representa não menos que 36% das emissões globais de gases de efeito estufa. É também um setor que, por enquanto, é virtualmente impossível de eletrificar, pois as baterias não têm densidade energética suficiente para impulsionar um navio por milhares de milhas no mar.

A poluição de carbono não é o único problema aqui, pois a indústria naval historicamente depende do combustível de menor qualidade, um líquido espesso semelhante a alcatrão chamado “bunker fuel”, ou óleo combustível pesado/óleo residual.

Fonte: Wikipedia

E a indústria naval pode, por um tempo, produzir ainda mais poluição, pois agora precisa evitar as rotas marítimas do Mar Vermelho/Canal de Suez em meio ao conflito crescente em Gaza e Iêmen. Isso acrescentará milhares de milhas extras de viagem para todo o comércio entre a Europa e a Ásia.

Enquanto isso, uma seca induzida por El Niño no Canal do Panamá também está forçando o comércio Ásia‑América do Norte a desviar para rotas comerciais mais longas.

Algo que alertamos nossos leitores em 21 de dezembro de 2023, em nosso artigo “Problemas no Suprimento de Combustíveis Fósseis – Crise Imminente de Transporte Marítimo e Energia”.

Fonte: BBC

Poluição Marítima Melhorando Gradualmente

Reduzindo Emissões de Enxofre

O uso de bunker oil, a forma mais poluente de óleo, tornou a indústria naval responsável por a produção de 18‑30% do óxido de nitrogênio global e 9% do óxido de enxofre. Esse problema pode ser ainda pior em áreas localizadas, com, por exemplo, apenas navios de cruzeiro produzindo 3 vezes mais poluição de enxofre em Barcelona do que todos os carros da cidade combinados.

Novas regulamentações buscaram resolver esse problema. Desde janeiro de 2020, novas normas da Organização Marítima Internacional (IMO) reduziram drasticamente as emissões autorizadas de enxofre na atmosfera.

Em resposta, a indústria naval teve que adotar combustíveis de baixo teor de enxofre ou continuar usando óleo combustível pesado com depuradores. Ainda assim, esses depuradores frequentemente apenas removem o enxofre das emissões atmosféricas, apenas para colocá‑lo na água e despejá‑lo no oceano.

Combustíveis Alternativos

Outra opção é mudar para GNL (Gás Natural Liquefeito), pois o gás natural queima com emissões de enxofre muito menores e emissões de carbono ligeiramente menores que o óleo. O problema é de infraestrutura, já que a maioria dos navios não está equipada com motores capazes de queimar GNL em vez de óleo de baixo teor de enxofre ou bunker oil.

De qualquer forma, o óleo de baixo enxofre e os depuradores de GNL não reduzem significativamente as emissões de carbono.

É por isso que os especialistas agora buscam combustíveis alternativos como solução potencial. Um candidato principal para esse combustível verde é a amônia verde.

Um Guia Sobre a Amônia Verde

A amônia, ou NH3, é o segundo produto químico mais produzido no mundo. É um fertilizante e pode ser queimada ou oxidada para produzir nitrogênio e água.

NH3 +O2 → N2 + H2O

Portanto, é um tanto semelhante à combustão de hidrogênio, pois produz apenas subprodutos inofensivos, pelo menos em condições ideais.

A diferença em relação ao hidrogênio é que a amônia é uma molécula muito maior que H₂ e muito mais estável. Isso torna seu transporte e armazenamento muito mais fáceis. A amônia também tem quase 50% mais densidade energética que o hidrogênio líquido.

Fonte: Kleinman Center For Energy Policy

Idealmente, uma economia de amônia dependeria da chamada amônia verde gerada a partir de energia renovável. Isso a distingue de outros tipos de amônia:

• Amônia cinza/marron: produzida a partir de combustíveis fósseis.
• Amônia azul: produzida a partir de combustíveis fósseis, mas com captura de carbono.
• Amônia rosa (às vezes também chamada de amônia amarela): produzida a partir de energia nuclear.
• Amônia turquesa: produzida a partir da pirólise do metano. Isso decompõe o metano em hidrogênio e carbono sólido, com o hidrogênio posteriormente convertido em amônia. O carbono sólido pode ser armazenado ou usado em aplicações como fibras de carbono.

Um Combustível Verde Amigável ao Transporte Marítimo

O que torna a amônia um bom candidato para substituir o bunker oil e outros combustíveis fósseis no transporte marítimo são suas qualidades logísticas.

O hidrogênio é muito volátil e não suficientemente denso para ser usado em viagens transoceânicas. Os biocombustíveis ou não são suficientemente neutros em carbono ou são produzidos em quantidade muito pequena para atender ao enorme consumo de energia da indústria naval.

Em contraste, a amônia pode ser armazenada tanto em forma líquida a -33 °C (sob pressão atmosférica) quanto pressurizada acima de 7,5 bar (a 20 °C). Isso limita grandemente as perdas de energia e torna os investimentos de capital para armazenar e transportar amônia viáveis.

Além disso, devido à facilidade de armazenamento, incluindo armazenamento de longo prazo, pode ser produzida com energia renovável intermitente, como solar ou eólica, e consumida em data posterior.

Por fim, o uso de amônia líquida permite que os portos reutilizem a infraestrutura existente, como tanques de armazenamento e tubulações, que atualmente são usados para óleo.

Aproveitando a Estrutura Centralizada do Transporte Marítimo

Um novo estudo trouxe à luz outro fato que pode ajudar a acelerar a adoção da amônia como combustível verde para o transporte marítimo. Pesquisadores em Oxford, trabalhando no Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) e na Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), examinaram os requisitos de infraestrutura para descarbonizar a indústria naval.

Eles descobriram que focar nos 10, 50 e 100 maiores portos globalmente em termos de demanda de combustível atenderia a 21,3% (21,8%), 45,7% (46,7%) e 62,0% (62,6%) da demanda cumulativa de combustível de amônia verde.

Isso pode ser ainda mais verdadeiro em algumas regiões, por exemplo:

“na Oceania, Norte da África, Sul da Ásia e Sudeste da Ásia, mais de 60% da demanda de combustível pode ser atendida ao focar nos 10 principais portos regionais medidos pela demanda de combustível”

“Suprimento ótimo de combustível de amônia verde para descarbonizar o transporte marítimo global”

Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001

Isso ocorre porque, embora existam milhares de portos no mundo, os maiores movimentam a maior parte do tráfego e atendem aos maiores (e mais consumidores de combustível) navios.

cenário futuro moderadamente ambicioso (MOD-AMB) & altamente ambicioso (HIGH-AMB) – Fonte: ERIS

Os pesquisadores também descobriram que, em seu cenário, a maior parte da produção poderia ser concentrada ao redor do Equador e latitudes tropicais, onde a produção de energia solar é mais eficiente, com “menos de 10% da amônia produzida em latitude absoluta superior a 30 (40) graus”.

Fonte: IOP Science

Investimentos Necessários

Os pesquisadores de Oxford também tentaram quantificar o investimento necessário para descarbonizar as rotas marítimas com amônia verde. Eles descobriram que a maior parte dos custos viria da infraestrutura para produzir a amônia, principalmente fazendas solares nos trópicos e desertos da Austrália e do Oriente Médio, substituindo fontes de combustíveis fósseis. O custo total estimado? ~ US$ 2 trilhões.

Embora isso possa parecer muito, um CAPEX não muito diferente será necessário para encontrar e refinar o petróleo que a indústria consumiria em um cenário de negócios como de costume. Portanto, trata‑se mais de mudar a fonte de energia do que de aumentar os custos do transporte marítimo.

Uma Revolução no Transporte Marítimo

O transporte marítimo tem sido, por muito tempo, uma indústria que depende principalmente de mão de obra manual e tecnologias desatualizadas, como motores alimentados por bunker fuel.

Isso está mudando rapidamente, notavelmente com a chegada da IA na indústria (algo que abordamos em profundidade em nosso artigo “Garantindo Rotas de Navegação por Meio do Uso de Inteligência Artificial”), que irá:

• Tornar a viagem marítima mais segura.
• Permitir navegação não tripulada.
• Otimizar rotas e consumo de combustível.

A outra revolução que chega à indústria naval é a transição para renováveis e combustíveis não poluentes. Por enquanto, o candidato mais provável é a amônia verde, pois isso é principalmente uma questão de políticas e investimentos, com todas as tecnologias‑chave (energia solar em grande escala + produção e armazenamento de amônia) já dominadas.

Na verdade, a única alternativa possível seria uma revolução na produção de biocombustíveis, potencialmente com biocombustíveis algais, algo que investigamos em nosso artigo “Biocombustível Algal: A Próxima Revolução Energética?”

Mas considerando que biocombustíveis de terceira geração (frequentemente quimicamente idênticos aos combustíveis à base de petróleo) provavelmente serão necessários em grandes quantidades pela indústria de aviação para descarbonizar, é provável que a amônia permaneça no centro do transporte marítimo e talvez até dos esforços de descarbonização de caminhões.

Amônia para Ações de Combustível

Esta lista procura focar em empresas de amônia verde envolvidas em sua implantação na indústria naval. Líderes na geração de amônia, como por exemplo CF Industries Holdings, Inc. (CF ) (CF) ou Yara International ASA (YAR.OL) são principalmente produtoras de amônia a partir de gás natural atualmente. Mas elas são provavelmente mudarão para amônia verde em breve e podem ser uma opção para investidores também.

1. Aker Horizons ASA

Aker Horizons é uma subsidiária do grupo Aker, que está centrado em energia verde. O grupo Aker é um importante conglomerado norueguês que foca em renováveis e negócios marinhos/offshore. A Aker Horizon é a holding de várias subsidiárias, incluindo captura de carbono, hidrogênio verde e energias renováveis.

Fonte: Aker

A empresa é notavelmente muito ativa na geração de hidrogênio e amônia verde, com o objetivo de descarbonizar o transporte marítimo do Ártico.

Portanto, a Aker não é uma empresa exclusivamente de amônia verde, mas pode lidar com toda a integração vertical da amônia verde, desde turbinas eólicas offshore até geração de hidrogênio e produção de amônia verde. Também está trabalhando em projetos como resíduos-para-energia na França, uma planta de biomassa na Alemanha e captura de carbono no Oriente Médio (Arábia Saudita e Emirados Árabes Unidos).

Isso a torna uma boa ação para investidores que buscam exposição ao setor de energia verde em geral, com forte posicionamento em amônia verde & transporte marítimo, mas também em outras energias verdes, e alguma diversificação geográfica.

2. AmmPower Corp.

AmmPower é semelhante à FuelPositive no sentido de que fornece sistemas modulares de geração de amônia, mas em escala maior, com seu módulo base capaz de produzir 4 toneladas/dia. Isso coloca os clientes da empresa na faixa de fazendas muito grandes (mais de 10.000 acres) ou operações industriais como têxteis, refrigeração, mineração, farmacêuticos ou semicondutores.

Este sistema modular baseado em contêineres padrão também poderia ser adequado em portos que buscam escalar progressivamente suas capacidades de produção de amônia no local.

Fonte: AmmPower

A empresa está em processo de construção de seu livro de pedidos, com potencial de reserva de curto prazo estimado em US$ 30 milhões, e perspectivas de venda para 690 unidades de 52 países. A empresa estima que o custo de eletricidade seja cerca de US$ 360/tonelada de amônia.

A modularidade do sistema permite um rápido retorno e entregas, com menos de um ano em comparação com 3‑4 anos de projetos semelhantes sem a abordagem modular.

Também está trabalhando em tecnologia para transformar resíduos em amônia, em uma joint venture com a CTEC Energy Sales USA.

Para avançar o progresso da amônia em uma economia de hidrogênio‑amônia, está criando uma subsidiária dedicada à craqueamento da amônia em hidrogênio, que buscará financiamento adicional separadamente.

Ao alcançar a escala que pode atender à maioria dos usos industriais, bem como ao transporte marítimo, a AmmPower está mirando clientes e empresas com acesso mais profundo a capital do que a maioria. Combinado com a tecnologia de craqueamento de amônia, isso poderia permitir que ela escalasse rapidamente seguindo políticas que impulsionam o desenvolvimento de hidrogênio & amônia como portadores de energia.

Empresas Privadas

First Ammonia é um desenvolvedor de produção de amônia para transporte marítimo, eletricidade e outros transportes.

Solydera é outra empresa de células de combustível com atividade em amônia verde. Notavelmente, assinou um Memorando de Entendimento (MoU) com KBR em outubro de 2023.

Você também pode encontrar outras ações relacionadas a hidrogênio verde e amônia verde, bem como uma discussão aprofundada das vantagens técnicas e limitações da amônia, em nosso artigo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”.