Amoníaco, metanol e hidrógeno: los nuevos combustibles para la industria marítima

Abstract

La industria marítima está bajo una presión creciente para disminuir sus emisiones de gases de efecto invernadero, y cumplir con el objetivo de reducirlas, al menos en un 50%, para el año 2050, en comparación con los niveles de 2008, impuestos por la Organización Marítima Internacional. Para lograr estos objetivos, es esencial explorar alternativas a los combustibles fósiles tradicionales, que sean más limpias y ecológicas. Entre las alternativas más prometedoras se encuentran el amoníaco, el metanol y el hidrógeno, especialmente, en sus formas más limpias y sostenibles. El amoníaco se considera una opción viable, debido a su alta densidad energética y a la infraestructura existente para su almacenamiento y transporte. La producción tradicional de amoníaco utiliza el proceso Haber-Bosch, que consume grandes cantidades de energía y emite dióxido de carbono. Sin embargo, los métodos de producción de amoníaco verde, que utilizan hidrógeno producido mediante electrólisis del agua con energía renovable y nitrógeno del aire, reducen significativamente las emisiones de dióxido de carbono. El metanol es otra alternativa viable, conocido por ser un líquido a temperatura ambiente, lo que facilita su manejo y almacenamiento en comparación con el hidrógeno y el amoníaco. El metanol se puede producir a partir de gas natural, carbón o biomasa, y su conversión a metanol verde implica el uso de dióxido de carbono capturado e hidrógeno verde. Este proceso no sólo reduce las emisiones de dióxido de carbono, sino que también reutiliza el dióxido de carbono capturado, cerrando el ciclo de carbono. El hidrógeno es considerado el combustible del futuro, debido a su potencial para generar energía sin emitir dióxido de carbono. El hidrógeno verde, producido mediante electrólisis del agua utilizando electricidad de fuentes renovables, es una opción particularmente limpia. Además, el hidrógeno puede desempeñar un papel crucial en la producción de amoníaco y metanol verdes, actuando como intermediario esencial en estos procesos. Para alcanzar los objetivos de cero emisiones netas de dióxido de carbono para 2050 en la industria marítima, es imperativo avanzar en el desarrollo y la adopción de combustibles alternativos como el amoníaco, el metanol y el hidrógeno. Cada uno de estos combustibles presenta ventajas y desafíos únicos, pero juntos representan una transición viable hacia un futuro energético más limpio y sostenible. La clave para el éxito será la inversión en investigación y desarrollo, la creación de políticas de apoyo, y la expansión de la infraestructura necesaria para facilitar su adopción a gran escala. El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es investigar y evaluar el potencial de los combustibles alternativos, como el amoníaco, el metanol y el hidrógeno, en la descarbonización de la industria marítima. A través de un análisis detallado de las propiedades, ventajas y desafíos asociados con cada combustible, este estudio busca proporcionar una visión integral de cómo estas alternativas pueden contribuir a la reducción de las emisiones de dióxido de carbono en el sector. Este Trabajo Fin de Grado aporta al campo de la ingeniería marítima un análisis comparativo de los combustibles alternativos emergentes, y su viabilidad para su adopción a gran escala.

The maritime industry is under increasing pressure to reduce its greenhouse gas emissions and meet the goal of reducing them by at least 50% by the year 2050 compared to 2008 levels, as mandated by the International Maritime Organization. To achieve these objectives, it is essential to explore alternatives to traditional fossil fuels that are cleaner and more environmentally friendly. Among the most promising alternatives are ammonia, methanol, and hydrogen, especially in their cleaner and more sustainable forms. Ammonia is considered a viable option due to its high energy density and the existing infrastructure for its storage and transportation. Traditional ammonia production uses the Haber-Bosch process, which consumes large amounts of energy and emits carbon dioxide. However, green ammonia production methods, which use hydrogen produced by electrolysis of water with renewable energy and nitrogen from the air, significantly reduce carbon dioxide emissions. Methanol is another viable alternative, known for being a liquid at room temperature, which makes it easier to handle and store compared to hydrogen and ammonia. Methanol can be produced from natural gas, coal, or biomass, and its conversion to green methanol involves the use of captured carbon dioxide and green hydrogen. This process not only reduces carbon dioxide emissions but also reuses the captured carbon dioxide, closing the carbon cycle. Hydrogen is considered the fuel of the future due to its potential to generate energy without emitting carbon dioxide. Green hydrogen, produced by electrolysis of water using electricity from renewable sources, is a particularly clean option. Furthermore, hydrogen can play a crucial role in the production of green ammonia and methanol, acting as an essential intermediary in these processes. To achieve the goal of net-zero carbon dioxide emissions by 2050 in the maritime industry, it is imperative to advance the development and adoption of alternative fuels like ammonia, methanol, and hydrogen. Each of these fuels presents unique advantages and challenges, but together they represent a viable transition toward a cleaner and more sustainable energy future. The key to success will be investment in research and development, the creation of supportive policies, and the expansion of the necessary infrastructure to facilitate their large-scale adoption. The main objective of this Final Degree Project is to investigate and evaluate the potential of alternative fuels, such as ammonia, methanol, and hydrogen, in the decarbonization of the maritime industry. Through a detailed analysis of the properties, advantages, and challenges associated with each fuel, this study seeks to provide a comprehensive view of how these alternatives can contribute to the reduction of carbon dioxide emissions in the sector. This Final Degree Project contributes to the field of maritime engineering by providing a comparative analysis of emerging alternative fuels and their viability for large-scale adoption.