Los barcos portacontenedores del tamaño de una manzana de una ciudad cruzan los océanos para entregar sus cargas y sus enormes motores diésel emiten grandes cantidades de contaminantes atmosféricos que impulsan el cambio climático y tienen efectos sobre la salud humana. Se ha estimado que el transporte marítimo representa casi el 3 por ciento de las emisiones mundiales de dióxido de carbono y que los efectos negativos de la industria sobre la calidad del aire causan alrededor de 100.000 muertes prematuras cada año.
La Organización Marítima Internacional, organismo de las Naciones Unidas que regula el transporte marítimo, tiene como objetivo descarbonizar el transporte marítimo para reducir estos efectos perjudiciales. Una posible solución es sustituir la flota mundial de combustibles fósiles por combustibles sostenibles como el amoníaco, que podría ser prácticamente libre de carbono si se considera su producción y uso.
Pero en un nuevo estudio, un equipo interdisciplinario de investigadores del MIT y otros centros advierte que la quema de amoníaco como combustible marítimo podría empeorar aún más la calidad del aire y tener consecuencias devastadoras para la salud pública, a menos que se adopte junto con normas más estrictas sobre las emisiones.
La combustión de amoniaco genera óxido nitroso (N2O), un gas de efecto invernadero que es aproximadamente 300 veces más potente que el dióxido de carbono. También emite nitrógeno en forma de óxidos de nitrógeno (NO y NO2, denominado NOX), y el amoníaco no quemado puede escaparse, formando finalmente partículas finas en la atmósfera. Estas diminutas partículas pueden inhalarse profundamente en los pulmones y causar problemas de salud como ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares y asma.
El nuevo estudio indica que, con la legislación actual, el cambio de la flota mundial a combustible de amoníaco podría causar hasta aproximadamente 600.000 muertes prematuras adicionales cada año. Sin embargo, con regulaciones más estrictas y tecnología de motores más limpia, el cambio podría dar lugar a aproximadamente 66.000 muertes prematuras menos que las causadas actualmente por las emisiones del transporte marítimo, con un impacto mucho menor en el calentamiento global.
“No todas las soluciones climáticas son iguales. Casi siempre hay un precio que pagar. Tenemos que adoptar un enfoque más holístico y considerar todos los costos y beneficios de las diferentes soluciones climáticas, en lugar de solo su potencial para descarbonizar”, dice Anthony Wong, investigador posdoctoral en el Centro de Ciencias del Cambio Global del MIT y autor principal del estudio.
Entre sus coautores se encuentran Noelle Selin, profesora del Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT y del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS); Sebastian Eastham, ex científico investigador principal que ahora es profesor titular en el Imperial College de Londres; Christine Mounaïm-Rouselle, profesora de la Universidad de Orléans en Francia; Yiqi Zhang, investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong; y Florian Allroggen, científico investigador del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. La investigación aparece esta semana en Cartas de investigación ambiental.
Amoniaco más ecológico y limpio
Tradicionalmente, el amoníaco se produce extrayendo hidrógeno del gas natural y combinándolo con nitrógeno a temperaturas extremadamente altas. Este proceso suele estar asociado a una gran huella de carbono. La industria naviera apuesta por el desarrollo del “amoníaco verde”, que se produce utilizando energía renovable para fabricar hidrógeno mediante electrólisis y generar calor.
“En teoría, si se quema amoníaco verde en el motor de un barco, las emisiones de carbono son casi cero”, afirma Wong.
Pero incluso el amoníaco más verde genera óxido nitroso (N2O), óxidos de nitrógeno (NOX) al quemarse, y parte del amoniaco podría escaparse sin quemarse. Este óxido nitroso escaparía a la atmósfera, donde el gas de efecto invernadero permanecería durante más de 100 años. Al mismo tiempo, el nitrógeno emitido como NOX y el amoníaco caería a la Tierra, dañando ecosistemas frágiles. A medida que estas emisiones son digeridas por bacterias, se libera nitrógeno adicional.2Se produce O.
NOX El amoníaco también se mezcla con los gases del aire y forma partículas finas. Estas partículas, que son una de las principales causas de la contaminación del aire, matan a unos 4 millones de personas cada año.
“Decir que el amoníaco es un combustible ‘limpio’ es un poco exagerado. El hecho de que no emita carbono no significa necesariamente que sea limpio y bueno para la salud pública”, afirma Wong.
Un modelo multifacético
Los investigadores querían describir el panorama completo, captando los impactos ambientales y de salud pública que tendría el cambio del parque automotor mundial al combustible de amoníaco. Para ello, diseñaron escenarios para medir cómo cambian los impactos de los contaminantes bajo ciertas suposiciones tecnológicas y políticas.
Desde un punto de vista tecnológico, se consideraron dos motores de barco. El primero quema amoniaco puro, lo que genera mayores niveles de amoniaco no quemado pero emite menos óxidos de nitrógeno. La segunda tecnología del motor implica mezclar amoniaco con hidrógeno para mejorar la combustión y optimizar el rendimiento de un convertidor catalítico, que controla tanto los óxidos de nitrógeno como la contaminación por amoniaco no quemado.
También consideraron tres escenarios de política: las regulaciones actuales, que sólo limitan el NOX emisiones en algunas partes del mundo; un escenario que agrega límites a las emisiones de amoníaco en América del Norte y Europa Occidental; y un escenario que agrega límites globales al amoníaco y al NOX emisiones.
Los investigadores utilizaron un modelo de trayectoria de barco para calcular cómo cambian las emisiones contaminantes en cada escenario y luego introdujeron los resultados en un modelo de calidad del aire. El modelo de calidad del aire calcula el impacto de las emisiones de los barcos en la contaminación por partículas y ozono. Por último, estimaron los efectos en la salud pública mundial.
Uno de los mayores desafíos fue la falta de datos reales, ya que todavía no hay barcos propulsados por amoníaco navegando por los mares. En su lugar, los investigadores se basaron en datos experimentales de combustión de amoníaco proporcionados por colaboradores para construir su modelo.
“Tuvimos que idear algunas formas inteligentes de hacer que esos datos fueran útiles e informativos tanto para la situación tecnológica como para la regulatoria”, afirma.
Una gama de resultados
Al final, descubrieron que sin nuevas regulaciones y con motores que queman amoníaco puro, cambiar toda la flota causaría 681.000 muertes prematuras adicionales cada año.
“Si bien un escenario sin nuevas regulaciones no es muy realista, sirve como una buena advertencia de cuán peligrosas podrían ser las emisiones de amoníaco. Y a diferencia del NOX“Las emisiones de amoníaco procedentes del transporte marítimo actualmente no están reguladas”, afirma Wong.
Sin embargo, incluso sin nuevas regulaciones, el uso de tecnología de motores más limpios reduciría el número de muertes prematuras a aproximadamente 80.000, es decir, alrededor de 20.000 menos que las que se atribuyen actualmente a las emisiones del transporte marítimo. Con regulaciones globales más estrictas y tecnología de motores más limpios, el número de personas que mueren por la contaminación del aire del transporte marítimo podría reducirse en aproximadamente 66.000.
“Los resultados de este estudio muestran la importancia de desarrollar políticas junto con las nuevas tecnologías”, afirma Selin. “El amoníaco presente en los envíos marítimos puede ser beneficioso tanto para el clima como para la calidad del aire, pero eso requiere que las regulaciones se diseñen para abordar toda la gama de posibles impactos, incluidos tanto el clima como la calidad del aire”.
Los efectos del amoníaco sobre la calidad del aire no se sentirían de manera uniforme en todo el mundo, y para abordarlos plenamente se necesitarían estrategias coordinadas en contextos muy diferentes. La mayoría de las muertes prematuras se producirían en el este de Asia, ya que las normas sobre calidad del aire son menos estrictas en esta región. Los niveles más elevados de contaminación atmosférica existente provocan la formación de más material particulado a partir de las emisiones de amoníaco. Además, el volumen de transporte marítimo en el este de Asia es mucho mayor que en cualquier otro lugar del planeta, lo que agrava estos efectos negativos.
En el futuro, los investigadores quieren seguir perfeccionando su análisis. Esperan utilizar estos hallazgos como punto de partida para instar a la industria marítima a compartir datos sobre motores que puedan utilizarse para evaluar mejor la calidad del aire y los impactos climáticos. También esperan informar a los responsables de las políticas sobre la importancia y la urgencia de actualizar las normas sobre emisiones del transporte marítimo.
Esta investigación fue financiada por el Consorcio de Clima y Sostenibilidad del MIT.