En la foto está el buque Hedwig Oldendorff en el puerto de Taicang, China, antes del inicio del viaje de monitoreo de emisiones. Crédito: Patricia Stathatou
Cuando la Organización Marítima Internacional promulgó un límite obligatorio en el contenido de azufre de los combustibles marinos en 2020, con el ojo de reducir los impactos ambientales y de salud nocivos, dejó a las compañías navieras con varias opciones principales.
Podrían quemar combustibles fósiles de bajo azufre, como el aceite de gas marino, o instalar sistemas de limpieza para eliminar el azufre de los gases de escape producidos al quemar combustible pesado. Los biocombustibles con contenido de azufre más bajo ofrecen otra alternativa, aunque su disponibilidad limitada los convierte en una opción menos factible.
Si bien la instalación de sistemas de limpieza de gases de escape, conocidos como Scrubbers, es la opción más factible y rentable, ha habido una gran incertidumbre entre las empresas, los responsables políticos y los científicos sobre cuán “verdes” son estos depuradores.
A través de una nueva evaluación del ciclo de vida, los investigadores del MIT, Georgia Tech, y en otros lugares ahora han descubierto que quemar combustible pesado con depuradores en el océano abierto puede igualar o superar el uso de combustibles bajos en los sulfos, cuando se considera una amplia variedad de factores ambientales.
Los científicos combinaron datos sobre la producción y operación de depuradores y combustibles con mediciones de emisiones tomadas a bordo de un barco de carga oceánico.
Descubrieron que, cuando se considera toda la cadena de suministro, la quema de combustible pesado con depuradores era la opción menos dañina en términos de casi los 10 factores de impacto ambiental que estudiaron, como emisiones de gases de efecto invernadero, acidificación terrestre y formación de ozono.
“En nuestra colaboración con los operadores de Oldendorff para explorar ampliamente la reducción del impacto ambiental del envío, este estudio de los depuradores resultó ser un problema de transición inesperadamente profundo e importante”, dice Neil Gershenfeld, profesor del MIT, director del Centro de Bits y Atoms (CBA) y autor principal del estudio.
“Las afirmaciones sobre los peligros y las políticas ambientales para mitigarlos deben estar respaldados por la ciencia. Debe ver los datos, ser objetivos y estudios de diseño que tengan en cuenta la imagen completa para poder comparar diferentes opciones desde una perspectiva de manzanas a manzanas”, agrega la autora principal Patricia Stathatou, una subdirectora de Georgia Tech, que comenzó este estudio postdoc en el CBA.
Stathatou se une en el periódico por Michael Triantafyllou, Henry L. y Grace Doherty y otros en la Universidad Técnica Nacional de Atenas en Grecia y la firma marítima de transporte marítimo Oldendorff Carriers. La investigación se publica hoy en Science and Technology.
Clasificación de emisiones de azufre
El combustible pesado, tradicionalmente quemado por portadores a granel que representan aproximadamente el 30% de la flota marítima global, generalmente tiene un contenido de azufre de aproximadamente 2% a 3%. Esto es mucho más alto que el límite 2020 de la organización marítima internacional de 0.5% en la mayoría de las áreas del océano y 0.1% en áreas cercanas a los centros de población o en regiones ambientalmente sensibles.
Las emisiones de óxido de azufre contribuyen a la contaminación del aire y la lluvia ácida, y pueden dañar el sistema respiratorio humano.
En 2018, menos de 1,000 embarcaciones emplearon depuradores. Después de que la tapa entró en su lugar, los precios más altos de los combustibles fósiles de bajo azufre y la disponibilidad limitada de combustibles alternativos llevaron a muchas empresas a instalar depuradores para que pudieran seguir quemando combustible pesado.
Hoy, más de 5.800 embarcaciones utilizan depuradores, la mayoría de los cuales son depuradores húmedos y de circuito abierto.
“Los depuradores son una tecnología muy madura. Tradicionalmente se han utilizado durante décadas en aplicaciones terrestres como las centrales eléctricas para eliminar los contaminantes”, dice Stathatou.
Un depurador marino húmedo y de circuito abierto es un enorme tanque vertical y metal instalado en la pila de escape de un barco, sobre los motores. En el interior, el agua de mar extraída del océano se rocía a través de una serie de boquillas hacia abajo para lavar los gases de escape calientes mientras salen de los motores.
El agua de mar interactúa con dióxido de azufre en el escape, convirtiéndolo en sulfatos: compuestos benignos ambientalmente solubles en agua que ocurren naturalmente en el agua de mar. El agua de lavado se libera nuevamente al océano, mientras que el escape limpio escapa a la atmósfera con poca o ninguna emisión de dióxido de azufre.
Pero el agua de lavado ácido puede contener otros subproductos de combustión como los metales pesados, por lo que los científicos se preguntaban si los depuradores eran comparables, desde un punto de vista ambiental holístico, hasta la quema de combustibles bajos en los sulfos.
Varios estudios exploraron la toxicidad de la contaminación del sistema de lavado y combustible, pero ninguno pintó una imagen completa.
Los investigadores se propusieron llenar ese vacío científico.
Un análisis ‘acomodado’
El equipo realizó una evaluación del ciclo de vida utilizando una base de datos ambiental global sobre la producción y el transporte de combustibles fósiles, como combustible pesado, aceite de gas marino y combustible de azufre muy bajo. Teniendo en cuenta que todo el ciclo de vida de cada combustible es clave, ya que producir combustible bajo en azufre requiere pasos de procesamiento adicionales en la refinería, causando emisiones adicionales de gases de efecto invernadero y partículas.
“Si solo miramos todo lo que sucede antes de que el combustible se boquera a bordo del recipiente, el combustible pesado es significativamente más bajo impacto, ambientalmente, que los combustibles bajos en el sulfo”, dice ella.
Los investigadores también colaboraron con un fabricante de depuradores para obtener información detallada sobre todos los materiales, procesos de producción y pasos de transporte involucrados en la fabricación e instalación del depurador marino.
“Si considera que el depurador tiene una vida de aproximadamente 20 años, los impactos ambientales de producir el depurador durante su vida son insignificantes en comparación con la producción de combustible pesado”, agrega.
Para la pieza final, Stathatou pasó una semana a bordo de un recipiente a granel en China para medir las emisiones y reunir muestras de agua de mar y agua de lavado. El barco quemó el combustible pesado con un depurador y combustibles bajos en el azufre en condiciones de océano y configuraciones de motor similares.
Recopilar estos datos a bordo fue la parte más desafiante del estudio.
“Todo el equipo de seguridad, combinado con el calor y el ruido de los motores en un barco en movimiento, fue muy abrumador”, dice ella.
Sus resultados mostraron que los depuradores reducen las emisiones de dióxido de azufre en un 97%, colocando un combustible pesado en la par con los combustibles bajos en el azufre de acuerdo con esa medida. Los investigadores vieron tendencias similares para las emisiones de otros contaminantes como el monóxido de carbono y el óxido nitroso.
Además, probaron muestras de agua de lavado para más de 60 parámetros químicos, incluyendo nitrógeno, fósforo, hidrocarburos aromáticos policíclicos y 23 metales.
Las concentraciones de productos químicos reguladas por la OMI estaban muy por debajo de los requisitos de la organización. Para productos químicos no regulados, los investigadores compararon las concentraciones con los límites más estrictos para los efluentes industriales de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y la Unión Europea.
La mayoría de las concentraciones químicas fueron al menos un orden de magnitud por debajo de estos requisitos.
Además, dado que el agua de lavado se diluye miles de veces, ya que se dispersa por un recipiente en movimiento, las concentraciones de tales productos químicos serían aún más bajos en el océano abierto.
Estos hallazgos sugieren que el uso de depuradores con aceite de combustible pesado puede considerarse igual o más amigable con el medio ambiente que los combustibles bajos en los sulfos en muchas de las categorías de impacto que los investigadores estudiaron.
“Este estudio demuestra la complejidad científica de la corriente de residuos de los depuradores. Habiendo realizado finalmente un estudio de varios años, integral y revisado por pares, ahora se ponen en cuenta los temores y supuestos de Oldendorff y coautor del estudio.
“Este primer estudio de su tipo sobre una base acomodada proporciona un aporte muy valioso para la discusión continua en la OMI”, agrega Thomas Klenum, vicepresidente ejecutivo de innovación y asuntos regulatorios en el Registro Liberiano, enfatizando la necesidad “de que las decisiones regulatorias se tomen en base a estudios científicos que proporcionan datos de hechos y conclusiones”.
En última instancia, este estudio muestra la importancia de incorporar evaluaciones del ciclo de vida en futuras políticas de reducción de impacto ambiental, dice Stathatou.
“Hay toda esta discusión sobre el cambio a combustibles alternativos en el futuro, pero ¿qué tan verdes son estos combustibles? Debemos hacer nuestra diligencia debida para compararlos por igual con las soluciones existentes para ver los costos y beneficios”, agrega.
Más información: Patritsia M. Stathatou et al, Marine Scrubbers vs Combustibles de bajo en azufre: una evaluación integral del ciclo de vida de acompañamiento respaldada por mediciones a bordo de un recipiente oceánico, ciencia y tecnología ambiental (2025). Doi: 10.1021/acs.est.4c10006
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/NewsOffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, la innovación y la enseñanza.
Cita: Quema de combustible pesado con depuradores que se encuentran la mejor opción disponible para el envío marítimo a granel (2025, 4 de abril) Recuperado el 4 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04–tevy-fuel-ole-scrubbers-option.html
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