Al objeto de poder cumplir con los objetivos de la Unión Europea para obtener una economía neutra en emisiones de carbono para el año 2050, es necesario el desarrollo de combustibles alternativos a los combustibles fósiles tradicionales, y su sustitución progresiva en el transporte. En este sentido, el hidrógeno verde, y sus vectores, se postulan como firmes candidatos para lograr este objetivo.

Pero la realidad es que en nuestros días la mayor parte de los buques del mundo están propulsados por motores diésel alimentados con combustible líquido, el llamado “gasoil marino”. Por ello, en la búsqueda de soluciones alternativas para descarbonizar los océanos, ha empezado la carrera por la búsqueda de combustibles alternativos limpios, y que puedan sustituir a los existentes. 

Fruto de esta búsqueda, en los últimos años se está hablando mucho de los electro-combustibles. El amoniaco, el metanol, e incluso el propio hidrógeno, destacan como opciones de futuro. Pero de momento estamos lejos de esa posible realidad futura, y hoy en día la mayor parte de los buques mercantes se propulsan con tradicionales motores diésel que queman “gasoil marino”: bien combustibles pesados (HFO), bajos (MDO), o de muy bajo contenido de azufre (LSHFO).

Algunos de esos motores son duales, quemando junto al gasoil, GNL (gas natural licuado), o incluso metanol en algún buque; pero se trata de soluciones que se podrían considerar “de transición”, que no resuelven el problema de las emisiones de CO2.

OPCIONES EXISTENTES

En la actualidad los barcos suelen utilizar un tipo de combustible que contiene altos niveles de sustancias químicas y partículas nocivas. Las emisiones resultantes tienen altos niveles de óxidos de nitrógeno (NOx), óxidos de azufre (SOx), monóxido y dióxido de carbono (CO, CO2) y un alto nivel de material particulado (PM); y las concentraciones varían según la posición, el movimiento y la velocidad del barco. El motivo de su extendido uso se basa en que estos combustibles son fáciles de transportar a presión atmosférica y a temperatura ambiente, ya que se trasiegan con facilidad por las tuberías, y se adaptan bien a los espacios disponibles dentro de los buques, con un alto aprovechamiento del volumen de los tanques. 

En el pasado cercano se apostó por el gas natural en su forma licuada, el famoso GNL, y hoy en día existen más de quinientos barcos alimentados con este combustible, sin contar los buques metaneros puros. Pero al no poder ser una opción de fututo, tanto el metanol como el propio hidrógeno están despertando el interés de algunos de los actores involucrados en la transición energética del sector marítimo. 

Se trata de dos soluciones bien diferentes, porque mientras el hidrógeno exige una mayor inversión para la construcción de las celdas de combustible que propulsarían eléctricamente el buque, el uso del metanol (o incluso la mezcla de varios electro-combustibles, como el amoniaco por ejemplo mezclado con el metanol) se podría llevar a cabo utilizando los motores tradicionales, adaptados para quemar combustibles líquidos con propiedades físicas o químicas similares al gasoil marino, pero fabricados artificialmente, con CO2 extraído de la atmósfera. 

No debemos olvidar que la obtención del metanol debe ser de manera verde y limpia. De nada serviría obtener un metanol de la manera actual (vía GNL por ejemplo), porque no cumpliría los condicionantes de descarbonización marcados por la OMI. Debemos fabricar “e-metanol”.

Por lo tanto, aparte del posible uso del hidrógeno como combustible en celdas, ocupando gran volumen y espacio por la baja densidad del hidrógeno, aparece como una solución más sencilla que varios de los biocombustibles y e-combustibles distintos del hidrógeno existentes, pudieran a su vez usarse como vectores de hidrógeno, para facilitar el transporte, y posteriormente extraer de ellos el hidrógeno que contienen mediante procesos llamados de reformado (similares a la regasificación del GNL). Por lo tanto, y resumiendo, desde el punto de vista de la tecnología propulsiva de buques, existirían dos soluciones: el hidrógeno, o los electro-combustibles.

BUQUE DE HIDRÓGENO 

Una definición posible del buque de hidrógeno podría corresponder a la de un barco que se propulse de manera eléctrica, utilizando como combustible hidrógeno, convertido previamente en electricidad mediante el uso de pilas de combustible. Ya existen buques que poseen esta tecnología, principalmente prototipos, ferries y barcos de crucero, y también algunos submarinos. En ellos existen dos posibilidades de almacenamiento y transporte del hidrógeno a bordo: comprimido o líquido. Pero el hidrógeno comprimido solo parece aplicable para barcos de pequeño porte, por lo que en la mayoría de los buques mercantes habría que plantearse el almacenarlo líquido y a una temperatura de -253º C.

¿Pero podrán existir buques que se dediquen al transporte de hidrógeno? A este respecto, la empresa “LH2 Europe” en colaboración con “C-Job Naval Architects” ha desarrollado el diseño inicial de un buque cisterna de hidrógeno líquido de 141 metros de eslora y con una capacidad de almacenamiento de 37.500 metros cúbicos. El buque funcionaría con pilas de combustible de hidrógeno y estaría equipado con tres tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido, con una capacidad total de 37.500 m3.

El barco, bautizado como “Gaia”, se ha diseñado con un casco en forma trapezoidal para estar dotado de suficiente espacio para los tres tanques necesarios en cubierta. Obviamente estos tanques modificarán la filosofía conceptual de construcción naval actual, ya que se debe destacar que el hidrógeno líquido es muy poco denso y por tanto ocupará mucho espacio para una cantidad de energía determinada, al que habrá que añadirle el espesor de los aislamientos necesarios. Por el momento “Gaia” es un modelo conceptual, pero se espera que pueda ser una realidad dentro de cuatro años.

Hoy en día el uso de hidrógeno en combinación con celdas de combustible está limitado al AIP (air-independent propulsion) de submarinos, o a buques prototipos experimentales y de pequeño tamaño financiados con fondos de investigación y sin carácter comercial. 

CONCLUSIONES

Para finalizar me gustaría recordar que no debemos olvidar que todos estos nuevos combustibles serán muy peligrosos y tóxicos (el hidrógeno se licua a -253º C, temperatura aún más extrema que la del GNL), por lo que será muy importante el llevar a cabo estudios de seguridad a bordo.

La flota marítima mundial está propulsada principalmente por motores diésel que funcionan con fueloil marino, pero en la actualidad también existen barcos alimentados por GNL, y el año próximo aparecerán en escena, de manera comercial, los grandes buques alimentados por metanol u otros combustibles líquidos, con motores duales, para cumplir los requisitos mínimos exigidos por la OMI. 

En la actualidad el hidrógeno no se transporta como carga marítima, y las experiencias como combustible marino se limitan a proyectos de buques prototipo. Sin embargo, las tecnologías de metanol son más maduras, y ya existen usos comerciales, aunque la mayor parte de los buques que se propulsan con metanol, son los que lo transportan.

Pero en cualquier caso se necesitará una mayor investigación para aclarar si el hidrógeno es realmente una alternativa en los buques, por lo que será necesario realizar una evaluación económica del espacio de carga que se perderá, por la existencia de mayor volumen de tanques para almacenar el combustible alternativo de menor densidad y alto coste. Además, en caso de que queramos transportarlo, deberemos primero licuarlo, y después, en su llegada a destino, regasificarlo, de manera similar a como se hace en el caso del GNL, pero con la diferencia de que el proceso es más costoso en el caso del hidrógeno.

RAÚL VILLA CARO,  Doctor ingeniero naval y oceánico, Capitán de la Marina Mercante, Oficial de la Armada, y Secretario de la Fundación EXPONAV.