A medida que los buques portacontenedores cruzan océanos del tamaño de manzanas de ciudades para entregar carga, sus enormes motores diésel emiten grandes cantidades de contaminación del aire que impulsa el cambio climático y afecta la salud humana. Se estima que el transporte marítimo representa alrededor del 3 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono y el impacto negativo de la industria en la calidad del aire causa alrededor de 100.000 muertes prematuras cada año.
Descarbonizar el transporte marítimo para reducir estos impactos nocivos es un objetivo de la Organización Marítima Internacional, la agencia de las Naciones Unidas que regula el transporte marítimo. Una posible solución es cambiar la flota mundial de combustibles fósiles a combustibles sostenibles como el amoníaco, que puede estar casi libre de carbono si se considera su producción y consumo.
Pero en un nuevo estudio, un equipo interdisciplinario de investigadores del MIT y de otros lugares advierte que la quema de amoníaco como combustible marino podría empeorar la calidad del aire y tener efectos devastadores en la salud pública, a menos que se adopte junto con regulaciones de emisiones más estrictas.
La combustión de amoníaco produce óxido nitroso (N2O), un gas de efecto invernadero que es aproximadamente 300 veces más potente que el dióxido de carbono. También libera óxidos de nitrógeno (NO y NO).2, NO se llama.X), y el amoníaco no quemado puede escapar, formando eventualmente partículas finas en la atmósfera. Estas pequeñas partículas pueden alojarse profundamente en los pulmones, provocando problemas de salud como ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares y asma.
El nuevo estudio indica que, según la legislación actual, cambiar la flota mundial a combustible de amoníaco podría causar alrededor de 600.000 muertes prematuras adicionales cada año. Sin embargo, con regulaciones más estrictas y una tecnología de motores más limpia, el cambio podría provocar alrededor de 66.000 muertes prematuras menos que las causadas actualmente por las emisiones del transporte marítimo, con poco impacto en el calentamiento global.
“No todas las soluciones climáticas son iguales. Casi siempre hay un precio que pagar. Necesitamos adoptar un enfoque más holístico y considerar todos los costos y beneficios de las diferentes soluciones climáticas, no solo su capacidad para descarbonizar”, dice Anthony Wong. , postdoctorado en el Centro para la Ciencia del Cambio Global del MIT y autor principal del estudio.
Sus coautores incluyen a Noelle Selin, profesora del Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT y profesora de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS); Sebastian Eastham, ex investigador científico principal que ahora es profesor titular en el Imperial College de Londres. la profesora Christine Monim-Roussel de la Universidad de Orleans en Francia; Yiqi Zhang, investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong; y Florian Allrogen, científico investigador del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. La investigación aparece esta semana. Cartas de investigación ambiental.
Amoníaco verde y claro.
Tradicionalmente, el amoníaco se produce extrayendo hidrógeno del gas natural y luego mezclándolo con nitrógeno a temperaturas muy altas. Este proceso suele ir asociado a una gran huella de carbono. La industria naviera apuesta por el desarrollo del “amoniaco verde”, que se produce a partir de energías renovables para producir hidrógeno y generar calor mediante electrólisis.
“En teoría, si se quema amoníaco verde en el motor de un barco, las emisiones de carbono son casi nulas”, dice Wong.
Pero incluso el óxido nitroso de amoníaco más verde (N2O), óxidos de nitrógeno (NOX) tras la combustión, y puede escapar algo de amoníaco sin quemarse. Este óxido nitroso escapará a la atmósfera, donde el gas de efecto invernadero persistirá durante más de 100 años. Al mismo tiempo, se libera nitrógeno en forma de NO.X Y el amoníaco caerá al suelo, dañando ecosistemas frágiles. A medida que estas excretas son digeridas por bacterias, el exceso de N2Se genera O.
NoX Y el amoníaco también se combina con los gases del aire para formar partículas finas. Las partículas finas, uno de los principales contribuyentes a la contaminación del aire, matan a aproximadamente 4 millones de personas cada año.
“Decir que el amoníaco es un combustible ‘limpio’. El hecho de que esté libre de carbono no significa que sea limpio y bueno para la salud pública”, dice Wong.
Un modelo multidimensional
Los investigadores querían mostrar el panorama completo, captando los impactos ambientales y de salud pública del cambio de la flota mundial al combustible de amoníaco. Para ello, desarrollaron escenarios para medir cómo cambian los impactos de la contaminación bajo ciertos supuestos tecnológicos y políticos.
Desde un punto de vista técnico, consideró dos motores de barco. El primero quema amoníaco puro, lo que produce altos niveles de amoníaco quemado pero emite pocos óxidos de nitrógeno. Otra tecnología de motor implica mezclar amoníaco con hidrógeno para mejorar la combustión y mejorar la eficiencia del convertidor catalítico, que controla tanto el óxido de nitrógeno como los contaminantes de amoníaco no quemados.
También consideraron tres escenarios de políticas: las regulaciones actuales, que limitan solo el NO;X emisiones en algunas partes del mundo; Un escenario que aumenta los límites de emisión de amoniaco en América del Norte y Europa Occidental. y un escenario que añade límites globales al amoníaco y al NO.X Exclusión
Los investigadores utilizaron un modelo de seguimiento de barcos para estimar cómo cambiarían 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 los efectos de las emisiones de los aviones sobre las partículas y la contaminación por ozono. Finalmente, evaluaron el impacto en la salud pública global.
Uno de los mayores desafíos proviene de la falta de datos del mundo real, ya que todavía no hay barcos propulsados por amoníaco navegando por los océanos. En cambio, los investigadores se basaron en datos experimentales de combustión de amoníaco proporcionados por colegas para construir su modelo.
“Tuvimos que encontrar algunas formas inteligentes de hacer que estos datos fueran útiles e informativos tanto para el contexto tecnológico como el regulatorio”, dice.
Una gama de resultados
Al final, descubrieron que sin nuevas regulaciones y motores de barco que quemen amoníaco puro, reemplazar toda la flota resultaría en 681.000 muertes prematuras adicionales por año.
“Aunque el escenario sin nuevas regulaciones no es muy realista, sirve como una buena advertencia de lo peligrosas que pueden ser las emisiones de amoníaco. Y a diferencia del NOXlas emisiones de amoníaco procedentes del transporte marítimo no están actualmente reguladas”, afirma Wong.
Sin embargo, incluso sin las nuevas regulaciones, el uso de tecnología de motores más limpia reduciría el número de muertes prematuras en aproximadamente 80.000, en comparación con aproximadamente 20.000 menos que las emisiones actuales del transporte marítimo. Con regulaciones globales más estrictas y tecnología de motores más limpia, el número de muertes por contaminación del aire causada por el transporte marítimo podría reducirse en aproximadamente 66.000.
“Los resultados de este estudio muestran la importancia de desarrollar nuevas tecnologías y políticas”, dice Selin exige que las regulaciones se diseñen para abordar todos los impactos potenciales, incluido el clima y la calidad del aire.
Los impactos del amoníaco en la calidad del aire no se sentirán por igual en todo el mundo y requerirán estrategias coordinadas en contextos muy diferentes para abordarlos plenamente. La mayoría de las muertes prematuras ocurrirán en el este de Asia, ya que las regulaciones de calidad del aire son menos estrictas en esa región. Los altos niveles actuales de contaminación del aire causan más formación de partículas que las emisiones de amoníaco. Además, el volumen de transporte marítimo en el este de Asia es mayor que en cualquier otro lugar de la Tierra, lo que exacerba estos efectos negativos.
En el futuro, los investigadores quieren seguir perfeccionando sus análisis. Esperan utilizar estos hallazgos como punto de partida para alentar a la industria marina a compartir datos de motores que puedan utilizar para evaluar mejor la calidad del aire y los impactos climáticos. También esperan informar a los formuladores de políticas sobre la importancia y urgencia de actualizar las regulaciones sobre emisiones del transporte marítimo.
La investigación fue financiada por el Consorcio de Sostenibilidad y Clima del MIT.
