Cuando la Organización Marítima Internacional promulgó un límite obligatorio al contenido de azufre de los combustibles marinos en 2020, con el objetivo de reducir los impactos nocivos sobre el medio ambiente y la salud, dejó a las compañías navieras con tres opciones principales.

Podrían quemar combustibles fósiles bajos en azufre, como el gasóleo marino, o instalar sistemas de limpieza para eliminar el azufre de los gases de escape producidos al quemar fueloil pesado. Los biocombustibles con menor contenido de azufre ofrecen otra alternativa, aunque su disponibilidad limitada los hace menos viables.

Si bien la instalación de sistemas de limpieza de gases de escape, conocidos como depuradores, es la opción más factible y rentable, ha habido mucha incertidumbre entre empresas, formuladores de políticas y científicos sobre cuán “ecológicos” son estos depuradores.

A través de una novedosa evaluación del ciclo de vida, investigadores del MIT, Georgia Tech y otros lugares han descubierto que la quema de combustible pesado con depuradores en mar abierto puede igualar o superar el uso de combustibles con bajo contenido de azufre, cuando se considera una amplia variedad de factores ambientales.

Los científicos combinaron datos sobre la producción y el funcionamiento de depuradores y combustibles con mediciones de emisiones tomadas a bordo de un buque de carga transatlántico.

Descubrieron que, cuando se considera toda la cadena de suministro, quemar fueloil pesado con depuradores era la opción menos dañina en términos de casi todos los 10 factores de impacto ambiental que estudiaron, como las emisiones de gases de efecto invernadero, la acidificación terrestre y la formación de ozono.

“En nuestra colaboración con Oldendorff Carriers para explorar ampliamente la reducción del impacto ambiental del transporte marítimo, este estudio de depuradores resultó ser un tema de transición inesperadamente profundo e importante”, dice Neil Gershenfeld, profesor del MIT, director del Centro de Bits y Átomos (CBA) y autor principal del estudio.

“Las afirmaciones sobre los riesgos ambientales y las políticas para mitigarlos deben estar respaldadas por la ciencia. Es necesario analizar los datos, ser objetivo y diseñar estudios que consideren el panorama completo para poder comparar las diferentes opciones desde una perspectiva comparable”, añade la autora principal, Patricia Stathatou, profesora adjunta del Instituto Tecnológico de Georgia, quien inició este estudio como investigadora posdoctoral en el CBA.

Stathatou colabora en este artículo con Michael Triantafyllou, profesor Henry L. y Grace Doherty de Ciencias e Ingeniería Oceánicas del Departamento de Ingeniería Mecánica, y otros investigadores de la Universidad Técnica Nacional de Atenas (Grecia), Naias Laboratories y la empresa de transporte marítimo Oldendorff Carriers. La investigación se publica hoy en Environmental Science and Technology.

Reducir drásticamente las emisiones de azufre

El fueloil pesado, que tradicionalmente utilizan los graneleros, que representan aproximadamente el 30 % de la flota marítima mundial, suele tener un contenido de azufre de entre el 2 % y el 3 %. Esta cifra es muy superior al límite establecido por la Organización Marítima Internacional para 2020, del 0,5 % en la mayoría de las zonas oceánicas y del 0,1 % en zonas cercanas a centros de población o regiones ambientalmente sensibles.

Las emisiones de óxido de azufre contribuyen a la contaminación del aire y a la lluvia ácida, y pueden dañar el sistema respiratorio humano.

En 2018, menos de 1000 buques emplearon depuradores. Tras la entrada en vigor del límite, el aumento de los precios de los combustibles fósiles bajos en azufre y la disponibilidad limitada de combustibles alternativos llevaron a muchas empresas a instalar depuradores para poder seguir quemando fueloil pesado.

En la actualidad, más de 5.800 buques utilizan depuradores, la mayoría de los cuales son depuradores húmedos de circuito abierto.

Los depuradores son una tecnología muy desarrollada. Se han utilizado tradicionalmente durante décadas en aplicaciones terrestres, como centrales eléctricas, para eliminar contaminantes, afirma Stathatou.

Un depurador marino húmedo de circuito abierto es un enorme tanque metálico vertical instalado en la chimenea de escape de un barco, encima de los motores. En su interior, se rocía agua de mar extraída del océano a través de una serie de boquillas hacia abajo para limpiar los gases de escape calientes al salir de los motores.

El agua de mar interactúa con el dióxido de azufre presente en los gases de escape, convirtiéndolo en sulfatos, compuestos solubles en agua y ambientalmente inocuos que se encuentran de forma natural en el agua de mar. El agua de lavado se devuelve al océano, mientras que los gases de escape limpios escapan a la atmósfera con escasas o nulas emisiones de dióxido de azufre.

Pero el agua de lavado ácida puede contener otros subproductos de la combustión, como metales pesados, por lo que los científicos se preguntaron si los depuradores eran comparables, desde un punto de vista ambiental holístico, a la quema de combustibles con bajo contenido de azufre.

Varios estudios exploraron la toxicidad del agua de lavado y la contaminación del sistema de combustible, pero ninguno presentó un panorama completo.

Los investigadores se propusieron llenar ese vacío científico.

Un análisis del “bien al despertar”

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 el fueloil pesado, el gasóleo marino y el fueloil muy bajo en azufre. Es fundamental considerar el ciclo de vida completo de cada combustible, ya que la producción de combustible bajo en azufre requiere etapas adicionales de procesamiento en la refinería, lo que genera emisiones adicionales de gases de efecto invernadero y material particulado.

“Si simplemente observamos todo lo que sucede antes de que el combustible se cargue a bordo del buque, el combustible pesado tiene un impacto ambiental significativamente menor que los combustibles con bajo contenido de azufre”, afirma.

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 de depuradores marinos.

“Si consideramos que el depurador tiene una vida útil de unos 20 años, los impactos ambientales de producirlo a lo largo de su vida útil son insignificantes en comparación con la producción de fueloil pesado”, añade.

Para el trabajo final, Stathatou pasó una semana a bordo de un granelero en China para medir las emisiones y recolectar muestras de agua de mar y de lavado. El buque quemó fueloil pesado con un depurador y combustibles bajos en azufre en condiciones oceánicas y con ajustes 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 de un barco en movimiento, era realmente abrumador”, afirma.

Sus resultados mostraron que los depuradores reducen las emisiones de dióxido de azufre en un 97 %, equiparando el fueloil pesado con los combustibles bajos en azufre según esa medición. Los investigadores observaron tendencias similares en las emisiones de otros contaminantes, como el monóxido de carbono y el óxido nitroso.

Además, analizaron muestras de agua de lavado para detectar más de 60 parámetros químicos, incluidos nitrógeno, fósforo, hidrocarburos aromáticos policíclicos y 23 metales.

Las concentraciones de sustancias químicas reguladas por la OMI estaban muy por debajo de los requisitos de la organización. En el caso de las sustancias químicas no reguladas, los investigadores compararon las concentraciones con los límites más estrictos para efluentes industriales establecidos por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) y la Unión Europea.

La mayoría de las concentraciones químicas estaban al menos un orden de magnitud por debajo de estos requisitos.

Además, como el agua de lavado se diluye miles de veces al ser dispersada por un barco en movimiento, las concentraciones de dichos productos químicos serían aún más bajas en mar abierto.

Estos hallazgos sugieren que el uso de depuradores con fueloil pesado puede considerarse igual o más respetuoso con el medio ambiente que los combustibles con bajo contenido de azufre en muchas de las categorías de impacto estudiadas por los investigadores.

Este estudio demuestra la complejidad científica del flujo de residuos de los depuradores. Tras realizar finalmente un estudio multianual, exhaustivo y revisado por pares, se disipan los temores y las suposiciones generalizadas, afirma Scott Bergeron, director general de Oldendorff Carriers y coautor del estudio.

“Este estudio, el primero de su tipo, desde el bienestar hasta la vigilia, aporta un aporte muy valioso al debate en curso en la OMI”, añade Thomas Klenum, vicepresidente ejecutivo de innovación y asuntos regulatorios del Registro de Liberia, enfatizando la necesidad de que “las decisiones regulatorias se tomen con base en estudios científicos que aporten datos y conclusiones factuales”.

En última instancia, este estudio muestra la importancia de incorporar evaluaciones del ciclo de vida en futuras políticas de reducción del impacto ambiental, afirma Stathatou.

Se debate mucho sobre la transición a combustibles alternativos en el futuro, pero ¿cuán ecológicos son estos combustibles? Debemos hacer la debida diligencia para compararlos equitativamente con las soluciones existentes y así determinar los costos y beneficios, añade.

Este estudio fue financiado en parte por Oldendorff Carriers.

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