A medida que los buques portacontenedores del tamaño de manzanas de una ciudad cruzan los océanos para entregar carga, sus enormes motores diésel emiten grandes cantidades de contaminantes del aire que impulsan el cambio climático y tienen impactos en la salud humana.Se ha estimado que el transporte marítimo representa casi el 3% de las emisiones globales de dióxido de carbono y los impactos negativos de la industria en la calidad del aire causan alrededor de 100.000 muertes prematuras cada año.

Descarbonizar el transporte marítimo para reducir estos efectos perjudiciales es un objetivo de la Organización Marítima Internacional, una agencia de la ONU que regula el transporte marítimo.Una posible solución es cambiar la flota global decombustibles fósilesa combustibles sostenibles comoamoníaco, que podría estar casi libre de carbono si se considera su producción y uso.

Pero en un nuevo estudio, un equipo interdisciplinario de investigadores del MIT y de otros lugares advierte que la quema de amoníaco para obtener combustible marítimo podría empeorar aún más la calidad del aire y provocar impactos devastadores en la salud pública, a menos que se adopte junto con regulaciones de emisiones más estrictas.

La combustión de amoníaco generaóxido nitroso(NORTE₂O), 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 NO_incógnita), y el amoníaco sin quemar puede escaparse, lo que eventualmente forma partículas finas en la atmósfera.Estas pequeñas partículas pueden inhalarse hasta lo profundo de 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 hasta alrededor de 600.000 muertes adicionales.muertes prematurascada 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 un impacto mucho menor en el calentamiento global.

"No todas las soluciones climáticas son iguales. Casi siempre hay que pagar algún precio. 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., 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 MIT en el Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad y el 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 Orleans 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 fuepublicadoesta semana enCartas de investigación ambiental.

Amoníaco más ecológico y limpio

Tradicionalmente, el amoníaco se produce extrayendo hidrógeno del gas natural y luego combinándolo con nitrógeno a temperaturas extremadamente altas.Este proceso suele ir asociado a una gran huella de carbono.La industria del transporte marítimo apuesta por el desarrollo del "amoniaco verde", que se produce utilizando energías renovables para producir 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 nulas", dice Wong.

Pero incluso el amoníaco más verde genera óxido nitroso (N₂O), óxidos de nitrógeno (NOincógnita_{) cuando se quema, y ​​parte del amoníaco puede 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 NOincógnita_{y el amoníaco caería a la Tierra, dañando ecosistemas frágiles.}A medida que estas emisiones son digeridas por bacterias, N adicional₂Se produce O.

NO_incógnitay el amoníaco también se mezcla con los gases del aire para formar partículas finas.Uno de los principales contribuyentes a la contaminación del aire,partículas finasSe estima que mata a 4 millones de personas cada año."Decir que el amoníaco es un combustible 'limpio' es un poco exagerado. El hecho de que esté libre de carbono no significa necesariamente que sea limpio y bueno para la salud pública", dice Wong.

Un modelo multifacético

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 hacerlo, diseñaron escenarios para medir cómo cambian los impactos de los contaminantes bajo ciertos supuestos tecnológicos y políticos.

Desde el punto de vista tecnológico, consideraron dos motores de barco.El primero quema amoníaco puro, lo que genera niveles más altos de amoníaco sin quemar pero emite menos óxidos de nitrógeno.La segunda tecnología de motor implica mezclar amoníaco 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 amoníaco no quemado.

También consideraron tres escenarios de políticas: las regulaciones actuales, que solo limitan el NO_incógnitaemisiones en algunas partes del mundo;un escenario que añade límites a las emisiones de amoníaco en América del Norte y Europa Occidental;y un escenario que añade límites globales al amoníaco y al NO_incógnitaemisiones.

Los investigadores utilizaron un modelo de seguimiento de barcos para calcular cómo cambian las emisiones contaminantes en cada escenario y luego incorporaron los resultados a un modelo de calidad del aire.El modelo de calidad del aire calcula el impacto de las emisiones de los barcos sobre las partículas y la contaminación por ozono.Finalmente, estimaron los efectos sobre la salud pública global.

Uno de los mayores desafíos surgió de la falta de datos del mundo real, ya que todavía no navegan los mares ningún barco propulsado por amoníaco.En cambio, los investigadores se basaron en datos experimentales de combustión de amoníaco de sus colaboradores para construir su modelo.

"Tuvimos que idear algunas formas inteligentes de hacer que esos datos fueran útiles e informativos tanto para la tecnología como para las situaciones regulatorias", dice.

Una gama de resultados

Al final, descubrieron que sin nuevas regulaciones y sin motores de barco que quemen 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 lo peligrosas que podrían ser las emisiones de amoníaco. Y a diferencia del NO_incógnita, las emisiones de amoníaco del transporte marítimo no están actualmente reguladas", afirma Wong.

Sin embargo, incluso sin nuevas regulaciones, el uso de tecnología de motores más limpios reduciría el número de muertes prematuras a unas 80.000, unas 20.000 menos de las que actualmente se atribuyen a las emisiones del transporte marítimo.Con regulaciones globales más estrictas y tecnología de motores más limpia, el número de personas que mueren por la contaminación del aire causada por el 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."Existe la posibilidad de que el amoníaco en el transporte marítimo sea 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 impactos potenciales, incluidos el clima y la calidad del aire".

Los impactos del amoníaco en la calidad del aire no se sentirían de manera uniforme en todo el mundo, y abordarlos plenamente requeriría estrategias coordinadas en contextos muy diferentes.La mayoría de las muertes prematuras ocurrirían en el este de Asia, ya que las regulaciones de calidad del aire son menos estrictas en esta región.Los niveles más altos de contaminación del aire existente provocan la formación de más partículas a partir de las emisiones de amoníaco.Además, el volumen de envíos a través del este de Asia es mucho mayor que en otras partes de la Tierra, lo que agrava estos efectos negativos.

En el futuro, los investigadores quieren seguir perfeccionando sus análisis.Esperan utilizar estos hallazgos como punto de partida para instar 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 responsables de la formulación de políticas sobre la importancia y urgencia de actualizar las regulaciones sobre emisiones del transporte marítimo.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.