Por Jing Sun
Os navios transportam mais de 80% do comércio mundial e dependem fortemente de alguns dos combustíveis de transporte menos ecológicos disponíveis.
Não há soluções baratas e amplamente disponíveis que possam reduzir as emissões de carbono do setor de transporte marítimo – na verdade, o transporte é considerado uma das indústrias mais difíceis de descarbonizar no planeta – mas algumas inovações interessantes estão sendo testadas agora.
Como professora de arquitetura naval e engenharia naval, trabalho com sistemas de propulsão e controle de navios, incluindo eletrificação, baterias e células de combustível. Com a atenção voltada para a mudança climática nesta semana, enquanto os líderes mundiais se encontram na cúpula do G-7 e os negociadores discutem as emissões do transporte marítimo em uma reunião da Organização Marítima Internacional da ONU, vamos dar uma olhada no que é possível e alguns dos combustíveis e tecnologias que são susceptíveis de definir o futuro da indústria.
Problema climático do transporte marítimo
O transporte marítimo é a forma mais barata de transportar matérias-primas e produtos a granel. Isso gerou um enorme impacto econômico e uma grande pegada de carbono.
A indústria emite cerca de 1 bilhão de toneladas métricas de dióxido de carbono por ano – quase 3% das emissões globais, de acordo com a IMO (sigla em inglês), uma agência especializada da ONU formada por 174 países membros que estabelece padrões para a indústria. Se a navegação fosse um país, estaria entre o Japão e a Alemanha como o sexto maior contribuinte para as emissões globais de dióxido de carbono. Além disso, quase 70% das emissões dos navios ocorrem dentro de 400 quilômetros de terra, o que significa que também tem um impacto na qualidade do ar, especialmente para as cidades portuárias.
Emissões globais do transporte marítimo em milhões de toneladas de dióxido de carbono.
Gráfico: The Conversation / CC-BY-ND Fonte: Quarto Estudo de Gases de Efeito Estufa da IMO, 2020.
As emissões do transporte marítimo global têm aumentado
A indústria naval é responsável por quase 3% das emissões globais de gases de efeito estufa produzidos pelo homem. As emissões dos projetos da Organização Marítima Internacional continuarão a aumentar.
A inovação tecnológica, além de políticas, será crucial para alcançar um transporte marítimo de baixo carbono ou emissão zero. Institutos de pesquisa acadêmica, laboratórios governamentais e empresas estão agora fazendo experiências com eletrificação; combustíveis com zero ou baixo teor de carbono, como hidrogênio, gás natural, amônia e biocombustíveis; e fontes alternativas de energia, como células de combustível e energia solar, eólica e das ondas. Cada um tem os seus prós e contras.
Por que eletrificar navios é importante
Assim como em terra, a eletrificação é uma chave para limpar as emissões da indústria. Ela permite que os motores que operam com combustíveis fósseis sejam substituídos por tecnologias alternativas de geração de energia ou reduzidos e modificados para operação com baixas emissões. Também permite que os navios se conectem à energia elétrica enquanto estão no porto, reduzindo suas emissões de marcha lenta.
A eletrificação e a hibridização de navios são tendências significativas para embarcações comerciais e militares. Eletrificar um navio significa substituir seus sistemas mecânicos tradicionais por elétricos. Algumas frotas já possuem propulsão eletrificada e movimentação de carga. Os sistemas híbridos de energia, por outro lado, integram diferentes mecanismos de geração de energia, como motores e baterias, para potencializar suas características complementares.
Eu vejo uma eletrificação mais profunda e uma hibridização mais ampla como uma estratégia central para alcançar o transporte ecológico.
Também existem enormes oportunidades para melhorar a operação da frota existente – e reduzir o uso de combustível – por meio da automação e do controle em tempo real. Sensores avançados, inteligência artificial e aprendizado de máquina podem ajudar os navios a “ver”, “pensar” e “agir” melhor, para aprimorar a eficiência e reduzir as emissões.
Combustíveis mais verdes para viagens oceânicas
Mudar para fontes de combustível mais limpas e verdes será essencial para descarbonizar a indústria naval.
A maioria das usinas de energia nos navios de hoje é baseada em motores de combustão interna que usam óleo combustível pesado e barato. As inovações nos projetos de motores marítimos a diesel e turbinas a gás e no tratamento dos gases de escape reduziram as emissões prejudiciais. No entanto, a maior parte da “fruta mais próxima” foi colhida, com pouco espaço sobrando para melhorias dramáticas nas fontes de energia tradicionais.
O foco agora está no desenvolvimento de fontes de combustível mais limpas e tecnologias alternativas de geração de energia mais eficientes.
Prevê-se que os combustíveis com baixo ou zero carbono, como gás natural, amônia e hidrogênio, serão as principais fontes de energia para o transporte marítimo no futuro. A amônia é fácil de transportar e armazenar e pode ser usada em motores de combustão interna e células a combustível de alta temperatura. Mas, como o hidrogênio, em grande parte ainda é feito com combustíveis fósseis. Também é tóxico. Ambos têm potencial para serem feitos com água e energia renovável usando eletrólise, mas essa tecnologia de carbono zero ainda está nos estágios iniciais, além de ser cara.
Esses combustíveis começaram a substituir os combustíveis diesel pesados em alguns segmentos marítimos, principalmente como projetos de demonstração e em um ritmo mais lento do que o necessário. Custo e infraestrutura continuam sendo as principais barreiras.
Fontes renováveis de energia, como eólica, solar e das ondas, também são promissoras. A integração de fontes renováveis como soluções econômicas e confiáveis de energia para navios oceânicos é outro desafio no qual os desenvolvedores estão trabalhando.
Emissões de combustíveis para transporte por galão
O óleo combustível pesado, usado para transporte marítimo, emite mais dióxido de carbono por galão do que outros combustíveis de transporte.
Dados da EPA dos EUA de 2021 em quilogramas de dióxido de carbono por galão de combustível.
Gráfico: The Conversation / CC-BY-ND Fonte: EPA.
Alimentando navios usando células de combustível e baterias
As células de combustível e baterias também são promissoras como tecnologias alternativas de geração de energia.
Por meio de reações eletroquímicas, as células a combustível geram energia elétrica de maneira altamente eficiente e limpa, o que as torna muito atrativas para o transporte. As células a combustível são operadas com hidrogênio puro ou gases reformados, exceto as células a combustível de alta temperatura que podem usar gás natural ou amônia como combustível.
Dada a infraestrutura de combustível existente, a maioria dos projetos de demonstração de células de combustível marítimo hoje precisam armazenar hidrogênio líquido ou usar sistemas a bordo que convertam gás natural ou outro combustível em gás de síntese rico em hidrogênio. A infraestrutura para armazenamento de hidrogênio deve ser desenvolvida para ampla adoção da tecnologia de células de combustível.
A tecnologia da bateria é essencial para a eletrificação, mesmo para navios com um motor de combustão interna como motor principal. Ele também tem seus próprios desafios. Além de garantir que as baterias sejam seguras e confiáveis - você não quer um incêndio ou falta de energia no meio do oceano – robustez e flexibilidade são necessárias para operações de alimentação, como manuseio de carga e operações de rebocador.
Investir no futuro
Em 2018, o Comitê de Proteção do Meio Ambiente Marinho da Organização Marítima Internacional definiu metas para reduzir a intensidade de carbono da frota global em pelo menos 40% até 2030 e cortar suas emissões de gases de efeito estufa pela metade até 2050, em relação aos níveis de 2008. Espera-se que se adote requisitos obrigatórios que reflitam essas metas de longo prazo, em sua reunião de 10 a 17 de junho de 2021.
Essas metas são importantes, mas deixam os prazos para ação no futuro.
Países e algumas companhias de navegação estão recomendando uma transição mais rápida. No início de junho, os governos da Dinamarca, Noruega e Estados Unidos, juntamente com o Fórum Marítimo Global e o Centro Mærsk Mc-Kinney Møller para Transporte de Carbono Zero, anunciaram uma nova Missão de transporte com emissão zero para tentar expandir e implantar mais rapidamente, novas soluções marítimas verdes.
A gigante da navegação AP Møller-Maersk disse que poderia apoiar um imposto sobre o carbono de cerca de R$ 760,00 por tonelada de dióxido de carbono, para encorajar mais inovação e uma transição mais rápida, embora outros na indústria argumentem que um imposto como esse quase dobraria o custo do combustível de bunker e tornaria o frete muito mais caro, com repercussões em toda a economia global.
Acredito que a grande visão do transporte com emissão zero pode ser realizada se as comunidades de projetos de navios e operação da frota trabalharem em conjunto com os legisladores, o setor de logística e as amplas comunidades acadêmicas e técnicas da indústria para encontrar soluções.
Este é um momento empolgante para trabalhar na área de energia e em soluções de energia para o transporte marítimo. A tecnologia desenvolvida hoje terá um impacto transformador, não apenas na indústria naval, mas também na sociedade.
Originalmente publicado em The Conversation / Jing Sun
Tradução: Redação Ambientebrasil / Maria Beatriz Ayello Leite
Para ler a reportagem original em inglês acesse: https://theconversation.com/shipping-is-tough-on-the-climate-and-hard-to-clean-up-these-innovations-can-help-cut-emissions-162513
Fonte: Ambiente Brasil
Publicação Ambiente Legal, 04/07/2021
Edição: Ana A. Alencar
As publicações não expressam necessariamente a opinião da revista, mas servem para informação e reflexão.
