El metanol en la batalla por el combustible del futuro

¿Por qué se centra la atención en el metanol?

Con la llegada de nuevos y preocupantes fenómenos climáticos, los gobiernos y las organizaciones internacionales de todo el mundo se afanan en buscar soluciones al creciente contenido de carbono y GEI en la atmósfera. Las consecuencias de todo ello se dejan sentir también en el sector marítimo, como los objetivos de la OMI para 2030 y 2050. El metanol se perfila como un prometedor combustible alternativo, ya que cumple la mayoría de los requisitos que los operadores marítimos desean en un combustible del futuro. Y la aceptación del metanol está aumentando, probablemente debido a la consideración de que es posible que nunca se descubra a tiempo un combustible perfecto que resuelva todos nuestros problemas.

¿Qué casillas marca el metanol en la lista de combustibles perfectos?

El metanol tiene muchas cosas a su favor, pero indiscutiblemente el factor más importante es la madurez de la tecnología de manipulación del metanol. El metanol tiene muchos usos en la producción y la fabricación, además de utilizarse como combustible, como por ejemplo en la producción de polímeros, es decir, plásticos, pinturas, barnices y productos de limpieza. Todo ello ha hecho que el metanol se encuentre ya en la lista de las 5 principales mercancías transportadas en el mundo, con una notable base de conocimientos sobre la manipulación y el transporte del metanol. Se trata de una ventaja considerable con respecto a competidores como el hidrógeno y la electricidad utilizada para propulsar barcos, ya que se dispone de una infraestructura y una cadena de suministro bien desarrolladas para la producción y el transporte de metanol.

A la hora de decidir el futuro de un combustible, la logística desempeña un papel fundamental y, en este sentido, el metanol obtiene una buena puntuación frente a sus competidores. El metanol es líquido a temperatura ambiente, lo que hace que su almacenamiento sea mucho más fácil y menos costoso que el de sus homólogos criogénicos, como el amoníaco, el GNL y el hidrógeno. Por no hablar de que la tecnología y la infraestructura ya existentes sólo necesitan ligeras modificaciones para adaptarse al metanol. Esto se puede extrapolar del hecho de que ha habido un éxito y una aceptación considerables en otros sectores para el metanol, como en China, donde se promueve agresivamente el metanol, con un consumo global del 57% de metanol procedente sólo del país, utilizado en vehículos, equipos de calefacción, etc. Europa también está promoviendo el uso del metanol como combustible, incluso los motores de alta potencia, como los de las carreras de aceleración, han encontrado en el metanol un sustituto de la gasolina.

Este año, en Rotterdam, se realizó un bunker de metanol de barcaza a buque en el quimiquero Takaroa Sun, propiedad de NYK Bulkship.  

La naturaleza biodegradable del metanol le da una clara ventaja sobre los combustibles fósiles y algunas otras alternativas energéticas. Ser biodegradable significa sencillamente que, aunque se produzca un caso de deslizamiento o fuga de metanol, al ser éste altamente biodegradable, sus rastros se eliminan de forma natural en unos 7 días.

En la actualidad, el coste del metanol por GJ es superior no sólo a los combustibles convencionales, sino que el coste del metanol producido a partir de materias primas orgánicas es mayor que el de las materias primas fósiles. El coste de la planta y la capacidad de producción son los principales factores que influyen en el precio, pero el hecho alentador es que grandes empresas, como Maersk, están optando por el metanol como combustible ecológico. Y como otros siguen su ejemplo, la bajada del precio del metanol se ha convertido básicamente en una profecía autocumplida. 

El objetivo final en la evolución del proceso de producción de metanol sería producirlo completamente a partir de fuentes renovables. El carbono se obtiene mediante la captura de carbono de la atmósfera y el hidrógeno se obtiene a través de fuentes renovables como la energía eólica y la solar. Pero en la transición, para las próximas décadas, el metanol producido a partir de la biomasa, especialmente la que abunda en el sudeste asiático (Indonesia, Malasia, etc.), es decir, las hojas de la palma aceitera, son una alternativa viable. El rendimiento es suficientemente alto y, en general, no se producen emisiones de gases de efecto invernadero.

Penetración del metanol en la industria

La introducción del metanol en el sector marítimo lleva bastante tiempo en marcha, con el proyecto piloto Green, una reconversión de un buque construido en 1996, en el que se sustituyó uno de los dos motores Cummings por un motor diésel Weichai o Scania para quemar metanol. Con el paso del tiempo, las reconversiones se han vuelto más ágiles que la sustitución completa de los motores.

El primer nombre importante en la lista de conversiones es el polaco Stena Germanica, su retrofitting comenzó en 2015 y más tarde sus 4 motores fueron convertidos a dual-fuel, con la opción de usar metanol reciclado y como fue una de las conversiones iniciales, conservó la capacidad de usar combustibles convencionales para su fiabilidad. Recientemente, Stena se ha unido a Proman, el mayor productor de metanol del mundo, para desarrollar soluciones de adaptación y de cadena de suministro para los buques existentes con el fin de ayudarles a adaptarse al metanol en el futuro. 

Hay muchas maneras de convertir un motor para que use metanol y cada una tiene sus retos, el proyecto piloto de Green cambió los inyectores de combustible y reajustó la ECU del motor. También se modificó la composición del combustible para añadir un 5% de mejorador de la combustión para garantizar una combustión fiable. Los inyectores de combustible y los atomizadores tienen que cambiarse para compensar el hecho de que el metanol tiene una densidad energética menor que el combustible pesado.

El motor de dos tiempos B&W ME LGI de MAN, alimentado con metanol, se utiliza en buques que transportan metanol y cada vez se utiliza más en otros buques con el cambio de la economía en relación con el metanol.

Las incorporaciones más recientes son las de Mitsui O.S.K lines (MOL), que cuenta con el sistema de combustión de metanol más avanzado. El buque Capilano Sun de MOL, de reciente incorporación, es capaz de cumplir los requisitos de NOX de la norma Tier III incluso sin depurador. Esto se ha conseguido inyectando agua junto con el metanol. La inyección de agua junto con el metanol en general proporciona múltiples beneficios. La temperatura de todo el cilindro se mantiene más uniforme ya que el agua se vaporiza en el cilindro evitando la formación de "puntos calientes" que reducen el rendimiento y la vida del motor. La vaporización del agua también reduce la temperatura, permitiendo así una mayor relación aire-combustible, lo que a su vez permite unos tiempos de encendido más agresivos y una mayor turboalimentación. El agua se vaporiza y crea una presión que impulsa el pistón en lugar de desperdiciar la energía generando calor.

Desafíos con el metanol

El mayor reto asociado al metanol en su camino para convertirse en el combustible del futuro es la baja densidad energética. El fuel-oil pesado tiene una densidad energética por unidad de volumen 2,5 veces superior a la del metanol. Esto significa que se necesitarán tanques más grandes y más volumen de combustible para el mismo viaje. La mayoría de los buques se adaptan al metanol convirtiendo los tanques de lastre del barco para almacenar metanol. El desafortunado resultado de esto es que los buques que realizan viajes largos y de alta mar, como los graneleros (VLCC / ULCC) o los buques de carga seca a granel, no podrán convertirse al metanol en absoluto en el futuro, ya que no habrá opciones de abastecimiento de combustible ni puertos disponibles.

El siguiente reto que se plantea es el método de producción del metanol, que por ahora es un contaminante neto del mundo. La producción que, por el momento, se realiza mediante materias primas fósiles contribuye a las emisiones de GEI incluso más que la quema directa de combustibles fósiles. Es imperativo lograr economías de escala en su producción de forma neutra en carbono.

El metanol produce formaldehído en caso de combustión incompleta, que es un contaminante y carcinógeno conocido, pero este problema no se produce en los motores diésel de alta temperatura (más de 1500 grados).

No es que el metanol sea el combustible ideal del futuro sin inconvenientes ni riesgos asociados. El metanol tiene problemas inherentes a su uso, como que es venenoso. Una dosis tan baja como 10 ml puede causar suficiente daño al nervio óptico como para provocar ceguera y una dosis de unos 30 ml puede causar la muerte. La absorción de metanol en la piel, la inhalación de los vapores, el contacto con los ojos o la ingestión pueden causar intoxicación por metanol. La llama del metanol puede no ser visible a la luz del día, ya que arde a una temperatura más fría que los combustibles fósiles. Por lo tanto, se requiere un equipo adecuado, como el de protección y el ignífugo, junto con un equipo de respiración, ya que sólo una dosis peligrosa de metanol es detectable por el olor.

El siguiente aspecto negativo del metanol es su naturaleza corrosiva. El metanol corroe ciertos metales, como el acero al carbono y el aluminio, por lo que el diseño de los depósitos, las mangueras, el almacenamiento, los componentes del motor y la línea de suministro deben diseñarse teniendo esto en cuenta. Por ejemplo, las mangueras y los tanques de almacenamiento tienen doble pared para evitar fugas. El código internacional de seguridad para buques que utilizan combustibles gaseosos u otros de bajo punto de inflamación se conoce como código IGF. Este código establece el marco normativo para la utilización de combustibles alternativos en los buques. Este código entró en vigor el 1 de enero de 2017. Mediante la imposición de medidas obligatorias para la instalación, el funcionamiento y la supervisión de la maquinaria y los sistemas, este código pretende minimizar el riesgo para el medio ambiente y la tripulación.

En términos de inversión, los buques de metanol son comparativamente más caros que los tradicionales de combustible fósil. Maersk ha hecho unpedido de 8 buques de doble combustible al astillero Hyundai de Corea del Sur. Estos buques tienen un precio de 175 millones de dólares cada uno, lo que supone un 10-15% más que los buques tradicionales de combustible búnker. La elevada inversión inicial suele convertirse en el principal reto de cualquier nueva tecnología a la hora de encontrar la adaptabilidad en el sector.

Mirando al futuro

El metanol muestra un gran potencial como combustible del futuro, ya que tiene características favorables de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, tiene bajas emisiones y es fácil de manejar, pero al mismo tiempo, el combustible también es de naturaleza altamente corrosiva y requiere una enorme inversión para transformar los sistemas de propulsión de los buques. Aunque el metanol es un combustible de combustión más limpia que los combustibles convencionales, como el gasóleo marino, en la actualidad el metanol se produce predominantemente de forma intensiva en carbono. Dado que el cambio a combustibles más ecológicos no es negociable, es lamentable que ninguna de las opciones sobre la mesa esté lo suficientemente madura como para asumir el manto de ser el nuevo combustible. La elección ahora mismo se inclina más por las limitaciones que podemos tolerar que por los méritos que tiene un combustible. Sin embargo, el metanol, al igual que otros pocos de su clase, es prometedor, y algún día sus ventajas superarán sus limitaciones.