Descarbonización del tráfico marítimo: estudio comparativo de las diferentes opciones

Cu so: 2022 - 2023
Di ec o /Di ec o a: Hueso O dóñez, Césa
Es udian e: Ga cía López, Pa icia
Fecha: Bilbao, 20 de sep iemb e de 2023
DESCARBONIZACION DEL TRÁFICO
MARÍTIMO: ESTUDIO COMPARATIVO DE
LAS DIFERENTES OPCIONES
MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA
ENERGÉTICA SOSTENIBLE
TRABAJO FIN DE MÁSTER
1
RESUMEN
En es e abajo se lle a á a cabo un análisis de los combus ibles diésel, hid ógeno,
amoniaco, me anol, óxido de u anio (𝑈𝑂!) y gas na u al licuado pa a el anspo e
ma í imo. Consis i á en e alua las emisiones p oducidas en la ase de p oducción de los
combus ibles y en la ase de ope ación del buque. También se lle a á a cabo un análisis
económico del alo de cada combus ible y el olumen que ocupa ía cada combus ible en
el buque. La indus ia ma í ima es á buscando mejo as ecnológicas pa a p o ee se de
ene gía menos con aminan e y neu a en emisiones de 𝐶𝑂!. Los combus ibles al e na i os
a los ósiles es án siendo analizados po di e en es expe os. En es e abajo se
compa a án las en ajas y des en ajas de cada combus ible, eniendo en cuen a ac o es
como la e iciencia ene gé ica, la disponibilidad, el cos o y el impac o ambien al. Es o
pe mi i ía oma decisiones sob e cómo a anza en la desca bonización del anspo e
ma í imo.
LABURPENA
Lan hone an diesel, hid ogeno, amoniako, me anol, u anio oxidoa (𝑈𝑂!) e a i sas
ga aio ako gas na u al likido ua az e uko di a. E egaiak ekoiz eko asean e a
i sason zia en e agike a- asean so u ako isu iak ebalua zean da za. E a be ean, e egai
bakoi za en balioa en e a e egai bakoi zak i sason zian ha uko lukeen bolumena en
az e ke a ekonomikoa egingo da. I sas indus ia hobekun za eknologikoak bila zen a i da
gu xiago ku sa zen duen ene giaz e a emisioe an neu oa den ene giaz ho ni zeko
$
𝐶𝑂!.
Fosilen o dezko e egaiak az e zen a i di a hainba adi u. Lan hone an e egai
bakoi za en aban ailak e a desaban ailak alde a uko di a, ene gia-e aginko asuna,
e abilga i asuna, kos ua e a ingu umen-inpak ua bezalako ak o eak kon uan ha u a.
Ho ek i sas ga aioa en deska bonizazioan au e a egi eko modua i bu uzko e abakiak
ha zea ahalbide uko luke.
2
ABSTRACT
In his wo k, an analysis o diesel, hyd ogen, ammonia, me hanol, u anium oxide (𝑈𝑂!)
and lique ied na u al gas uels o ma i ime anspo will be ca ied ou . I will consis o
e alua ing he emissions p oduced in he uel p oduc ion phase and in he ship’s ope a ing
phase. An economic analysis o he alue o each uel and he olume ha each uel would
occupy on he ship will also be ca ied ou . The ma i ime indus y is looking o
echnological imp o emen s o p o ide less pollu ing and 𝐶𝑂! neu al ene gy. Al e na i e
uels o ossil uels a e being analyzed by di e en expe s. In his wo k, he ad an ages
and disad an ages o each uel will be compa ed, conside ing ac o s such as ene gy
e iciency, a ailabili y, cos , and en i onmen al impac . This would allow decisions o be
made on how o ad ance in he deca boniza ion o ma i ime anspo .
3
4
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 12
2. CONTEXTO ........................................................................................................................ 13
3. OBJETIVOS Y ALCANCE ................................................................................................ 15
4. BENEFICIOS QUE APORTA EL TRABAJO ................................................................... 17
4.1 Con ibución al conocimien o cien í ico ...................................................................... 17
4.2 Iden i icación de soluciones iables ............................................................................ 18
4.3 Impulso a la sos enibilidad ........................................................................................... 18
5. NORMATIVA DE EMISIONES OMI ................................................................................ 20
6. ESTÁNDARES DE EMISIÓN ............................................................................................ 22
7. ALTERNATIVAS DE COMBUSTIBLES ......................................................................... 24
7.1 Diésel ........................................................................................................................... 24
7.2 Hid ógeno .................................................................................................................... 25
7.3 Amoniaco ..................................................................................................................... 28
7.4 Me anol ........................................................................................................................ 29
7.5 U anio .......................................................................................................................... 31
7.6 Gas Na u al Licuado .................................................................................................... 32
8. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS....................................................................................... 34
8.1 Cálculos ........................................................................................................................ 34
8.1.1.1 Diésel ........................................................................................................................... 36
8.1.1.2 Hid ógeno .................................................................................................................... 36
8.1.1.3 Amoniaco ..................................................................................................................... 36
8.1.1.4 Me anol ........................................................................................................................ 37
8.1.1.5 Óxido de u anio (𝑈𝑂2) ................................................................................................ 37
8.1.1.6 Gas Na u al Licuado (GNL) ........................................................................................ 38
8.2 Compa ación esul ados ............................................................................................... 39
9. EMISIONES DE 𝐶𝑂2 .......................................................................................................... 43
9.1 Diésel ........................................................................................................................... 44
9.2 Hid ógeno .................................................................................................................... 47
9.3 Amoniaco ..................................................................................................................... 50
9.4 Me anol ........................................................................................................................ 52
9.5 U anio .......................................................................................................................... 56
9.6 Gas Na u al Licuado (GNL) ........................................................................................ 62
9.7 Compa ación de esul ados .......................................................................................... 64
10. ANÁLISIS ECONÓMICO ............................................................................................. 66
10.1 Diésel: .......................................................................................................................... 66

5
10.2 Hid ógeno: ................................................................................................................... 66
10.3 Amoniaco: .................................................................................................................... 67
10.4 Me anol ........................................................................................................................ 68
10.5 𝑈𝑂2 .............................................................................................................................. 68
10.6 GNL ............................................................................................................................. 69
10.7 Compa ación de esul ados .......................................................................................... 71
11. ANÁLISIS TÉCNICO .................................................................................................... 73
12. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 75
REFERENCIAS ........................................................................................................................... 77
6
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Ca ac e ís icas buque me ane o Bilbao KNUTSEN ...................................................... 34
Tabla 2.Combus ible diésel .......................................................................................................... 36
Tabla 3. Combus ible hid ógeno .................................................................................................. 36
Tabla 4. Combus ible amoniaco ................................................................................................... 36
Tabla 5. Combus ible me anol ..................................................................................................... 37
Tabla 6. Combus ible 𝑈𝑂2 .......................................................................................................... 37
Tabla 7. Combus ible Gas Na u al Licuado (GNL) ..................................................................... 38
Tabla 8. Compa a i a masa- olumen combus ibles .................................................................... 42
Tabla 9. Combus ible diésel ase p oducción y ope ación ........................................................... 44
Tabla 10. Ene gía necesa ia en la p oducción de 1 kg de H2 a a és de ca bón y GN .............. 48
Tabla 11. Emisiones de 𝐶𝑂2 en la p oducción de 1kW de elec icidad a a és de ca bón ....... 48
Tabla 12. Emisiones de 𝐶𝑂2 po cada 1000 kg de H2 p oducido ............................................... 48
Tabla 13. Emisiones de 𝐶𝑂2 ase p oducción y ope ación ......................................................... 48
Tabla 14. Combus ible Amoniaco ase p oducción y ope ación ................................................. 50
Tabla 15. Emisiones de 𝐶𝑂2 en ase de p oducción y ope ación de me anol a a és de ca bón,
GN y biomasa. ............................................................................................................................. 53
Tabla 16. P oducción anual y p oducción pa a 11 días pa a un eac o PWR de u anio. ............ 58
Tabla 17. Can idad de 𝐶𝑂2 emi idas a la a mós e a en la p oducción de 1 kWh de elec icidad,
pa a cada ase de la ida del eac o nuclea . (32) ....................................................................... 59
Tabla 18. Emisiones de 𝐶𝑂2 pa a la p oducción de la po encia necesa ia pa a ealiza la
a esía. ........................................................................................................................................ 59
Tabla 19. Emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de ope ación del 𝑈𝑂2 .................................................... 60
Tabla 20. Emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de p oducción y ope ación con GNL ............................ 62
Tabla 21. Resul ados de kg de 𝐶𝑂2 emi idos en la ase de p oducción de los combus ibles. ..... 64
Tabla 22. Resul ados de kg de 𝐶𝑂2 en la ase de ope ación de los combus ibles. ...................... 65
Tabla 23. P ecio o al combus ible diésel. ................................................................................... 66
Tabla 24. P ecio o al hid ógeno .................................................................................................. 67
Tabla 25. P ecio o al combus ible amoniaco. ............................................................................. 67
Tabla 26. Cos e o al de combus ible me anol. ............................................................................ 68
Tabla 27. Cos e o al de 𝑈𝑂2 ....................................................................................................... 69
Tabla 28. Cos e o al GNL ........................................................................................................... 70
Tabla 29. Compa ación de p ecio o al po combus ible ............................................................. 71
Tabla 30. Compa ación combus ibles olumen-masa ................................................................. 73
7
Tabla 31. Compa ación combus ibles diésel, %𝑈𝑂2, GNL olumen-masa .................................. 74
Tabla 32. Resumen compa a i o de los di e en es combus ibles ................................................ 75
8
ÍNDICE DE FIGURAS
Ilus ación 1.Buque me ane o Bilbao KNUTSEN ....................................................................... 34
Ilus ación 2. G á ico compa a i o de combus ibles densidad (kg/L) ......................................... 39
Ilus ación 3. G á ico compa a i o de combus ibles olumen (L) .............................................. 40
Ilus ación 4. G á ico compa a i o de combus ibles masa (kg) ................................................... 41
Ilus ación 5.Consumo anual de combus ible de los buques en odo el mundo de 2019 a 2020,
po ipo de combus ible (21) ........................................................................................................ 42
Ilus ación 6. G á ico compa a i o kg diésel p oducidos y emisiones 𝐶𝑂2 en su ase de
p oducción. ................................................................................................................................... 44
Ilus ación 7. G á ico compa a i o kg diésel emisiones 𝐶𝑂2 ase de ope ación. ....................... 45
Ilus ación 8. G á ico compa a i o emisiones de 𝐶𝑂2 en ase de p oducción y ope ación del
diésel. ........................................................................................................................................... 47
Ilus ación 10. G á ico emisiones de 𝐶𝑂2 ase de p oducción de hid ógeno a a és de ca bón.
...................................................................................................................................................... 49
Ilus ación 11. G á ico emisiones de 𝐶𝑂2 ase de p oducción de hid ógeno a a és de GN .... 49
Ilus ación 12. G á ico compa a i o de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de p oducción a a és de
ca bón y GN ................................................................................................................................. 50
Ilus ación 9. G á ico compa a i o kg amoniaco p oducidos y emisiones de 𝐶𝑂2 ase de
p oducción de amoniaco. ............................................................................................................. 51
Ilus ación 13. G á ico compa a i o kg de me anol p oducidos y emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de
p oducción de me anol a a és de ca bón. .................................................................................. 53
Ilus ación 14. G á ico compa a i o kg de me anol p oducido y emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de
p oducción de me anol a a és de GN. ....................................................................................... 54
Ilus ación 15. G á ico compa a i o kg de me anol p oducido y emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de
p oducción de me anol a a és de biomasa. ................................................................................ 54
Ilus ación 16. G á ico compa a i o de emisiones de 𝐶𝑂2 en la p oducción de me anol a a és
de ca bón, GN y biomasa ............................................................................................................. 55
Ilus ación 17. P ime a pa e del ciclo de combus ible (30) ........................................................ 56
Ilus ación 19. G á ico de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de p oducción de U anio. ..................... 60
Ilus ación 20. G á ico de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de ope ación con u anio ....................... 61
Ilus ación 21. G á ico compa a i o de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de p oducción de u anio y
ope ación. ..................................................................................................................................... 61
Ilus ación 22. G á ico de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de p oducción de GNL ......................... 62
Ilus ación 23. G á ico de emisiones de 𝐶𝑂2 en la ase de ope ación con GNL ......................... 63
15
3. OBJETIVOS Y ALCANCE
El obje i o p incipal de es e abajo es lle a a cabo una in es igación exhaus i a y
de allada que pe mi a e alua y compa a di e sas opciones ecnológicas y es a égicas
pa a la desca bonización del á ico ma í imo. A a és de un análisis igu oso, buscamos
p opo ciona in o mación cla e y ecomendaciones undamen adas que pe mi an a la
indus ia ma í ima y a los esponsables de la oma de decisiones oma medidas conc e as
hacia un anspo e ma í imo más limpio y sos enible. Los pun os especí icos que
pe seguimos son los siguien es:
1. E aluación de ecnologías eme gen es:
In es iga y analiza las ecnologías eme gen es en el ámbi o de la p opulsión ma í ima,
como los sis emas de p opulsión eléc ica, celdas de combus ible, eac o es nuclea es,
en e o as al e na i as de angua dia.
Compa a el endimien o, la e iciencia, los cos os y los impac os ambien ales asociados
con cada ecnología, iden i icando sus en ajas y limi aciones.
2. Análisis de combus ibles al e na i os:
Es udia la iabilidad de di e en es combus ibles al e na i os, como el hid ógeno e de,
amoníaco, gas na u al licuado (GNL) y o os combus ibles más sos enibles.
E alua los aspec os écnicos, económicos y logís icos elacionados con la
implemen ación de es os combus ibles en el anspo e ma í imo.
3. Impac o ambien al y egulaciones:
Analiza el impac o ambien al ac ual del anspo e ma í imo y p oyec a las educciones
de emisiones alcanzables con la adopción de las ecnologías y es a egias es udiadas.
Examina las egulaciones in e nacionales y locales que in luyen en la desca bonización
del á ico ma í imo y e alua su e ec i idad en el cumplimien o de los obje i os
ambien ales.
4. Conside aciones económicas y de iabilidad:
Realiza un análisis económico de allado que incluya los cos os de in e sión, ope ación
y man enimien o asociados con cada opción de desca bonización.
Iden i ica posibles incen i os, ba e as inancie as y desa íos pa a la adopción
gene alizada de las ecnologías y p ác icas más limpias.

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5. Recomendaciones y conclusiones:
Sob e la base de los esul ados ob enidos, o ece ecomendaciones undamen adas y
ealis as pa a la desca bonización del á ico ma í imo.
Resumi las p incipales conclusiones del es udio y des aca las opciones más
p ome edo as pa a log a una ansición exi osa hacia un anspo e ma í imo con bajas
emisiones de ca bono.
Con es e abajo, se p e ende con ibui signi ica i amen e al a ance de la in es igación
en el campo de la desca bonización del anspo e ma í imo y p opo ciona in o mación
ele an e pa a la indus ia, los egulado es y la sociedad en su conjun o. Asimismo, se
busca omen a la conciencia sob e la impo ancia de un anspo e ma í imo sos enible y
la u gencia de ac ua pa a educi su huella de ca bono.
17
4. BENEFICIOS QUE APORTA EL TRABAJO
El p oyec o apo a dis in os bene icios, los cuales se pueden des aca 3 g upos
p incipales: con ibución al conocimien o cien í ico, iden i icación de soluciones iables
e impulso a la sos enibilidad.
4.1 Con ibución al conocimien o cien í ico
El abajo de in de más e ep esen a una aliosa con ibución al conocimien o cien í ico
y ecnológico en el campo de la desca bonización del á ico ma í imo. Al abo da un
ema de g an ele ancia global y eme gen e, es e es udio se con ie e en un e e en e pa a
la comunidad académica y la indus ia ma í ima en busca de soluciones sos enibles. La
in es igación exhaus i a y igu osa lle ada a cabo en es e abajo pe mi e a oja luz sob e
aspec os c uciales que an es podían se escasamen e explo ados o ca ece de compa ación
de allada.
Al compa a di e en es opciones ecnológicas y es a égicas, el abajo se con ie e en
una pla a o ma pa a gene a nue os da os y hallazgos que amplían la comp ensión de
cómo a on a el desa ío de la desca bonización en el anspo e ma í imo. La ecopilación
y análisis de in o mación ac ualizada p opo ciona una isión in eg al de las o alezas y
debilidades de cada opción, lo que pe mi e una e aluación obje i a y bien undamen ada
de las medidas más adecuadas pa a log a una ansición exi osa hacia un anspo e
ma í imo de bajas emisiones de ca bono.
Asimismo, es e es udio no solo se cen a en aspec os ecnológicos, sino ambién en
es a egias y en oques que puedan complemen a y po encia las soluciones ecnológicas
exis en es. Es o es esencial pa a una isión holís ica de la desca bonización, ya que las
decisiones u u as deben conside a la combinación de ecnologías y medidas pa a
maximiza su e ec i idad y minimiza los posibles iesgos e impac os cola e ales.
La me odología y el análisis igu oso aplicados en es e abajo ambién b indan un ma co
sólido y eplicable pa a u u as in es igaciones en el ámbi o de la desca bonización del
á ico ma í imo. O os in es igado es pueden u iliza es e es udio como base pa a
amplia la in es igación en á eas especí icas o pa a adap a el en oque a di e en es
con ex os egionales o ipos de buques.
18
4.2 Iden i icación de soluciones iables
El análisis compa a i o de opciones de desca bonización en el anspo e ma í imo no
solo pe mi e iden i ica las al e na i as más iables y p ome edo as, sino que ambién
e alúa los desa íos y obs áculos po enciales en su implemen ación. Comp ende las
limi aciones y iesgos asociados con cada ecnología y es a egia es esencial pa a
desa olla planes de acción sólidos y e i a e ocesos en la ansición hacia una indus ia
ma í ima más sos enible.
El es udio aba ca más allá de la e iciencia ene gé ica y las educciones de emisiones,
conside ando ambién los impac os ambien ales más amplios de cada opción, como la
calidad del ai e, la acidi icación oceánica y la gene ación de esiduos. Es a isión in eg al
de las consecuencias po enciales de la desca bonización ga an iza que las soluciones
p opues as no solo mi iguen las emisiones de ca bono, sino que ambién sean espe uosas
con el medio ambien e en su conjun o.
4.3 Impulso a la sos enibilidad
El p esen e abajo no solo p omue e la adopción de p ác icas más sos enibles en el
anspo e ma í imo, sino que ambién des aca la impo ancia de la esponsabilidad
ambien al en oda la cadena de alo de la indus ia. Al esal a las al e na i as más
limpias y e icien es, se incen i a a las emp esas na ie as y a los ac o es del sec o a asumi
un papel ac i o en la mi igación de su impac o ambien al y a con ibui a la p o ección de
los ecosis emas ma inos y la biodi e sidad.
Además, al en oca se en la desca bonización del anspo e ma í imo, es e abajo impulsa
la alineación del sec o con las me as y comp omisos in e nacionales pa a comba i el
cambio climá ico. La implemen ación de soluciones más sos enibles con ibui ía no solo
a la educción global de las emisiones de ca bono, sino ambién a o alece la posición
de la indus ia en un mundo cada ez más en ocado en la sos enibilidad y la
esponsabilidad ambien al.
En úl ima ins ancia, el abajo de in de más e se con ie e en un ecu so alioso pa a
inspi a y ca aliza cambios posi i os en la indus ia ma í ima, al o ece un en oque
in eg al pa a abo da los desa íos medioambien ales y en oca se hacia un u u o más
19
limpio y espe uoso con el en o no ma ino. Al aumen a la conciencia sob e la
impo ancia de adop a medidas sos enibles, se sien an las bases pa a una indus ia
ma í ima más esponsable y comp ome ida con la p o ección de los océanos y la
conse ación del plane a pa a las u u as gene aciones.
20
5. NORMATIVA DE EMISIONES OMI
La O ganización Ma í ima In e nacional, como sus siglas indican OMI, es la enca gada
de ela po la segu idad de la na egación y la p e ención de la con aminación del
anspo e ma í imo. Se a a ambién de un o ganismo de Naciones Unidas.
Ac ualmen e, según da os de la Con e encias de las Naciones Unidas sob e Come cio y
T anspo e (UNCTAD) (4) ap oximadamen e el 90% del come cio mundial se anspo a
po ma . Desde el 2008 la demanda del anspo e ma í imo mundial c eció un 4,3 % con
espec o al 2007.
La O ganización Ma í ima In e nacional (OMI) es una agencia especializada de las
Naciones Unidas enca gada de egula y supe isa el anspo e ma í imo a ni el global.
Es ablecida en 1948, su obje i o p incipal es ga an iza la segu idad, la e iciencia y la
p o ección del medio ambien e ma ino en el ámbi o de la na egación come cial.
En espues a a los desa íos del cambio climá ico y la c ecien e p eocupación po las
emisiones de gases de e ec o in e nade o, la OMI ha es ablecido no ma i as pa a educi
las emisiones de 𝐶𝑂! p o enien es del anspo e ma í imo. El anspo e po ma es una
de las uen es signi ica i as de emisiones de 𝐶𝑂!, y la OMI ha asumido la esponsabilidad
de abo da es e p oblema y con ibui a la lucha con a el calen amien o global. (5)
El p incipal ins umen o egulado de la OMI en es e ámbi o es el Anexo VI del Con enio
In e nacional pa a p e eni la con aminación po los buques (MARPOL). El Anexo VI,
que en ó en igo en 2005, es ablece lími es máximos de emisiones de 𝐶𝑂! pa a los
buques y p omue e la e iciencia ene gé ica en la indus ia ma í ima.
La no ma i a de emisiones de 𝐶𝑂! de la OMI busca educi el impac o ambien al del
anspo e ma í imo median e la adopción de medidas que mejo en la e iciencia de los
buques y eduzcan las emisiones po unidad de ca ga anspo ada. Es o incluye la
implemen ación de ecnologías más limpias y e icien es, la op imización de las u as y la
adopción de p ác icas ope a i as más sos enibles.
La OMI ambién ha es ablecido una ambiciosa es a egia a la go plazo pa a la educción
de emisiones de gases de e ec o in e nade o del anspo e ma í imo. Es a es a egia iene
como obje i o disminui en al menos un 50% las emisiones de 𝐶𝑂! pa a el año 2050 (6),
en compa ación con los ni eles de 2008. Pa a log a es e obje i o, se busca á el desa ollo

21
y la adopción de combus ibles más limpios y ecnologías de p opulsión más sos enibles,
como el uso de hid ógeno, amoniaco y o as uen es de ene gía eno able.
22
6. ESTÁNDARES DE EMISIÓN
Los es ánda es de emisión según la OMI (O ganización Ma í ima In e nacional) es án
es ablecidos en el Anexo VI del Con enio In e nacional pa a p e eni la con aminación
po los buques (MARPOL) (7), que egula la con aminación a mos é ica p o enien e de
los buques y busca educi las emisiones de gases de e ec o in e nade o y o os
con aminan es.
Los p incipales es ánda es de emisión según el Anexo VI son los siguien es:
Óxidos de Azu e (𝑺𝑶𝒙):
El Anexo VI (8) es ablece lími es máximos pe mi idos pa a las emisiones de óxidos de
azu e p o enien es de los gases de escape de los buques. Es os lími es a ían según la
zona en la que ope a el buque:
En á eas designadas como "Zonas de Con ol de Emisiones" (ZCE), como el Ma Bál ico,
el Ma del No e, el Ma del Canal de la Mancha, el Ma del Ca ibe y el Gol o de México,
los lími es son más es ic os (0,10% de con enido de azu e en el combus ible).
Fue a de las ZCE, los lími es son menos igu osos (0,50% de con enido de azu e en el
combus ible).
Óxidos de Ni ógeno (𝑵𝑶𝒙):
El Anexo VI (8) ambién es ablece lími es pa a las emisiones de óxidos de ni ógeno, que
a ían según el ipo y la po encia del mo o del buque. Los lími es son más es ic os pa a
los buques nue os y se aplican an o a mo o es diésel como a mo o es de gas.
Pa ículas en suspensión:
El Anexo VI (8) incluye es ánda es pa a la can idad de pa ículas en suspensión que
pueden se emi idas po los buques, con el in de educi la con aminación a mos é ica y
p o ege la calidad del ai e.
Emisiones de 𝑪𝑶𝟐:
Aunque el Anexo VI (8) no es ablece un lími e especí ico de emisiones de dióxido de
ca bono (𝐶𝑂!), la OMI ha desa ollado una es a egia a la go plazo pa a la educción de
las emisiones de gases de e ec o in e nade o del anspo e ma í imo. Es a es a egia
busca disminui en al menos un 50% las emisiones de 𝐶𝑂! pa a el año 2050, en
compa ación con los ni eles de 2008, y p omue e el desa ollo y la adopción de
ecnologías más limpias y combus ibles al e na i os.
23
Es os es ánda es de emisión buscan p omo e la p o ección del medio ambien e ma ino
y educi la con ibución del anspo e ma í imo al cambio climá ico y la con aminación
a mos é ica. La OMI sigue abajando en la implemen ación y mejo a de es as
egulaciones pa a alcanza sus obje i os de sos enibilidad y e iciencia en la indus ia
ma í ima.
24
7. ALTERNATIVAS DE COMBUSTIBLES
7.1 Diésel
El diésel es un ipo de combus ible u ilizado p incipalmen e en mo o es diésel, que son
ampliamen e empleados en ehículos, maquina ia y equipos indus iales. Es un líquido
de i ado del pe óleo y se ob iene a a és de un p oceso de des ilación du an e la
e inación del c udo.
El diésel se compone p incipalmen e de hid oca bu os, que son moléculas compues as
po á omos de ca bono e hid ógeno. Tiene una densidad ene gé ica mayo que la gasolina,
lo que signi ica que p opo ciona más ene gía po unidad de olumen, lo que lo hace
adecuado pa a aplicaciones que equie en al a e iciencia y endimien o, como ehículos
pesados, camiones, au obuses y ba cos.
En los mo o es diésel, el combus ible es inyec ado en la cáma a de combus ión, donde se
mezcla con ai e al amen e comp imido y se enciende po la al a empe a u a gene ada po
la comp esión. Es a combus ión gene a una ue za que impulsa los pis ones y con ie e
la ene gía é mica en mo imien o, lo que pe mi e el uncionamien o del mo o .
Aunque el diésel o ece mayo e iciencia y economía de combus ible en compa ación con
la gasolina, su uso ambién ha sido obje o de p eocupación debido a las emisiones de
gases con aminan es, como óxidos de ni ógeno (𝑁𝑂$) y pa ículas inas. Las
egulaciones y es ánda es ambien ales han impulsado el desa ollo de ecnologías más
limpias y e icien es en los mo o es diésel, como il os de pa ículas y sis emas de
educción de emisiones.
El diésel ambién es ampliamen e u ilizado en la p opulsión del anspo e ma í imo. Los
mo o es diésel ma inos son una opción común pa a p opulsa una a iedad de
emba caciones, desde ba cos de ca ga y pe ole os has a c uce os y buques de gue a. La
elección del diésel como combus ible se debe a su al a e iciencia y capacidad pa a
p opo ciona la po encia necesa ia pa a mo e g andes buques a a és del agua.
Los mo o es diésel ma inos uncionan de mane a simila a los mo o es diésel e es es,
donde el combus ible se inyec a en la cáma a de combus ión y se enciende po la al a
comp esión del ai e. Es o gene a la ue za necesa ia pa a hace gi a los ejes y p opulso es
del ba co, impulsándolo hacia adelan e.
31
7.5 U anio
El U anio es un elemen o poco abundan e en la na u aleza. Se a a de un elemen o
químico pe enecien e a la se ie de los ac ínidos cuyo núme o a ómico es el 92 y su
símbolo U. Es uno de los elemen os más pesados que se encuen an de o ma na u al en
la ie a.
En la na u aleza, el u anio se p esen a en di e sas o mas iso ópicas, siendo el U-238 el
más común, seguido del U-235 y el U-234. El U-235 es el más ele an e debido a su
capacidad pa a sos ene eacciones nuclea es de isión, lo que lo con ie e en un
componen e esencial pa a la ene gía nuclea .
Además de su uso en la gene ación nuclea y aplicaciones médicas y cien í icas, el u anio
ha sido obje o de in es igación en el campo de la p opulsión del anspo e ma í imo.
Aunque no es muy comúnmen e empleado en la p opulsión con encional de ba cos y
buques, se han ealizado es udios sob e el uso de eac o es nuclea es como uen e de
ene gía pa a emba caciones.
Uno de los ejemplos más no ables de anspo e ma í imo p opulsado po ene gía nuclea
es el uso de po a iones nuclea es en las ue zas na ales de cie os países. Es os buques
u ilizan eac o es nuclea es pa a impulsa sus u binas y p opulso es, lo que les pe mi e
ope a du an e la gos pe iodos sin necesidad de epos a combus ible.
El uso de la p opulsión nuclea en el anspo e ma í imo ambién plan ea desa íos
signi ica i os, como el almacenamien o y manejo segu o del combus ible nuclea y la
ges ión adecuada de los desechos adiac i os. Además, la segu idad y la p e ención de
posibles acciden es o inciden es son emas c uciales a ene en cuen a en la
implemen ación de es a ecnología.
La in es igación en el uso de la p opulsión nuclea en el anspo e ma í imo ambién se
ha elacionado con la educción de las emisiones de dióxido de ca bono (𝐶𝑂!), un
impo an e gas e ec o in e nade o que con ibuye al calen amien o global y al cambio
climá ico. Al u iliza eac o es nuclea es como uen e de ene gía, se elimina ía la quema
de combus ibles ósiles, que es una de las p incipales causas de las emisiones de 𝐶𝑂! en
la indus ia del anspo e ma í imo.
Lo buques p opulsados po ene gía nuclea end ía la capacidad de ope a con una meno
huellade ca bono, lo que pod ía ayuda a mi iga el impac o del anspo e ma í imo en el
medioambien e. Al e i a la libe ación de g andes can idades de 𝐶𝑂!, se educi ía

32
signi ica i amen e la con ibución del anspo e ma í imo a la acumulación de gases
e ec o in e nade o en la a mós e a. Además, la educción de las emisiones de 𝐶𝑂! en el
anspo e ma í imo pod ía con ibui a los es ue zos globales pa a abo da el cambio
climá ico y cumpli con los obje i os es ablecidos en acue dos in e nacionales, como el
Acue do de Pa ís.
No obs an e, como se mencionó an e io men e, el uso de la p opulsión nuclea en el
anspo e ma í imo p esen a desa íos impo an es y eque i ía una plani icación
cuidadosa y un en oque igu oso en ma e ia de segu idad y ges ión de desechos nuclea es.
La comunidad in e nacional sigue explo ando di e en es opciones pa a log a una
na egación ma í ima más sos enible y amigable con el medio ambien e, y la p opulsión
nuclea ep esen a una de las ías po enciales pa a alcanza es e obje i o.
7.6 Gas Na u al Licuado
El Gas Na u al Licuado (GNL) es una o ma de gas na u al que se en ía a empe a u as
ex emadamen e bajas, al ededo de -162 g ados Celsius (-260 g ados Fah enhei ), pa a
con e i lo en un líquido más denso y ácil de anspo a y almacena . Es e p oceso de
licue acción educe el olumen del gas na u al en ap oximadamen e 600 eces, lo que lo
hace al amen e compac o y adecuado pa a su anspo e en buques me ane os y su
almacenamien o en anques c iogénicos en ie a. El GNL es una uen e de ene gía
e sá il y limpia que se u iliza en una a iedad de aplicaciones, incluyendo la gene ación
de elec icidad, el suminis o de gas na u al a zonas emo as y, cada ez más, como
combus ible en el anspo e ma í imo y e es e debido a sus en ajas ambien ales y
económicas.
El Gas Na u al Licuado (GNL) en las úl imas décadas ha sido una al e na i a en el
aspo e ma í imo. A medida que la indus ia busca educi su huella de ca bono y
cumpli con egulaciones más es ic as sob e las emisiones, el GNL se ha con e ido en
una solución a ac i a debido a sus en ajas ambien ales y económicas.
Las p incipales en ajas del GNL en el anspo e ma í imo incluyen la educción de
emisiones, ya que p oduce signi ica i amen e menos emisiones de gases de e ec o
in e nade o (GEI) y con aminan es locales, como óxidos de ni ógeno (𝑁𝑂$) y pa ículas,
en compa ación con los combus ibles ósiles con encionales. Es o pe mi e a las
33
emba caciones cumpli con los es ánda es de emisiones más es ic os y con ibui a la
lucha con a el cambio climá ico.
El GNL es al amen e e icien e en é minos de consumo de ene gía y puede p opo ciona
un endimien o supe io en é minos de p opulsión, lo que signi ica un meno consumo
de combus ible y, po lo an o, una educción de cos os ope a i os a la go plazo. Además,
el GNL es ampliamen e accesible en muchas egiones del mundo y cuen a con una sólida
in aes uc u a de suminis o y egasi icación, y su almacenamien o y manejo son
segu os.
Dadas las egulaciones cada ez más es ic as sob e las emisiones en la indus ia
ma í ima, el GNL pe mi e a las emba caciones cumpli con los es ánda es ac uales y
u u os de emisiones de mane a más e ec i a.
En conclusión, el Gas Na u al Licuado (GNL) ha ans o mado el pano ama del anspo e
ma í imo al p opo ciona una al e na i a más limpia y e icien e a los combus ibles ósiles
adicionales. A medida que la indus ia con inúa e olucionando pa a educi su impac o
ambien al, se espe a que el GNL desempeñe un papel c ucial en la ansición hacia un
anspo e ma í imo más sos enible y espe uoso con el medio ambien e.
34
8. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS
8.1 Cálculos
Pa a ealiza un es udio de la iabilidad de un de e minado combus ible se ha lle ado a
cabo la siguien e me odología. En p ime luga , se elegi á un buque me ane o, Bilbao
Knu sen.
Ilus ación 1.Buque me ane o Bilbao KNUTSEN
Modelo
Eslo a
[m]
Manga
[m]
Calado
[m]
DWT
[ ]
GRT
[ ]
Velocidad
[kno s]
Po encia
[MW]
Desplazamien o
es ánda [ ]
Bilbao
Knu sen
284,4
42,5
11,4
77237
90835
19,5
28
93450
Tabla 1. Ca ac e ís icas buque me ane o Bilbao KNUTSEN
Eslo a: longi ud del buque, ecuen emen e medida en pies (10).
Manga: es la mayo anchu a de un buque.
Calado: es la dis ancia e ical en e un pun o de la línea de lo ación y la línea base o
quilla, incluido el espeso del casco.
35
DWT (Deadweigh onnage): Es la medida pa a de e mina la capacidad de ca ga sin
iesgo de una emba cación, cuyo alo se exp esa en oneladas (11).
GRT (G oss Regis e Tonnage): Es una medida del olumen in e no o al de un ba co,
donde una “ onelada” se de ine como 100 pies cúbicos (2.83 m³). Se u iliza pa a
de e mina las asas po ua ias y o as unciones (11).
Desplazamien o es ánda ( ): se a a del peso o al del buque, incluyendo, equipos,
ipulación y me cancía.
Pa a calcula la can idad de combus ible necesa ia pa a la p opulsión del buque me ane o
Knu sen du an e una a esía de 9620 km a una elocidad media de 36,1 km/h, p ime o
debemos ene en cuen a la e iciencia ene gé ica de cada ipo de combus ible.
Supond emos que los mo o es ienen una e iciencia de ap oximadamen e en e 40% y
50% en algunos casos dependiendo del ipo de combus ible. Además, necesi amos
conside a la densidad ene gé ica de cada combus ible pa a calcula el consumo en
é minos de olumen o masa. (12)
Da os:
Dis ancia de la a esía
5000
nm
9260
km
Velocidad
19,5
nudos
36,1
km/h
Desplazamien o es ánda
93450
Po encia
28000
kW
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 =𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎$𝑑𝑒$𝑡𝑟𝑎𝑣𝑒𝑠í𝑎
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑$ = $ 9260
36,1 =256,41$ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 =11$𝑑í𝑎𝑠
Ecuación 1. Tiempo de a esía
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎$(𝑘𝑊ℎ)= 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎$(𝑘𝑊)∗𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜$(%)∗𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜$(ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
Ecuación 2. Ene gía u ilizada po cada combus ible
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜$𝑑𝑒$𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎$(𝑘𝑔)
𝑃𝑜𝑑𝑒𝑟$𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑓𝑖𝑐𝑜$(𝑘𝑊ℎ
𝑘𝑔 )$
Ecuación 3. Consumo de combus ible
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜$𝑑𝑒$𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒$(𝑘𝑔)
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑$$(𝑘𝑔
𝐿)
Ecuación 4. Volumen de combus ible
36
8.1.1.1 Diésel
Cálculo Diésel
Pode calo í ico (kWh/kg)
12,1 (13)
Rendimien o
35%
Densidad (kg/L)
0,885 (14)
Ho as
256,41
Días
11
Ene gía (kJ)
9046155600
Consumo combus ible (kg)
207671,12
Volumen (L)
234656,6
Tabla 2.Combus ible diésel
8.1.1.2 Hid ógeno
Cálculo Hid ógeno
Rendimien o
40%
PCS (kWh/kg)
39,4 (17)
PCI (kWh/kg)
33 (17)
Densidad (kg/L)
0,0899 (17)
Ho as
256,41
Días
11
Ene gía (kJ)
1,03e+10
Consumo combus ible (kg)
86153,85
Volumen (L)
958329,8
Tabla 3. Combus ible hid ógeno
8.1.1.3 Amoniaco
Cálculo Amoniaco
Pode calo í ico (kWh/kg)
6,25 (15)
Rendimien o
37,5%
Densidad (kg/L)
0,73 (16)
Ho as
256,41
Días
11
Ene gía (kJ)
9692308800
Consumo combus ible (kg)
430769,23
Volumen (L)
558715,0
Tabla 4. Combus ible amoniaco

37
8.1.1.4 Me anol
Cálculo Me anol
Rendimien o
50%
PCS (kWh/kg)
6,3
PCI (kWh/kg)
5,5
Densidad (kg/L)
0,7918 (18)
Ho as
256,41
Días
11
Ene gía (kJ)
1,29e+10
Consumo combus ible
(kg)
649400,85
Volumen (L)
820157,7
Tabla 5. Combus ible me anol
8.1.1.5 Óxido de u anio (𝑈𝑂!)
Cálculo U anio
P oducción anual media
PWR (kWh)
8500000000
Combus ible necesa io
kg 𝑼𝑶𝟐
30000
P oducción pa a 11 días
de a esía PWR (kWh)
7179487,2
Ene gía (kJ)
25846153846
kJ/kg combus ible
quemado
4000000000
Can idad de
combus ible quemado
necesa ia (kg)
6,46
Tabla 6. Combus ible 𝑈𝑂!
38
8.1.1.6 Gas Na u al Licuado (GNL)
Cálculo GNL
Rendimien o
47,5%
PCS (kWh/kg)
13,6 (19)
PCI (kWh/kg)
12,28 (19)
Densidad (kg/L)
0,45 (20)
Ho as
256,41
Días
11
Ene gía (kJ)
12276923076
Consumo combus ible
(kg)
261322,33
Volumen (L)
580716,29
Tabla 7. Combus ible Gas Na u al Licuado (GNL)
39
8.2 Compa ación esul ados
Una ez ealizados los cálculos de las can idades de combus ibles necesa ios pa a lle a
a cabo la a esía ma í ima, los que se han ob enido en el apa ado an e io , se ob ienen
esul ados cla e que se ep esen an en di e sos g á icos. Es os g á icos mues an las
densidades, olúmenes y masas de los di e en es combus ibles que se án eque idos
du an e el ayec o, p opo cionando in o mación pa a la plani icación y ges ión del
anspo e ma í imo.
En p ime luga , el g á ico de densidades pe mi e compa a las densidades de los
di e en es combus ibles u ilizados en la na egación ma í ima. La densidad es una
p opiedad ísica impo an e, ya que indica la masa de un olumen especí ico de
combus ible. Al isualiza es as densidades en un g á ico, se puede de e mina cuáles son
los combus ibles más pesados y cuáles son los más lige os. Es o es undamen al pa a
selecciona el ipo de combus ible más adecuado pa a las necesidades especí icas de la
a esía y ga an iza una dis ibución e icien e y segu a en el buque.
Ilus ación 2. G á ico compa a i o de combus ibles densidad (kg/L)
El g á ico de olúmenes, po o o lado, p opo ciona una ep esen ación isual de la
can idad de espacio que ocupa á cada ipo de combus ible en el ba co. Al conoce los
6% 5%
1%
6%
79%
3%
Densidad
Diésel
Amoniaco
Hid ógeno
Me anol
UO2
GNL
40
olúmenes eque idos, los plani icado es pueden es ima cuán o espacio se necesi a pa a
almacena los combus ibles a bo do. Es o es pa icula men e impo an e pa a
emba caciones con limi aciones de espacio, ya que pe mi e una o ganización óp ima del
ca gamen o y e i a p oblemas de almacenamien o excesi o o insu icien e.
Ilus ación 3. G á ico compa a i o de combus ibles olumen (L)
Además, el g á ico de masas mues a las can idades de combus ibles en é minos de su
masa o al. Conoce las masas de los dis in os combus ibles es undamen al pa a
de e mina la ca ga o al del ba co y ga an iza que se cumplan los lími es de ca ga y
es abilidad. Asimismo, es o ayuda a asegu a que el buque es é en cumplimien o con las
egulaciones de peso y segu idad ma í ima.
7%
18%
30%
26%
0%
19%
Volumen
Diésel
Amoniaco
Hid ógeno
Me anol
UO2
GNL
47
Ilus ación 8. G á ico compa a i o emisiones de 𝐶𝑂! en ase de p oducción y ope ación del diésel.
Obse ando
Ilus ación 8. G á ico compa a i o emisiones de$𝐶𝑂2 en ase de p oducción y ope ación
del diésel. La ase de p oducción de combus ible diésel con ibuye con un 47%
signi ica i amen e a las emisiones de 𝐶𝑂! debido a la ex acción, e inación y anspo e
del pe óleo c udo. Es o es pa icula men e ele an e si el diésel se p oduce a pa i de
uen es no eno ables y p ocesos in ensi os en ca bono. La ase de ope ación en un buque
me ane o ambién emi e 𝐶𝑂! , un 53%.
9.2 Hid ógeno
Las emisiones de dióxido de ca bono (𝐶𝑂!) en la ase de p oducción de hid ógeno se
deben p incipalmen e al p oceso de ob ención del hid ógeno a pa i de di e sas uen es
de ene gía. El hid ógeno se puede p oduci median e di e en es mé odos, y cada uno de
ellos iene implicaciones di e en es en é minos de emisiones de 𝐶𝑂!:
Hid ógeno a pa i de combus ibles ósiles: Una de las o mas más comunes de p oduci
hid ógeno es a a és del e o mado de gas na u al o me ano. En es e p oceso, se u iliza
gas na u al y apo de agua pa a p oduci hid ógeno y monóxido de ca bono (CO) a a és
de una eacción química. Luego, el CO se con ie e en 𝐶𝑂! en un p oceso conocido como
47%
53%
Diésel (p oducción + ope ación)
kg C02 p oducción
kg C02 ope ación

48
"shi " o cambio. Así, la p oducción de hid ógeno a pa i de combus ibles ósiles libe a
𝐶𝑂! a la a mós e a como subp oduc o, lo que con ibuye a las emisiones de gases de
e ec o in e nade o.
Hid ógeno a pa i de la elec ólisis del agua: Es a écnica implica el uso de elec icidad
pa a di idi el agua en hid ógeno y oxígeno. Si la elec icidad p o iene de uen es
eno ables como la sola , eólica o hid oeléc ica, en onces la p oducción de hid ógeno
se á lib e de emisiones de 𝐶𝑂!. Sin emba go, si la elec icidad u ilizada p o iene de
uen es basadas en combus ibles ósiles, en onces hab á emisiones de 𝐶𝑂! asociadas con
la p oducción de hid ógeno.
Pa a ello, en es e abajo se han es udiado las emisiones que se p oducen en la ase de
p oducción de hid ógeno median e elec ólisis con el apa e de ene gía eléc ica
p oducida a a és de los combus ibles ósiles, ca bón y gas na u al (GN):
kW
kg 𝑯𝟐
Ca bón
52,5 (26)
1
GN
35 (26)
1
Tabla 10. Ene gía necesa ia en la p oducción de 1 kg de H2 a a és de ca bón y GN
kW
kg C02
Ca bón
1 (26)
1
Tabla 11. Emisiones de 𝐶𝑂! en la p oducción de 1kW de elec icidad a a és de ca bón
kg 𝑯𝟐
kg 𝑪𝑶𝟐
GN
1000 (27)
10500 (27)
Tabla 12. Emisiones de 𝐶𝑂! po cada 1000 kg de H2 p oducido
Hid ógeno
P oducción (ex acción ma e ias
p imas, anspo e, e inado) (kg
𝑪𝑶𝟐/kg Ca bón o GN)
kg 𝑪𝑶𝟐
p oducción
kg 𝑪𝑶𝟐
ope ación
86153,85
kg
Ca bón
4523076,9 (28)
4523076,9
-
GN
904615,3846 (28)
904615,4
-
Tabla 13. Emisiones de
𝐶𝑂!
ase p oducción y ope ación
49
Ilus ación 9. G á ico emisiones de 𝐶𝑂! ase de p oducción de hid ógeno a a és de ca bón.
Ilus ación 10. G á ico emisiones de 𝐶𝑂! ase de p oducción de hid ógeno a a és de GN
0,00
500000,00
1000000,00
1500000,00
2000000,00
2500000,00
3000000,00
3500000,00
4000000,00
4500000,00
5000000,00
kg hid ógeno kg C02 p oducción
Emisiones de CO2 ase de p oducción con ca bón
0,00
100000,00
200000,00
300000,00
400000,00
500000,00
600000,00
700000,00
800000,00
900000,00
1000000,00
kg hid ógeno kg C02 p oducción
Emisiones de CO2 ase de p oducción con GN
50
Ilus ación 11. G á ico compa a i o de emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de p oducción a a és de ca bón y GN
En cuan o a la ase de ope ación con celdas de combus ible de hid ógeno en el anspo e
ma í imo, es as celdas u ilizan el hid ógeno como combus ible pa a gene a elec icidad
y p opulsa el buque. Du an e la ope ación de es as celdas, la eacción de combus ión del
hid ógeno con el oxígeno del ai e p oduce ene gía eléc ica y apo de agua. La eacción
química de la celda de combus ible no gene a emisiones di ec as de 𝐶𝑂!, ya que su único
subp oduc o es apo de agua.
9.3 Amoniaco
Amoniaco
P oducción (ex acción
ma e ias p imas,
anspo e, e inado) (kg
𝑪𝑶𝟐/kg Amoniaco)
kg 𝑪𝑶𝟐
p oducción
kg 𝑪𝑶𝟐
ope ación
430769,23
kg
2000 (24)
861538461,5
-
Tabla 14. Combus ible Amoniaco ase p oducción y ope ación
Du an e la p oducción de amoníaco, se p oducen emisiones de dióxido de ca bono (𝐶𝑂!)
debido al p oceso de ab icación del amoníaco a pa i de sus ma e ias p imas, como el
gas na u al, el me ano y el agua. El ni ógeno (𝑁2) y el hid ógeno (𝐻2) se combinan en
Emisiones de CO2 ase de p oducción de
hid ógeno con ca bón y GN
kg C02 p oducción Ca bón kg C02 p oducción GN
51
una eacción química conocida como “p oceso Habe -Bosch” (25) pa a p oduci
amoníaco (𝑁𝐻3). Pa a ob ene las can idades necesa ias de ni ógeno e hid ógeno, se
u ilizan di e sas uen es de ma e ias p imas que se some en a un p oceso de
descomposición o e o mado. La combinación del hid ógeno y el ni ógeno en
condiciones de al a empe a u a y p esión es el paso más c ucial y ene gé icamen e
in ensi o en la sín esis de amoníaco. Es a eacción química es exo é mica y equie e una
g an can idad de ene gía pa a man ene la empe a u a y p esión adecuadas. La ene gía
necesa ia pa a es e p oceso p o iene p incipalmen e de la quema de combus ibles ósiles,
como el gas na u al o el ca bón, lo que libe a g andes can idades de 𝐶𝑂! a la a mós e a
y con ibuye a las emisiones de gases de e ec o in e nade o. Además, la p oducción de
amoníaco ambién puede gene a emisiones indi ec as de 𝐶𝑂! debido a la ene gía
eque ida pa a la ex acción, anspo e de ma e ias p imas, ab icación y man enimien o
de equipos indus iales, y o os aspec os logís icos asociados.
Ilus ación 12. G á ico compa a i o kg amoniaco p oducidos y emisiones de 𝐶𝑂! ase de p oducción de amoniaco.
En la ase de ope ación con celdas de combus ible de amoniaco en el anspo e ma í imo,
las emisiones de 𝐶𝑂! pueden ocu i debido a limi aciones ecnológicas y p ác icas
asociadas con el uso de es a ecnología. Aunque el amoniaco no emi e 𝐶𝑂! du an e su
combus ión en es as celdas, su p oducción puede eque i el uso de combus ibles ósiles
0,00
100000000,00
200000000,00
300000000,00
400000000,00
500000000,00
600000000,00
700000000,00
800000000,00
900000000,00
1000000000,00
kg Amoniaco kg C02 p oducción
Emisiones CO2 ase p oducción de Amoniaco
52
que gene an emisiones de 𝐶𝑂!. También puede habe ine iciencias en la ope ación de las
celdas, lo que pod ía esul a en la libe ación de pequeñas can idades de 𝐶𝑂! du an e el
p oceso de con e sión del amoniaco en elec icidad y calo . Además, el manejo y
almacenamien o segu o del amoniaco pueden ep esen a desa íos logís icos, con posibles
ugas o pé didas que pod ían gene a emisiones de 𝐶𝑂!.
Sin emba go, es impo an e ene en cuen a que, a pesa de es as limi aciones, el uso de
celdas de combus ible de amoniaco sigue siendo una opción más limpia y con meno
huella de ca bono en compa ación con los combus ibles ósiles con encionales, como el
diésel o el uel oil. Con a ances ecnológicos y p ác icas mejo adas, se espe a que es as
emisiones de 𝐶𝑂! asociadas con la ase de ope ación con celdas de combus ible de
amoniaco se eduzcan signi ica i amen e, impulsando así una na egación ma í ima más
sos enible y espe uosa con el medio ambien e. La búsqueda de soluciones y ecnologías
pa a educi el impac o ambien al de la p oducción de amoniaco y el uso de celdas de
combus ible es esencial pa a log a la desca bonización del anspo e ma í imo.
9.4 Me anol
Las emisiones de dióxido de ca bono (𝐶𝑂!) en la ase de p oducción de me anol se deben
p incipalmen e al p oceso de ob ención del me anol a pa i de sus ma e ias p imas. El
me anol, ambién conocido como alcohol me ílico, se p oduce a a és de di e sas u as,
siendo una de las más comunes la sín esis a pa i del gas na u al. A con inuación, se
explica cómo se gene an las emisiones de 𝐶𝑂! en ambas ases:
- Fase de p oducción de me anol:
La p oducción de me anol a pa i de combus ibles ósiles como el gas na u al, el
pe óleo y el ca bón es la uen e dominan e de me anol indus ial (29). A pa i de 2020,
la mayo ía del me anol (~95%) se p oduce median e la e o ma con apo de gas na u al
y o os hid oca bu os lige os, la oxidación pa cial de hid oca bu os más pesados y la
gasi icación del ca bón (29). O os mé odos de p oducción de me anol incluyen la
gasi icación de biomasa y la pi ólisis del me ano. La pi ólisis del me ano y la elec ólisis
del agua pueden u iliza cualquie uen e de elec icidad, incluida la ene gía eno able
(29).
La e o ma con apo de me ano (SMR) p oduce me anol a pa i de gas na u al,
p incipalmen e me ano (𝐶𝐻4), y agua. Es la uen e más ba a a de me anol indus ial,

53
siendo la uen e de casi el 50% del me anol mundial1. El p oceso consis e en calen a el
gas a 700-1,100 °C (1,300-2,000 °F) en p esencia de apo sob e un ca alizado de níquel.
La eacción endo é mica esul an e o ma monóxido de ca bono y hid ógeno molecula
(𝐻2). En la eacción de cambio agua-gas, el monóxido de ca bono eacciona con el apo
pa a ob ene mayo es can idades de 𝐻2. El WGSR ambién equie e un ca alizado ,
ípicamen e sob e óxido de hie o u o os óxidos. El subp oduc o es 𝐶𝑂! . Dependiendo
de la calidad del ma e ial de pa ida (gas na u al, na a, e c.), una onelada de me anol
p oducido ambién p oduci á 9 a 12 oneladas de 𝐶𝑂!, un gas de e ec o in e nade o que
puede se cap u ado (29).
Me anol
P oducción (ex acción
ma e ias p imas,
anspo e, e inado)
(kg 𝑪𝑶𝟐/kg Ca bón,
GN o Biomasa)
kg 𝑪𝑶𝟐
p oducción
Ope ación
649400,85
kg
Ca bón
4
2597603,4
-
GN
1,65
1071511,4
-
Biomasa
2
1298801,7
-
Tabla 15. Emisiones de 𝐶𝑂! en ase de p oducción y ope ación de me anol a a és de ca bón, GN y biomasa.
Ilus ación 13. G á ico compa a i o kg de me anol p oducidos y emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de p oducción de
me anol a a és de ca bón.
0,0
500000,0
1000000,0
1500000,0
2000000,0
2500000,0
3000000,0
kg Me anol kg C02 p oducción
Emisiones de CO2 ase de p oducción con
Ca bón
54
Ilus ación 14. G á ico compa a i o kg de me anol p oducido y emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de p oducción de
me anol a a és de GN.
Ilus ación 15. G á ico compa a i o kg de me anol p oducido y emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de p oducción de
me anol a a és de biomasa.
.
0,0
200000,0
400000,0
600000,0
800000,0
1000000,0
1200000,0
kg Me anol kg C02 p oducción
Emisiones de CO2 ase de p oducción con GN
0,0
200000,0
400000,0
600000,0
800000,0
1000000,0
1200000,0
1400000,0
kg Me anol kg C02 p oducción
Emisiones de CO2 ase de p oducción con
Biomasa
55
Ilus ación 16. G á ico compa a i o de emisiones de 𝐶𝑂! en la p oducción de me anol a a és de ca bón, GN y
biomasa
Como esul ado, la elección de la ma e ia p ima pa a la p oducción de me anol iene un
impac o di ec o en las emisiones de 𝐶𝑂! asociadas con el p oceso. La p oducción a
pa i de biomasa y gas na u al iende a se más sos enible y espe uosa con el medio
ambien e, con emisiones de 𝐶𝑂! ela i amen e bajas en compa ación con la p oducción
a pa i de ca bón. Es o esal a la impo ancia de conside a las uen es de ma e ias
p imas en la oma de decisiones pa a educi las emisiones de 𝐶𝑂! en la p oducción de
me anol y a anza hacia p ác icas más sos enibles en la indus ia química.
- Fase de ope ación con celdas de combus ible de me anol en el anspo e
ma í imo:
Las celdas de combus ible de me anol u ilizan me anol como combus ible pa a gene a
elec icidad y p opulsa el buque. Du an e la ope ación de es as celdas, el me anol se
oxida en un p oceso elec oquímico pa a p oduci 𝐶𝑂!, agua y elec icidad. La eacción
química de la celda de combus ible de me anol gene a emisiones di ec as de 𝐶𝑂!, ya que
el ca bono p esen e en el me anol se con ie e en 𝐶𝑂! du an e el p oceso de oxidación.
Es impo an e des aca que el me anol se conside a un po ado de ene gía, simila al
hid ógeno, y la elección de u iliza lo como combus ible depende de la disponibilidad de
uen es de me anol y de la ecnología empleada en el buque, po lo an o, pa a la ase de
ope ación, se ha conside ado que las emisiones de 𝐶𝑂! p oducidas son 0.
52%
22%
26%
Me anol (p oducción)
Ca bon
GN
Biomasa
56
9.5 U anio
Las emisiones de dióxido de ca bono (𝐶𝑂!) en la ase de p oducción de 𝑈𝑂! (dióxido de
u anio) y en la ase de ope ación con un eac o PWR (Reac o de Agua a P esión) en el
anspo e ma í imo es án asociadas p incipalmen e a la cadena de suminis o y a la
gene ación de ene gía nuclea . A con inuación, se explica cómo se gene an las emisiones
de 𝐶𝑂! en ambas ases:
Ilus ación 17. P ime a pa e del ciclo de combus ible (30)
Fase de p oducción de 𝑈𝑂!:
E apa 1 de explo ación y ex acción median e el p oceso de lixi iación "in si u", en
supe icie o bajo ie a, des inada a ob ene el u anio p esen e en la na u aleza. Es e
elemen o es some ido a p ocesos que educen su amaño a pa ículas uni o mes, seguido
de la acción de la molienda que da luga a un pol o seco compues o de u anio na u al.
Es e p oduc o, conocido como "yellow cake" o " o a ama illa", es come cializado en el
me cado del u anio bajo la o ma 𝑈%𝑂).
63
A con inuación, se explica á los ac o es que in luyen en las emisiones de 𝐶𝑂! du an e la
p oducción de GNL:
En p ime luga , si el gas p o iene de uen es no con encionales, pueden exis i emisiones
adicionales a la ex acción. Dependiendo de la e iciencia del p oceso que se lle e a cabo
du an e la licue acción puede llega a ene un impac o impo an e en las emisiones. Las
ecnologías más e icien es pueden educi las pé didas de ene gía y con ello las emisiones.
Algunas ins alaciones de p oducción de GNL implemen an ecnologías de cap u a y
u ilización de ca bono pa a educi las emisiones, como la inyección de 𝐶𝑂! en
yacimien os pe ole os.
Po úl imo, el anspo e de GNL puede gene a emisiones de 𝐶𝑂!, como se expone en
es e abajo, en buques me ane os, po ello es muy impo an e ene en cuen a la e iciencia
del anspo e y las di e sas ecnologías de ecupe ación de calo que pueden in lui en
las emisiones.
Ilus ación 22. G á ico de emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de ope ación con GNL
En cuan o a las emisiones que se p oducen en la ase de ope ación del buque con Gas
Na u al Licuado (GNL), son más bajas, como podemos obse a el g á ico de abajo, en
compa ación con su ase de p oducción. Es as emisiones dependen de di e sos ac o es,
como el diseño y la e iciencia del mo o , la calidad del GNL y las p ác icas de ope ación.
El gas na u al es conside ado una opción más limpia en compa ación con o os
0,00
50000,00
100000,00
150000,00
200000,00
250000,00
300000,00
kg GNL kg CO2 ope ación
Emisiones de CO2 en la ase de ope ación GNL

64
combus ibles ósiles, debido a que su combus ión p oduce menos emisiones de 𝐶𝑂! po
unidad de ene gía libe ada.
Ilus ación 23. G á ico emisiones de 𝐶𝑂! en la e apa de p oducción y ope ación de GNL
Como obse amos en el siguien e g á ico, una ez analizadas las emisiones de 𝐶𝑂! que
se p oducen en la ase p oducción y ope ación del GNL, exis e un lige o despun e en las
emisiones de 𝐶𝑂! du an e su ase de p oducción en un 53% po encima de un 47% de las
emisiones que se p oducen en la ase de ope ación del buque.
9.7 Compa ación de esul ados
DIESEL
HIDRÓGENO
AMONIACO
METANOL
𝑈𝑂!
GNL
591862,7
861538461,5
1013,6
11759,5
Ca bón
4523076,9
2597603,4
GN
904615,4
1071511,4
Biomasa
1298801,7
Tabla 21. Resul ados de kg de 𝐶𝑂! emi idos en la ase de p oducción de los combus ibles.
Según los da os ob enidos en la abla, el 𝑈𝑂! iene las emisiones de 𝐶𝑂! más bajas en su
p oducción, con solo 1013.6 kg de emisiones de 𝐶𝑂!. Es o es signi ica i amen e más bajo
que los o os combus ibles enume ados, como el diésel, el amoníaco, el hid ógeno, el
47%
53%
GNL (p oducción + ope ación)
kg CO2 ope ación
kg CO2 p oducción
65
me anol y el GNL. Po lo an o, si el obje i o es selecciona el combus ible con las
emisiones de 𝐶𝑂! más bajas en su p oducción, el U anio se ía la mejo opción.
DIESEL
HIDRÓGENO
AMONIACO
METANOL
𝑈𝑂!
GNL
628879,8
0,0
0,0
0,0
83138,5
10452,9
Tabla 22. Resul ados de kg de 𝐶𝑂! en la ase de ope ación de los combus ibles.
En cuan o a la ase de ope ación del buque, el combus ible más sos enible en é minos de
emisiones de 𝐶𝑂! p oducidas en la ase de ope ación se ía el amoniaco, el hid ógeno el
me anol y el 𝑈𝑂!, ya que odos ellos ienen una emisión de 0. Es e úl imo se ha supues o
un 0 de emisiones de 𝐶𝑂!du an e la a esía del ba co, las emisiones p oducidas en la
Tabla 19. Emisiones de 𝐶𝑂! en la ase de ope ación del 𝑈𝑂!, co esponden al ciclo de
ida o al del combus ible. El siguien e combus ible más sos enible se ía el GNL, con una
emisión de 10452,9 kg de 𝐶𝑂! . El combus ible menos sos enible en é minos de
emisiones de 𝐶𝑂! p oducidas al p oduci lo se ía el diésel, con una emisión de 628879,8
kg.
66
10. ANÁLISIS ECONÓMICO
La elección del combus ible en la indus ia ma í ima es una decisión c ucial desde una
pe spec i a económica, ya que el cos o o al del depósi o necesa io pa a una a esía en
un buque puede impac a signi ica i amen e en la en abilidad de la ope ación.
En es e análisis económico, examina emos los p ecios y ac o es económicos asociados
con cinco combus ibles di e en es: diésel, amoniaco, hid ógeno, me anol, u anio y gas
na u al en el con ex o de la p opulsión de los buques me ane os Knu sen.
10.1 Diésel:
El diésel es un combus ible adicionalmen e u ilizado en la indus ia ma í ima. Los
p ecios del diésel pueden a ia según las condiciones del me cado in e nacional del
pe óleo. Pa a ob ene el cos e o al del depósi o pa a ealiza la a esía, hemos ob enido
los da os del p ecio de combus ible diésel €/li o (33) en la p o incia de Vizcaya, y hemos
mul iplicado po los li os necesa ios que hemos ob enido an e io men e, ob eniendo así
los esul ados que apa ecen en la siguien e abla.
Combus ible
P ecio €/l
To al €
Diésel
1,603
376154,53
Tabla 23. P ecio o al combus ible diésel.
10.2 Hid ógeno:
Los ac o es que in e ienen en el p ecio del hid ógeno son p incipalmen e:
- El gas o asociado a la elec icidad consumida du an e el p oceso de elec ólisis
- El desembolso inculado a la in aes uc u a de la plan a de elec ólisis. A medida que la
capacidad de gene ación aumen a, la elación en e el cos e y la po encia en mega a ios
(€/MW) disminui á.
- Las ho as en la cuales la plan a pe manece en uncionamien o. Un mayo núme o de ho as
ope a i as esul a á una mayo p oducción de hid ógeno con la misma in e sión, lo que
educi á el cos e po unidad.
67
Conside ando odos es os ac o es, el p ecio del hid ógeno pod ía a ia desde 3 a 4 €/kg
has a al ededo de 10€/kg. Sin emba go, al analiza el p ecio de en a en hid ogene as, el
cos e del hid ógeno se si úa en unos 8-10€/kg. (35)
Combus ible
P ecio €/kg
To al €
Hid ógeno
9
775384,2
Tabla 24. P ecio o al hid ógeno
10.3 Amoniaco:
El amoniaco ha eme gido como una opción p ome edo a debido a su po encial pa a
gene a ce o emisiones de ca bono. Según la in o mación encon ada en la página web de
la emp esa Fuel Posi i e (34) cada una de sus unidades modula es de p oducción de
amoniaco, se ha podido ob ene el o al del depósi o de combus ible, ealizando los
mismos cálculos que pa a el combus ible diésel, mul iplicando el alo de amoniaco e de
y amoniaco g is po la can idad necesa ia pa a ealiza la a esía:
Combus ible
P ecio USD/
To al
USD
To al €
Amoniaco
e de
444
191261,52
178906,03
Amoniaco g is
714,50
307784,59
287901,71
Tabla 25. P ecio o al combus ible amoniaco.
A p incipios de no iemb e de 2021 los p ecios del amoniaco supe aban de media los
1.250 USD/ , en e a os 550 USD/ en 2018. (34)
68
10.4 Me anol
El me anol es un combus ible e sá il que puede p oduci se a pa i de di e sas uen es,
incluidas las eno ables. Se calcula án los cos os de p oducción y dis ibución de
me anol, eniendo en cuen a los p ecios de las ma e ias p imas y la in aes uc u a
eque ida. Además, se analiza án las implicaciones económicas y logís icas de la
adap ación de mo o es y sis emas pa a el uso de me anol. Pa a calcula el cos e o al de
me anol que es necesa io pa a ealiza la a esía, se ha mul iplicado el alo ob enido en
la e e encia (36), po el o al de me anol necesa io, calculado an e io men e.
Combus ible
P ecio USD/
To al USD
To al €
Me anol e de
643
417564,78
390593,94
Me anol g is
417
270800,18
253306,49
Tabla 26. Cos e o al de combus ible me anol.
10.5 𝑈𝑂!
El uso de UO2 en la p opulsión ma í ima plan ea desa íos únicos debido a la ecnología
nuclea necesa ia. Se e alua án los cos os de adquisición de u anio en el me cado
mundial, así como los cos os de diseño, cons ucción y man enimien o de sis emas
nuclea es a bo do. También se conside a án los aspec os egula o ios, de segu idad y
ges ión de desechos adiac i os.
En cada caso, se ealiza á un análisis de cos os comple o que aba que la cadena de
suminis o, la in aes uc u a eque ida, la in e sión inicial y los gas os ope a i os a lo
la go del ciclo de ida de los combus ibles. Además, se end án en cuen a las
implicaciones económicas de las egulaciones ambien ales y las polí icas
gube namen ales elacionadas con la sos enibilidad y las emisiones. El esul ado se á un
pano ama de allado de la iabilidad económica de cada combus ible en la p opulsión del
buque me ane o Knu sen, lo que pe mi i á oma decisiones in o madas en unción de
c i e ios económicos y ambien ales. (37)

69
Ilus ación 24. E olución del U anio p ecio po onelada mé ica 2023 (37)
Pa a lle a a cabo la a esía, el eac o u ilizado en la p opulsión como se ha mencionado
an e io men e es un PWR, y el combus ible necesa io son 6,46 kg de 𝑈𝑂2, po an o:
𝑼𝑶𝟐
kg
$/lib a
€/kg
To al €
6,46
50,4 (38)
105,28
680,27
Tabla 27. Cos e o al de 𝑈𝑂!
10.6 GNL
El p ecio del Gas Na u al Licuado (GNL) en Bizkaia es un ac o c ucial en la indus ia
del anspo e ma í imo y la logís ica de la egión. Se a a de una uen e de ene gía limpia
y e icien e que se u iliza ampliamen e en buques me ane os pa a p opulsión y gene ación
de ene gía a bo do. El p ecio de GNL es á suje o a una se ie de ac o es que in luyen en
su luc uación y que son esenciales pa a calcula el cos e o al de una a esía de un buque
me ane o. El p ecio es á suje o a ac o es de o e a y demanda en el me cado in e nacional
de ene gía, la disponibilidad de in aes uc u as de impo ación y egasi icación, los
cos es de licue acción y anspo e, así como los impues os y egulaciones
gube namen ales. Además, el p ecio del GNL puede a ia es acionalmen e y es a suje o
a e en os geopolí icos y cambios en la p oducción global de gas na u al.
70
Pa a lle a a cabo el cálculo del cos e o al de nues a a esía, se end á en cuen a la
capacidad de ca ga del buque, la dis ancia que eco e á el buque, el consumo de GNL
po pa e de la emba cación, los cos es de ope ación y man enimien o.
GNL
€/l
To al €
617129,282
0,824 (40)
508514,53
Tabla 28. Cos e o al GNL
71
10.7 Compa ación de esul ados
Combus ible
P ecio/L
Unidades
To al €
Diésel
1,603
€/L
376154,58
Hid ógeno
9
€/kg
775384,20
Amoniaco
e de
444
USD/
177873,22
Amoniaco g is
714,5
USD/
286239,67
UO2
105,28
€/kg
680,27
GNL
0,824
€/L
508514,53
Me anol e de
643
USD/
388335,24
Me anol g is
417
USD/
251844,16
Tabla 29. Compa ación de p ecio o al po combus ible
En la Tabla 29. Compa ación de p ecio o al po combus ible se han ep esen ado en la
p ime a columna los posibles combus ibles, seguida a ella los p ecios es ablecidos en el
me cado a día 3 de sep iemb e de 2023, la e ce a columna las unidades de medida en las
que se han encon ado los p ecios y po úl imo el p ecio del cos e del depósi o de
combus ible necesa io pa a ealiza la a esía. En p ime luga , las celdas en colo ojo
ep esen an el meno alo económico, seguida de es a el colo na anja, a con inuación,
le sigue el colo ama illa y lima y po úl imo el colo e de, ep esen ando así el mayo
cos e económico.
Cen ándonos en solo una isión económica, el combus ible más ba a o se ía el
%
𝑈𝑂! con un p ecio o al de 680,27 eu os, aunque su uso en el anspo e ma í imo puede
p esen a desa íos écnicos y egula o ios, su bajo cos o lo con ie e en una opción
a ac i a desde el pun o de is a económico.
El amoniaco e de, po o o lado, iene un cos o o al de 177.873,22 eu os. Aunque es
más ca o que el 𝑈𝑂! sigue siendo signi ica i amen e más ba a o que o as opciones como
el diésel o el hid ógeno.
Pe o la elección no se limi a a es os dos combus ibles. También se pueden conside a
o as opciones, cada una con su p opio p ecio ca ac e ís ico. Po ejemplo, el diésel, con
un cos o de 376.154,53 eu os, es una al e na i a más adicional, ampliamen e u ilizada
en la na egación, pe o ambién más cos osa en compa ación con el
%
𝑈𝑂!. El hid ógeno, con un p ecio de 775.384,20 eu os, es una opción más limpia desde
el pun o de is a ambien al, pe o su al o cos o inicial puede se una ba e a.
72
Además, el amoníaco, an o el " e de" con un cos o de 177.873,22 eu os como el "g is"
con 286,239,67 eu os, es o a opción pa a conside a . El amoníaco, aunque menos común
en la na egación, es conocido po su po encial de educción de emisiones. Po úl imo, el
me anol, en sus a ian es " e de" a 388.335,24 eu os y "g is" a 251.844,16 eu os, es o a
al e na i a con un p ecio pa a ene en cuen a.
En esumen, la elección del combus ible pa a una a esía de buque es una decisión
compleja que debe se analizada cuidadosamen e, conside ando no solo los p ecios de
%
𝑈𝑂! y amoniaco e de, sino ambién los cos os y bene icios asociados con o os
combus ibles disponibles en el me cado, así como los aspec os ambien ales y
egula o ios. No se a a únicamen e del p ecio po unidad de combus ible, sino de una
decisión es a égica que puede ene un impac o signi ica i o en la economía y la
sos enibilidad de la ope ación ma í ima.
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B3leo%20o%20GLP%20es %C3%A1,la%20demanda%20en%20cada%20zona.

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