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Los beneficios de utilizar biocombustibles en motores diesel marinos
El transporte marítimo sustenta el comercio mundial, pasando más del 80% de los productos del mundo por volumen. Sin embargo, el sector también representa casi el tres por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI), junto con importantes volúmenes de óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y materia particulada. En respuesta a la intensificación de las regulaciones de la Organización Marítima Internacional (OMI) y la creciente presión de los fletadores y consumidores, los operadores de los productos de combustibles renovables
Beneficios ambientales
Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida
Las emisiones de combustible de la UE son válidas para reducir el consumo de combustible de los combustibles. A diferencia de los combustibles fósiles, que liberan carbono que se ha secuestrado durante millones de años, los biocombustibles se producen a partir de biomasa que absorbe CO2 durante el crecimiento. Cuando el combustible se quema, el carbono se libera, creando un ciclo de carbono cerrado.
Reducción drástica en óxidos de azufre y materia de partículas
El aceite de combustible pesado convencional puede contener hasta 3,5 por ciento de azufre, e incluso el aceite de gas marino de bajo azufre tiene un límite máximo de 0,1 por ciento en áreas de control de emisiones (ECAs). Los biocombuses, por contraste, son prácticamente libres de azufre. HVO y FAME normalmente contienen menos de 10 ppm de azufre, lo que significa que no requieren de aglomeraciones de combustibles des des
Baja NOx y CO2 Trade‐Offs
Una preocupación común con el biodiesel es que su contenido de oxígeno más alto puede aumentar la formación de óxido de nitrógeno (NOx) bajo algunas condiciones del motor. Sin embargo, el ajuste del motor, el tiempo de inyección y el uso de niveles de mezcla por debajo del 20 por ciento pueden mitigar este efecto. Muchos motores marinos modernos equipados con sistemas de inyección de raíl común pueden funcionar en B20 a B30 mezclas sin aumento de NOx.
Biodegradabilidad y Mitigación de Spill
Los biocombustibles son significativamente más biodegradables que el diesel basado en el petróleo. En caso de derrame, el biodiesel FAME degrada aproximadamente cuatro veces más rápido que el diesel convencional y es mucho menos tóxico para los organismos marinos. Esta propiedad es especialmente valiosa para los buques que operan ecosistemas cercanos a la sensibilidad, como los ferries en aguas costeras, flotas pesqueras y buques de investigación marina.
Beneficios económicos y operacionales
Drop‐In Compatibilidad y Retrofits Minimal
Una de las razones más convincentes para adoptar biocombustibles es su capacidad de funcionar como un reemplazo de goteo en motores diesel marinos existentes sin modificaciones importantes. Tanto FAME como HVO pueden utilizarse en mezclas con aceite diesel marino convencional (MDO) o MGO hasta ciertos límites. Muchos fabricantes de motores, incluyendo Wärtsilä, MAN Energy Solutions y Caterpillar, han emitido declaraciones confirmando la compatibilidad con hasta 30 por ciento
Aumento de la lubricidad y la reducción del desgaste del motor
Biodiesel tiene una mayor lubricidad que el diesel de baja altura, que ha sido despojado de lubricantes naturales durante la hidrodesulfuración. Las cadenas de ácidos grasos en biodiesel forman una capa de límite fino que protege los componentes de inyección de combustible, bombas de inyección de líquidos, y boquillas más largas, desde el desgaste.
Seguridad energética y Estabilidad de Precios
El petróleo se puede producir localmente a partir de una amplia variedad de materias primas de alimentos, en Europa, soja en las Américas, aceite de palma en el sudeste asiático (aunque controvertido debido a la deforestación), y los residuos alimentarios en todo el mundo. Para las naciones que dependen de la importación de petróleo crudo, el desarrollo de una cadena de suministro de biocombustibles doméstica aumenta la seguridad energética y reduce la exposición a precios de crudo.
Disponibilidad de Incentivos y Créditos de Cumplimiento
El indicador de intensidad de carbono de la OMI (CII) y el próximo reglamento marítimo de la UE (efectiva 2025) asignan puntajes de intensidad de GHG a combustibles. Los biocombustibles que cumplen estrictos criterios de sostenibilidad —por lo general una reducción del 50–65 por ciento en emisiones de combustible bien a cero en relación con una referencia fósil— reciben una baja intensidad de carbono.
Estudios de casos operacionales
Prueba de biocombustible de Macersk: En 2021, Maersk realizó con éxito un recipiente con una mezcla de 20 por ciento de residuos con FAME y 80 por ciento MGO durante más de 12 meses. El ensayo concluyó que la mezcla se realizó sin fallas en el motor principal y motores auxiliares, sin problemas relacionados con el combustible de tiempo de inactividad o mantenimiento.
El ejemplo de Stena Line: El operador sueco de ferry ha estado utilizando HVO en varios de sus buques de pálido desde 2019. El interruptor redujo las emisiones anuales de CO2 en aproximadamente 10.000 toneladas por barco. Stena Line informó que el consumo de combustible permaneció virtualmente sin cambios, y que HVO no requería modificaciones a los motores auxiliares de cuatro tiempos del ferry.
] Naves robóticas de Ocean Infinity: La empresa de encuestas offshore Ocean Infinity opera una flota de barcos autónomos y tripulados, incluyendo el 78 metros “Normand Frontier”, que funciona en B100 del aceite de cocción usado. El buque ha registrado más de 15.000 horas de motor en B100 desde 2020, sin fallas del sistema de combustible.
Tipos de biocombustibles para motores marinos
FAME (Fatty Acid Methyl Ester)
FAME biodiesel se produce a través de transesterificación: aceites vegetales o grasas animales con metanol. Tiene un número alto de cetane (50-65), excelente lubricidad y baja toxicidad. Sin embargo, su alto contenido de oxígeno y tendencia a oxidar con el tiempo impone restricciones a la vida de almacenamiento (normalmente 6-12 meses). FAME también actúa como un contenido disolvente, depósitos de desaceleración en tanques estrictos
HVO (Aceite Vegetal Hidrotratado)
HVO es producido por hidrocarburos o vegetales con hidrógeno, produciendo un hidrocarburo parafinaico que es químicamente idéntico al diesel altamente refinado. A diferencia de FAME, HVO es un hidrocarburo puro, por lo que no tiene contenido de oxígeno y no atrae agua ni apoya el crecimiento microbiano. Tiene un número de cetane extremadamente alto (70-85), sulfuro muy bajo y aromático, y estabilidad de almacenamiento ilimitada
Biocombustibles avanzados de Algae, Lignocellulosic Biomass y Waste
Los biocombustibles de segunda generación derivados de las materias primas no alimentarias están ganando atención para el uso marítimo. Los combustibles basados en algas pueden alcanzar rendimientos de petróleo extremadamente altos por hectárea y pueden ser cultivados en tierras no cultivables. Biodiésel de algas tiene propiedades similares a FAME pero con mayor estabilidad oxidativa.
Certificación de sostenibilidad y preocupaciones de uso terrestre
Para garantizar el cumplimiento de los incentivos regulatorios, los biocombustibles deben cumplir criterios estrictos de sostenibilidad. La Directiva de la UE sobre energía renovable (RED II y III) exige que los productos alimenticios no causen deforestación, desplazamiento de producción de alimentos o pérdida de biodiversidad. Los productos alimentarios basados en desechos (aceite de cocina usado, grasas animales, aceite alto) reciban dobles datos sobre los objetivos nacionales de energía renovable.
Retos y consideraciones técnicas
Estabilidad de oxidación y vida de almacenamiento
FAME biodiesel oxida con el tiempo, formando ácidos y depósitos polimerizados que pueden obstruir filtros, aumentar los depósitos de inyección y degradar la calidad del combustible. Almacenamiento en un ambiente marino –con temperaturas ambiente cálidas, humedad y tanques de acero– acelera este proceso.Los operadores tienen varias medidas de mitigación: uso de antioxidantes (como BHT), mezclado con estabilizadores, manta de biocarburo de biocarburo de combustible predeterminado
Crecimiento microbiano y Contaminación del Agua
El biodiesel es más higroscópico que el diesel convencional y absorbe el agua de la atmósfera o condensación. El agua y los ácidos grasos libres proporcionan un campo de cultivo para microorganismos –bacterias y hongos – que producen lodos y corrosión. Filtración, separación del agua y el uso de biocidas (como isothiazolinone) son la práctica estándar.
Compatibilidad material
Los ensayos de transición temprana revelaron que el biodiesel degrada a ciertos elastómeros antiguos: caucho natural, Buna‐N, poliuretano y neopreno. Las mangueras, sellos y juntas de combustible pueden hincharse, suavizar o romperse cuando se exponen a altas concentraciones de FAME. Los fabricantes ahora suministran sistemas de combustible con FKM (Viton®) o PTFE componentes preestablecidos que son resistentes a la compatibilidad con los biodiesel.
Rendimiento de las aguas frías
El biodiesel FAME tiene un punto de vertido más alto y punto de nube que el diesel convencional. El FAME puro (B100) puede gel alrededor de 0°C (32°F), lo que lo hace inutilizable en climas fríos sin calefacción. Invierno - vierte con diesel, usando depresivos de punto vertido, o seleccionando materias primas con menor polarización (por ejemplo, camelina vs palma)
Infraestructura de Cadena de Suministros e Infraestructura de Aprendizaje
Mientras que el bunkering de biocombustibles ha crecido rápidamente —Rotterdam suministra más de 500.000 toneladas al año de combustibles bio-marinos mezclados— la disponibilidad sigue siendo limitada fuera de los principales centros. Puertos como Singapur, Fujairah y Houston carecen de instalaciones dedicadas al almacenamiento de biocombustibles y de mezclas.
Paisaje regulatorio
Estrategia inicial de la OMI y medidas a mediano plazo
La estrategia inicial de la OMI (2018) tenía por objeto reducir las emisiones de GEI de los buques por lo menos un 50 por ciento para 2050, en relación con 2008. En julio de 2023, la OMI adoptó una estrategia revisada para las emisiones net‐ceros de GEI “cerca a 2050”, con puntos de control indicativos de la reducción del 20 al 30 por ciento para 2030 y 60 por ciento para 2040.
EU FuelEU Maritime y ETS
EFV: 20 % de emisiones de carbono (en adelante, 2025) de la UE, se requiere un ahorro de la cantidad de combustible en el mercado de la UE, que se debe reducir al 100% en el caso de las emisiones de biocombustibles (en el caso de la emisión de biocombustibles)
Programas de California y otros programas regionales
En los Estados Unidos, la Junta de Recursos Aéreas de California (CARB) regula los buques de navegación marítima dentro de 24 millas náuticas de la costa. La Regla de combustible de buques de carga de CARB requiere el uso de combustibles destilados (0,1% de sulfuro) pero no limita obligatoriamente la intensidad del carbono. Sin embargo, la norma de combustible de bajo carbono (LCFS) proporciona créditos para proveedores de combustibles marinos de bajo carbono, incluyendo biocombustibles de Oregon
Perspectivas y recomendaciones futuras
Escala de producción y reducción de costos
La producción global de HVO se duplicará de 9 millones de toneladas en 2023 a más de 18 millones de toneladas en 2028, impulsada por nuevas plantas en EE.UU., Europa y el Sudeste Asiático. La producción FAME es más madura pero cada vez más orientada hacia las materias primas de residuos. Los biocombustibles avanzados de algas y ignómeros siguen siendo a escala pre-comercial pero podrían alcanzar la paridad de costes con los precios de inversión de combustibles fósiles por 2040.
Recomendaciones técnicas para los operadores
- Empieza con mezclas bajas: B10 a B20 para FAME; cualquier relación de mezcla para HVO. Monitorea filtros de combustible de cerca durante las primeras 500 horas de operación.
- Conducir una auditoría de compatibilidad material: Inspeccionar todas las mangueras de combustible, juntas y recubrimientos de tanques; actualizar a Viton o PTFE cuando sea necesario.
- Ejecución rigurosa de la calidad del combustible: Para FAME, prueba de número de ácido, viscosidad, contenido de agua y contenido de éster cada bunkering. Para HVO, asegúrese de que el combustible cumple con EN 15940 (estándar diesel parafina).
- ] Procedimientos de almacenamiento y manipulación adecuados: Mantener tanques de combustible lo más completo posible para minimizar la condensación. Use biocidas en sistemas basados en FAME. Considere la manta de nitrógeno para almacenamiento a largo plazo.
- Asociado con proveedores sostenibles certificados: Sólo compra biocombustibles con certificación ISCC o RSB para garantizar el cumplimiento regulatorio y evitar reclamaciones de lavado verde.
- Explora demanda de fletadores: Los principales cargadores —Amazon, IKEA, Unilever— se comprometen a la navegación de cero emisiones de carbono. Utilizar biocombustibles puede obtener contratos de carga de primera calidad y demostrar liderazgo ambiental.
Conclusión
Los combustibles no son una solución de plata, escalabilidad, coste y cadena de suministro siguen siendo barreras significativas. Sin embargo, son la opción de bajo carbono más avanzada técnicamente madura y operativa para la gran mayoría de los buques comerciales del mundo que funcionan con motores diesel. A diferencia de GNL o amoníaco, los biocombustibles requieren poco para ninguna inversión de capital y ofrecen una compatibilidad desplegable.
Para más información: IMO GHG Strategy] Silencio CIMAC Biofuel Guidelines Silencioso DNV Biofuel Guide TEN ICC [9] ] TEN]