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