Introducción
El cambio climático y la sostenibilidad, son vertientes que hoy en día están en el foco de toda la sociedad que se inquieta por la descarbonización. En la búsqueda de alternativas limpia y renovable, el amoníaco como fuente de energía está irrumpiendo como una de la más prometedora para impulsar un futuro más sustentable.
El potencial que posee el amoníaco como alternativa a los combustibles fósiles es de gran importancia; involucrase en distintos sectores industriales como una energía alternativa prometedora. Sus beneficios son muy destacados, por lo tanto, su contribución a un futuro más sostenible es relevante.
Para lograr una exitosa transición energética, es esencial explorar todas las posibilidades y alternativas. Los resultados actuales indican claramente que los ambiciosos objetivos globales de un carbono neutral no pueden alcanzarse sin considerar y probar todos los recursos disponibles.
El amoníaco como fuente de energía
Este compuesto químico, se identifica con la fórmula NH3, y ha sido ampliamente utilizado en la industria agrícola y química, sin embargo, recientemente ha captado considerable interés como una fuente de energía renovable. Este compuesto, constituido por nitrógeno e hidrógeno, posee un gran potencial como vector energético de gran valor.
Cuando el NH3 es producido utilizando fuentes de energías limpias, como la eólica, solar, bioenergía, ente otras, en lugar de utilizar hidrocarburos fósiles, este se denomina amoníaco verde, porque es producido a través del proceso llamado electrólisis donde se utiliza electricidad renovable para dividir las moléculas de agua en sus componentes básicos, hidrógeno y oxígeno; luego, el hidrógeno obtenido se combina con nitrógeno para formar el amoníaco.
El amoníaco verde, como fuente de energía en la transición energética
Durante la producción del amoníaco verde, las emisiones directas de efecto invernadero son casi nulas. Esto lo convierte en una fuente de energía limpia y sostenible, ya que no contribuye al cambio climático ni agota los recursos fósiles. Su principal ventaja como fuente de energía proviene principalmente de las propiedades que facilitan su almacenamiento y transporte lo que lo convierte en una opción viable para la distribución y el uso en general.
Cuando este compuesto químico es utilizado como combustible o para generar electricidad, se vuelve a convertir en gas hidrógeno y nitrógeno, liberando solo agua y nitrógeno como subproductos, lo que lo convierte en un método de almacenamiento y transporte de energía libre de carbono.
El principal potencial para la energía de amoníaco, es que se puede producir utilizando nada más que aire, agua y energía verde. Su principal ventaja como combustible es que no contiene carbono y, por lo tanto, no se forma CO2 durante su combustión en los motores.
El amoníaco tiene un alto contenido energético, al comprimirlo en forma líquida, este contiene hasta tres veces más energía por volumen que el gas natural. Esto lo convierte en una alternativa a los combustibles fósiles en diversas aplicaciones, como el transporte en todas sus versiones y la generación de electricidad.
En el sector del transporte, el NH3 puede ser utilizado en pilas de combustible, lo que permite la generación de electricidad con emisiones mínimas de carbono. Además, su densidad de energía facilita su almacenamiento y transporte, lo que podría revolucionar la industria naviera y de transporte pesado por carretera, reduciendo significativamente las emisiones de gases contaminantes.
Contribución del amoníaco a la sostenibilidad global
El NH3 como fuente de energía limpia tiene el potencial de contribuir a gran escala con la sostenibilidad. En primer lugar, puede ser producido por fuentes de energía renovable permitiendo un ciclo de energía totalmente limpio, de donde proviene el amoníaco verde, el cual se encuentra entre varios combustibles sintéticos claves para establecer una industria más ecológica en el futuro cercano.
Este compuesto químico muestra la posibilidad de ser utilizada las industriales difíciles de descarbonizar, como una alternativa a los combustibles tradicionales, lo que resultaría en una reducción sustancial de las emisiones de carbono provenientes de los diferentes procesos industriales y así, contribuir con la disminución de emisiones en línea con los objetivos globales de sostenibilidad ambiental.
También funciona como un portador de energía de manera similar al hidrógeno, su principal competidor. Sin embargo, presenta características que lo hacen aún más prometedor que el hidrógeno en el contexto de la transición energética. A pesar de ello, los costos de producción del amoníaco verde siguen siendo un obstáculo, para una adopción generalizada.
Desarrollos tecnológicos del amoníaco
El desarrollo de tecnologías para producir, almacenar, distribuir y utilizar el NH3 como fuente de energía alterna ha experimentado avances específicos recientemente. Los investigadores han trabajado en la mejora de la síntesis de amoníaco a partir de fuentes de nitrógeno sostenibles, como el aire y el agua, reduciendo así la dependencia de la industria del nitrógeno obtenido de procesos altamente energéticos.
Se han realizado esfuerzos para mejorar la eficiencia de las pilas de combustible que utilizan amoníaco, aumentando la densidad de potencia y reduciendo los costos de producción. Los sistemas de almacenamiento y transporte también han sido objeto de investigación y desarrollo, buscando soluciones seguras y eficientes para su uso a gran escala.
Las empresas planean y continúan trabajando para mejorar las tecnologías de conversión de amoníaco para motores mayormente de carga pesada y de gran magnitud como camiones, tractores y barcos. Esta alternativa de los combustibles procedentes de los hidrocarburos; también tiene en mira la movilización de los vehículos particulares en los próximos años.
A continuación, se mencionan algunas de los desarrollos más destacados:
MAN Energy Solutions: Ha marcado un hito importante en el camino hacia el desarrollo de motores marinos de dos tiempos a gran escala. Realizó con éxito en las instalaciones de su centro de investigación en Copenhague la primera prueba de combustión de un motor marino alimentado con amoníaco. Los resultados obtenidos fueron positivos en cuanto a la cantidad de aceite piloto y la estabilidad de la combustión.
Resaltan que aún queda mucho por investigar, continuaran con las pruebas para estudiar la liberación de calor, el encendido, la seguridad, la fracción de energía para la llama piloto y las emisiones de gases. La empresa tiene previsto conseguir un motor de pruebas a escala real que funcione con amoníaco a finales de 2023 o principios de 2024. Se proyectan entregar el primer motor alimentado a partir de 2026, lo que ha generado un alto interés y numerosas consultas para buques mercantes de gran tamaño.
Esta empresa tiene expectativas positivas respecto al NH3 como fuente de energía, debido a su menor costo de producción previsto en comparación con otros combustibles electrónicos relevantes; prevén que para el 2050, aproximadamente el 27% del combustible utilizado a bordo de grandes buques de la marina mercante será amoníaco.
Un motor de amoníaco verde para vehículos de pasajeros: Guangzhou Automobile Group Corp (GAC) y Toyota han presentado un prototipo de motor propulsado por amoníaco líquido, combustible que podría constituir una fuente de energía alternativa a la electricidad y el hidrógeno. El nuevo motor de combustión interna se inspira en los sectores del transporte marítimo y de mercancías. El motor es de 4 cilindros, 2,0 litros, produce 161 CV y reduce en 90% las emisiones de carbono en comparación con los motores de gasolina convencionales.
Si bien, no es el primer motor de combustión interna desarrollado para funcionar con NH3, sí es el primero que se propone para su posible uso en turismos. GAC afirma que han superado los problemas de la combustión de amoníaco, incluido el exceso de emisiones de nitrógeno, gracias a un aumento de la presión de combustión en comparación con los motores de gasolina convencionales.
Iberdrola: esta empresa líder mundial en energías renovables en alianza con Trammo, la mayor comercializadora y distribuidora marítima mundial de amoníaco anhidro han firmado el mayor acuerdo de amoníaco verde de Europa, construirán la primera planta al sur de este continente, la cual permitirá exportar hasta 100.000 toneladas por año, a partir de 2026.
La planta irá ligada a la construcción de 500 MW de nuevas energías renovables, el amoníaco verde cumplirá con todos los requisitos exigidos por Europa. La producción de amoníaco verde será adquirida y vendida por Trammo para suministrar energía verde competitiva para descarbonizar la industria pesada de alto consumo de energía en todo el continente, como los Países Bajos, Alemania o Francia.
Además, existen otros proyectos donde el amoníaco es el protagonista de grandes inversiones. Por mencionar, próximamente Sudáfrica podría tener una mega planta de amoníaco verde, la empresa Coega Development Corporation planea la construcción de la planta de amoniaco verde más grande de mundo en el Cabo Oriental de Sudáfrica, este combustible del futuro, será utilizado principalmente en la industria marina.
Conclusiones
El amoníaco verde es un vector energético con gran potencial que puede contribuir de forma significativa en la aplicación de las energías sostenibles a múltiples actividades y fomentar el avance hacia la descarbonización de la economía. Su alta densidad de energía, facilidad de almacenamiento y transporte, así como su capacidad para ser producido a partir de fuentes renovables, lo convierten en un producto alternativo para reemplazar los combustibles fósiles y reducir las emisiones de carbono en un futuro.
Este tipo de combustible puede ser una fuente de energía viable y baja en carbono para el futuro. Tiene propiedades que lo convierten en una excelente opción para varios casos de uso. Sin embargo, la gran mayoría del amoníaco proviene de combustibles fósiles y el amoníaco verde es todavía una industria naciente.
A medida que la tecnología continúa avanzando en la producción de energías alternas y los costos disminuyan, su uso será importante en la transición hacia un futuro más sostenible y libre de carbono y contribuirá en la lucha contra el cambio climático y la preservación del planeta.
Referencias
Fuente propia
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