Diez formas de descarbonizar los puertos

El mes de marzo de 2022 ha sido un mes particularmente especial para Colombia, dado que se han hecho varios anuncios que tienen un común denominador, avanzar en la transición energética del país. El pasado 8 de marzo se anunció en Houston en el marco del evento CERAWeek 2022 que en Barranquilla se construiría el primer parque eólico marino de Latinoamérica. Así mismo, el 18 de marzo la empresa Promigas puso en funcionamiento el primer electrolizador que inyectará hidrógeno verde a las redes de suministro de gas de la ciudad de Cartagena. De igual manera, la empresa Ecopetrol además de los proyectos de energía solar que inició en 2019, ahora anunció la producción de hidrogeno verde con la puesta en operación de un proyecto piloto con un electrolizador que llegó a la refinería de Cartagena. El mes de abril no fué la excepción y en sus primeros dias el Ministerio de Minas y Energia colombiano publicó la Hoja de Ruta para Proyectos Eólicos Costa Afuera en el país.

Todas estas iniciativas en conjunto tienen único objetivo iniciar el proceso de descarbonización con el fin de llevar al país y su industria hacia la neutralidad de carbono, la cual se hace parte de la Estrategia Colombiana de Largo Plazo para el Cumplimiento del Acuerdo de Paris sobre Cambio Climático – E2050 COLOMBIA. 

Mirando un poco hacia atrás, de acuerdo con el Ministerio de Minas y energía hace un poco más de hace tres años Colombia apenas tenia el 0,2% de energías renovables no convencionales en la matriz energética y para 2020 espera superar la meta del 16%, con una proyección para 2023 del 20%.

Ahora bien, si las metas de gobierno colombiano y el horizonte de tiempo están definidos para esta transición energética ¿Como el sector portuario colombiano puede iniciar la planeación de las estrategias de mediano y largo plazo para comenzar a aportar su grano de arena en la descarbonización de esta industria? ¿Se pueden tener victorias tempranas y tener resultados en el corto plazo para reducir las emisiones de carbono?

Lea también: Principales indicadores de desempeño ambiental de los puertos en 2021

A continuación, les presentamos:

Diez formas de descarbonizar los puertos

El camino hacia la descarbonización y la eficiencia energética en el sector portuario está lleno de dificultades. Sin embargo, la lista de acciones para lograr puertos más sustentables es cada vez más clara.

No cabe duda de que los puertos juegan un papel clave en la descarbonización de la economía. Como puntos de intersección entre la tierra y el mar, pueden convertirse en catalizadores del cambio en multitud de sectores, desde el marítimo hasta el energético.

Para lograr la descarbonización de los puertos, es clave que todos los sectores que interactúan coordinen sus estrategias. Y aquí es donde radica el verdadero desafío: en lograr que la revolución verde se lleve a cabo de manera común y coordinada dado que los puertos son ecosistemas en sí mismos, en los que interactúan multitud de sectores industriales, como el marítimo, la energía, la logística, el transporte, entre otros.

Actualmente, cada uno de estos sectores tiene sus propios objetivos y estrategias de descarbonización para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) y otros gases de efecto invernadero. Como vínculo entre ellos, los puertos pueden actuar como posibles centros de descarbonización y líderes en la transición energética. Según el estudio “Ports: Green gateways to Europe. 10 transitions to turn ports into decarbonization hubs” de DNV, hay diez transiciones verdes que pueden conducir a la descarbonización en los puertos y sus alrededores:

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1. LA ELECTRIFICACIÓN DE MUELLES Y VEHÍCULOS PORTUARIOS

La electrificación es, sin duda, uno de los principales actores en la descarbonización de la economía. En el contexto de los puertos, las múltiples actividades que se llevan a cabo en los puertos brindan amplias oportunidades para la descarbonización a través de la electrificación

Estas actividades pueden incluir; abastecimiento de combustible; logística y manipulación de mercancías con grúas y vehículos logísticos; almacenamiento en frio; embarcaciones de servicio, como lanchas pilot y remolcadores; y oficinas y edificios. Inicialmente, solo se podían electrificar equipos \’cableados\’, como grúas estáticas y transporte ferroviario. Sin embargo, baterías que ahora son mejores y más baratas han permitido cada vez más la electrificación de aplicaciones móviles sin cables, como los vehículos.

Un tema específico para los puertos es el cold ironing, también llamado energía de tierra a barco (SSP – Shore to ship power). El término cold ironing significa que un barco atracado en el puerto se abastece de electricidad desde tierra y, por lo tanto, puede evitar que sus motores o generadores diésel funcionen para alimentar las actividades a bordo. El cold ironing tiene la ventaja de que se reducen la contaminación del aire local, el ruido y las emisiones de carbono. Esto puede resultar en una reducción significativa de las emisiones de carbono para los barcos existentes, especialmente para los barcos más pequeños, que en promedio permanecen más tiempo en el puerto (Figura 1).

Figura 1. Composición de la industrias al interior de los puertos. Fuente: DNV-GL, 2021.

Los avances en la optimización logística tendrán un impacto significativo en la eficiencia energética y las emisiones, aunque no siempre directamente en el propio puerto. Un ejemplo de dicha optimización es la navegación lenta, una solución \»Just-In-Time\» (JIT) que funciona ajustando las velocidades de crucero de los barcos en función de la disponibilidad y la programación de los atracaderos disponibles, lo que genera un ahorro significativo de combustible.

IMPACTO EN LOS PUERTOS Y EL SECTOR ENERGÉTICO

Debido a las limitaciones en la infraestructura y en el espacio disponible para expandir esto, los puertos deben priorizar qué actividades vale la pena electrificar primero, y algunos puertos buscan en (GNL – Gas Natural Licuado) como solución intermedia.

Se dice que un puerto está \»listo para la energía en tierra\» cuando su infraestructura eléctrica tiene capacidad suficiente. Si bien se ha logrado un avance importante (Figura 2), la estandarización del suministro de energía entre el puerto y el barco no está finalizada. Los barcos que navegan por el océano atracarán en múltiples puertos en diferentes regiones del mundo, por lo que el cold ironing necesita un estándar global, que debe ser compatible con las diferentes infraestructuras eléctricas de todo el mundo.

Figura 2. Generación de energía al interior de los puertos. Los valores indican la fracción de los puertos que tienen una fuente de energía específica. Fuente: DNV-GL, 2021.

Si bien requiere un gran esfuerzo de coordinación y estandarización internacional, los puertos podrían invertir prematuramente en infraestructura de cold ironing, lo que impulsaría esto. Puede haber algún riesgo involucrado en este movimiento, porque esta infraestructura podría estar subutilizada, ya que la mayoría de los barcos aún no están listos; la tecnología podría no ser compatible con el desarrollo de un posible estándar futuro; y porque podría afectar la ventaja competitiva frente a los puertos de la competencia. Aún así, la ambición y los objetivos de emisiones locales pueden hacer que los puertos hagan que el cold ironing sea obligatorio para los barcos visitantes.

Como ejemplo se tiene el de Nexigen, el Plan de electrificación de la dársena del Puerto de Barcelona que contribuirá a una reducción del 22% de las emisiones de gases de efecto invernadero de sus operaciones y estará finalizado en 2030.

2. LA INTRODUCCIÓN DE NUEVOS COMBUSTIBLES BÚNKER PARA EL TRANSPORTE MARÍTIMO

Se espera que el transporte marítimo crezca significativamente hasta aproximadamente 2035 y luego se mantenga estable hacia 2050. En 2050, es probable que los graneleros sigan representando la mayor parte del comercio marítimo, seguidos de los portacontenedores.

La contribución de los transportadores de GNL y GLP – Gas de petroleo licuado aumenta considerablemente y, a pesar del alto grado esperado de electrificación del transporte por carretera, el transporte de petróleo sigue siendo una parte importante del comercio marítimo total en 2050.

En 2018, la emisión mundial estimada de CO₂ relacionado con la energía fue de 33,1 Gtoneladas (Figura 3). La emisión estimada de la flota mundial es de 870 Mton, lo que representa el 2,6 % de las emisiones mundiales de CO₂ relacionadas con la energía. Por lo tanto, reducir las emisiones relacionadas con el transporte marítimo es importante para reducir las emisiones globales de carbono.

Figura 3. Impacto del cold ironing en el consumo de gasolina en barcos de acuerdo a su tamaño. Fuente: DNV-GL, 2021.

El cambio de combustible es la transición de los combustibles marítimos convencionales a los combustibles neutros en carbono. La forma más fácil es mezclar combustibles bajos en carbono, e.g. en forma de biogás y pequeñas cantidades de hidrógeno para buques propulsados por GNL. Otros combustibles, como el amoníaco o la electricidad, requerirán modificaciones más amplias en los propios buques y en la infraestructura de combustible en tierra.

IMPACTO EN LOS PUERTOS

El impacto del cambio de combustible en los puertos será principalmente en los cambios de las instalaciones de abastecimiento de combustible. Las instalaciones regulares de fueloil pesado y medio se complementarán con instalaciones de bunkering/carga de gases licuados (GNL, GLP) o combustibles a base de hidrógeno (como el amoníaco) y electricidad, tanto para transporte como para el cold ironing.

Esto requerirá inversiones adicionales en instalaciones e infraestructura de almacenamiento. La menor densidad de energía de los combustibles alternativos también puede requerir una granularidad mucho más fina de las instalaciones de abastecimiento de combustible, ya que los barcos tendrán que abastecerse de combustible con mayor frecuencia. Esto plantea un desafío para las autoridades portuarias, ya que deben decidir en qué infraestructuras de combustible invertir. Los sistemas de energía en tierra que potencialmente se usarán tanto para el planchado en frío como para la carga de baterías a bordo de los barcos parecen una opción sin arrepentimientos, ya que la electricidad es un denominador común en la descarbonización de los puertos.

3. ELECTRIFICACIÓN DE LA INDUSTRIA MARÍTIMA

Para reducir las emisiones generales de gases de efecto invernadero (GEI) en la UE, según lo dispuesto por la modificación de la Directiva sobre Eficiencia Energética (2018/2012), las industrias deben reducir las emisiones de GEI en un 45-55 % para 2030 y en un 80-100 % para 2050. Los principales emisores son los sectores refinerías, siderurgia, química y minerales no metálicos (Figura 4). Son responsables de casi el 75% de las emisiones. Un facilitador importante de la reducción de emisiones en la industria es la electrificación. La electrificación de la industria será posible gracias a las innovaciones en la energía eólica y solar fotovoltaica, el almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías), la producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono, las bombas de calor y la creciente disponibilidad y la disminución de los precios de la electricidad eólica y solar. Además de la electrificación, parte de la reducción de emisiones industriales estará en tecnologías y procesos más eficientes energéticamente. La electrificación de las industrias conducirá a:

• Reemplazo de calderas y hornos basados en combustibles fósiles y aparatos que producen vapor por alternativas que funcionan con electricidad.
• Mayor atención a la integración del calor y el uso del calor ambiental (agua, suelo, aire) más la bomba de calor acompañada (lo que lleva nuevamente al crecimiento del consumo de electricidad).
• Uso de electricidad para Captura de Carbono, Almacenamiento y Utilización (CCA&U) y producción de hidrógeno híbrido (electrólisis).
• Generación de energía en sitio: solar, eólica, hidráulica, geotérmica

Figura 4. Ejemplo estructura de carga para barcos eléctricos. Fuente: DNV-GL, 2021.

Por otro lado, se tienen iniciativas de la industria para reducir para 2030 las emisiones del transporte marítimo, gracias a una alianza internacional llamada Getting to zero coallition.

IMPACTOS EN LOS PUERTOS

La electrificación de las industrias podría tener el siguiente impacto en los puertos:

• Disminución de hasta un 50% de \’carga fósil\’ (petróleo, gas, GNL) con impacto en terminales e industria.
• Mejora de la red eléctrica local y la necesidad de habilitar y/o proporcionar servicios públicos
• Facilitar la simbiosis industrial para permitir que la industria reduzca aún más la demanda de energía primaria.
• Prestación de servicios de flexibilidad.
• Suministro de terrenos para instalaciones de producción de electricidad y otras energías (solar, eólica)
• Proporcionar terrenos para la producción de hidrógeno (electrólisis), lo que genera una demanda adicional de electricidad.

4. EL USO DE LA ENERGÍA EÓLICA MARINA

Otro desarrollo que tendrá un gran impacto en el sistema energético del puerto es la conexión de la energía eólica marina a la red. Según el Energy Transition Outlook de DNV GL, la energía eólica marina crecerá en Europa de 16 GW en 2017 a 56 GW en 2030 y 168 GW* en 2050. Se espera que el crecimiento más fuerte de la energía eólica marina europea se produzca en el Mar del Norte, ya que las condiciones son adecuadas allí; un mar relativamente poco profundo combinado con vientos fuertes y constantes.

Sin embargo, las cifras de crecimiento varían mucho según el país. Por lo tanto, la forma en que esta transición afecta al puerto y al sistema de energía eléctrica del puerto varía mucho entre los diferentes puertos europeos.

IMPACTO EN LOS PUERTOS

El papel convencional de los puertos es apoyar la entrega y el envío de actividades de transporte de carga. Sin embargo, los puertos alrededor de los mares del Norte y Báltico pueden desempeñar un papel importante en el desarrollo de las actividades eólicas marinas por dos razones principales. En primer lugar, los puertos a menudo tienen redes sólidas, conectan a grandes consumidores de electricidad y son el punto de aterrizaje natural para la enorme capacidad planificada de energía eólica marina. Esto ofrece la oportunidad de conectar grandes cantidades de electricidad renovable a la red del puerto y consumirla directamente, p. por calefacción eléctrica. Además, los puertos suelen tener fuertes grupos industriales, que tienen el potencial de ofrecer una flexibilidad que se puede utilizar para adaptarse mejor a los perfiles de producción de electricidad eólica marina. Además, muchos procesos industriales utilizan hidrógeno, que actualmente se produce en la mayoría de los casos a partir de gas natural. Al ubicar un electrolizador cerca de los grandes puertos, la industria tendría acceso a grandes cantidades de hidrógeno, producido directamente a partir de la energía eólica. Además, el llamado \»Power to X (P2X)\» se puede utilizar potencialmente para un procesamiento posterior para fabricar otros productos de materia prima a partir del hidrógeno. Las instalaciones para realizar este procesamiento químico están naturalmente presentes en los grandes puertos. Esta función ampliada de los puertos debería ser compatible con las disposiciones reglamentarias existentes y futuras.

La segunda razón por la que los puertos son vitales para el desarrollo de la energía eólica marina es su potencial para apoyar las actividades de construcción y operación de los parques eólicos marinos. No solo aumentará significativamente la capacidad instalada de las turbinas eólicas, sino también el tamaño de las turbinas eólicas individuales. Para fabricar y transportar los materiales necesarios para estas grandes turbinas eólicas, se requieren grandes áreas de descanso y equipos de elevación pesados, en lugares cercanos a la costa. Las únicas ubicaciones lógicas para hacer esto son los puertos. Esto genera oportunidades para que los puertos contribuyan a la industria de fabricación de energía eólica marina, pero también impone grandes desafíos técnicos. Requiere un diseño y una infraestructura eficientes de los puertos para gestionar el almacenamiento, el montaje y la (des)carga de los componentes antes de la instalación eólica marina. 4C offshore, una organización de investigación de mercado centrada en la energía eólica marina identificó 46 puertos europeos que son adecuados para el montaje de aerogeneradores marinos. Algunos ejemplos son los puertos de Esbjerg en Dinamarca, Cuxhaven en Alemania, Hull en el Reino Unido y Rotterdam en los Países Bajos.

Se identificó un papel para los puertos para evitar inversiones en la red para la integración eólica marina. Este rol debe ser compatible con los marcos regulatorios existentes o futuros.

5. INTEGRACIÓN DEL SISTEMA ENERGÉTICO

La integración del sistema energético (o acoplamiento de sectores) describe la tendencia de que las cadenas de valor de diferentes sectores se están interconectando cada vez más. Por lo general, esto se origina en el acoplamiento de vectores de energía entre sectores que anteriormente se caracterizaban por un vector de energía dominante, p. electricidad para aplicaciones de energía, gas natural para calefacción (industrial) y materia prima y petróleo para transporte y generación de electricidad fuera de la red. La integración del sistema energético está impulsada por la penetración de las energías renovables, la mayor necesidad de flexibilidad en la demanda y el suministro de energía, las mejoras en la eficiencia y la optimización; también es objeto de la próxima legislación de la UE. La tendencia está comenzando a ganar terreno debido a la creciente presión para descarbonizar; ser más eficientes y sostenibles; optimizar la infraestructura energética y reducir o eliminar los desechos mediante el uso de desechos (incluido el calor residual) como materia prima.

Las cadenas de valor de la energía siempre han estado conectadas. Por ejemplo, debido a la competencia, los precios de la energía en los mercados mayoristas están determinados por la generación de energía con el costo de operación más alto que sea necesario para satisfacer la demanda. Esto está directamente relacionado con el precio del \»combustible\», como el carbón, el gas o los \»combustibles\» gratuitos, como la energía solar y la eólica. Otro ejemplo es la generación combinada de calor y energía (CHP). Las plantas combinadas de calor y electricidad son muy eficientes, porque su calor \»residual\» es su principal producto, por lo que se puede considerar que la electricidad que producen al mismo tiempo tiene una eficiencia relativa de casi el 100%.

La integración del sistema de energía está ganando más interés debido a la electrificación en curso del uso de energía final que normalmente sería abastecido por otros combustibles (por ejemplo, gas natural). Esto incluye la electrificación del transporte por carretera mediante vehículos eléctricos; electrificación en la industria; y electrificación de calefacción de edificios mediante bombas de calor. La electrificación aumenta la eficiencia y reduce las emisiones de carbono (locales), y la descarbonización en curso del suministro de electricidad mediante electricidad renovable dará como resultado automáticamente la descarbonización de la demanda electrificada.

IMPACTO EN LOS PUERTOS

Además de conectar diferentes sectores a través del transporte y la logística, los puertos ahora se están convirtiendo en centros energéticos donde confluyen muchas tendencias que impulsan la integración del sistema energético:

• Aterrizaje de gran alimentación de energía eólica marina;
• Cuellos de botella en las redes eléctricas;
• Mayor demanda de electricidad debido al cambio de combustible tanto en el transporte marítimo como terrestre;
• Oportunidades de captura y almacenamiento de carbono en alta mar (especialmente en el Mar del Norte);
• Cambiar la infraestructura de envío, por ejemplo, terminales para GNL, hidrógeno y biomasa

Alrededor del Mar del Norte y Báltico, los puertos son el punto de aterrizaje natural para la enorme capacidad planificada de energía eólica marina. Una gran parte de esta energía no puede transportarse tierra adentro y deberá ser absorbida en los puertos y cerca de ellos por la industria a través de la producción de hidrógeno y calefacción de oportunidad. Como esta demanda solo es flexible porque puede recurrir al gas natural, se beneficiará de las instalaciones CCS cercanas para evitar las emisiones de carbono. Otros factores también afectan a los puertos en el Mediterráneo y el Atlántico, y también surgen desafíos en la infraestructura debido a la electrificación del transporte terrestre y marítimo de corta distancia que necesita recargarse.

6. EL USO DE HIDRÓGENO EN LAS INSTALACIONES PORTUARIAS

Como se menciona en el Pacto Verde Europeo, la electrificación es la forma más eficiente y sostenible de descarbonizar la economía. Sin embargo, con la tecnología actual, no puede llegar a todos los sectores. Los llamados sectores difíciles de reducir, actualmente no son posibles de electrificar y, por lo tanto, de descarbonizar. Tecnologías como los biocombustibles avanzados, el biogás y el biometano y el hidrógeno podrían desempeñar un papel importante en la descarbonización de estas partes de la economía.

El hidrógeno, dependiendo de cómo se produzca, es un portador de energía libre de carbono que puede complementar la electricidad en estas áreas, como el almacenamiento de energía a gran escala y de larga duración, el transporte de energía de alta capacidad o para descarbonizar la calefacción residencial en áreas donde existen opciones más eficientes. como la electrificación con bombas de calor o calefacción urbana es difícil de realizar. El hidrógeno también se puede utilizar como materia prima para producir combustibles neutros en carbono para sectores difíciles de descarbonizar, como la aviación y el transporte marítimo intercontinental. Cuando se producen a partir de electricidad, estos combustibles se denominan electro o e-combustibles e incluyen amoníaco, metanol, ácido fórmico, metano sintético (SNG) o hidrocarburos superiores, los llamados combustibles sintéticos (synfuel). A excepción del amoníaco, estos combustibles también requieren una fuente de carbono sostenible para ser producidos, como la biomasa.

Actualmente, el hidrógeno se utiliza predominantemente como materia prima para la industria química y petroquímica y se produce a partir de gas natural mediante reformado con vapor u oxidación parcial. El hidrógeno se produce principalmente en el sitio, aunque ya existe una infraestructura de hidrógeno, por ejemplo, entre los puertos de Amberes y Rotterdam. Tiene potencial para descarbonizar los procesos industriales, como reemplazar los coques como agente reductor para reducir el óxido de hierro a hierro, y reemplazar el gas natural como combustible para calefacción industrial de alta temperatura y alto volumen (Figura 5).

El hidrógeno, producido por electrólisis, tiene un enorme potencial para facilitar la transición energética, caracterizada por un rápido aumento de las energías renovables variables en el mix eléctrico. La electrólisis puede absorber grandes cantidades de energía renovable para ser almacenada en forma de hidrógeno.

Figura 5. Estado de la discusión sobre la eliminación del carbón en Europa.

IMPACTO EN LOS PUERTOS

El hidrógeno es una materia prima potencial para combustibles neutrales en carbono para barcos, predominantemente amoníaco. La industria enfocada en producir y almacenar amoníaco a partir de hidrógeno podría surgir en los puertos de abastecimiento de combustible. Aunque sin el apoyo del gobierno, es poco probable que toda esta cadena de valor funcione solo con un exceso de energía renovable, debido a la baja utilización.

Algunos puertos son centros naturales para conectar la energía eólica marina. Las limitaciones de capacidad en las redes de transmisión harán que transportar esta energía tierra adentro sea un desafío. Esto significa que estos puertos son lugares donde es probable que haya un exceso de energía renovable causado por la energía eólica marina. Por lo tanto, las áreas industriales cercanas a estos puertos son posiblemente los primeros lugares en beneficiarse del exceso de energía eólica renovable. Convertir esta energía en hidrógeno (así como en calor) a través de la electrólisis podría volverse económicamente factible primero cerca de los puertos, suponiendo que la industria pueda beneficiarse de los productos hidrógeno, oxígeno y calor.

Además de la sinergia entre la producción de hidrógeno a partir de electricidad y la producción de hidrógeno a partir de gas natural para producir un suministro continuo de hidrógeno, la industria también puede beneficiarse de otras ventajas que ofrece el puerto. Esto incluye el suministro de GNL a través del transporte marítimo, clientes industriales para el hidrógeno producido y sinergias con infraestructuras existentes, como gas natural y posiblemente hidrógeno y alrededor del Mar del Norte: infraestructura CCS que utiliza campos de gas agotados en el mar.

7. ERRADICACIÓN DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS A BASE DE COMBUSTIBLES FÓSILES

La co-ubicación de grandes centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles o biomasa en grandes puertos es común porque tiene varias ventajas:

• Hay abundancia de agua de refrigeración para las centrales eléctricas
• Existe una infraestructura de transporte a granel a gran escala disponible para carbón y biomasa
• La ubicación conjunta de grupos industriales en áreas portuarias da como resultado tanto una demanda de electricidad significativa como la disponibilidad de una infraestructura de electricidad pesada.

Las centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles contribuyen en gran medida a las emisiones de carbono en Europa. En 2017, la emisión total de CO₂ fósil en Europa fue de aproximadamente 3,7 Gt, de las cuales 1,4 Gt (aproximadamente el 40 %) relacionadas con la industria energética (Figura 6). Basado en la mezcla de combustible más del 60 % de las emisiones de la industria eléctrica estaban relacionadas con las centrales alimentadas con carbón (incluido el lignito). Esto se debe a la proporción de producción de energía a carbón, la alta emisión específica de CO2 del carbón y la menor eficiencia de las plantas a carbón en comparación con las plantas a gas.

Figura 6. Medidas de las autoridades portuarias para facilitar las transiciones verdes.

IMPACTOS EN LOS PUERTOS

La eliminación gradual de las centrales eléctricas de combustibles fósiles tiene múltiples impactos. Un impacto importante a escala europea es la disminución potencial de la estabilidad de la frecuencia de la red y la pérdida de adecuación (reserva suficiente y capacidad de emergencia). Estos temas trascienden el ámbito portuario y se abordan a nivel nacional o europeo.

La eliminación gradual de las centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles tendrá otros impactos que son específicamente importantes para los puertos. Según el tipo y la antigüedad de la planta de energía, se modernizará o se amortizará preliminarmente, dejando un valioso espacio de tierra para usar con otros fines. Varias opciones son viables para modernizar una planta de carbón relativamente nueva, como convertir la planta de energía en una planta de gas natural, una planta de hidrógeno o una planta de biomasa. Esto es principalmente un cambio en el lado del suministro de combustible, ya que el carbón se reemplaza por biomasa, hidrógeno o gas natural.

Para la biomasa, significa que la infraestructura de transporte de carbón existente debe ser reemplazada por una infraestructura de biomasa. Esto tendrá algún impacto en el volumen (área de almacenamiento más grande, más volumen de transporte) ya que la densidad energética de la biomasa es menor que la del carbón. La biomasa requerirá un procesamiento previo antes de que pueda usarse en una caldera de carbón existente. La disponibilidad de biomasa y el uso competitivo de los biocombustibles y como futura materia prima y fuente de carbono son cuestiones importantes que limitarán el número de adaptaciones a la biomasa.

La conversión de una planta de carbón a hidrógeno requiere una infraestructura de transporte de hidrógeno y una fuente de hidrógeno libre de carbono. La caldera de carbón tendrá que ser adaptada para hidrógeno. En nuestra opinión, esta opción es menos probable ya que es más probable que el hidrógeno se use en procesos industriales de alta temperatura y para aplicaciones de movilidad en lugar de producir electricidad en una planta de energía térmica. La conversión a gas natural también requiere una infraestructura de transporte de gas y la modernización de la caldera. Esta es una alternativa fácil pero no libre de carbono.

Otra opción es la adición de captura y almacenamiento de carbono (CCS). Esta es una opción interesante ya que la ubicación de un puerto a menudo es ventajosa para el transporte de CO2 a sitios de almacenamiento en alta mar.

Las industrias portuarias también cambiarán (menos basadas en petróleo, más circulares/basadas en hidrógeno). Es previsible una mayor integración con la producción de energía.

8. CAPTURA Y ALMACENAMIENTO DE CARBONO EN PUERTOS

Capturar dióxido de carbono y almacenarlo secuencialmente se llama CCS. CCS implica tres pasos principales; capturando CO2 del gas emitido en la fuente, transportándolo al sitio de almacenamiento y luego inyectándolo profundamente en reservorios subterráneos cuidadosamente seleccionados, donde se almacena permanentemente.

A menudo, CCS se refiere a sistemas de captura aplicados en centrales eléctricas de carbón y gas, sin embargo, la gama de aplicaciones es más amplia e incluye industrias importantes como cemento, acero, hidrógeno y amoníaco, es decir, todos los procesos que liberan CO2 en la atmósfera como un resultado de una combustión o de un proceso industrial.

Si bien a largo plazo existen oportunidades para disminuir el uso de combustibles fósiles en los procesos industriales, por ejemplo, mediante el uso de hidrógeno en lugar de carbón en la fabricación de acero (Figura 5), la CCS podría emplearse como solución puente para acelerar la descarbonización de las industrias antes de alternativas. se implementan soluciones de bajas emisiones.

Según DNV GL ETO, CCS puede brindar una contribución significativa para lograr una descarbonización profunda a gran escala y en un período de tiempo relativamente corto en varias industrias, y podría ser una solución puente para descarbonizar industrias para las que soluciones alternativas de bajas emisiones requerirían un largo tiempo de espera para implementarse o que simplemente aún no están disponibles, como el cemento. Todavía actualmente no hay proyectos de demostración integrados a gran escala operativos.

Los resultados publicados en un Informe especial sobre el calentamiento global de 1,5 °C elaborado por el IPCC señalan que la CCS no se puede ignorar y es necesaria para alcanzar los objetivos de 1,5 °C. Las vías descritas generalmente se basan en una ampliación significativa de CCS en la industria y la generación de energía a gas, y CCS aplicado a la bioenergía (BECCS, que tiene emisiones de carbono negativas) para alcanzar los niveles necesarios de capacidad de captura asumida para 2050.

IMPACTO EN LOS PUERTOS

Los puertos pueden jugar un papel importante en el desarrollo de CCS. El Mar del Norte ofrece un enorme volumen potencial de almacenamiento de dióxido de carbono. Mediante la aplicación de almacenamiento de dióxido de carbono en alta mar en campos de gas agotados lejos de los centros de población, se puede mejorar el apoyo público para CCS.

Por lo tanto, los puertos alrededor del Mar del Norte podrían desempeñar un papel importante como centro dentro de la infraestructura de dióxido de carbono. Si CCS despega, pueden proporcionar la infraestructura necesaria para enviar el dióxido de carbono capturado a los campos vacíos de petróleo y gas en alta mar. El puerto de Rotterdam en los Países Bajos y el consorcio Northern Light que involucra al puerto de Oslo y Bergen en Noruega desarrollan activamente CCS

9. EL DESARROLLO DE NUEVAS REGULACIONES MARÍTIMAS

La regulación se considera un facilitador importante para el cambio en general y más específicamente para cumplir con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU y el otro Verde. Las regulaciones internacionales, nacionales y locales se actualizan o reemplazan por nuevas regulaciones sobre mitigación del cambio climático (reducción de emisiones de gases de efecto invernadero) y adaptación (ciudades y puertos resilientes) y sobre la calidad del medio ambiente y, más específicamente, la calidad del aire, la biodiversidad y la protección costera. Los principales impulsores se analizan a continuación.

Acuerdo Verde de la UE. En cuanto a la Unión Europea, las políticas que impulsan el cambio están determinadas por los objetivos de la política climática de la UE para 2030 y más allá, en particular el objetivo de reducción de emisiones de carbono, el objetivo de energía renovable y el objetivo de eficiencia energética. La CE revisará todos los instrumentos de política relacionados con el clima antes de junio de 20211.

Reglamento de la OMI sobre Áreas de Control de Emisiones (ECA). Ampliación de las zonas ECA de Azufre (SO2) y Nitrógeno en Europa. Impulsado por la regulación de la UE y la presión de la ciudad, se espera que el área del Mediterráneo sea un ECA para las emisiones de azufre y quizás también de nitrógeno antes de 2025.

La calidad del aire está regulada por la directiva de Calidad del Aire, Directiva de Techo de Emisión. Un número creciente de países y ciudades presionan para que se ajusten los límites de emisión de la UE a los niveles más estrictos de la OMS.

La UE y las ciudades que aspiran a un cambio modal en el transporte. Las ciudades establecen objetivos para el cambio modal del automóvil al transporte público y las bicicletas (para el transporte de pasajeros). La UE tiene la ambición de cambiar el transporte de mercancías por carretera de la UE de más de 300 km hacia modos de transporte más sostenibles.

El nuevo plan de acción de economía circular de la Comisión Europea. La Comisión presentará una política de \’productos sostenibles\’, que priorizará la reducción y reutilización de materiales antes que su reciclaje.

Zonas de Protección Costera y Biodiversidad. La Comisión Europea tiene documentos de orientación sobre aguas costeras y de transición. Algunos puertos marítimos europeos forman parte de zonas costeras protegidas o áreas Natura 2000 cercanas. En los próximos años, estos puertos, ciudades y estados asignarán espacio para diques adicionales y construirán islas (artificiales) e infraestructuras resilientes para proteger el puerto y el interior. Si se debe producir hidrógeno en los puertos, la extracción de agua juega un papel crucial (ya sea bajo la Directiva Marco del Agua o bajo la Directiva Marco de la Estrategia Marina).

IMPACTO EN LOS PUERTOS

Las nuevas regulaciones traerán cambios en las infraestructuras de transporte terrestre y de abastecimiento de combustible de los puertos debido a un creciente transporte ferroviario y marítimo (interior). Consulte Cambio de combustible de Transición Verde para el transporte marítimo para conocer los cambios en la infraestructura de abastecimiento de combustible.

Si bien son potencialmente útiles en casos específicos para algunos sectores, los ajustes de impuestos fronterizos generarían obstáculos administrativos adicionales para el comercio, lo que afectaría la velocidad de las operaciones portuarias. Para los puertos, es probable que los ajustes de impuestos fronterizos y los nuevos impuestos a los combustibles aumenten los costos y, por lo tanto, podrían reducir el transporte internacional de carga. Se espera que los impuestos cambien debido a la integración del sistema de energía a medida que surja la necesidad de igualdad de condiciones para los vectores de energía previamente desacoplados.

Las autoridades portuarias podrían estimular y facilitar la reducción de emisiones de GEI con tarifas e impuestos específicos, suministro de energía en tierra, servicios móviles de energía para enviar y mejorar la eficiencia de las operaciones portuarias. La Figura 19 ofrece una descripción general de la situación en 2019 y los planes de las autoridades portuarias para los próximos dos años en el suministro de energía en tierra.

Las autoridades portuarias podrían contribuir a la calidad del aire y del medio ambiente con sistemas de sensores inteligentes para la calidad del aire, instalaciones de recolección y reciclaje de desechos, sistemas de amarre automatizados y optimización de terminales y puertos para reducir el tiempo de atraque.

10. PROMOCIÓN DE UNA ECONOMÍA CIRCULAR

Las economías circulares y de base biológica forman parte del nuevo Pacto Verde Europeo. Por razones prácticas, cubrimos ambos como una Transición Verde. El enfoque principal de este capítulo es la economía circular. Una economía circular (EC) funciona dentro de las limitaciones ecológicas y tratará de manera eficiente y socialmente responsable con productos, materiales y recursos, para que las generaciones futuras conserven el acceso a la riqueza material.

Una economía circular utilizará una cantidad decreciente de materias primas, por lo tanto, las emisiones de CO2 también disminuirán. En una economía circular, la vida útil de los productos se extiende y los productos están diseñados para repararse, reutilizarse y reciclarse. El sector del reciclaje crecerá exponencialmente. La minería urbana de materiales escasos y valiosos se convertirá en una práctica común. El uso de materiales/recursos de base biológica y biodegradables también crecerá. La madera será considerada como material de construcción. El lino se utilizará para aislamiento y embalaje.

Finalmente, veremos un crecimiento de los conceptos de compartir y arrendar para reducir el uso de materias primas. Un estudio de la OCDE, Características económicas del arrendamiento de productos químicos 2017, mostró, por ejemplo, que el arrendamiento de productos químicos puede conducir a una reducción del 50 % en el uso de productos químicos (disolventes) (Figura 7).

Figura 7. Potencial de reducción de materiales vírgenes en una Europa circular (Unidades en porcentaje).

Se espera que el nuevo plan de acción de economía circular de la CE se centre en la política de productos sostenibles, que priorizará la reducción y reutilización de materiales antes que su reciclaje. Se establecerán requisitos mínimos para evitar que se introduzcan en el mercado de la UE productos nocivos para el medio ambiente. Se abordarán las afirmaciones ecológicas falsas. Los esfuerzos se centrarán en sectores intensivos en recursos como los textiles, la construcción, la electrónica y los plásticos. La acción estimulará nuevos modelos de negocio en el alquiler de bienes y servicios, soluciones digitales para monitorear la contaminación del aire y el agua y monitorear y optimizar el consumo de energía y recursos y explorar los beneficios para los esquemas de devolución.

IMPACTOS EN LOS PUERTOS

• Crecimiento de la importación de biomasa para materia prima y energía. Los plásticos y compuestos en bienes de consumo seleccionados, la construcción y la automoción se reemplazan en parte por plásticos de base biológica, madera y productos a base de plantas (almidón). Creciente demanda de biomasa para producir bioproductos. Se espera que una parte sustancial de la biomasa o las materias primas de base biológica se importen de otros continentes. Parte de la biomasa se cultivará y procesará en Europa.
• Clústeres de biorrefinería en crecimiento en puntos calientes circulares/biobasados. El puerto es un socio natural, iniciador y facilitador del hotspot (Rotterdam, Antwerp, Amsterdam).
• Expansión de la industria del reciclaje, aunque podría haber una futura prohibición de las importaciones (intercontinentales) de “residuos”. Las altas tasas de reciclaje de, por ejemplo, productos y componentes de consumo basados ​​en plástico y compuestos conducirán a una industria de reciclaje en expansión en Europa. Los puertos son excelentes candidatos para centros de reciclaje.
• Disminución del comercio intercontinental de materias primas. Las prácticas de CE conducirán a una reducción sustancial en la demanda industrial de materias primas primarias.
• Reubicación y menos envíos intercontinentales de maquinaria y productos de consumo. La fabricación aditiva (impresión 3D y 4D) y las prácticas circulares para extender la vida útil del producto conducirán a una importación decreciente y probablemente también a la exportación de maquinaria y productos de consumo. La relocalización también será una oportunidad para los clústeres industriales en los puertos.
• Los puertos podrían convertirse en centros circulares que transformen el material de desecho producido en los barcos y los procesos relacionados con el mar en productos valiosos para otros sectores, como fertilizantes en la agricultura o materias primas para la industria del cemento. Un ejemplo típico pueden ser los restos de los lavadores de circuito cerrado.
• Los puertos como centros de producción de agua limpia. Las islas del Mediterráneo se enfrentan a problemas de escasez de agua, especialmente durante la temporada turística. Las islas, al estar al frente de la transición de energía limpia, pueden ser bancos de pruebas favorables para el despliegue de soluciones tecnológicas innovadoras, y algunas ya sirven como ejemplos de mejores prácticas para el continente. Muchas islas tienen planes de instalar FER adicionales y capacidades de almacenamiento de energía, que también pueden usarse para la desalinización y purificación de agua. Los barcos también cuentan con instalaciones para desalinizar y purificar el agua. Actualmente, la antigua generación de buques metaneros impulsados por vapor tiene grandes excesos de agua pura (por licuefacción de vapor) que se liberan en el mar.

CUALES SON LAS PROYECCIONES DE LA IMPLEMENTACIÓN DE REGULACIONES AMBIENTALES PARA EL SECTOR MARÍTIMO?

La combinación energética para el transporte marítimo refleja la implementación esperada de las regulaciones ambientales, e.g. la estrategia de gases de efecto invernadero de la OMI (Organización Marítima Internacional) de una reducción del 50% en las emisiones absolutas para 2050. La Figura 8 muestra una gran disminución en el uso de combustibles marinos tradicionales y una adopción de alternativas, principalmente gas natural licuado (GNL) y amoníaco. El uso directo de hidrógeno como combustible marítimo es insignificante, pero indirectamente, el hidrógeno renovable se utilizará para producir combustible de amoníaco. El uso directo de la electricidad tiene una participación pequeña pero no despreciable en la combinación de combustibles marítimos, pero será importante para producir combustibles electrónicos, sobre todo amoníaco y metano sintético.

Figura 8. Proyecciones de la implementación de regulaciones ambientales para el sector marítimo

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