Investigadores del MIT analizaron el impacto económico y ambiental de la producción y comercio de amoníaco, destacando su potencial como fuente de energía limpia y sus ventajas en comparación con otros combustibles.
Investigadores del MIT Energy Initiative han realizado un estudio exhaustivo sobre el potencial del amoniaco como fuente de energía y su papel en el transporte de hidrógeno. A pesar de que la adopción a gran escala del amoniaco requeriría cambios significativos en los métodos de producción actuales, sus ventajas son innegables: es denso en energía y libre de carbono, además de ser producido y transportado a nivel mundial principalmente para uso en fertilizantes.
Aunque los procesos actuales de fabricación generan una huella de carbono considerable, existen métodos más limpios para producir amoniaco. Comprender cómo guiar el desarrollo continuo de la industria del combustible a base de amoniaco podría mejorar las emisiones de carbono, reducir costos energéticos y equilibrar la energía regional.
En un nuevo artículo, los investigadores del MIT han creado el conjunto de datos más amplio que muestra el impacto económico y ambiental de las cadenas de suministro globales de amoniaco bajo diferentes escenarios. Analizaron posibles flujos de amoniaco en 63 países, considerando diversos parámetros económicos específicos y tecnologías de producción de amoniaco con bajo o nulo contenido en carbono. Los resultados serán útiles para investigadores, responsables políticos y actores industriales al calcular los costos y las emisiones del ciclo de vida asociadas a diferentes tecnologías y rutas comerciales.
“Este es el trabajo más completo sobre el panorama global del amoniaco”, afirma Guiyan Zang, autor principal y científico investigador en MITEI. “Desarrollamos muchos de estos marcos en MIT para realizar mejores análisis costo-beneficio. El hidrógeno y el amoniaco son los únicos dos tipos de combustible sin carbono a gran escala. Si queremos utilizar combustibles para generar energía y calor sin liberar carbono, el hidrógeno y el amoniaco son nuestras únicas opciones, siendo este último más fácil y económico de transportar.”
El estudio proporciona una visión clara sobre los compromisos asociados con diversas tecnologías de producción de amoniaco. Por ejemplo, se encontró que una transición completa hacia un amoniaco producido mediante procesos convencionales combinados con captura de carbono podría reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero en casi un 71%, aunque con un aumento del costo del 23.2%. En contraste, la producción mediante electrólisis utilizando energía renovable podría disminuir las emisiones en un 99.7% con un incremento del 46% en costos.
“Antes no existían conjuntos armonizados que cuantificaran los impactos de esta transición”, señala Woojae Shin, autor principal y postdoctorado en MITEI. “Todos hablan del amoniaco como un portador crucial de hidrógeno en el futuro, pero necesitábamos este conjunto de datos para cerrar una importante brecha del conocimiento.”
Actualmente, la mayor parte del amoniaco se produce mediante el proceso Haber-Bosch, responsable en 2020 del 1.8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Aunque esta producción es intensiva en energía y contaminante (denominada amoniaco gris), también puede generarse sosteniblemente a través fuentes renovables (amoniaco verde) o utilizando gas natural junto con secuestro de carbono (amoniaco azul).
A medida que el interés por el amoniaco como fuente energética libre de carbono aumenta, se vuelve crucial cuantificar los costos y las emisiones asociadas a diversas tecnologías productivas así como a las rutas logísticas involucradas. Sin embargo, estudios previos habían sido demasiado limitados.
"Los estudios anteriores eran fragmentados", explica Shin. "Se centraban en regiones específicas o tecnologías individuales, como solo el amoniaco gris o azul. Además, abarcaban solo costos o emisiones aisladas." Para construir su base de datos, los investigadores combinaron datos provenientes de múltiples estudios analíticos sobre tecnologías específicas, parámetros económicos y flujos comerciales.
A través sus cálculos, encontraron diferencias significativas entre los costos y emisiones a lo largo seis tecnologías productivas distintas. En términos generales, se determinó que la forma más económica provenía del proceso Haber-Bosch convencional sin captura ni almacenamiento (amoniaco gris), mientras que otras alternativas mostraron ser más efectivas desde una perspectiva ambiental.
Se espera que el uso del amoniaco bajo en carbono crezca drásticamente hacia 2050 gracias al comercio global. Países como Japón y Corea han incluido al amoniaco dentro sus estrategias energéticas nacionales e incluso han realizado pruebas para generar electricidad utilizando este compuesto.
"Investigadores y productores necesitan estos datos para comprender mejor el impacto tecnológico", concluye Shin. Este estudio no solo beneficiará a académicos e industrias sino también permitirá a gobiernos establecer políticas informadas sobre la producción y distribución futura del amoniaco.