O transporte marítimo tem a particularidade de ter um impacto significativo no ambiente e no clima, sendo também de grande importância para a economia global. O hidrogênio líquido produzido a partir de energias renováveis é o combustível selecionado do novo navio demonstrativo, para reduzir drasticamente as emissões poluentes durante a navegação. Explicações com a Dra. Katia Nicolet, cientista de bordo.

O transporte marítimo de hoje é um setor de importância crucial para a economia global da nossa sociedade moderna. 80% das mercadorias, em volume, são transportadas em nossos mares: roupas, objetos de todos os tipos, automóveis, peças de reposição, mas também e principalmente materiais, alimentos e combustíveis.

Hoje existem cerca de 100.000 navios comerciais de todos os tamanhos em nossos mares. Todos esses navios representam um porte bruto total de 2,13 bilhões de toneladas, dos quais 43% são graneleiros, cargueiros e cargueiros polivalentes (o tipo de navio que será o Energy Observer 2), e 29% petroleiros, ilustrando a importância dos produtos não processados ( minérios, aço, madeira, areia, trigo, grãos etc.) e combustíveis (petróleo e carvão) para o comércio mundial.

Reduzir pela metade as emissões de GEE até 2050 - Obviamente, a presença desses navios tem um impacto considerável no oceano e no planeta como um todo. Em primeiro lugar, esses navios ainda usam combustíveis fósseis para propulsão: óleo combustível pesado, diesel ou gás natural liquefeito (metano).

O estudo da Organização Marítima Internacional (IMO), datado de 2020, estima entre 250 e 300 milhões de toneladas de combustível consumidas por ano, para uma emissão anual de 1.076 milhões de toneladas de CO2. É difícil entender esse número e suas consequências para o clima. Para se ter uma ideia, isso equivale a 2,9% das emissões antropogênicas globais de CO2.

Se o transporte marítimo fosse um país, seria o sexto mais poluente do mundo, atrás apenas do Japão e à frente da Alemanha.

Apesar do seu considerável impacto no planeta, o transporte marítimo raramente é mencionado nos debates climáticos, em grande parte devido à sua grande importância para a economia, mas também pela sua eficiência por tonelada de mercadorias transportadas em comparação com o transporte rodoviário ou aéreo.

Além disso, é juridicamente complexo harmonizar os regulamentos internacionais e impor a governança global quando esses navios comerciais vêm de mais de 35 países diferentes. A IMO, agência especializada das Nações Unidas, é responsável, entre outras coisas, pela prevenção da poluição dos mares por navios comerciais desde 1948.

Recentemente, a IMO reforçou seus objetivos de redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE), a meta sendo reduzir pela metade as emissões totais anuais de GEE até 2050. Um objetivo ambicioso que não será alcançado sem a implementação de diversas soluções operacionais e inovações técnicas.

Regular, inovar, transformar - Para avaliar as emissões atuais e determinar se as estratégias implementadas são eficazes na redução da poluição gerada pelos navios, a IMO definiu uma unidade de intensidade de carbono. A intensidade de carbono é a quantidade de CO2 emitida (em gramas) por tonelada de mercadorias transportadas ao longo de uma milha náutica (gCO2/t/nm). Em 2008 - o ano de referência para as metas da IMO - os navios emitiram uma média de 17g de CO2 por tonelada transportada ao longo de uma milha.

Em 2018, esse valor foi reduzido para 11,7g de intensidade de carbono. No entanto, no mesmo período, as emissões globais de CO2 do transporte marítimo aumentaram constantemente devido à proliferação de navios e viagens pelos oceanos.

Os objetivos da IMO são:

• Reduzir a intensidade de carbono dos navios em 40% até 2030
• Reduzir a intensidade de carbono da frota global em 70% até 2050
• Reduzir as emissões totais anuais de GEE do transporte marítimo em 50% até 2050

Hidrogênio verde líquido, uma alternativa confiável sem emissões diretas - Certos combustíveis, como o gás natural liquefeito (GNL), apresentam-se agora como boas soluções transitórias, pois possuem densidade energética e volume equivalente ao do diesel, possibilitando manter a estrutura tradicional dos navios e conservar carga útil semelhante.

O GNL é essencialmente metano liquefeito, que continua a emitir CO2 durante a combustão. No entanto, para quantidades equivalentes, o GNL emite até 20% menos CO2 do que o diesel e quase sem partículas finas, e sem óxidos de enxofre e nitrogênio. O metano continua sendo um combustível fóssil, responsável por 16% das emissões globais de GEE, com potencial de aquecimento global cerca de 30 vezes maior que o CO2. Portanto, é essencial trabalhar em soluções e tecnologias mais eficientes para o futuro.

Para atingir os objetivos de 2050, é preciso inovar e inventar outros navios, mais eficientes, mais inteligentes, capazes de utilizar as energias presentes no mar, como o vento, e movidos a combustíveis de baixo carbono que não emitem GEE durante sua combustão. A escolha do combustível deve ser um equilíbrio entre seu baixo impacto ambiental, sua densidade energética e seu volume de armazenamento, de modo a não comprometer a capacidade de carga útil da embarcação. Caso contrário, a mesma quantidade de mercadorias exigirá um número maior de barcos (ou viagens) a serem transportados.

Energy Observer 2, um novo navio de carga multiuso - O Energy Observer se voltou para o hidrogênio líquido. Produzido sem emissões de CO2 - para seu futuro navio de carga multiuso. 1 kg de hidrogênio líquido é equivalente, em energia, a 3 kg de óleo. A limitação a ser superada para garantir um uso adaptado para o setor marítimo é o armazenamento, pois o hidrogênio exige um volume 4,3 vezes maior que o diesel marítimo. Será, portanto, necessário compensar esta diferença otimizando todos os parâmetros de consumo, peso, hidrodinâmica, eficiência de propulsão e também o uso de um mix de energia renovável.

Este cargueiro versátil do futuro terá, portanto, quatro velas de propulsão (Oceanwings, como as desenvolvidas a bordo do primeiro navio Energy Observer) com uma superfície total de 1.450m2. Isso reduzirá o consumo de energia em 15 a 30%, dependendo do ângulo e da força do vento.

As características do Energy Observer 2 serão:

• Comprimento: 120 metros
• Largura: 20 metros
• Calado: 5,5 metros
• Área das velas de propulsão: 1450 m2
• Peso bruto: 5.000 toneladas
• Contêineres: 240 TEU (equivalente a vinte pés)
• Ponte Ro-ro: 480 metros lineares (caminhões, veículos contêineres)
• Altura entre os decks: 6,5 metros
• Rampa de acesso: 15 metros de largura
• Velocidade comercial: 12 nós
• Propulsão elétrica: 4MW
• Potência da célula de combustível (RexH2 EODev): 2,5 MW
• Tanques de hidrogênio líquido (LH2): 70 toneladas (1000 m3)
• Autonomia: 4.000 milhas náuticas

Constituindo quase 37% da frota mundial, muitas vezes de design antigo e poluente, a carga multiuso foi identificada pelo Energy Observer e seus parceiros como um tipo prioritário para a descarbonização do setor marítimo.

A análise do ciclo de vida será decisiva durante a fabricação deste primeiro navio demonstrador industrial, desde a escolha dos materiais até a reciclagem, e a construção em um estaleiro francês. A indústria siderúrgica está evoluindo rapidamente, possibilitando o uso de tipos de aços muito mais limpos. 

A partir de 2022, a Arcelor Mittal deverá, por exemplo, produzir mais de 600 mil toneladas de aço verde, graças ao uso de hidrogênio verde ou à captura de carbono em suas unidades. Além disso, as células de combustível de bordo têm uma vida útil muito maior do que os motores a diesel, são 95% recicláveis e requerem manutenção muito baixa durante sua vida útil. O objetivo é, portanto, ter um impacto mínimo de carbono em toda a cadeia de valor.

A preservação dos recursos naturais, em particular dos recursos minerais, durante a expansão das tecnologias limpas está se tornando um assunto de primordial importância. Além das questões de soberania (certas potências econômicas controlam grande parte dessas atividades) é importante poder antecipar necessidades futuras para apoiar a transição energética.

De acordo com a Agência Internacional de Energia, o hidrogênio se destaca claramente em comparação com outras tecnologias pelo uso mínimo de materiais de cobre, níquel, cobalto e terras raras. Eletrolisadores e células de combustível não só oferecem vida útil recorde, mas o metal usado para sua produção é totalmente reciclável. Eles são, portanto, componentes virtuosos em muitos aspectos, em comparação com outras tecnologias.