Transporte Marítimo do Futuro

As emissões de dióxido de carbono produzidas pelo setor de transportes no mundo em 2024 chegaram a cerca de 9 GtCO₂, de um total estimado de 41,6 GtCO₂ (total de emissões antropogênicas de CO₂ de combustíveis fósseis e LULUCF - uso da terra, mudança no uso da terra e silvicultura - incluindo o sumidouro por carbonatação do cimento). O transporte marítimo (internacional e doméstico juntos) respondeu por 10,67% das emissões do setor de transportes, o que equivaleu a 2,31% das emissões globais de carbono.

Esses números foram escolhidos por serem recentes e porque seus percentuais correspondem aos de fontes confiáveis, como a IMO (Organização Marítima Internacional). Porém, ainda há discussões sobre a precisão desses dados em geral. Estimar a parcela do transporte marítimo nas emissões globais de CO₂ é mais complexo do que parece, e os números podem variar dependendo de como são calculados.

Primeiro, diferentes estudos informam apenas CO₂, todos os gases de efeito estufa ou valores de dióxido de carbono equivalente (CO₂eq), que incluem gases como metano e óxido nitroso ponderados pelo seu potencial de aquecimento global. Essas métricas não são intercambiáveis nem comparáveis, e usar uma em vez de outra pode mudar bastante a parcela aparente das emissões do transporte marítimo. Fontes, estudos e relatórios de organizações muitas vezes não deixam claro qual métrica específica foi usada e frequentemente usam uma quando querem dizer outra (por exemplo, escrevendo ‘CO₂’ quando querem dizer ‘CO₂eq’).

Segundo, a escolha da referência global importa: algumas comparações são feitas apenas com o CO₂ ligado à energia, enquanto outras incluem todas as fontes antropogênicas, como uso da terra, mudança no uso da terra e silvicultura (LULUCF), o que aumenta o denominador e reduz o percentual aparente do transporte marítimo.

Terceiro, o próprio transporte marítimo internacional é difícil de acompanhar porque as emissões acontecem em grande parte em águas internacionais, e os dados muitas vezes vêm das vendas de combustível de bunker, em vez do monitoramento direto da atividade dos navios, trazendo ainda mais incerteza. Juntas, essas diferenças metodológicas fazem com que os números publicados sobre a contribuição do transporte marítimo para as emissões globais possam variar bastante, mesmo quando se baseiam na mesma atividade.

Claude-François-Dorothée, marquês de Jouffroy d’Abbans - também conhecido como Claude de Jouffroy - criou o primeiro barco a vapor em 1776. Esses testes iniciais falharam, mas ele conseguiu mais tarde, em 1783, com o barco de rodas de pás ‘Pyroscaphe’. Por muitos anos, foi-lhe negada a proteção de uma patente, e mais tarde ele foi para o exílio. Vários outros testes de barcos a vapor foram realizados por outras pessoas, como John Fitch e William Symington, até que o inventor americano Robert Fulton criou o primeiro barco a vapor comercial com Robert Livingston, em 1807. Fulton deu crédito a Claude, mas sua invenção raramente é reconhecida ^A.

Com base nas fontes, se aproximadamente 75% dos 300 milhões de toneladas de combustível de bunker total (usado no transporte marítimo global) é composto por Óleo Combustível Pesado (HFO), então há 225 milhões de toneladas de HFO no total. Supondo que os 25% restantes sejam Gasóleo Marítimo (MGO) e Óleo Diesel Marítimo (MDO), isso equivale a 75 milhões de toneladas. Usando [17], que é uma calculadora para converter a quantidade de combustível no número equivalente de barris: multiplica-se a quantidade de HFO por 6,350 e a de MGO/MDO por 7,460. Portanto, os barris aproximados de HFO = 225 milhões x 6,350 = 1.428.750.000.

Barris aproximados de MGO/MDO = 75 milhões x 7,46 = 559.500.000.

Total de barris = 1.988.250.000 = Aproximadamente 2 bilhões de barris.

O barril médio tem 33-34 polegadas de altura ^[18,19], ou aproximadamente 850 mm ou 0,00085 km. Portanto, 2 bilhões x 0,00085 km = 1.700.000 km.

Distância até a Lua = 384.400 km ^[20,21,22].

1.700.000 km / 384.400 = 4,42 vezes a distância da Terra até a Lua.

No passado, os navios a vapor geralmente eram movidos pela queima de carvão mineral. Esse carvão mineral era armazenado em compartimentos chamados bunkers, por isso o combustível moderno é conhecido como ‘combustível bunker’. Desde então, os bunkers foram substituídos por tanques de combustível, mas o nome continua sendo usado para o próprio combustível. ‘Combustível bunker’ pode se referir a qualquer tipo de combustível usado na navegação marítima; não é específico de um único tipo de combustível.

Os valores percentuais de redução no consumo de combustível e nas emissões com lubrificação a ar variam entre as fontes, pois dependem das circunstâncias e as condições experimentais mudam. Há evidências do potencial da lubrificação a ar, mas fornecedores diferentes mostram números diferentes. Por exemplo:

[44] Este artigo menciona sistemas de lubrificação a ar, sugerindo uma redução no consumo de combustível de até 15%. Esse valor se baseia em um estudo da Engng (1997), que atualmente está inacessível.

[46] Esta fonte esclarece que sistemas de lubrificação a ar podem reduzir o arrasto, diminuindo o consumo de combustível em ‘pelo menos 3%’.

[50] Este relatório apresenta vários exemplos diferentes de sistemas de lubrificação a ar, detalhando a redução de arrasto e a economia de energia que cada um alcançou. Ele relata um projeto inicial: “Projeto Navios com Lubrificação a Ar para Economia de Energia” (PELS), de 1999, que encontrou uma economia média de energia de 3-10% em águas calmas. Outros valores de economia de energia de diferentes testes mencionados - em uma gama de parâmetros experimentais - foram: 2%, 6%, ‘alguma’, 1%, 10% em condição de lastro e 5% em carga total, 10% em alta velocidade, sem resultados conclusivos, 15%, 2% (embora isso tenha caído para -0,6%, pois as bolhas não aderiram ao casco), 10%, 5%, 4,5% e 4%. A gama completa de experimentos e o contexto dos valores encontrados estão na página 11 do relatório.

[51] Este estudo encontrou reduções experimentais no consumo de combustível e nas emissões de até 8%.

[52] Esta fonte relatou um sistema de lubrificação a ar desenvolvido pela Silverstream Technologies, alegando uma redução no consumo de combustível e nas emissões de GEE de 5-10%.

Assim como nos sistemas de lubrificação a ar, há alguma variação nos números de redução de consumo de combustível e emissões.

[53] Esta fonte é um estudo sobre o uso de economias de escala no transporte marítimo, e estima que as emissões poderiam ser reduzidas em até 30% se toda a frota fosse substituída por embarcações maiores, algo que deve levar 25 anos

[56] Esta fonte é um site de notícias que fala sobre um novo navio de 18.000 TEU (unidade equivalente a vinte pés) da Maersk Line. A Maersk não divulgou informações sobre o consumo de combustível dessa embarcação, mas há informações disponíveis sobre seus navios de 10.000 e 16.000 TEU. Por isso, as informações de consumo foram extrapoladas, afirmando que essa nova embarcação é 35% mais eficiente em combustível por contêiner transportado do que embarcações de 13.100 TEU. Essas informações foram divulgadas em um artigo da Drewry Maritime Research; porém, esse artigo não é facilmente acessível ao público.

[54] Este artigo esclarece que os dados sobre consumo de combustível são informações proprietárias e, por isso, raramente estão disponíveis ao público. As fontes que divulgam essas informações são muito escassas, então seria extremamente difícil obter dados verificados com precisão, que de qualquer forma podem ter parâmetros experimentais diferentes.

Estas fontes descrevem o uso das ‘WindWings’ da BAR Technologies, que são grandes velas instaladas posteriormente em navios porta-contêineres. Essas velas não são como as velas tradicionais de barcos, mas rígidas, feitas do mesmo material das turbinas eólicas, e podem ser dobradas quando o navio está no porto, antes de serem abertas no mar. Essas velas funcionam como asas verticais de avião, usando 3 elementos para criar um empuxo aerodinâmico maior que o de uma asa de elemento único, com uma dinâmica parecida com a que faz as asas levantarem um avião, mas impulsionando o navio para a frente.

[66] Relatório publicado em 2024 afirma que 36% da capacidade global de carga é usada para transportar combustíveis fósseis. Isso foi calculado “usando o porte bruto da frota existente e encomendada de navios-tanque de gás liquefeito e petroleiros, mais outros 17% do porte bruto da frota existente e encomendada de graneleiros da Clarksons WFR”. Os 17% correspondem à “participação do comércio de carvão mineral no comércio a granel (em toneladas-milhas) da Clarksons Shipping Intelligence Network (SIN)”. As fontes originais dessas informações estavam inacessíveis. Esses números são estimados.

[67] Relatório de 2019 reflete as conclusões tiradas do primeiro relatório, usando a mesma fonte de dados que mostra os números totais de transporte marítimo no mundo.

CORREÇÃO: O filme diz que 40% do transporte de carga por navios poderia ser eletrificado, mas o estudo trata do tráfego de navios porta-contêineres, sobretudo em rotas intrarregionais mais curtas - não de 40% de todo o transporte de carga por navios.

Para reduzir o escape de metano de motores movidos a GNL, houve avanços em várias tecnologias de motores, e projetos mais novos reduziram a quantidade de metano que escapa sem ser queimado. Motores como os de Combustível Duplo de Baixa Pressão (LPDF) ^[84], Combustível Duplo de Alta Pressão (HPDF) [84] e de Ciclo Otto de Quatro Tempos ^[83] passaram por vários avanços tecnológicos importantes, incluindo mudanças na pressão, injeção, ‘skip firing’ e modificações operacionais ^[83]. Como resultado, o escape de metano diminuiu bastante, mas ainda é um problema comum quando se usa GNL.

Combustíveis de amônia líquida e metanol feitos de hidrogênio são mais fáceis de armazenar do que combustível de hidrogênio líquido, mas cada um tem vantagens e desvantagens importantes ^[114,115]. Principalmente, ambos têm menor densidade energética por volume do que o óleo combustível naval convencional: o metanol precisa de cerca de 2,5 vezes o volume de armazenamento e a amônia precisa de cerca de 3 vezes esse volume. Ambos são extremamente tóxicos para humanos e a vida marinha, exigindo precauções extras no manuseio. O metanol também é extremamente inflamável, com baixo ponto de fulgor, e a combustão da amônia pode produzir óxido nitroso. Por fim, a oferta desses dois combustíveis é muito limitada, e seria preciso produzir em larga escala para atender à indústria marítima e também levar em conta a concorrência com outros setores à medida que começam a descarbonizar. Mas, em termos de armazenamento físico, o combustível de hidrogênio líquido ainda é bem mais difícil de armazenar do que qualquer um deles, por causa dos recipientes criogênicos frios necessários.