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https://www.jewellok.com/what-is-exhaust-gas-cleaning-system/

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En el sector marítimo, la normativa medioambiental se ha vuelto cada vez más estricta para combatir la contaminación atmosférica provocada por los buques. Una de las tecnologías clave para hacer frente a este reto es el sistema de depuración de gases de escape (EGCS), conocido comúnmente como «scrubber». Un EGCS es un dispositivo de control de la contaminación instalado en los buques para eliminar sustancias nocivas, principalmente óxidos de azufre (SOx), de los gases de escape de los motores. Este sistema permite a los buques cumplir con las normas internacionales de emisiones sin dejar de utilizar combustibles rentables. Dado que el transporte marítimo mundial contribuye de manera significativa a la contaminación atmosférica, comprender el funcionamiento del EGCS es fundamental tanto para los ingenieros como para los operadores de buques y los científicos medioambientales.

El principal motivo para la adopción del EGCS se deriva de la normativa establecida por la Organización Marítima Internacional (OMI). Antes de 2020, los buques podían quemar combustible con un contenido de azufre de hasta el 3,5 %, lo que provocaba elevadas emisiones de SOx que contribuyen a la lluvia ácida, a problemas respiratorios y a la degradación medioambiental. El Anexo VI del Convenio MARPOL de la OMI introdujo un límite mundial de azufre del 0,5 %, vigente a partir del 1 de enero de 2020, conocido como «IMO 2020». En las zonas de control de emisiones (ECA) designadas, como algunas partes de América del Norte y Europa, el límite es aún más estricto: un 0,1 %. Los buques disponen de tres opciones principales para cumplir la normativa: pasar a combustibles con bajo contenido en azufre, utilizar combustibles alternativos como el gas natural licuado (GNL) o instalar un sistema de control de emisiones de gases de escape (EGCS) para «limpiar» los gases de escape procedentes del fuelóleo con alto contenido en azufre (HSFO). Los EGCS ofrecen una solución práctica para buques con un elevado consumo de combustible, como los portacontenedores y los petroleros, al permitir el uso continuado de HSFO, que resulta más económico.

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Cómo funcionan los sistemas de depuración de gases de escape

En esencia, un EGCS funciona según el principio del lavado húmedo, un proceso tomado del control industrial de la contaminación atmosférica. El sistema captura los gases de escape de los motores o calderas del buque y los hace pasar a través de una torre de lavado, donde los contaminantes se absorben o neutralizan.

El proceso comienza cuando los gases de escape entran en la unidad de depuración, situada normalmente en la chimenea del buque. En el interior de la torre, el gas se expone a un medio de depuración —por lo general, agua pulverizada en finas gotas—. El dióxido de azufre (SO₂), el principal componente de los SOx, es muy soluble en agua y reacciona para formar ácido sulfuroso (H₂SO₃), que a su vez se oxida y se convierte en ácido sulfúrico (H₂SO₄). Para neutralizar esta acidez, se añaden sustancias alcalinas. En los sistemas basados en agua de mar, la alcalinidad natural de esta (procedente de los bicarbonatos) reacciona con el ácido para formar compuestos inocuos como el sulfato de calcio.

Las partículas en suspensión (PM), entre las que se incluyen el hollín y los metales pesados, también quedan capturadas a medida que el gas burbujea a través del líquido o choca con las gotitas. Los gases de escape depurados, con una reducción de SOx de hasta el 98 %, se liberan a la atmósfera. El agua de lavado utilizada se somete a un tratamiento para eliminar los contaminantes antes de su vertido o reciclaje, dependiendo del tipo de sistema.

Los componentes clave de un EGCS incluyen:

– Torre de lavado: un recipiente vertical u horizontal donde se produce el contacto entre el gas y el líquido. Puede utilizar materiales de relleno o boquillas Venturi para mejorar la mezcla.

– Bombas y boquillas: para hacer circular y pulverizar el líquido de lavado a alta presión.

– Sistemas de monitorización y control: los sensores miden el pH, la turbidez, los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y los niveles de nitratos en el agua de lavado para garantizar el cumplimiento de las directrices de la OMI (MEPC.259(68)).

– Unidad de tratamiento del agua de lavado: incluye separadores, filtros y sistemas de dosificación de productos químicos para gestionar los lodos y los efluentes.

Desde el punto de vista operativo, el EGCS se integra con el sistema de gestión del motor del buque. Las válvulas de derivación de los gases de escape permiten desactivar el sistema en puertos con restricciones. El mantenimiento consiste en una limpieza periódica para evitar la formación de incrustaciones por depósitos de sulfato.

Tipos de sistemas de depuración de gases de escape

Los diseños de los EGCS varían en función del uso del agua y de los métodos de descarga, lo que da lugar a tres tipos principales: de circuito abierto, de circuito cerrado e híbridos.

Los sistemas de circuito abierto son los más sencillos y habituales. Extraen agua de mar directamente del océano, la utilizan para el lavado y vierten el agua de lavado tratada de nuevo al mar. La capacidad tampón natural del agua de mar neutraliza los ácidos sin necesidad de productos químicos adicionales. Estos sistemas son rentables en aguas abiertas, pero son objeto de críticas por su potencial de contaminar los entornos marinos con agua ácida y cargada de metales. La normativa de la OMI limita el pH de la descarga a un valor superior a 6,5 y restringe los HAP y la turbidez.

Los sistemas de circuito cerrado recirculan una solución de agua dulce o agua tratada mezclada con sosa cáustica (NaOH) u otros álcalis. Los gases de escape se depuran en un circuito cerrado, con un vertido mínimo —solo una pequeña purga de efluente concentrado, que se almacena a bordo o se trata en tierra—. Este tipo de sistema es ideal para las zonas de control de emisiones (ECA) o los puertos que prohíben los vertidos a mar abierto, ya que minimiza el impacto medioambiental. Sin embargo, requiere el almacenamiento de productos químicos, un mayor consumo de energía para la recirculación y la eliminación periódica de lodos.

Los sistemas híbridos combinan ambos enfoques, lo que permite a los operadores cambiar de modo en función de la ubicación. En mar abierto, funcionan en circuito abierto para mayor eficiencia; en zonas restringidas, pasan a circuito cerrado. Los sistemas híbridos ofrecen flexibilidad, pero son más complejos y costosos de instalar.

La elección depende de la ruta del buque, el tipo de combustible y la normativa local. Por ejemplo, los cruceros que operan en zonas costeras sensibles suelen preferir los sistemas híbridos.

Ventajas de los sistemas de depuración de gases de escape

Los sistemas EGCS aportan varias ventajas técnicas y económicas. Desde el punto de vista medioambiental, reducen drásticamente las emisiones de SOx, mejorando la calidad del aire cerca de los puertos y las rutas marítimas. Los estudios muestran reducciones en las partículas (PM) y el carbono negro, lo que beneficia indirectamente a los objetivos climáticos. Para los armadores, la principal ventaja es el ahorro en el coste del combustible: el HSFO suele ser entre un 20 % y un 30 % más barato que las alternativas con bajo contenido en azufre. Los plazos de amortización de la instalación pueden ser de tan solo 2 a 5 años para los buques de alto consumo.

Desde el punto de vista de la ingeniería, el EGCS mejora la flexibilidad operativa. Evita las modificaciones en los motores que requieren algunos combustibles alternativos y puede integrarse con la reducción catalítica selectiva (SCR) para el control de los NOx. Los sistemas modernos alcanzan una eficiencia superior al 90 %, y algunos modelos pueden gestionar varios motores simultáneamente.

Desventajas y retos

A pesar de sus ventajas, el EGCS no está exento de inconvenientes. Los costes de instalación oscilan entre los 2 y los 10 millones de dólares por buque, dependiendo del tamaño y el tipo, e implican adaptaciones que pueden requerir el dique seco. Las limitaciones de espacio en los buques más antiguos plantean retos, ya que los depuradores añaden peso y alteran la estabilidad.

Desde el punto de vista operativo, los sistemas consumen entre un 1 % y un 2 % más de combustible para las bombas y los ventiladores, lo que aumenta ligeramente las emisiones de CO₂, una compensación en el impulso hacia la descarbonización. El mantenimiento es fundamental; la corrosión provocada por los entornos ácidos exige el uso de materiales como el acero inoxidable de alta calidad o recubrimientos especiales. El tratamiento del agua de lavado añade complejidad, con el riesgo de multas por incumplimiento si falla la monitorización.

Las preocupaciones medioambientales son importantes. Los vertidos en circuito abierto pueden acidificar las aguas superficiales e introducir toxinas, lo que ha provocado prohibiciones en puertos como Singapur, California y algunas zonas de Europa. Los sistemas de circuito cerrado mitigan este problema, pero generan lodos peligrosos que requieren instalaciones portuarias de eliminación. Los críticos sostienen que los EGCS simplemente trasladan la contaminación del aire al mar, retrasando la transición hacia combustibles más limpios.

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Tendencias futuras y conclusión

El mercado de los EGCS está evolucionando rápidamente. En 2025, más de 5.000 buques habrán instalado depuradores, con un crecimiento impulsado por las diferencias en los precios de los combustibles. Entre las innovaciones se incluyen los depuradores en seco que utilizan gránulos de cal para la absorción de SOx, aunque son menos habituales en aplicaciones marítimas. Se vislumbra la integración con sistemas de captura de carbono y de combustible de amoníaco, en consonancia con los objetivos de cero emisiones netas de la OMI para 2050.

Las presiones normativas se están intensificando. La OMI está revisando las directrices sobre aguas de lavado, lo que podría dar lugar a un tratamiento más estricto. Los puertos podrían ampliar las zonas de vertido prohibido, favoreciendo alternativas de circuito cerrado o de cero emisiones.

En conclusión, el sistema de depuración de gases de escape (EGCS) representa una tecnología puente vital en la descarbonización marítima. Al permitir el cumplimiento de la normativa sobre azufre, equilibra la viabilidad económica con la protección del medio ambiente. Sin embargo, su papel a largo plazo depende de que se aborden los impactos de los vertidos y de que complemente cambios más amplios hacia un transporte marítimo sostenible. Mientras el sector navega por estas aguas, el EGCS pone de relieve la intersección entre el ingenio de la ingeniería y la necesidad normativa.

Para obtener más información sobre qué es el sistema de depuración de gases de escape, puede visitar la página web de Jewellok en https://www.specialtygasregulator.com/product-category/specialty-gas-cabinet/.