Reducción de SOx en Buques: Tecnologías, Scrubbers y Control de Emisiones
Índice de contenidos
1. Introducción
La reducción de SOx en buques constituye uno de los principales ámbitos de control de las emisiones atmosféricas del transporte marítimo. A diferencia de los óxidos de nitrógeno, cuya formación depende en gran medida de las condiciones alcanzadas durante la combustión, las emisiones de óxidos de azufre están directamente relacionadas con la cantidad de azufre presente en el combustible utilizado.
Cuando un combustible que contiene azufre se quema en un motor, una caldera u otro equipo de combustión, gran parte de ese azufre termina oxidándose y formando principalmente dióxido de azufre – SO₂, acompañado por cantidades menores de otras especies como SO₃.
De forma simplificada:
Azufre del combustible → Formación de SOx → Emisiones del buque
Esta relación explica por qué las estrategias de control se concentran principalmente en dos soluciones: utilizar combustibles con un contenido de azufre suficientemente bajo o tratar posteriormente los gases de escape mediante un método equivalente aprobado.
El ejemplo más extendido de esta segunda opción son los Exhaust Gas Cleaning Systems – EGCS, habitualmente denominados scrubbers, que permiten reducir los SOx presentes en los gases antes de su descarga a la atmósfera.
Desde el 1 de enero de 2020, el límite global de azufre establecido por el Anexo VI de MARPOL es del 0,50 % m/m, mientras que dentro de las Zonas de Control de Emisiones aplicables a SOx y partículas el límite se reduce al 0,10 % m/m.
La cobertura geográfica de estas zonas también continúa ampliándose. El Mediterráneo comenzó a aplicar el límite del 0,10 % el 1 de mayo de 2025, mientras que el Ártico canadiense y el mar de Noruega se incorporaron al régimen ECA el 1 de marzo de 2026. Además, la OMI ha adoptado una nueva ECA para el Atlántico Nordeste, cuya aplicación comenzará en 2028.
Comprender el control de SOx requiere, por tanto, analizar conjuntamente el combustible utilizado, la formación de estos compuestos, los límites establecidos por MARPOL y el funcionamiento de los sistemas empleados para reducirlos.
2. Cómo se Forman los SOx Durante la Combustión
El término SOx engloba distintos óxidos de azufre generados durante la combustión.
En los gases de escape de los buques, los más relevantes son el dióxido de azufre – SO₂ y, en menor proporción, el trióxido de azufre – SO₃.
De ambos, el SO₂ constituye normalmente la fracción predominante.
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada sobre la formación de SOx durante la combustión, mostrando la oxidación del azufre del combustible a SO₂, la formación de una fracción menor de SO₃ y su posterior reacción con vapor de agua para formar ácido sulfúrico, así como su relación con las emisiones atmosféricas y los procesos de corrosión.
La principal diferencia respecto a los NOx se encuentra en el origen del elemento que da lugar a estas emisiones.
Mientras que en los NOx una parte importante del nitrógeno procede del aire introducido en el cilindro, en el caso de los SOx el azufre procede principalmente del propio combustible.
2.1 Del Azufre del Combustible al SO₂
Los combustibles derivados del petróleo pueden contener azufre formando parte de diferentes compuestos orgánicos. Durante la combustión, estos compuestos se descomponen y el azufre liberado reacciona con el oxígeno disponible.
De forma global y simplificada, el proceso puede representarse como S + O₂ → SO₂.
Esta reacción permite entender por qué el contenido de azufre del combustible influye tan directamente en las emisiones del buque. La masa molar aproximada del azufre es de 32 g/mol, mientras que la del dióxido de azufre es de 64 g/mol.
Por tanto, desde un punto de vista teórico, 1 kg de azufre puede generar aproximadamente 2 kg de SO₂.
Esto significa que una tonelada de combustible con un 1 % de azufre contiene aproximadamente 10 kg de azufre, capaces de producir del orden de 20 kg de SO₂ si consideramos esta conversión simplificada.
En un buque con consumos diarios elevados, incluso pequeñas variaciones en el porcentaje de azufre pueden traducirse en diferencias importantes en las emisiones totales.
2.2 Formación de SO₃ y Ácido Sulfúrico
Aunque la mayor parte del azufre oxidado aparece como SO₂, una pequeña fracción puede seguir oxidándose y formar SO₃. De forma simplificada, esta reacción puede expresarse como 2SO₂ + O₂ → 2SO₃.
La proporción exacta no es constante y depende de las condiciones del proceso, pero su importancia técnica es considerable porque el SO₃ puede reaccionar con el vapor de agua presente en los gases de escape y formar ácido sulfúrico: SO₃ + H₂O → H₂SO₄.
Mientras los gases permanecen a suficiente temperatura, este compuesto puede mantenerse en fase vapor. Sin embargo, cuando la temperatura desciende, puede condensar sobre superficies metálicas más frías. Este fenómeno está relacionado con el denominado punto de rocío ácido, cuya temperatura depende de factores como el contenido de azufre del combustible, la cantidad de SO₃ formada, la humedad y las condiciones de enfriamiento de los gases.
Cuando determinadas superficies trabajan por debajo de ese punto, pueden aparecer condensados altamente corrosivos. Por eso, el contenido de azufre no afecta únicamente a las emisiones atmosféricas, sino también a aspectos como la corrosión, la lubricación y el mantenimiento del motor y del sistema de escape.
3. Relación entre Azufre del Combustible y Emisiones de SOx
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Comparación simplificada del potencial teórico de formación de SO₂ en función del contenido de azufre del combustible, mostrando cómo una reducción del 3,50 % al 0,50 % y posteriormente al 0,10 % disminuye de forma proporcional la cantidad de azufre disponible para formar óxidos de azufre durante la combustión.
La relación entre el contenido de azufre del combustible y las emisiones de SOx es mucho más directa que la existente entre el combustible y los NOx. Modificar el timing, la sobrealimentación o la presión de inyección puede alterar considerablemente los NOx de un motor, pero ninguna de esas estrategias elimina el azufre que ya ha entrado con el combustible.
Por ello, si se quiere reducir la formación de SOx antes de que se produzca, la medida principal consiste en reducir la cantidad de azufre introducida en el motor.
La diferencia puede apreciarse con una comparación sencilla.
Una tonelada de combustible con un 3,50 % de azufre contiene aproximadamente 35 kg de S, mientras que una tonelada con 0,50 % contiene unos 5 kg.
Aplicando la relación estequiométrica simplificada explicada anteriormente, el potencial de formación de SO₂ pasaría aproximadamente de 70 kg a 10 kg por tonelada de combustible.
Esta diferencia ayuda a entender por qué la reducción del límite global de azufre tuvo un impacto tan importante sobre las emisiones del transporte marítimo.
SOx y material particulado.
El azufre también está relacionado con determinados componentes del material particulado. Parte de los compuestos de azufre puede contribuir a la formación de sulfatos y aerosoles secundarios, por lo que MARPOL vincula el control de SOx con el particulate matter – PM, especialmente dentro de las Zonas de Control de Emisiones. Reducir el contenido de azufre del combustible disminuye, por tanto, no solo las emisiones de SO₂, sino también parte de la fracción particulada asociada al azufre.
Azufre, lubricación y corrosión.
El contenido de azufre también tiene implicaciones operativas. En determinados motores de baja velocidad, la alcalinidad del lubricante del cilindro ayuda a neutralizar los ácidos generados durante la combustión. Una reducción importante del azufre puede modificar estas necesidades y hacer necesario revisar la selección y dosificación del lubricante de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
Por tanto, el azufre del combustible debe analizarse dentro de una relación más amplia entre combustión, emisiones, lubricación y corrosión, y no únicamente como un parámetro regulatorio.
4. MARPOL Anexo VI, Límites de Azufre y Zonas ECA
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino a partir de la información oficial de la Organización Marítima Internacional. Mapa simplificado de las principales Zonas de Control de Emisiones aplicables a SOx y partículas bajo MARPOL Anexo VI, mostrando las ECA actualmente vigentes, la futura ECA del Atlántico Nordeste y los límites de azufre del combustible aplicables dentro y fuera de estas zonas.
El principal marco internacional para controlar las emisiones de SOx procedentes de los buques se encuentra en la Regla 14 del Anexo VI de MARPOL. A diferencia de la regulación de NOx, que establece límites de emisión expresados en g/kWh, el control de SOx se basa principalmente en limitar el contenido de azufre del combustible utilizado a bordo
4.1 Límite Global de Azufre
Los límites establecidos por MARPOL se han reducido progresivamente:
| Periodo | Contenido máximo de azufre |
|---|---|
| Antes del 1 de enero de 2012 | 4,50 % m/m |
| Desde el 1 de enero de 2012 | 3,50 % m/m |
| Desde el 1 de enero de 2020 | 0,50 % m/m |
Por tanto, desde el 1 de enero de 2020, el contenido máximo de azufre permitido con carácter general fuera de las Zonas de Control de Emisiones es del 0,50 % m/m.
Este límite puede cumplirse utilizando combustibles conformes, combustibles alternativos con un contenido muy reducido de azufre o mediante un método equivalente aprobado capaz de alcanzar un nivel de control de emisiones compatible con MARPOL.
4.2 Límite en las Zonas de Control de Emisiones
Dentro de las ECA establecidas para controlar SOx y partículas, el límite es considerablemente más restrictivo:
0,10 % m/m de azufre
Este valor se aplica desde el 1 de enero de 2015 en las zonas correspondientes.
La diferencia tiene consecuencias operativas importantes. Un VLSFO próximo al límite global del 0,50 % puede ser perfectamente conforme durante navegación fuera de una ECA y dejar de serlo al entrar en una zona sometida al límite del 0,10 %. En ese caso, el buque debe utilizar un combustible adecuado o disponer de un método equivalente aprobado.
4.3 Evolución de las ECA
Las primeras grandes zonas sometidas a controles reforzados de azufre fueron el Mar Báltico y el Mar del Norte, a las que posteriormente se añadieron la ECA de Norteamérica y la del Mar Caribe de Estados Unidos.
La cobertura ha continuado ampliándose durante los últimos años. El Mediterráneo se convirtió oficialmente en ECA para SOx y partículas el 1 de mayo de 2025, estableciendo también un contenido máximo de azufre del 0,10 %.
Desde el 1 de marzo de 2026, el Ártico canadiense y el mar de Noruega forman parte igualmente de las nuevas ECA incorporadas al Anexo VI de MARPOL mediante la Resolución MEPC.392(82). Con su entrada en vigor, pasaron a formar parte de la red de zonas sometidas a requisitos reforzados para SOx y partículas.
La siguiente ampliación será el Atlántico Nordeste. La nueva ECA fue adoptada mediante la Resolución MEPC.407(84) y abarca aguas asociadas a Groenlandia, Islandia, Islas Feroe, Irlanda, Reino Unido, Francia, España y Portugal. La enmienda entrará en vigor el 1 de septiembre de 2027 y la ECA comenzará a aplicarse doce meses después, en 2028.
La tendencia es clara: una proporción cada vez mayor de las principales rutas marítimas, especialmente en aguas europeas y norteamericanas, está quedando sometida al límite de azufre más restrictivo.
Scrubbers como método equivalente. MARPOL no obliga necesariamente a cumplir estos límites exclusivamente mediante el combustible. El Anexo VI permite utilizar métodos equivalentes aprobados capaces de alcanzar un nivel de control de emisiones equivalente, lo que constituye la base regulatoria para el uso de Exhaust Gas Cleaning Systems – EGCS o scrubbers.
En la práctica, esto permite que un buque equipado con un EGCS aprobado pueda utilizar combustible con un contenido de azufre superior al límite nominal siempre que el sistema consiga mantener las emisiones dentro del nivel equivalente exigido. Este funcionamiento se analizará con detalle más adelante, cuando veamos los distintos tipos de scrubbers.
5. Combustibles de Bajo Contenido en Azufre
Utilizar un combustible cuyo contenido de azufre se encuentre dentro de los límites establecidos por MARPOL es la forma más directa de reducir las emisiones de SOx. Sin embargo, cumplir el límite de azufre no significa que todos los combustibles presenten el mismo comportamiento durante su almacenamiento, tratamiento o utilización.
La introducción generalizada de combustibles con menor contenido de azufre hizo especialmente importantes aspectos como la compatibilidad, estabilidad, viscosidad, temperatura de manejo y transición entre diferentes tipos de fuel.
5.1 VLSFO, ULSFO y MGO
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Comparativa técnica entre VLSFO, ULSFO y MGO, mostrando sus contenidos habituales de azufre y las principales propiedades que pueden variar entre combustibles, como viscosidad, densidad, composición, punto de fluidez, estabilidad, compatibilidad y comportamiento durante el tratamiento a bordo.
Entre las denominaciones utilizadas habitualmente se encuentra VLSFO – Very Low Sulphur Fuel Oil, generalmente asociado a combustibles capaces de cumplir el límite global del 0,50 % m/m de azufre. Para contenidos compatibles con el límite del 0,10 % m/m puede encontrarse también la denominación ULSFO – Ultra-Low Sulphur Fuel Oil, además de combustibles destilados como determinados grados de Marine Gas Oil – MGO.
Estas denominaciones hacen referencia principalmente al contenido de azufre, pero no describen completamente las propiedades del producto. Dos VLSFO pueden presentar diferencias importantes de viscosidad, densidad, composición, punto de fluidez, estabilidad o comportamiento durante el tratamiento a bordo.
Por ello, el hecho de que dos combustibles cumplan el mismo límite de azufre no significa necesariamente que puedan almacenarse, calentarse o mezclarse de la misma forma.
5.2 Compatibilidad y Estabilidad del Combustible
Uno de los problemas más importantes aparece cuando se mezclan combustibles de distinta procedencia o formulación. Un fuel puede permanecer estable mientras se encuentra separado y comenzar a formar sedimentos después de mezclarse con otro producto químicamente incompatible.
Uno de los fenómenos asociados es la precipitación de asfaltenos. Estos componentes pueden permanecer dispersos dentro del combustible mientras exista un equilibrio adecuado entre las diferentes fracciones que lo componen. Si ese equilibrio cambia suficientemente al realizar una mezcla, parte de los asfaltenos puede precipitar y formar sludge.
Las consecuencias pueden aparecer en diferentes puntos del sistema de combustible, provocando obstrucción de filtros, sobrecarga de purificadores, acumulación de depósitos y dificultades en la alimentación del motor.
Por esta razón, cuando existen dudas sobre la compatibilidad entre bunkers diferentes resulta recomendable mantenerlos segregados hasta disponer de información suficiente sobre su comportamiento conjunto.
5.3 Fuel Changeover al Entrar en una ECA
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada del proceso de fuel changeover antes de entrar en una Zona de Control de Emisiones, mostrando cómo el combustible con menor contenido de azufre desplaza progresivamente al combustible anterior dentro del circuito hasta asegurar el cumplimiento del límite aplicable al entrar en la ECA.
Un buque que utiliza fuera de una ECA un combustible conforme al límite global del 0,50 % puede necesitar cambiar a otro que cumpla el 0,10 % antes de entrar en la zona de control.
Este cambio no se produce de forma instantánea. Incluso después de modificar la alimentación, continúa existiendo combustible anterior dentro de tuberías, bombas, filtros, calentadores y otros componentes del sistema. El nuevo fuel comienza a desplazarlo y mezclarse progresivamente con él.
Por este motivo, el fuel changeover debe iniciarse con suficiente antelación para que el contenido de azufre del combustible que llega al motor se encuentre dentro del límite aplicable cuando el buque entra en la ECA.
La transición también debe considerar las diferencias de temperatura, viscosidad y comportamiento del combustible. Pasar rápidamente desde un fuel residual caliente y viscoso hacia un destilado mucho más ligero puede modificar las condiciones de funcionamiento de bombas, válvulas y otros componentes del circuito.
El cambio de combustible debe entenderse, por tanto, como una transición controlada del sistema de alimentación, no simplemente como el cambio de un tanque a otro.
6. Scrubbers: Cómo Eliminan los SOx de los Gases de Escape
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Diagrama simplificado del funcionamiento de un sistema EGCS o scrubber marino, mostrando el recorrido de los gases de escape, la pulverización de agua en la torre de lavado, la absorción de SOx, la separación de gotas mediante demister y la gestión del agua de lavado antes de su recirculación o descarga.
La alternativa a reducir el azufre antes de la combustión consiste en permitir que los SOx se formen y eliminarlos posteriormente de los gases de escape. Los equipos utilizados para este fin se denominan Exhaust Gas Cleaning Systems – EGCS, aunque habitualmente se conocen como scrubbers.
La OMI dispone de las 2021 Guidelines for Exhaust Gas Cleaning Systems, adoptadas mediante la Resolución MEPC.340(77), que actualizan el marco utilizado para el ensayo, certificación, verificación y control de estos sistemas.
6.1 Absorción del SO₂
El principio fundamental consiste en poner los gases de escape en contacto con agua para favorecer la transferencia del SO₂ desde la fase gaseosa hacia la fase líquida. Una vez disuelto, participa en distintos equilibrios químicos y puede ser neutralizado aprovechando la alcalinidad del agua o mediante la adición de reactivos, dependiendo del tipo de sistema.
De forma simplificada, el proceso puede entenderse como:
SOx en los gases → Absorción en el agua → Neutralización → Gases con menor contenido de SOx
La capacidad de absorción depende de las condiciones del agua y del contacto entre ambas fases, por lo que el diseño del sistema debe garantizar una transferencia de masa suficiente durante el paso de los gases.
6.2 Torre de Lavado
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Esquema simplificado de una torre de lavado de un scrubber marino, mostrando el recorrido ascendente de los gases de escape, la pulverización de agua, la absorción del SO₂, la separación de gotas mediante demister y la gestión posterior del agua de lavado.
El elemento principal del sistema es la scrubber tower o torre de lavado. Los gases entran en ella mientras el agua se distribuye mediante boquillas o sistemas de pulverización, creando una amplia superficie de contacto entre el gas y el líquido.
La eficacia del proceso depende de variables como el caudal de gases, caudal de agua, distribución y tamaño de las gotas, temperatura, pH, alcalinidad y tiempo de contacto. Al mismo tiempo, el agua provoca un enfriamiento importante del flujo de escape.
Después del lavado, los gases atraviesan normalmente un demister o separador de gotas, cuya función es reducir el arrastre de agua antes de que continúen hacia la chimenea.
6.3 Un Sistema Más Complejo que una Torre de Lavado
Aunque la torre constituye el elemento más visible, un EGCS completo puede incorporar bombas, válvulas, boquillas, filtros, tanques, sistemas de tratamiento de agua, sensores, analizadores y equipos de control y gestión de residuos.
Por ello, un scrubber no debe entenderse únicamente como una torre instalada en el conducto de escape. Se trata de una planta de proceso integrada en el sistema de gases del buque, cuyo funcionamiento depende de la interacción entre el flujo de escape, el agua de lavado, la química del proceso y los sistemas auxiliares.
7. Scrubbers Open Loop, Closed Loop e Hybrid
La principal diferencia entre los scrubbers húmedos no se encuentra tanto en la torre de lavado como en la forma de gestionar el agua utilizada durante el proceso. A partir de ese criterio, los sistemas se agrupan habitualmente en open loop, closed loop e hybrid.
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Comparativa simplificada entre scrubbers marinos open loop, closed loop e hybrid, mostrando las diferencias principales en la gestión del agua de lavado, el uso de reactivos alcalinos, la recirculación, la descarga y la flexibilidad operativa de cada configuración.
7.1 Open Loop
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Esquema simplificado del funcionamiento de un scrubber marino open loop, mostrando la captación de agua de mar, su paso por la torre de lavado para absorber y neutralizar SOx, la monitorización de los parámetros del agua de salida y su descarga al mar cuando las condiciones y la normativa aplicable lo permiten.
En un sistema open loop, el agua de mar se toma directamente del exterior y se bombea hacia la torre de lavado. Su alcalinidad natural proporciona capacidad para neutralizar la acidez generada por la absorción del SO₂. Una vez utilizada y monitorizada, el agua puede descargarse nuevamente al mar cuando la normativa y las condiciones locales lo permiten.
La principal ventaja de esta configuración es su relativa simplicidad, ya que normalmente no requiere almacenar grandes cantidades de reactivo alcalino. A cambio, necesita manejar caudales elevados de agua y depende de la alcalinidad disponible en el medio exterior. En aguas con menor capacidad neutralizante puede ser necesario aumentar el caudal o adaptar la estrategia operativa del sistema.
7.2 Closed Loop
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Esquema simplificado del funcionamiento de un scrubber marino closed loop, mostrando la recirculación del agua de lavado, la dosificación de NaOH para mantener la capacidad neutralizante, el tratamiento del agua de proceso, la extracción de bleed-off y la gestión de los residuos generados.
En un sistema closed loop, el agua se recircula dentro del propio circuito. Después de pasar por la torre de lavado, atraviesa diferentes etapas de tratamiento antes de volver nuevamente al proceso. Como la alcalinidad se consume durante la neutralización, suele añadirse un reactivo como NaOH — hidróxido de sodio para mantener la capacidad neutralizante del circuito.
Una parte del líquido se extrae progresivamente como bleed-off, mientras que una pequeña aportación de agua nueva compensa pérdidas y ayuda a controlar la concentración de contaminantes. La ventaja principal es una menor dependencia de las condiciones del agua exterior y una mayor capacidad para operar en zonas con restricciones de descarga. A cambio, el sistema resulta más complejo, ya que exige dosificación química, tratamiento del agua, tanques auxiliares y gestión de residuos.
7.3 Hybrid
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Esquema simplificado del funcionamiento de un scrubber marino hybrid, mostrando la combinación de los modos open loop y closed loop, la captación de agua de mar, la recirculación del agua de lavado, la dosificación de NaOH, el tratamiento del agua y la gestión del bleed-off según las condiciones de operación.
Un sistema hybrid combina ambas posibilidades y puede trabajar tanto en modo open loop como en modo closed loop. Esto permite utilizar agua de mar en navegación abierta cuando las condiciones son favorables y cambiar a recirculación con adición de reactivo cuando la alcalinidad exterior es insuficiente o existen restricciones de descarga, por ejemplo en determinados puertos o zonas costeras.
Esta flexibilidad constituye una ventaja importante para los buques que operan en rutas muy variadas, aunque también implica una mayor complejidad de diseño, control y mantenimiento.
7.4 Química del Lavado y Control de la Alcalinidad
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada sobre la química del lavado en scrubbers marinos, mostrando la absorción del SO₂ en el agua, la generación de acidez, la neutralización mediante bicarbonatos o NaOH y la diferencia entre pH y alcalinidad como parámetros fundamentales para controlar la capacidad neutralizante del sistema.
Cuando el SO₂ se disuelve en agua, comienza una serie de equilibrios ácido-base que reducen el pH del medio. De forma simplificada, el proceso puede representarse como SO₂ + H₂O ⇌ H⁺ + HSO₃⁻. La aparición de iones H⁺ explica por qué el agua utilizada en el lavado tiende a acidificarse.
En los sistemas open loop, la neutralización depende en gran medida de la alcalinidad natural del agua de mar. De forma conceptual, el bicarbonato presente en el medio puede reaccionar con esos iones H⁺ y reducir su efecto ácido. Por eso, en este tipo de scrubber la alcalinidad es tan importante como el propio pH. No son lo mismo: el pH describe el estado ácido-base instantáneo, mientras que la alcalinidad expresa la capacidad del agua para neutralizar ácido.
En los sistemas closed loop, esa capacidad se refuerza mediante la adición de NaOH, que aporta iones OH⁻ y permite recuperar capacidad neutralizante dentro del circuito. En términos simplificados, puede representarse como H⁺ + OH⁻ → H₂O.
| Característica | Open Loop | Closed Loop | Hybrid |
|---|---|---|---|
| Agua principal | Agua de mar | Agua recirculada | Ambas |
| Reactivo alcalino | Normalmente no | Habitualmente sí | Según modo |
| Caudal exterior | Elevado | Menor | Variable |
| Dependencia de alcalinidad exterior | Alta | Baja | Flexible |
| Complejidad | Menor | Mayor | Mayor |
| Flexibilidad operativa | Menor | Alta | Muy alta |
8. Agua de Lavado, Residuos y Restricciones
Cuando un scrubber elimina contaminantes de los gases de escape, esos compuestos no desaparecen: una parte pasa al agua utilizada durante el proceso de lavado. Por eso, la operación de un EGCS debe analizarse de forma conjunta desde tres frentes:
Emisiones atmosféricas + Agua de lavado + Residuos
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Esquema simplificado del recorrido del agua de lavado en un sistema EGCS marino, mostrando la absorción de contaminantes en la torre de lavado, la monitorización de los principales parámetros del washwater, su posible tratamiento o descarga y la gestión de bleed-off, lodos y residuos generados durante el proceso.
8.1 Qué Puede Contener el Washwater
El agua de lavado puede incorporar diferentes sustancias procedentes tanto de los gases de escape como del propio proceso de depuración. Entre ellas pueden encontrarse sulfatos, partículas, cenizas, metales, hidrocarburos y PAH – Polycyclic Aromatic Hydrocarbons.
La composición concreta dependerá del combustible utilizado, del tipo de equipo de combustión, de la carga del motor y de las condiciones de operación del scrubber. Las Directrices MEPC.340(77) establecen criterios específicos para la calidad del agua de descarga y para su monitorización, incluyendo requisitos relacionados con pH, PAH, turbidez y nitratos.
8.2 Parámetros de Control del Agua de Descarga
Durante la operación del EGCS, los principales parámetros monitorizados de forma continua son:
- pH
- PAH
- Turbidez
- Temperatura
Las Directrices de 2021 establecen además límites y procedimientos concretos para algunos de estos parámetros. Por ejemplo, el agua de descarga debe cumplir los criterios de pH definidos para el punto de descarga, mientras que la concentración continua de PAH y la turbidez también están sujetas a valores de referencia específicos.
El caudal también resulta relevante. Una concentración determinada no representa necesariamente la misma carga total de contaminante si cambia la cantidad de agua descargada, razón por la que algunos criterios de las directrices se relacionan con el caudal específico de descarga.
8.3 Bleed-Off y Gestión de Residuos
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada sobre la gestión del agua de lavado en scrubbers marinos, mostrando los principales contaminantes del washwater, los parámetros de monitorización, la generación de bleed-off y residuos y las restricciones que pueden afectar a la descarga según la zona de operación.
En los sistemas closed loop, una pequeña parte del agua de lavado se extrae periódica o continuamente para mantener las propiedades necesarias del circuito. Esta corriente se denomina bleed-off.
Si el bleed-off cumple los criterios establecidos para el agua de descarga, puede gestionarse de acuerdo con el procedimiento aprobado del sistema. Si no los cumple, debe tratarse hasta alcanzar esos criterios o considerarse residuo del EGCS. Las directrices también consideran residuos los materiales separados del washwater o del bleed-off durante el tratamiento.
Esto incluye sólidos, lodos y otros materiales retirados por los sistemas de separación. Su gestión debe realizarse conforme a los procedimientos aplicables y no debe confundirse con una descarga ordinaria de agua de lavado.
8.4 Restricciones Locales a la Descarga
Uno de los aspectos operativos más importantes de los scrubbers es que la aceptación de las descargas de agua no es uniforme en todas las jurisdicciones.
Aunque un EGCS pueda estar aprobado como método equivalente bajo MARPOL Anexo VI, una autoridad nacional, regional o portuaria puede establecer condiciones adicionales o restringir la descarga de agua procedente de determinados sistemas, especialmente en puertos, estuarios o aguas costeras.
La propia OMI ha trabajado en la evaluación y armonización de las reglas relacionadas con las descargas de los EGCS, incluyendo aspectos como evaluación de riesgos, impacto ambiental, entrega de residuos y condiciones o zonas donde puede permitirse la descarga.
Esto significa que la elección de un scrubber no puede basarse únicamente en su eficiencia para reducir SOx. El operador debe considerar también las rutas previstas, las restricciones locales, la capacidad de almacenamiento a bordo y las opciones disponibles para tratar o entregar los residuos generados.
9. Rendimiento, Mantenimiento y Limitaciones Operativas
Un scrubber puede alcanzar reducciones muy elevadas de SOx, pero mantener ese rendimiento exige energía, agua, equipos auxiliares, instrumentación y mantenimiento. Por eso, un EGCS debe analizarse como parte de la instalación completa del buque y no únicamente como un sistema ambiental independiente.
9.1 Consumo Energético y Contrapresión
Los sistemas de lavado necesitan mover grandes cantidades de agua mediante bombas, especialmente en configuraciones open loop. Este consumo eléctrico constituye una de las principales penalizaciones energéticas asociadas al funcionamiento del sistema.
La demanda de lavado aumenta a medida que crecen el caudal de gases de escape y la carga de SOx que debe eliminarse, factores relacionados con la carga del motor, el consumo de combustible y su contenido de azufre. Por tanto, el funcionamiento del scrubber introduce un consumo auxiliar que debe considerarse dentro del balance energético global del buque.
Al mismo tiempo, la torre de lavado, los conductos y los elementos internos añaden resistencia al recorrido de los gases de escape. Una contrapresión excesiva puede afectar al comportamiento del motor y del turbocompresor, alterar las condiciones de barrido, modificar temperaturas y, en determinados casos, repercutir sobre el consumo o la potencia disponible.
Por esta razón, la presión diferencial del sistema constituye una de las variables más útiles para evaluar su estado operativo.
9.2 Ensuciamiento, Corrosión, Bombas y Boquillas
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada sobre los principales mecanismos de degradación de un scrubber marino, incluyendo ensuciamiento, depósitos, corrosión, obstrucción de boquillas, pérdida de caudal, aumento de la presión diferencial, incremento del consumo energético y posibles desviaciones en sensores e instrumentación.
El entorno interno de un scrubber es especialmente exigente. Los gases de escape transportan partículas y productos de combustión, mientras que las superficies húmedas están expuestas simultáneamente a agua, cloruros, compuestos ácidos y variaciones de temperatura.
Con el tiempo pueden aparecer depósitos en la torre, demister, conductos, drenajes y boquillas. Una acumulación excesiva puede alterar la distribución del flujo, reducir la superficie efectiva de contacto entre gas y líquido o incrementar la presión diferencial del sistema.
La corrosión constituye otro de los mecanismos de degradación relevantes, especialmente en las zonas permanentemente húmedas o sometidas a condensación. Por ello, la selección de materiales, los revestimientos cuando procedan y la inspección periódica de las superficies forman parte esencial del mantenimiento del EGCS.
Las bombas y las boquillas también tienen una influencia directa sobre el rendimiento. Una bomba puede seguir funcionando aunque haya perdido progresivamente capacidad hidráulica, mientras que una boquilla parcialmente obstruida o erosionada puede modificar el patrón de pulverización sin provocar necesariamente una alarma inmediata.
En ambos casos, el sistema puede permanecer operativo pero ofrecer una menor eficiencia de lavado.
9.3 Instrumentación y Demostración del Cumplimiento
El funcionamiento de un EGCS depende de numerosas mediciones. Entre las variables habitualmente utilizadas se encuentran pH, PAH, turbidez, temperatura, caudal, presión y parámetros relacionados con las emisiones del sistema.
La instrumentación no sirve únicamente para controlar el proceso. También permite registrar y demostrar que el sistema trabaja dentro de las condiciones aprobadas.
Esto introduce una limitación importante: un problema de calibración, deriva o fallo de un sensor puede comprometer la capacidad de demostrar el cumplimiento incluso cuando la parte mecánica del scrubber continúa funcionando correctamente.
El mantenimiento debe abarcar, por tanto, no solo bombas, válvulas, boquillas o torres de lavado, sino también analizadores, transmisores, sensores y sistemas de adquisición de datos.
9.4 Mantenimiento Basado en Condición
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía simplificada sobre la instrumentación y el mantenimiento de un scrubber marino EGCS, mostrando los principales puntos de inspección, las variables de control y el seguimiento mediante tendencias para detectar desviaciones antes de que afecten al rendimiento o al cumplimiento del sistema.
Los scrubbers son buenos candidatos para aplicar técnicas de Mantenimiento Basado en Condición, ya que muchas de sus variables operativas pueden registrarse y analizarse mediante tendencias.
Entre las más útiles se encuentran la presión diferencial, el caudal de agua, la presión de las bombas, el consumo eléctrico, el pH, PAH, turbidez y, en sistemas closed loop, el consumo de NaOH.
Por ejemplo, un aumento progresivo de la presión diferencial puede indicar ensuciamiento en la torre o en el demister. Una reducción del caudal para una misma condición de funcionamiento de la bomba puede señalar degradación hidráulica, obstrucciones o desgaste. Del mismo modo, un incremento sostenido del consumo de NaOH bajo condiciones operativas comparables puede justificar una revisión de la química del circuito, de la dosificación o del propio rendimiento del proceso.
La ventaja del mantenimiento basado en condición es que permite relacionar pequeñas desviaciones entre diferentes variables antes de que aparezca un fallo evidente. El objetivo final es detectar una pérdida progresiva de rendimiento antes de que provoque una avería o comprometa el cumplimiento del sistema.
10. Futuro del Control de SOx en Buques
Fuente: Elaboración propia de Ingeniero Marino. Infografía sobre el futuro del control de SOx en buques, mostrando la expansión de las Zonas de Control de Emisiones, la mayor atención al washwater de los scrubbers y la transición hacia combustibles alternativos dentro de un enfoque integrado de emisiones, residuos y eficiencia.
La entrada en vigor del límite global de azufre del 0,50 % m/m en 2020 representó uno de los cambios regulatorios más importantes de las últimas décadas en materia de contaminación atmosférica marítima. Sin embargo, el control de SOx continúa evolucionando, tanto por la expansión de las Zonas de Control de Emisiones como por el creciente análisis ambiental de los scrubbers y la incorporación progresiva de nuevos combustibles.
10.1 Expansión de las Zonas ECA
La tendencia regulatoria continúa ampliando las áreas en las que se aplica el límite reforzado de 0,10 % m/m de azufre. El Mediterráneo comenzó a operar como ECA para SOx y partículas el 1 de mayo de 2025, mientras que el Ártico canadiense y el mar de Noruega se incorporaron al régimen ECA el 1 de marzo de 2026.
El siguiente cambio importante será el Atlántico Nordeste, cuya ECA comenzará a aplicarse en 2028. Su incorporación aumentará considerablemente la continuidad geográfica de las zonas europeas sometidas a requisitos reforzados de emisiones.
Para los operadores, esta expansión significa que cada vez más rutas pueden requerir el uso prolongado de combustibles con muy bajo contenido de azufre o el funcionamiento continuo de un EGCS aprobado. Por tanto, la planificación del combustible, los cambios de modo de los scrubbers y las restricciones locales adquirirán todavía mayor importancia operacional.
10.2 Mayor Atención al Agua de Descarga de los Scrubbers
El análisis ambiental de los EGCS también está evolucionando. Inicialmente, gran parte de la atención se concentraba en una pregunta:
¿Cuánto SOx deja de emitirse por la chimenea?
Actualmente resulta igualmente importante analizar otra:
¿Qué ocurre con los contaminantes que pasan al agua de lavado?
Esta perspectiva obliga a estudiar conjuntamente las emisiones atmosféricas, la calidad del washwater y la gestión de los residuos generados durante el proceso. Si las restricciones sobre las descargas continúan extendiéndose, tecnologías como los closed loop, los sistemas hybrid, el tratamiento avanzado del agua y la capacidad de retención a bordo pueden adquirir una importancia aún mayor.
Esto no significa necesariamente que los sistemas open loop vayan a desaparecer, pero sí que su viabilidad operacional dependerá cada vez más de las rutas, las jurisdicciones y las condiciones específicas de descarga.
10.3 Combustibles Alternativos y Reducción del Azufre
La transformación del sistema energético marítimo también puede modificar progresivamente la relevancia de los SOx. Combustibles como el metanol, el amoniaco, el hidrógeno y determinados combustibles gaseosos pueden presentar contenidos de azufre muy bajos o prácticamente nulos, dependiendo de su composición y especificación.
Cuando el combustible introducido en el motor contiene cantidades mínimas de azufre, la formación de SOx disminuye de manera drástica y puede dejar de ser uno de los principales problemas de emisiones de esa instalación.
Sin embargo, sustituir un combustible no elimina automáticamente el impacto ambiental del sistema de propulsión. Dependiendo de la tecnología utilizada pueden adquirir mayor importancia otros aspectos como los NOx, partículas, CO₂, metano no quemado – methane slip -, N₂O o el consumo energético necesario para producir el combustible.
Por ello, el futuro del control de emisiones marítimas difícilmente podrá evaluarse contaminante por contaminante. Será necesario analizar el sistema completo:
Combustible → Combustión → SOx → NOx → PM → GEI → Agua → Residuos → Eficiencia
La solución más adecuada no será necesariamente la que minimice un único compuesto, sino aquella que permita mantener un equilibrio razonable entre emisiones, eficiencia energética, seguridad, mantenimiento, disponibilidad del combustible y cumplimiento normativo.
11. Bibliografía
- International Maritime Organization – MARPOL Annex VI, Regulation 14: Sulphur Oxides and Particulate Matter.
- International Maritime Organization – MARPOL Annex VI, Regulation 4: Equivalents.
- IMO Resolution MEPC.340(77) – 2021 Guidelines for Exhaust Gas Cleaning Systems. Organización Marítima Internacional
- IMO Resolution MEPC.392(82) – Canadian Arctic and Norwegian Sea Emission Control Areas. Organización Marítima Internacional
- IMO Resolution MEPC.407(84) – North-East Atlantic Emission Control Area. Organización Marítima Internacional
- IMO – Mediterranean SOx ECA documentation. Organización Marítima Internacional
- Wärtsilä – documentación técnica sobre EGCS y sistemas de tratamiento de gases.
- Alfa Laval – documentación técnica sobre scrubbers open-loop, closed-loop e hybrid.
- MAN / Everllence – documentación técnica sobre combustibles, emisiones y sistemas auxiliares.
- Payri, F.; Desantes, J. M. – Motores de Combustión Interna Alternativos.
- Departamento de Enerxía e Propulsión Mariña, E.T.S. de Náutica e Máquinas, Universidade da Coruña.
