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Nov 27, 2023

Depósitos de urea en camiones diésel

Grado automotriz del nitrógeno más utilizado en el mundo

Grado automotriz del fertilizante nitrogenado más utilizado en el mundo utilizado para cumplir con las nuevas regulaciones ambientales de EE. UU. para reducir la contaminación del aire

IFDC

imagen: Prototipo de camión diesel con tanque de urea y unidad SCR.ver más

Crédito: DaimlerChrysler Power Systems

Los tanques de urea serán equipo estándar para la mayoría de los nuevos camiones, autobuses, automóviles y vehículos utilitarios deportivos (SUV) diésel fabricados en los Estados Unidos después del 1 de enero de 2010. Se inyectará urea de grado automotriz en el flujo de escape de los vehículos para "limpiar" el óxido de nitrógeno (NOx) del escape diesel.

El NOx, uno de los principales contaminantes del aire, contribuye al smog, que provoca asma y enfermedades respiratorias y cardíacas.

El sistema, urea SCR o "reducción catalítica selectiva basada en urea", es la única tecnología disponible que puede eliminar suficiente NOx de los gases de escape diésel para cumplir con los nuevos límites estrictos impuestos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE. UU., dice Glenn Kedzie, Environmental Abogado de las Asociaciones Americanas de Camiones.

La urea automotriz, llamada "líquido de escape diésel" (DEF) en los Estados Unidos y AdBlue, una marca registrada en Europa, reduce el NOx hasta en un 90 % por sí solo y puede reducir el NOx a niveles cercanos a cero cuando se usa en combinación con tecnología de filtro de partículas diesel, dice Kim Doran, vocera del recién formado North American SCR Stakeholders Group y editora de FactsAboutSCR.com, un sitio web dedicado a las noticias de SCR.

DEF y AdBlue son una solución acuosa de urea 32 (AUS 32), una solución clara de nitrógeno al 32,5 % de urea de alta pureza en agua desmineralizada. Las soluciones de urea son seguras de manejar, afirman los fabricantes. AdBlue se puede comprar a granel en Europa o por litro en algunas estaciones de servicio.

La llegada de DEF y AdBlue está creando una nueva demanda de urea, el fertilizante nitrogenado más utilizado en el mundo. A algunos les preocupa que el nuevo uso haga subir los precios de los fertilizantes. Otros piensan que será un incentivo para que los fabricantes aumenten la producción y, por lo tanto, bajen los precios.

"Conocemos el desvío de cultivos alimentarios tradicionales como el maíz o la caña de azúcar hacia biocombustibles como el etanol, pero ahora la urea, un insumo básico para la producción de alimentos, también se está convirtiendo en combustible", dice el Dr. Amit Roy, presidente y director ejecutivo del Centro Internacional. para la Fertilidad del Suelo y el Desarrollo Agrícola (IFDC).

"Irónicamente, limpiar nuestro medio ambiente es una razón clave para ambas tecnologías".

Fabricantes que adoptan la tecnología Urea SCR

Más de medio millón de camiones diésel en Europa ahora usan urea SCR y la flota está creciendo en aproximadamente 25,000 camiones por mes, según Integer Research, una firma de análisis de mercado con sede en Londres que se especializa en urea SCR.

Doran dice que la tecnología SCR está siendo adoptada por los fabricantes de automóviles de pasajeros y camiones ligeros que prestan servicios en los Estados Unidos, incluidos Audi, BMW, Hyundai, Jeep, Kia, MiniCooper y Volkswagen. Mercedes-Benz presentará tres nuevos SUV con motor diésel que utilizan la tecnología SCR de urea en los Estados Unidos a finales de 2008. El SCR de urea también se utiliza en Japón y Singapur y pronto se utilizará en China.

Los fabricantes de la industria de camiones comerciales que adoptaron SCR incluyen Freightliner, Kenworth, Mack, Peterbilt y Volvo. Entre los principales fabricantes de motores que utilizan SCR se encuentran Cummins y Detroit Diesel Corp.

Demanda futura

El consumo de la solución de urea es aproximadamente el 3% del consumo de diesel. Los camiones diésel promedian 6,5 millas por galón (2,8 km/litro). Un camión diesel promedio necesitará recargar su tanque de DEF de 20 galones cada 4000 a 6000 millas (76 litros cada 6400 a 9600 km).

La urea para reducir las emisiones de NOx ahora consume de 0,3 a 0,4 millones de toneladas métricas (tm) de urea en Europa occidental, dice Stephen Zwart, gerente de licencias de Stamicarbon, con sede en los Países Bajos, el licenciante de tecnología de plantas de urea más grande del mundo. En 10 años, la actual flota de camiones en Europa Occidental habrá sido reemplazada y el uso de urea será de 3 a 4 millones de toneladas.

Las demandas futuras de urea generadas por la tecnología SCR en los Estados Unidos han sido calculadas por el Dr. Carlos Baanante, Economista Agrícola del IFDC.

En 2003, se utilizaron 213 mil millones de litros de combustible diesel para el transporte en Europa y 146 mil millones de litros en los Estados Unidos, según EarthTrends, una iniciativa del Instituto de Recursos Mundiales (http://earthtrends.wri.org/index.php) .

Baanante asume que solo el 7% de los camiones diésel en los Estados Unidos usarán urea SCR en 2010, los nuevos camiones comprados ese año.

"El consumo de urea en los EE. UU. para el transporte probablemente será el equivalente de fertilizante de urea de unas 210 000 toneladas en 2010, pero será al menos el doble de esa cantidad en 2011 y aumentará rápidamente después de que los camiones más antiguos sean reemplazados por modelos más nuevos que transportan tanques de urea", Baanante dice.

Las estimaciones suponen que un litro de la solución pesa alrededor de 1 kg y que el fertilizante de urea contiene un 46 % de N, explica Baanante. Así, 1 kg de solución de urea consumiría el N necesario para producir 0,7065 kg de fertilizante de urea. Se utiliza un factor de conversión de 0,7065 para calcular el consumo de solución de urea en términos de toneladas equivalentes de fertilizante de urea.

"Más del 90 % de la producción mundial de urea es para fertilizantes, pero las nuevas demandas de urea SCR pueden cambiar eso", dice Baanante. La urea también se usa en alimentos para animales, fabricación de plástico y pegamento, descongelación de carreteras, siembra de nubes para inducir la lluvia y productos para blanquear los dientes.

Nuevas y estrictas normas sobre emisiones de gases de escape de la EPA

Kedzie dice que los vehículos diésel fabricados en los Estados Unidos en 2010 no pueden emitir más de 0,2 gramos de NOx por hora de potencia de frenado, un 90 % menos que las emisiones actuales. Las nuevas regulaciones de la EPA no se aplicarán a los vehículos fabricados antes de 2010.

Los tractores, excavadoras y otros vehículos que no son de carretera deben cumplir con los nuevos estándares de la EPA para 2015. El cronograma de EE. UU. para barcos y motores de locomotoras aún no se ha establecido.

"Algunas agencias de camiones ahora están comprando camiones nuevos que estaban programados para ser reemplazados después de 2010 para evitar los gastos de los tanques de urea y la compra y el transporte de urea", dice Kedzie.

Pero Thom Albrecht, analista de capital de transporte de Stephens Inc. en Virginia, Estados Unidos, cree que la mayoría de los transportistas corporativos, los principales compradores de camiones pesados, continuarán con los ciclos normales de compra a medida que se acerca el próximo plazo de emisiones de la EPA en 2010. Albrecht alcanzó esa conclusión después de encuestar a 88 operadores sobre sus futuros planes de compra.

Nuevas demandas podrían afectar el mercado mundial de fertilizantes

Keith Stokes, propietario de Stokes Engineering y consultor de IFDC sobre producción de urea, dice: "La urea para la reducción de NOx creará una nueva demanda que podría hacer subir los precios de los fertilizantes, tal como lo hizo la producción de etanol".

Pero Doran de SCR Stakeholders dice: "No se espera que la demanda de esta urea de grado automotriz supere el 5 % de la producción mundial. El nuevo uso de la urea para controlar las emisiones de los vehículos podría conducir a una mayor inversión y ampliar la capacidad mundial de producción de urea".

Cómo funcionan los sistemas SCR de urea

Urea SCR limpia los gases de escape después de la combustión. La solución de urea se mantiene en un tanque de almacenamiento separado y se inyecta como una fina niebla en los gases de escape calientes. El calor descompone la urea en amoníaco, el verdadero agente reductor de NOx. A través de un convertidor catalítico, el amoníaco descompone el NOx en gas nitrógeno (N) y vapor de agua inofensivos. El escape ya no es un contaminante; la atmósfera es aproximadamente 80% gas nitrógeno.

Bill Herz, vicepresidente de programas científicos del Instituto de Fertilizantes, con sede en Washington, DC, dice: "Se escucha mucho sobre los efectos nocivos de los fertilizantes en los ecosistemas, pero poco sobre el papel positivo de la urea en la eliminación de contaminantes".

Doran dice: "Debido a que las tecnologías SCR reducen el escape de NOx a casi cero, los motores se pueden ajustar para maximizar la eficiencia del combustible". El resultado es un ahorro de combustible de hasta un 3%𔃃% y una reducción de las emisiones de dióxido de carbono.

"El escape que sale del tubo de escape de un vehículo equipado con SCR en realidad puede ser más limpio que el aire que lo rodea", agrega Doran.

De hecho, según Daimler Trucks, la eficiencia del motor lograda mediante el uso de la tecnología SCR en Europa ha ahorrado a los clientes más de 280 millones de litros de diésel y casi 500 millones de dólares en gastos de combustible. Al mismo tiempo, se ahorró al medio ambiente unas 800.000 toneladas métricas de dióxido de carbono.

Las preocupaciones de un camionero

"Estamos preocupados porque no sabemos lo suficiente sobre la nueva tecnología de la urea", dice Adam Collum, gerente y copropietario de Hellums Trucking Co. en Dennis, Mississippi, Estados Unidos.

"Un nuevo camión diésel de servicio pesado ahora cuesta alrededor de $100 000. Agregar el sistema SCR de urea agregará $10 000 al costo. ¿Cuánto más costará la solución de urea que quemamos? ¿Qué pasa con el mantenimiento? ¿La urea causará corrosión?"

Doran dice: "La urea puede ser corrosiva para el aluminio. Los sistemas SCR de vehículos y los dispensadores de DEF se han diseñado para adaptarse a esto y el DEF siempre se almacena en contenedores apropiados".

Tecnología BlueTec en Europa

Los nuevos SUV diésel que Daimler trae de Europa a Estados Unidos se denominan modelos BlueTec porque están equipados con sistemas de inyección BlueTec SCR, una tecnología que Mercedes-Benz ha utilizado en camiones y autobuses en Europa durante años. Para estos modelos, la urea vendrá en cartuchos que se reemplazarán durante el servicio normal.

Detroit Diesel Corp., una marca de Daimler Trucks North America, ha anunciado que utilizará la tecnología BlueTec en todos los futuros camiones.

El Mercedes-Benz E320 BlueTec ganó el premio World Green Car of the Year de 2007 en parte por "allanar el camino para la tecnología diésel súper limpia en todo el mundo". La tecnología de control de emisiones diésel BlueTec fue declarada la mejor tecnología nueva de 2007 por la Asociación de Periodistas Automotrices de Canadá.

Planificación para el futuro

El Grupo de partes interesadas de SCR de América del Norte se reunió para planificar aún más el desarrollo de una infraestructura de distribución y venta minorista para garantizar la disponibilidad de DEF en los Estados Unidos en agosto en Dearborn, Michigan. Las partes interesadas incluyen representantes de casi 200 organizaciones, incluidos fabricantes de vehículos diésel, productores actuales y potenciales de DEF, distribuidores y minoristas de combustible y equipos, así como la EPA de EE. UU. y el Departamento de Energía, según un comunicado de prensa de las partes interesadas de la SCR del 11 de agosto.

Parte del trabajo del Grupo de partes interesadas de SCR implica el desarrollo de un localizador de sitios web para DEF similar al que se usa para AdBlue en Europa.

En Europa, los precios de AdBlue casi se han duplicado desde mediados de 2007 y a los productores les resulta difícil absorber los aumentos de costos de la urea, informó Today's Trucking el 18 de julio de 2008, citando a Integer Research. "Agregue el hecho de que los productores obtienen mejores ganancias con la urea cuando se vende como fertilizante, y no es de extrañar que los precios hayan subido", indicó el informe.

DEF Fabricantes

Los fabricantes de fertilizantes tradicionales probablemente producirán la mayor parte de la urea DEF utilizada en los Estados Unidos. Los productores del Grupo de partes interesadas de SCR incluyen a Agrium, Brenntag North America, Dyno Nobel, Koch Industries, Potash Corporation of Saskatchewan y Terra Industries.

Stephen Zwart de Stamicarbon dice: "En Europa, la fabricación de AdBlue ha sido una bendición para muchos fabricantes de fertilizantes que ahora asignan parte de su producción a la solución de urea para la industria del transporte por carretera".

Logística de DEF

Keith Stokes dice que entregar urea a las gasolineras no debería ser un problema. “Aunque Estados Unidos tiene más de 30.000 gasolineras, solo 2.200 de ellas abastecen al 97% del mercado de vehículos pesados.

"Pero los tanques de almacenamiento de urea en algunas regiones necesitarán bobinas de calentamiento para mantener la solución por encima de su punto de congelación de 12 ° F [-11 ° C]".

Pilot Travel Centers, el operador minorista más grande de centros de viajes en los Estados Unidos, anunció planes de implementación para que DEF esté disponible "en la bomba" en más de 100 centros a mediados o finales de 2009 en un comunicado de prensa del 29 de septiembre. Los Centros Piloto también llevarán DEF empaquetado.

Producción de urea acuosa

Mientras tanto, Mitsubishi está aumentando la producción de solución acuosa de urea de alto grado para sistemas SCR de urea, según GreenCarCongress.com. La planta de la empresa en Kitakyushu, Japón, ha estado funcionando a un 20 % de su capacidad, unos 2 millones de litros al año. A medida que aumenta la demanda de SCR, los planes son aumentar la producción a 10 millones de litros en 2008 y alcanzar el 50% de la capacidad en 2009.

La demanda de Japón de urea acuosa de alto grado es de unos 20.000 kilolitros al año, pero fuentes de la industria esperan que aumente a unos 600.000 kilolitros en el futuro.

Necesidad de mayor producción y uso más eficiente de la urea

"Las nuevas demandas de urea para tratar los escapes de diésel harán que la investigación para mejorar la eficiencia de su uso como fertilizante sea aún más importante", dice Ramón Lazo de la Vega, especialista senior en ingeniería de IFDC. "IFDC trabaja en tres áreas principales para aumentar la eficiencia del uso de la urea: mediante la colocación profunda de briquetas de urea, especialmente en campos de arroz irrigados; mediante fertilizantes de liberación controlada; y mediante nitrificación e inhibidores de la ureasa que disminuyen las pérdidas de nitrógeno al aire a través de la volatilización y a las aguas subterráneas por lixiviación.

"También se están construyendo nuevas plantas de urea. Por ejemplo, se están abriendo dos grandes plantas de urea en Irán y una en Egipto, Nigeria, Omán y Rusia".

Amit Roy del IFDC dice: "La mayoría de los fertilizantes básicos que se usan hoy en día, incluidas las mejoras importantes de la urea para uso agrícola, fueron desarrollados por el programa de fertilizantes de la Autoridad del Valle de Tennessee (TVA) con sede en los EE. tecnología de fabricación actual, la energía equivalente a cuatro barriles de petróleo se utiliza para convertir el nitrógeno atmosférico 'libre' en 1 tonelada de urea.

"Las nuevas demandas enfatizan la necesidad de investigación para desarrollar una nueva gama de tecnología de mayor eficiencia energética, no solo para alimentos, sino ahora para su uso con combustible", dice Roy.

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