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几十年来，世界各地的商船一直依赖一种粘稠、浓厚的化石燃料，这种燃料需要加热到大约150°C才能通过船体的内部。重质燃油（HFO）是目前最脏的燃料之一。丹麦航运巨头马士基能源转型团队负责人Morten Bo Christiansen表示：“这是[石油]炼油过程的最后一步。可以说，是‘桶底’的东西。”
然而，随着国际海事组织（IMO）——负责管理全球航运的联合国机构——实施旨在迫使航运业削减硫和碳排放的新规定，重质燃油（HFO）正面临淘汰。这些新规定迫使像Christiansen这样的决策者争先恐后地研究，在众多潜在的未来燃料中，哪一种最终将取代它。
Christiansen的工作之一，以及数十位同事的工作，就是购买为马士基数百艘船舶提供动力的燃料。他说，重质燃油（HFO）和其他化石燃料已经开始被更清洁的替代品取代。
例如，在2023年中期，一艘价值1.6亿美元的新集装箱船“Laura Maersk”号开始在波罗的海运营。“它看起来和任何其他集装箱船一样，”Christiansen说。但“Laura Maersk”号从未烧过石油。取而代之的是，它由甲醇提供动力。甲醇的生产方式有很多种，并非所有都环保。然而，当甲醇可持续采购时，例如通过捕获垃圾填埋场产生的气体或通过可再生能源驱动的各种工艺生产，其污染性可以比化石燃料低得多。“Laura Maersk”号已经航行在北欧水域，而且全球造船厂的订单簿上还有 200多艘 能够使用甲醇的船舶。
英国曼彻斯特大学航运与气候变化研究员Simon Bullock表示，为了满足国际海事组织（IMO）旨在让航运业走上2050年净零排放之路的最新规定，商船将在短短六年内将碳排放量至少减少30%。他补充说，如果行业花费的时间超过这个时间，那么航运公司将几乎不可能以足够快的速度减排，以实现最雄心勃勃的监管目标。在 2023年发表的一篇论文 中，Bullock及其同事展示了，如果进展不够快，2015年《巴黎协定》的目标将岌岌可危。
要实现净零排放，淘汰重质燃油（HFO）是必须的。而且，为了最大程度地减少碳排放，目前一些船舶使用的液化天然气等替代化石燃料最终也需要淘汰。但是，对现有船舶进行改造以使用更清洁的燃料并非易事，而建造新船既不快速也不便宜。还有供应问题。就甲醇而言，全球目前的供应量远远不足以满足航运业的巨大需求。
因此，Christiansen及其他人面临的挑战是如何在没有重大的技术或后勤障碍的情况下，将船舶过渡到替代燃料——而且要在极短的时间内完成。
目前，唯一的前进方向是使燃料投入多样化。除了甲醇，航运业还在探索其他非化石燃料选项，如氢气、氨气、电力和 核能。鉴于后者的争议性——核能作为商船燃料难以普及，并且 几乎专门用于军用船舶 ——核能在未来几年内不太可能对航运产生任何影响。使用船载电池组为大量大型货船供电 也可能不太现实，因为电池的功率输出不足以弥补其尺寸和高昂的价格。
然而，氨气是一个有力的竞争者。氨气的主要优点是它是许多其他行业的重要商品——尤其是农业，每年都使用数百万吨的氨气作为肥料。氨气拥有成熟的供应链，并且许多世界港口已经储存了氨气。
然而，与甲醇一样，氨气也并非完美。首先，它 剧毒，因此事故和泄漏可能造成生态灾难。目前，没有港口允许氨动力船舶停靠——这一立场迫使 “Green Pioneer”号（一艘为同时运行氨气和柴油而改装的概念验证船）去年在阿联酋参加COP28会议时 使用化石燃料提供动力。
而且，与某些替代品相比，氨气更难燃烧。设计更可靠、更高效的氨燃烧发动机是一个巨大的挑战，目前正由像总部位于德国的MAN Energy Solutions这样的公司解决，该公司也制造了“Laura Maersk”号上的甲醇燃烧发动机。
MAN Energy Solutions的推广经理Lars Tingbjerg Danielsen解释说，氨气的燃点很高——需要高于650°C才能点燃——因此必须与二次引燃燃料一起燃烧。它的火焰也很不稳定。与甲醇相比，氨气的火焰速度（火焰在燃料燃烧时扩展的速度）慢六倍。如果发动机转速过快，燃烧会不稳定，导致氨气从发动机中泄漏。考虑到其毒性，这将是一个严重的污染风险。
Danielsen说，幸运的是，巨大的两冲程船舶发动机与小型发动机相比，转速相对较慢，因此更容易在其中维持氨气的燃烧。他的公司目前正使用高速相机研究燃料的点燃情况。
Danielsen补充说，确定最有效的燃料，部分取决于给定船舶的使用方式。甲醇供应设施的建造成本很高，因此甲醇燃料船舶可能最适合具有固定停靠港的重复性航线。 根据马士基麦金尼·默勒零碳航运中心的研究，他说，氨气的价格比甲醇便宜，而且很可能仍然如此，因此将其用于需要最多能源的大型船舶可能更有意义。
马士基方面表示，对燃烧氨气感兴趣。“我们肯定预计它将在未来的燃料组合中占有一席之地，”Christiansen说。然而，马士基或任何其他主要航运公司目前都没有氨燃烧船舶，Christiansen拒绝确认马士基今年是否计划宣布任何此类订单。据 预计，全球首艘氨动力货船“Yara Eyde”号将于2026年下水，目前全球约有十几艘氨燃烧船舶在订购中。
目前，航运业对Stephen Turnock最喜欢的替代燃料——氢气——并不特别热衷。但Turnock，一位英国南安普敦大学的海事工程师，喜欢氢气，因为，就像氨气一样， 它可以与可再生能源一起生产，而燃烧它只会产生蒸汽。（氨气燃烧产生氮气和水的混合物——不算太坏——而燃烧甲醇则产生二氧化碳和水。）
然而，行业对处理起来很困难的东西持谨慎态度。氢气在-235°C时蒸发——比月球夜晚的表面还要冷——因此将其液化并充入船舶的燃料箱需要大量的能量。而且，由于氢分子非常小（即使是纳米化学标准）， 氢气容易通过最细微的裂缝泄漏。
Christiansen说，马士基进行了一项氢气试点研究，发现使用氢气的成本高于甲醇和氨气。他说，这已经是相对而言，因为甲醇本身就比传统船舶燃料贵三倍。
因为氨气实际上含有氢气——氨气由一个氮原子和三个氢原子组成——所以也有机会采用混合方法：将船舶的燃料箱装满氨气，然后将其在船上化学转化为氢气。这个转化过程会损失氨气中60%的可用能量，但这个过程最终将实现零碳排放的推进。总部位于纽约的初创公司Amogy正在致力于今年晚些时候测试一艘采用这种混合方法的拖船。
然而，航运和气候研究员Bullock警告说，在争相寻找更清洁燃料的过程中，不要忽视该行业可以削减排放的所有其他方式。“该行业必须更加关注它能做的其他事情，”他说。例如，所谓的 风力辅助技术（一种真正的古老船舶推进方法）可以在不考虑其燃烧何种燃料的情况下，减少船舶主发动机所需的功耗。
Bullock认为，更严格的规定也可能在降低航运业的碳排放方面发挥作用。例如，港口可以根据去年IMO引入的一 项标准，拒绝进入能源效率等级不高的船舶。马士基的Christiansen表示，他支持航运业内部一些人提出的 绿色平衡机制 的提议，该机制将提高污染燃料的价格，以补贴更绿色的替代品。
但航运公司几乎没有时间进行重大变革了。Turnock说，该行业只有几年时间将碳排放量削减近三分之一——这在很大程度上是因为它“长期以来一直把头埋在沙子里”，回避了这个问题。
Christiansen仍然乐观。如果航运业能够实现转型，那么航空业等其他行业将更难推迟自己的绿色转型。“嘿，如果这些航运公司能做到这一点，”他说，“你们的借口是什么？”
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