Kan rensing av svovelutslipp fra skipsfarten dempe det totale klimaavtrykket?

Verdens skipsfart transporterer i størrelsesorden 80 prosent av alt gods på vår planet. Den er en av de viktigste brikkene i det puslespillet som utgjør vår moderne verden, og vår velstand er helt avhengig av global skipsfart. Det påligger oss et ansvar for å sørge for at de negative sidene ved skipsfarten er så små som mulige.

Blant disse negative sidene er at skipsfarten slipper ut omtrent tre prosent av menneskeskapte klimagasser og den står for inntil 15 prosent av all lokal luftforurensing. Frem til 2020 var en del av denne luftforurensingen svoveloksider fra skipenes eksos.

SINTEF Ocean jobber langs mange akser for å finne løsninger for minst mulig utslipp fra skipsfarten. Dette målet jobber vi mot vel vitende om at det ikke finnes alternativer til denne transporten og at enhver transport vil ha en påvirkning på miljøet.

Et nødvendig onde

Mer enn 75 prosent av alt drivstoff til global skipsfart var, og er, tungolje. Tungolje er et samlebegrep for reststoffet fra raffinering av råolje, og det meste av tungoljen inneholder svovel. I en skipsmotor bidrar dette svovelet til smøring i sylinderen i tillegg til at det forbrennes til svoveloksider (SO_x).

Og SO_x er en samling stoffer som gir opphav til luftveisplager hos folk og dyr, samt bidrar til forsuring av vassdrag og jordsmonn. I havet blir imidlertid SO_x nøytralisert på grunn av sjøvannets store bufferkapasitet for pH da sjøvann er basisk.

Etterspørsel og tilgjengelighet går ikke alltid hånd i hånd

I perioden fra 2016 til 2020 var det en stadig økende bekymring om det ville være nok tilgjengelig drivstoff med lavt svovelinnhold for verdens skipsfart, fordi det var usikkerhet om raffineriers kapasitet til å fjerne svovel fra tungoljen. Man antok at det ville bli knapphet på lavsvovel drivstoff med påfølgende høye priser. Derfor bestemte man at skip kunne bruke alternative måter for å fjerne svovelutslippet, og dette skjer altså ved bruk av eksosvasking med sjøvann.

Utgangspunktet for eksosvasking var å fjerne SO_x fra luft, ikke fra sjø. SO_x sluppet ut av eksosrøret på et skip blander seg med luft og vaskes ut av regn. Det samme skjer med sot og partikler, mesteparten havner til slutt i havet.

Ved å vaske eksosen med sjøvann i skorsteinen sørger man i prinsipp for at det samme skjer, prosessen gjør at SO_x transformeres til SO₄ – sulfat – som finnes naturlig i sjøvann. Bakgrunnskonsentrasjonen av sulfater i sjøvann er i størrelsesorden 2700 ppm. Dersom alle verdens skip brukte tungolje og sjøvannsvasking av eksos, i 150 år, ville konsentrasjonen ha økt med mindre enn 2 ppm.| 

Eksosvasking bedrer luftkvaliteten

Vasking av eksos er med andre ord et nullsumspill for havet, men en vesentlig forbedring for luftkvalitet. Med et forbehold, og det er at ved eksosvasking kan utslippene til sjø konsentreres i mindre områder med mindre man tar hensyn til dette. Det er her MARPOL-regelverket kommer inn og skal sørge for at det ikke skjer.

Det finnes to hovedløsninger for eksosvasking. Den ene har en lukket sirkulasjon av vaskevann hvor man renser vaskevannet, tilsetter aktive kjemikalier og gjenbruker det. Den andre er en åpen krets hvor vannet tas inn i skipet, sendes gjennom eksosvaskeren, renses og deretter slippes ut igjen i henhold til MARPOL.

Et av de store spørsmålene er hvor mye utslipp til sjø oppstår som følge av eksosvasking?

Vi ønsker å presisere her at det er helt klart at eksosvasking tilfører forurensing, spørsmålet er altså ikke om, men hvor mye. Det er viktig å presisere at eksosvaskeren i seg selv ikke tilfører noen stoffer, den bruker kun sjøvann som medium.

Forurenset vann inn = forurenset vann ut

Man kan svare på dette spørsmålet ved å ta prøver av vannet som kommer fra eksosvaskingen og analysere dette for de stoffene man er bekymret for. For de stoffene der analysen viser null settes verdien til halvparten av deteksjonsgrensen. Hvis man så forer disse utslippstallene inn i en spredningsmodell kan man vise hvordan vaskevannet kan påvirke sjøvannet skipet seiler gjennom.

Hvis man antar at det sjøvannet som tas inn i skipet for å brukes til eksosvasking er helt rent og upåvirket så vil denne metoden gi et svar som antar at all forurensing stammer fra eksosvaskingen.

Vaskevannet som brukes i en eksosvasker tas fra en sjøkiste i skipets side. Hele skroget på et skip er ofte dekket av stoffer som skal hindre begroing– såkalte biocider, og som navnet tilsier skal disse stoffene hindre utvikling av, og i noen tilfeller drepe, marine organismer. De er tillatt brukt på skip, men fører også til utslipp av stoffer i havet som havet gjerne skulle vært foruten.

Når skipet seiler i allerede forurenset vann, slik man typisk finner i skipskorridorer, havneområder og kystnære strøk, vil denne forurensingen bli med sjøvannet inn i vaskeren. Alt dette avgir stoffer som følger sjøvannet inn i systemet og som følgelig også blir med ut.

Det er viktig å forstå at disse stoffene er til stede, uavhengig av om skipet bruker eksosvasking eller ikke, og at de frigis til vannmassene når skip beveger seg gjennom.

For å bestemme den netto tilførte forurensing fra eksosvasking må man gjøre den samme analysen på vannet som går inn i skipet som det vannet man slipper ut. Og så må den forurensingen som kommer inn trekkes fra den forurensingen som går ut. På den måten kan man bestemme hva eksosvaskingen i seg selv tilfører av forurensing.

Utslipp fra alternativer til tungolje må kartlegges

Alternativet til å bruke eksosvasking er å bruke lav- eller ultralav-svovel tungolje – eller marin dieselolje. Som tidligere nevnt fungerer svovel primært som en del av smøringen i motorens sylinder, og denne egenskapen må erstattes med et annet stoff i lav- og ultralav-svovel tungolje. Hvilke stoffer som faktisk benyttes som erstatning vites ikke, fordi regelverket ikke stiller krav til dette.

Det er ikke foretatt systematiske undersøkelser av hvilke tilleggsforurensinger som kommer på grunn av de nye stoffene som skal opprettholde sylindersmøringen. Videre vil all eksos som kommer fra skip utsettes for vær, vind og nedbør – og det meste ender i havvannet.

Det å fjerne svovel fra tungolje er en energikrevende prosess. SINTEF Ocean har sett på konsekvensene av dette i forhold til utslipp av klimagasser, og finner at slik fjerning kan gi økte klimagassutslipp totalt, i størrelsesorden 4-5 prosent høyere enn hva man får med bruk av eksosvasking. Andre studier har funnet reduksjon i GHG opp mot 25 prosent.

Det seiler i dag omtrent 6000 skip med åpen-krets eksosvaskere. Det er veldig få nybygg som bestilles med slike systemer. Ifølge en av de største produsentene av slike systemer forventes en vekst til omtrent 15000 skip i 2050, gitt at ombord fangst og lagring av CO₂ vil bli betydelig fordi dette benytter systemer tilsvarende eksosvaskere for SO_x.

SINTEF Ocean jobber med å finne metoder og teknologier for reduksjon av forurensing i havet fra skipsfarten, og vi støtter den pågående innsatsen for å få det til.