7.5 Loftmengun

Eldsneytisbrennsla um borð í skipum hefur í för með sér losun ýmissa loftmengunarefna sem geta haft áhrif á heilsu manna og umhverfi. Auk þess getur notkun ósoneyðandi efna og gróðurhúsalofttegunda á kælikerfi (og áður fyrr á brunavarnakerfi) um borð í skipum valdið loftmengun. Mengunarvarnabúnaður um borð dregur úr losun loftmengunarefna í andrúmsloftið, en í sumum tilvikum eru slík hreinsikerfi með opna hringrás, sem þýðir að ýmis mengunarefni lenda í sjónum í stað þess að sleppa út í andrúmloftið.

Mynd 7.9. Siglingar valda loftmengun. Vinstra megin má sjá útblástur loftmengunarefna frá skipi. Hægra megin má sjá kælikerfi um borð í skipi en kælimiðlarnir sem notaðir eru geta verið ósoneyðandi lofttegundir og/eða gróðurhúsalofttegundir.

Viðauki VI við MARPOL fjallar um varnir gegn loftmengun frá skipum. Viðaukinn miðar að því að minnka losun loftmengunarefna (s.s. SO2, NOx og ryk) í útblæstri skipa og bannar vísvitandi losun ósoneyðandi efna. Einnig er að finna í viðaukanum reglur um orkunýtni til að takmarka losun gróðurhúsalofttegunda vegna brennslu eldsneytis.

Viðauki VI takmarkar einnig losun rokgjarnra lífrænna efna (VOC) frá olíuflutningaskipum. VOC myndast við brennslu eldsneytis og meðhöndlun olíuvara, en síðarnefndi þátturinn er helsta uppspretta rokgjarnra lífrænna efna frá skipum. Einkum losnar mikið magn rokgjarnra lífrænna efna þegar farmtankar olíuflutningaskipa eru fermdir. Þegar eldsneyti hefur verið dælt af farmtönkum inniheldur tankrýmið mikið magn af loftbornum rokgjörnum lífrænum efnum, sem þrýstast út úr tönkunum þegar þeir eru fylltir að nýju. Einnig getur uppgufun átt sér stað meðan skipið er á ferð. Til að takmarka losun rokgjarnra lífrænna efna hefur verið komið fyrir viðurkenndum búnaði til að takmarka losun þeirra efna sem gufa upp (VECS, e. vapour emission control system). Slíkur búnaður getur bæði verið um borð í skipum og í landi. Olíuflutningaskip skulu vera með VOC-áætlun þar sem fram koma upplýsingar um búnað og aðgerðir til að takmarka losun rokgjarnra lífrænna efna.

Viðauki VI inniheldur ákvæði um brennslu úrgangs um borð í skipum. Brennsluofnum um borð þurfa að fylgja staðfestingar á að útblástursstaðlar séu uppfylltir. Þá er bannað að brenna ákveðnum úrgangsflokkum, s.s.:

  • farmleifum sem falla undir viðauka I-III,
  • PCB og úrgangi sem inniheldur þungmálma,
  • olíuafurðum sem innihalda halógena,
  • seyru og olíusora sem ekki hefur myndast um borð og
  • leifum úr hreinsibúnaði fyrir útblástur.

Hér á eftir verður fjallað nánar um losun ósoneyðandi efna, losun gróðurhúsalofttegunda (CO2, HFC) og losun heilsuskaðlegra loftmengunarefna sem myndast vegna bruna eldsneytis. Einnig verður fjallað um leiðir til að draga úr losun framangreindra efna.

7.5.1. Ósoneyðandi efni

Í kringum aldamótin 1900 voru eitraðar lofttegundir á borð við ammoníak, metýlklóríð og brennisteinsdíoxíð notaðar sem kælimiðlar. Farið var að leita að staðgengilsefnum í kjölfar alvarlegs slyss sem varð þegar metýlklóríð lak af kælikerfi í Bandaríkjunum og olli dauða fólks á þriðja áratug síðustu aldar. Klórflúorkolefni (CFC) voru samsett í fyrsta sinn árið 1928 og hófst magnframleiðsla nokkrum árum síðar. Klórflúorkolefni (oft kölluð freon eftir frægasta vörumerkinu) eru hvorki eitruð né eldfim og innihalda eins og nafnið bendir til klór, flúor og kolefni. Mörg þeirra hafa suðumark nálægt stofuhita sem gerir þau m.a. að sérlega gagnlegum kælimiðlum. Auk þess hafa þau verið notuð sem drifefni í úðabrúsa, til að blása út frauðplast og sem leysiefni til að hreinsa fitu. Í skipum hafa freonar nær eingöngu verið notaðir sem kælimiðlar. Framleiðsla halóna hófst nokkru síðar en þeir hafa mestmegnis verið notaðir sem slökkvimiðlar, þar á meðal um borð í skipum. Halónar innihalda kolefni, bróm og flúor. Halón og freon eru mjög stöðug efni sem þótti til að byrja með mikill kostur. Þá brotnuðu þau lítið niður í búnaðinum sem innihélt efnin og endingartíminn því langur. Efnin losna út í andrúmsloftið vegna óhappa og vegna leka frá kæli- og slökkvikerfum. Vegna þess hve stöðug efnin eru brotna þau lítið sem ekkert niður í veðrahvolfinu. Þau berast svo með tímanum upp í heiðhvolfið þar sem útfjólublátt ljós klýfur halógenana (klór og bróm) frá og þá fara af stað efnahvörf sem valda þynningu ósonlagsins.

Lofthjúpur jarðarinnar er þunnt lag lofttegunda sem umlykur hnöttinn. Þetta þunna lag, með sína einstöku efnasamsetningu (sjá töflu 3.1 í kafla 3.2), er gríðarlega mikilvægt. Lofthjúpurinn ver okkur gegn hættulegri geislun frá sólinni og heldur hitastigi á jörðinni í jafnvægi. Það er sér í lagi ósonlagið í heiðhvolfi sem ver okkur gegn útfjólublárri geislun sólarinnar. Óson (O3) er lofttegund sem samanstendur af þremur súrefnisatómum í stað tveggja í venjulegu súrefni (O2) andrúmsloftsins. Óson verður til þegar venjulegt súrefni verður fyrir útfjólublárri geislun sólarljóssins og er myndun þess langmest í 20-35 km hæð (í þessari hæð er orka sólarljóssins nægjanleg til að sundra súrefninu). Óson er sífellt að myndast, eyðast og flytjast til með náttúrulegum hætti en heildarmagn þess í lofthjúpnum hélst óbreytt í langan tíma. Ástand ósonlagsins hélst því stöðugt. Upp úr 1980 urðu vísindamenn varir við að ósonlagið hafði þynnst og útfjólublá geislun við yfirborð jarðar aukist á sama tíma. Eyðingin var rakin til þess að klór og bróm í ósoneyðandi efnum, s.s. freonum og halónum, höfðu borist út í andrúmsloftið. Freon og halón eru mjög stöðug efni og brotna því lítið sem ekkert niður í veðrahvolfi. En þegar þau berast í heiðhvolfið klýfur útfjólublátt ljós halógenana (klór, bróm) frá. Halógenarnir virka eins og hvatar í efnahvörfum, þar sem hver ósonsameindin af annarri brotnar niður. Halógenarnir koma óbreyttir út úr hvörfunum og geta brotið niður næstu ósonsameind, og svo koll af kolli. Hver klórfrumeind (eða brómfrumeind) getur þannig brotið niður um 10.000-100.000 ósonsameindir. Verulega hefur verið dregið úr notkun ósoneyðandi efna vegna Montreal-bókunarinnar um ósoneyðandi efni frá árinu 1987 (sjá nánar kafla 8.4).
Þegar ósoneyðingin uppgötvaðist var farið að leita að staðgengilsefnum fyrir halóna og freona. Í stað klórflúorkolefna voru til að byrja með notuð vetnisklórflúorkolefna (HCFC) en þar sem þau innihalda vetni að hluta hafa þau minni ósoneyðingarmátt en klórflúorkolefnin. Síðar var bæði CFC og HCFC skipt út fyrir vetnisflúorkolefni (HFC). HFC-efni eyða ekki ósonlaginu en eru hins vegar gróðurhúsalofttegundir. Á síðustu árum hafa náttúrlegir kælimiðlar (t.d. kolsýra og ammóníak) verið að ryðja sér aftur til rúms. Viðauki VI við MARPOL bannar vísvitandi losun ósoneyðandi efna. Þá bannar hann uppsetningu nýs búnaðar (kælikerfa, brunavarnakerfa) sem inniheldur ósoneyðandi efni um borð í skipum. Samkvæmt viðaukanum var þó leyfilegt að setja upp ný kerfi sem innihalda HCFC-efni til ársins 2020. Íslensk löggjöf gengur lengra en viðauki VI við MARPOL. Innflutningur nýframleiddra CFC-efna hefur verið bannaður hérlendis frá því í janúar 1995 og innflutningur endurunninna CFC-efna frá því í nóvember 1997. Innflutningur nýframleiddra halóna hefur verið bannaður frá því í ágúst 1993 og innflutningur endurunninna halóna frá því í nóvember 1997. Bannað hefur verið að setja upp og flytja inn kerfi og búnað með HCFC efnum frá árinu 1997. Settir voru stigminnkandi innflutningskvótar á HCFC-efni. Innflutningur á nýframleiddum HCFC-efnum hefur verið bannaður síðan 2010 og allur innflutningur slíkra efna hefur verið bannaður síðan í ársbyrjun 2015. Enn er þó að finna íslensk skip sem eru með HCFC-efni um borð, en þar sem framboð efnanna er mjög takmarkað (hugsanlega eiga viðkomandi útgerðir gamlar birgðir eða kaupa efnin annars staðar frá) hlýtur þeim að verða skipt út á allra næstu árum.

Mynd 7.10. Lofthjúpur jarðar. Ljósmynd tekin í Alþjóðlegu geimstöðinni.

7.5.2. Gróðurhúsalofttegundir

Flutningaskip sjá um meira en 80% af öllum vöruflutningum í heiminum og má rekja um 2,2% af losun gróðurhúsalofttegunda á heimsvísu til notkunar eldsneytis í alþjóðlegum siglingum. Búist er við að losun vegna alþjóðasiglinga muni aukast á næstu árum með auknum vöru- og fólksflutningum (þ.á m. vegna skemmtiferðaskipa). Losun gróðurhúsalofttegunda á hvern t-km er mun minni þegar vörur eru fluttar með skipum en þegar vörur eru fluttar landleiðina eða með flugi.

Mynd 7.11. Samanburður á losun gróðurhúsalofttegunda vegna vöruflutninga með skipum, bílum og flugi.

Hluta losunar gróðurhúsalofttegunda vegna siglinga má rekja til efnanotkunar um borð. Halón og freon eru sem fyrr segir ósoneyðandi lofttegundir. Þessi efni eru einnig öflugar gróðurhúsalofttegundir og því hefur útfösun þeirra áhrif á losun gróðurhúsalofttegunda vegna siglinga. Hins vegar eru sum staðgengilsefni fyrir ósoneyðandi kælimiðla einnig öflugar gróðurhúsalofttegundir. Þetta á einkum við um vetnisflúorkolefni (HFC). Framleiðsla og notkun HFC-efna hefur aukist mikið á síðustu árum og eru þau talsvert notuð sem kælimiðlar um borð í skipum. Stutta umfjöllun um helstu gróðurhúsalofttegundir er að finna í kafla 3.4 og ítarlega er fjallað um gróðurhúsaáhrif og loftslagsbreytingar í kafla 3.3. Í kafla 3.6 er svo fjallað um áhrif losunar koldíoxíðs og aukinna gróðurhúsaáhrifa á hafið.

Eins og fram kom í kafla 7.5.1 hafa ósoneyðandi efni verið bönnuð. Nú er einnig stefnt að útfösun HFC-efna. Gerð hefur verið breyting á Montreal-bókuninni (Kigali-breytingin, sjá kafla 8.4), en skv. henni er gert ráð fyrir að notkun vetnisflúorkolefna verði að mestu leyti hætt á heimsvísu árið 2036. Með reglugerð nr. 1066/2019 um flúoraðar gróðurhúsalofttegundir voru settir innflutningskvótar á HFC-efni hérlendis og fara þeir stigminnkandi á næstu árum. Innflutningskvótarnir voru svo minnkaðir með reglugerð nr. 1425/2020 um breytingu á fyrrnefndri reglugerð. Því mun draga úr losun þessara efna í náinni framtíð.

Viðauki VI við MARPOL inniheldur kröfur um orkunýtni í skipum sem eru stærri en 400 brúttótonn. Tilgangurinn með þessu er að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda vegna brennslu eldsneytis í siglingum. Í fyrsta lagi er um að ræða hönnunarstuðul fyrir orkunýtni (EEDI, e. energy efficiency design index). EEDI gerir kröfu um lágmarksorkunýtni á hvern t-km fyrir mismunandi stærðir og gerðir skipa. Stuðullinn gildir um búnað nýrra skipa til að draga úr losun koldíoxíðs vegna eldsneytisbrennslu og er útgerðum frjálst að velja þær leiðir sem þeim hentar (leiðirnar snúast m.a. um hönnun skipa, nýja tækni, eða að draga úr hraða). Í öðru lagi er um að ræða almennar reglur um orkusparnað í rekstri og er útgerðum skipa skylt að útbúa áætlun um orkunýtni (SEEMP, e. ship energy efficiency management plan). Þá skal hafa um borð alþjóðlegt orkunýtingarskírteini (IEEC, e. international energy efficiency certificate). Þessar aðgerðir eiga að minnka losun gróðurhúsalofttegunda vegna eldsneytis frá skipum verulega. Á móti kemur hins vegar að búist er við talsverðum vexti í alþjóðlegum siglingum á næstu árum og áratugum. Því hefur Alþjóðasiglingamálastofnunin (IMO, e. International Maritime Organisation) samþykkt stefnu um að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda frá skipum um að minnsta kosti 50% fyrir árið 2050 miðað við árið 2008. Stefnan verður útfærð á næstu árum. Fyrsta skrefið er að safna saman nauðsynlegum upplýsingum og því eru útgerðum stórra skipa nú skyldugar til að skila árlega inn upplýsingum sem tengjast losun gróðurhúsalofttegunda, m.a. nákvæmum upplýsingum um eldsneytisnotkun.

7.5.3. Loftmengun tengd bruna eldsneytis

Eldsneyti er brennt um borð í skipum til að knýja aðalvélar (sem drífa skipið áfram) og ljósavélar (vélar sem framleiða m.a. rafmagn og hita um borð). Þegar eldsneyti er brennt myndast margvísleg loftmengunarefni, s.s. kolmónoxíð (CO), óbrennd eða illa brennd vetniskolefni (VOC, e. volatile organic compounds), fjölhringja arómatísk kolvetni (PAH, e. polyaromatic hydrocarbons), brennisteinsdíoxíð (SO2), köfnunarefnisoxíð (NOx), ryk (þ.á m. sót), þrávirk lífræn efni (POP, e. persistent organic pollutants) og þungmálmar (t.d. blý (Pb), kadmíum (Cd) og kvikasilfur (Hg)). Öll þessi efni eru hættuleg heilsu fólks en sum þeirra hafa einnig margvísleg áhrif á umhverfið (tafla 7.1). Loftmengunarefni hafa mislangan líftíma í andrúmslofti. Þau dreifast um andrúmsloftið og styrkur þeirra minnkar og/eða þau eyðast fyrir tilstilli náttúrulegra ferla. Þannig hreinsast sum efnin úr andrúmslofti með regni eða þurri ákomu; önnur efni, svo sem CO og VOC, oxast yfir í CO2 með tímanum. Ýmis loftmengunarefni geta umbreyst efnafræðilega og myndað önnur loftmengunarefni. Þannig geta NOx og SO2 hvarfast yfir í nítrat og súlfat sem síðan mynda úðaagnir í andrúmslofti. Eins taka VOC og NOx þátt í flóknum efnahvörfum og mynda óson við yfirborð jarðar þegar hiti er hár og sólarinngeislun mikil. Eins mikilvægt og óson er í heiðhvolfi þar sem það myndar verndandi ósonlag, þá er það skaðlegt í veðrahvolfi (sbr. töflu 7.1 og mynd 7.12). Mynd 7.12 gefur yfirlit yfir hegðun helstu loftmengunarefna í andrúmslofti og áhrif þeirra á heilsu og umhverfi.

Óson er sérstakt loftmengunarefni. Óson er ekki að finna í útblæstri en myndast við efnahvörf annarra loftmengunarefna (VOC og NOx) þegar hiti og sólarinngeislun eru nægjanleg til að koma hvörfunum af stað. Á slíkum dögum myndast einnig önnur afleidd loftmengunarefni, s.s. PAN (peroxýasetýlnítrat) og úðaagnir. Úr verður svokölluð mengunarþoka (e. SMOG, (samsett úr smoke (reyk) og fog (þoku)), en hún er algeng í ýmsum stórborgum, sérstaklega þar sem mengun er mikil, sólarstundir margar og loft kyrrstætt. Þetta á m.a. við um Los Angeles.

Mynd 7.12. Loftmengunarefni í útblæstri, hegðun þeirra í andrúmslofti og áhrif þeirra á heilsu og umhverfi.

Sum loftmengunarefnin myndast vegna ófullkomins bruna, önnur vegna óhreininda í eldsneytinu og köfnunarefnisoxíð myndast þegar hitastig í brunahólfi er nægjanlega hátt til að súrefni og köfnunarefni andrúmsloftsins hvarfast saman (mynd 7.13). Meira magn köfnunarefnisoxíða myndast þegar eldsneyti er brennt um borð í skipi en þegar því er brennt í bílum. Þetta má annars vegar rekja til þess að hitastigið í brunahólfi er hærra í skipum og hins vegar eru bílar útbúnir hvarfakútum sem hreinsa stærstan hluta köfnunarefnisoxíðanna úr útblæstri. Þegar olía er brennd á sjó myndast meira magn af díoxíni en þegar olía er brennd í landi þar sem brennsluloftið (andrúmsloftið) inniheldur salt og þar með klór. Þrávirk lífræn efni og þungmálmar eru oftast bundin við rykagnir í útblæstri. Þó getur kvikasilfur a.m.k. að hluta verið til staðar í gufuformi og losnað þannig. Umfjöllun um díoxín og önnur þrávirk lífræn efni er að finna í kafla 5.4 og umfjöllun um þungmálma í kafla 5.3.
 Tafla 7.1. Loftmengunarefni sem myndast vegna bruna eldsneytis, ástæður myndunar og áhrif á heilsu fólks og umhverfi.
LoftmengunarefniÁstæða myndunarAfleiðingar
COÓfullkominn bruni.
CO er milliafurð þegar kolefni oxast yfir í CO2. CO myndast þegar hitastig er ekki nógu hátt, viðverutími í brunahólfi er of stuttur og þegar súrefnismagn er ekki nægjanlegt.
Binst hemóglóbíni í blóðinu óafturkræft -> minni einbeiting, minnkuð afköst, höfuðverkur.

Banvænt í miklu magni.
VOC (rokgjörn lífræn efni, s.s. arómatar, alkanar, aldehýð, ketónar, vetnishalókolefni)Ófullkominn bruni, ónóg blöndun eldsneytis og lofts. Eldsneytið gufar upp og/eða oxast aðeins að hluta. Í loftskorti getur termískt niðurbrot leitt til myndunar vetniskolefna sem ekki voru til staðar í eldsneytinu í upphafi. Margvísleg áhrif eftir því hvaða efni á í hlut. M.a. erting augna og öndunarfæra. Sum eru krabbameinsvaldandi og/eða geta haft áhrif á taugakerfi. Vond lykt af sumum.

Eiga, ásamt NOx, þátt í ósonmyndun í veðrahvolfi við sérstök veðurfarsskilyrði.
PAHÓfullkominn bruni. Súrefnisskortur við bruna.Krabbameinsvaldandi.
Díoxín Bruni við 200-600°C í nærveru klórs. Meðal eitruðustu efna sem þekkt eru. Geta valdið klórbólum. Valda skemmdum á nýrum, lifur og taugakerfi. Krabbameinsvaldandi og hormónaraskandi.
Sót/ryk – ýmis efni, s.s. PAH og þungmálmar, sogast á rykiðÓfullkominn bruni, ónóg blöndun eldnseytis og lofts. Súrefnisskortur leiðir til termísks niðurbrots, sem veldur því að vetnisatómin klofna frá og sót myndast. Rykið, og sót, inniheldur einnig ásoguð lífræn efni (t.d. díoxín og PAH), málma (Pb, Cd) og aðrar agnir (NH4, NO3, Br, Cl).Dísilsót er krabbameinsvaldandi. Lungnagengar rykagnir eru í eðli sínu hættulegar. Rykið ertir öndunarveginn. Ásoguð efni komast með rykögnunum ofan í öndunarveginn og geta valdið þar skaða. Fínar rykagnir geta borist í blóðrásina og haft áhrif heilann og á hjarta- og æðakerfið.

Sót hefur áhrif á hlýnun jarðar.
Þungmálmar – s.s. Pb, Cd, HgEfni sem er að finna í vissu eldsneyti, bæði sem íblöndunarefni og eins af náttúrulegum völdum, losna með útblæstri, þegar eldsneyti er brennt.Margvísleg skaðleg áhrif, m.a. á taugakerfi og nýru.
SO2 Oxun brennisteins sem er í eldsneytinu. Ertir slímhúð öndunarfæra og augna. Veldur fjölgun bronkítistilfella.

Hvarfast yfir í SO3 í andrúmsloftinu og veldur súrri ákomu/súru regni.
NOx (NO og NO2)NO myndast að mestu við bruna köfnunarefnis úr andrúmslofti við mikinn hita í vélum. Myndast einnig en í minna mæli vegna oxunar köfnunarefnis sem eldsneytið inniheldur. NO oxast fljótt yfir í NO2 í andrúmslofti. Stuðlar að öndunarfærasjúkdómum og hefur áhrif á lungnastarfsemi. Veldur súrri ákomu/súru regni.

Á - ásamt VOC - þátt í ósonmyndun í veðrahvolfi við sérstök veðurfarsskilyrði.
ÓsonMyndast við ljósefnafræðileg hvörf köfnunarefnisoxíða og vetniskolefna. Hefur áhrif á lungnastarfsemi (öndunarerfiðleikar, astmatilfelli), ertir augu.

Hefur neikvæð áhrif á gróður og uppskeru.
Á 6. og 7. áratug síðustu aldar urðu vísindamenn varir við verulegan samdrátt í fjölda fiska og jafnvel fiskidauða í stöðuvötnum í Skandinavíu, norðausturhluta Bandaríkjanna og Kanada. Í öllum tilvikum kom í ljós að súrt regn hafði breytt efnasamsetningu stöðuvatnanna. Rigningin hafði orðið súr (pH < 5) vegna mengunarefna í andrúmslofti. Köfnunarefnisoxíð (NOx) og brennsteinsdíoxíð (SO2), sem myndast vegna eldsneytisbrennslu, geta ferðast langar leiðir í andrúmsloftinu. Þau leysast svo upp í vatnsdropum í andrúmslofti og mynda sýru (saltpétursýru (HNO3) og brennisteinssýru (H2SO4)) sem fellur svo með úrkomu til jarðar. Þaðan kemur nafnið súrt regn, en mengunarefnin geta einnig fallið til jarðar með þurri ákomu. Sýrustig stöðuvatna og jarðvegs, sem verður fyrir súru regni, lækkar. Áhrif á lífríki má bæði rekja til breytinga á sýrustigi og til aukinnar uppleysingar ýmissa málma (s.s. áls) úr jarðvegi. Súrt regn hefur einnig í för með sér skemmdir á gróðri og byggingum – sér í lagi gömlum byggingum með marmaraskreytingum. Vegna áhrifa súrs regns á stöðuvötn og skóga hefur verið gripið til aðgerða til að draga verulega úr útblæstri þessara efna (sérstaklega brennisteinsdíoxíðs, en losun þess dróst saman um 80% í Evrópu frá 1970 til 2010).

Magn og samsetning loftmengunarefnanna sem myndast við brennslu eldsneytis um borð í skipum er háð ýmsum þáttum, svo sem tegund, stærð, afli, aldri og viðhaldi véla. Þá skiptir tegund eldsneytis miklu máli, sem og hitastig í brunahólfi og hvort og þá hvers konar mengunarvarnabúnaður er um borð. Í alþjóðlegum siglingum eru svartolía og gasolía mest notuðu olíutegundirnar (sjá nánar um olíuhreinsun í kafla 2.6 og eiginleika olíu í kafla 2.7). Þungar olíur eins og svartolía innihalda mun meira af aðskotaefnum (brennisteini og þungmálmum) en léttari olíur (gasolía). Sum skip ganga fyrir fljótandi jarðolíugasi (LPG, sjá kafla 2.6) eða fljótandi jarðgasi (LNG, e. liquified natural gas, s.s. fljótandi metangas) en slíkt eldsneyti inniheldur mjög lítið af aðskotaefnum.

Mynd 7.13. Þættir sem hafa áhrif á myndun loftmengunar vegna eldsneytisbrennslu um borð í skipum.

Viðauki VI við MARPOL inniheldur ákvæði til að draga úr losun köfnunarefnisoxíða og brennisteinsdíoxíðs við brennslu eldsneytis. Þar kemur fram hvaða árangri skuli náð en útgerðir geta valið þær leiðir sem þeim henta til að draga úr mengun. Auk þess að sinna eðlilegu viðhaldi og endurnýjun er hægt að grípa til ýmissa aðgerða, s.s.:

  • Skipta um eldsneyti. Stór hluti þess eldsneytis sem notað er í alþjóðasiglingum er af frekar lélegum gæðum og inniheldur mikið magn brennisteins og annarra aðskotaefna. Auk þess myndast mun meira sót þegar lággæðaeldsneyti er brennt. Svartolía er sem sagt mikið notuð í alþjóðlegum siglingum enda yfirleitt mun ódýrari en gasolía. Á Íslandi er svartolía notuð að hluta á fiskiskipaflotann þó mestmegnis sé notuð gasolía. Mikið er rætt um orkuskipti í skipum um þessar mundir, aðallega í tengslum við loftslagsmál. Ýmsir möguleikar eru í athugun og verið að prufukeyra aðra orkugjafa, s.s. rafmagn, metanól o.fl. Eftir því sem gæði eldsneytis aukast mun loftmengun minnka.
  • Bæta vélarhönnun, búnað fyrir innsprautun eldsneytis og rafræna tímasetningu. Þetta bætir orkunýtni (og því verður losun koldíoxíðs minni) og dregur úr myndun svifryks og rokgjarnra lífrænna efna.
  • Endurhringrása útblásturslofti, þ.e. leiða hluta útblástursins aftur inn í brunahólfið. Þannig er hægt að minnka NOx um 10-30%. Einnig er hægt að sprauta vatni (sjó) inn í brunahólfið til að lækka hitastigið og þar með draga úr myndun NOx.
  • Nota sértæka afoxun með eða án hvata. Þá er þvagefni, og í sumum tilfellum hvata, bætt í útblásturinn áður en hann fer út um strompinn. Við það afoxast NOx í hreint köfnunarefni (N2) og vatn (H2O). Ef hvati er notaður er hægt að draga úr losun köfnunarefnisoxíða um 85-95% en um 75-95% ef ekki er notaður hvati. Þessi tækni er enn í þróun og er ekki mikið notuð í skipum enn sem komið er.
  • Nota vothreinsibúnað (sjóþvegil (e. sea water scrubber)). Í vothreinsibúnaðinum er sjór notaður til að þvo útblásturinn og við það dregur bæði úr losun ryks/sóts og brennisteinsdíoxíðs (og örlítið úr losun köfnunarefnisoxíða). Til eru tvær megingerðir af vothreinsibúnaði (sjá mynd 7.14) – annars vegar búnaður með opna hringrás og hins vegar búnaður með lokaða hringrás. Opin hringrás hefur í för með sér losun skolvatnsins í sjó. Auk þess að innihalda hættuleg efni s.s. þungmálma, sót og PAH, getur slík losun lækkað sýrustig sjávar staðbundið þar sem losun á sér stað, leitt til hitastigshækkunar og aukins gruggs). Sjóþveglar eru frekar ódýrir í uppsetningu og rekstri og því oft teknir fram yfir þann kost að skipta um eldsneyti.

Mynd 7.14. Vothreinsibúnaður (sjóþvegill) með opna hringrás (vinstra megin) og lokaða hringrás (hægra megin).

Ákvæði til að draga úr losun köfnunarefnisoxíða

Ákvæði viðauka VI við MARPOL varðandi losun köfnunarefnisoxíða tekur til skipa með dísilvélar með meiri afköst en 130 kW (kílóvött) ef þau hafa verið smíðuð (eða verið breytt mikið) eftir 1. janúar 2000. Mörk fyrir NOx er skipt í þrep og miðast við aldur skipa og snúningshraða vélarinnar (sjá mynd 7.15). Þrep 3 gildir fyrir skip sem smíðuð eru eftir 1. janúar 2016, eru stærri en 500 brúttótonn eða lengri en 24 metrar, og sigla á sérhafsvæðum fyrir köfnunarefnisoxíð (NECA, e. nitrogen emission control area). Sem stendur eru sérhafsvæðin við N-Ameríku og Karíbahaf skilgreind sem NECA-svæði. Árið 2021 munu Eystrasalt og Norðursjór verða NECA-svæði og mun þrep 3 gilda fyrir skip sem sigla þar um og eru smíðuð eftir árið 2021. Í loftmengunarvarnaskírteini (EIAPP, e. engine international air pollution prevention certificate) sem vera þarf um borð, kemur fram á hvern hátt vélarnar uppfylla kröfur viðaukans.

Mynd 7.15. Vinstra megin má sjá mörk fyrir NOx í g/kWh miðað við snúningshraða vélar. Hægra megin má sjá að losun NOx er víða mikil í borgum – siglingar eru hins vegar mikilvæg uppspretta köfnunarefnisoxíða og sjá má greinilega mikla losun á helstu siglingaleiðum.

Ákvæði til að draga úr losun brennisteinsdíoxíðs

Magn brennisteinsdíoxíðs í útblæstri skipa er beintengt magni brennisteins í eldsneyti. Auk þess hefur magn brennisteins áhrif á myndun agna. Leyfilegt magn brennisteins í skipaeldsneyti hefur farið lækkandi síðustu ár, eins og sjá má í töflu 7.2 og á mynd 7.16, bæði á almennum hafsvæðum og sérhafsvæðum. Tilgangurinn er að draga bæði úr útblæstri SO2 og ryks/sóts.

Tafla 7.2. Þróun hámarksmagns brennisteins í skipaeldsneyti til notkunar á heimshöfunum annars vegar og á sérhafsvæðum hins vegar (skv. viðauka VI við MARPOL).
HeimshöfinSérhafsvæði
4,5% (til 1.1.2012)1,5% (til 1.7.2010)
3,5% (frá 1.1.2012)1,0% (frá 1.7.2010)
0,5% (frá 1.1.2020)0,1% (frá 1.1.2015)

Mynd 7.16. Þróun hámarksmagns brennisteins í skipaeldsneyti til notkunar á heimshöfunum annars vegar og á sérhafsvæðum hins vegar.

Á sérhafsvæðum er leyfilegt hámarksmagn brennisteins í olíu 0,1%. Sem fyrr segir er stór hluti þess eldsneytis sem notað er í alþjóðasiglingum af frekar lélegum gæðum, þ.e. inniheldur mikið magn brennisteins og annarra aðskotaefna. Skip sem sigla inn á sérhafsvæði og nota alla jafna eldsneyti sem inniheldur meiri brennistein en þar er leyfilegt, þurfa því að skipta um eldsneyti. Skiptin þurfa að fara fram nokkru áður en komið er að mörkum sérhafsvæðis til að tryggja að ekki sé verið að brenna eldsneyti sem inniheldur brennistein yfir leyfilegum mörkum þegar komið er inn á svæðið. Ekki má skipta til baka yfir í lélegra eldsneyti fyrr en komið er út af sérhafsvæðinu. Þegar skipt er um eldsneyti skal skrá upplýsingar um skiptin ásamt dagsetningu og staðsetningu skipsins í vélardagbók og/eða olíudagbók.

Leyfilegt er að nota viðurkenndan hreinsibúnað til að hreinsa brennisteinsdíoxíð úr útblæstri. Soranum, sem myndast við hreinsunina, skal skila í móttökustöð í landi.

Hér við land er í gildi reglugerð nr. 124/2015 um brennisteinsinnihald í tilteknu fljótandi eldsneyti. Þar kemur fram að til ársins 2020 skyldi brennisteinsinnihald í eldsneyti sem notað var í skipum og bátum hér á landi og í mengunarlögsögu Íslands að hámarki vera 3,5% og í farþegaskipum sem sigla milli evrópskra hafna skyldi brennisteinsinnihaldið að hámarki vera 1,5%. Frá 1. janúar 2020 lækkaði hámarksbrennisteinsinnihaldið niður í 0,5% (í samræmi við töflu 7.2). Á sama tíma var hámarksbrennisteinsinnihald eldsneytis í landhelgi Íslands lækkað niður í 0,1%. Leyfilegt er þó að nota eldsneyti með hærra brennisteinsinnihaldi ef um borð er viðurkenndur hreinsibúnaður. Samkvæmt reglugerðinni eru bæði vothreinsibúnaður með opinni og vothreinsibúnaður með lokaðri hringrás viðurkenndur hreinsibúnaður. Í reglugerðinni kemur einnig fram að til að stuðla að bættum loftgæðum og draga úr mengun skuli skip sem liggja við bryggju nota rafmagn úr landi í stað skipaeldsneytis eftir því sem kostur er. Sé ekki möguleiki á að nota rafmagn úr landi skulu skip sem liggja við bryggju í höfnum landsins ekki nota skipaeldsneyti með meira brennisteinsinnihald en 0,1% (m/m) ef þau stoppa lengur en í 2 klukkustundir.