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2025-04-08 12:00:00
国際海事組織が2020年に海洋燃料の硫黄含有量に必須の上限を制定したとき、有害な環境と健康への影響を減らすことに目を向けて、海運会社に3つの主要な選択肢を残しました。
彼らは、海洋ガス油のような低硫黄の化石燃料を燃焼させるか、洗浄システムを設置して、重い燃料油を燃やすことで生成された排気ガスから硫黄を除去することができました。 硫黄含有量が少ないバイオ燃料 別の代替品を提供しますが、利用可能性が限られているため、実現可能なオプションが少なくなります。
スクラバーとして知られる排気ガス洗浄システムの設置は、最も実現可能で費用対効果の高いオプションですが、これらのスクラバーがいかに「グリーン」であるかについて、企業、政策立案者、科学者の間では大きな不確実性がありました。
新しいライフサイクル評価を通じて、MIT、ジョージア工科大学などの研究者は、さまざまな環境要因が考慮されると、外洋でスクラバーを使用して重燃料油を燃やすことが低硫黄燃料を使用して一致または上回ることができることがわかりました。
科学者は、スクラバーと燃料の生産と運用に関するデータを組み合わせて、排出量の測定値を海洋貨物船に搭載しました。
彼らは、サプライチェーン全体が考慮されると、温室効果ガスの排出、陸生酸性化、オゾン層など、研究した10のほぼすべての環境影響要因の点で、スクラバーで重燃料油を燃やすことは最も有害な選択肢であることを発見しました。
「Oldendorffのキャリアとの協力が輸送の環境への影響を広めることを大幅に探求するために、このスクラバーの研究は、予想外の深くて重要な移行問題であることが判明しました」と、MIT教授、BITSおよびATOMSセンター（CBA）のディレクターであるNeil Gershenfeldは述べています。
「環境の危険とそれらを緩和するためのポリシーに関する主張は、科学に裏付けられるべきです。データ、客観的、および設計研究を見る必要があります。全体像を考慮して、リンゴとアプリケーションの観点からさまざまなオプションを比較できるようにする必要があります」
Stathatouは、ギリシャのアテネ国立工科大学と海事海運会社のオールデンドルフキャリアのマイケル・トリアンティルロウ、ヘンリー・L、グレース・ドハティなどが論文に加わりました。研究 今日に登場します 環境科学技術。
硫黄排出量の削減
世界の海上艦隊の約30％を占めるバルクキャリアによって伝統的に燃やされていた重燃料油は、通常、約2〜3％の硫黄含有量を持っています。これはよりはるかに高くなっています 国際海事機関の2020年のキャップ 海洋のほとんどの地域で0.5％、人口中心または環境に敏感な地域の近くの地域で0.1％。
酸化硫黄の排出は大気汚染と酸性雨に寄与し、人間の呼吸器系を損傷する可能性があります。
2018年には、1,000隻未満の船舶がスクラバーを使用しました。上限が導入された後、低硫黄化石燃料の価格が高く、代替燃料の利用可能性が限られているため、多くの企業がスクラバーを設置して、重い燃料油を燃やし続けることができました。
今日、 5,800以上 船舶はスクラバーを利用しており、その大部分は濡れたオープンループスクラバーです。
「スクラバーは非常に成熟した技術です。彼らは伝統的に、汚染物質を除去するために発電所などの陸上用途で何十年も使用されてきました」とStathatou氏は言います。
濡れたオープンループマリンスクラバーは、エンジンの上にある船の排気スタックに設置された巨大な金属製の垂直タンクです。内部では、海から描かれた海水が一連のノズルを下に吹き付けて、エンジンを出るときに熱い排気ガスを洗浄します。
海水は、排気中の二酸化硫黄と相互作用し、硫酸塩に変換します。これは、海水で自然に発生する水溶性で環境に優しい化合物です。洗濯水は海に戻ってきて、洗浄された排気は二酸化硫黄の排出量をほとんどまたはまったくない大気に逃げます。
しかし、酸性洗浄水には重金属のような他の燃焼副産物を含めることができるため、科学者は、スクラバーが全体的な環境の観点から低硫黄燃料の燃焼に匹敵するかどうか疑問に思いました。
いくつかの研究では、洗浄水と燃料システム汚染の毒性を調査しましたが、全体像を描いたものはありませんでした。
研究者は、その科学的ギャップを埋めるために出発しました。
「裕福な」分析
チームは、重燃料油、海洋ガス油、非常に低い硫黄燃料油など、化石燃料の生産と輸送に関するグローバル環境データベースを使用してライフサイクル評価を実施しました。低硫黄燃料を生成するには、製油所の追加の処理ステップが必要であり、温室効果ガスと粒子状物質の追加の排出を引き起こすため、各燃料のライフサイクル全体を考慮することが重要です。
「燃料が船上に乗っている前に起こるすべてを見るだけで、重燃料油は低硫黄燃料よりも環境的には著しく低いです」と彼女は言います。
また、研究者はスクラバーメーカーと協力して、マリンスクラバーの製造と設置に関与するすべての材料、生産プロセス、輸送手順に関する詳細情報を入手しました。
「スクラバーの寿命が約20年であると考えると、その寿命にわたってスクラバーを生産することの環境への影響は、重い燃料油の生産と比較して無視できます」と彼女は付け加えます。
最後の作品では、Stathatouは排出量を測定し、海水と洗濯水のサンプルを集めるために、中国のバルクキャリア船に1週間費やしました。船は、同様の海洋条件とエンジンの設定の下で、スクラバーと低硫黄燃料で重燃料油を燃やしました。
これらのオンボードデータを収集することは、研究の最も困難な部分でした。
「動いている船のエンジンからの熱と騒音と組み合わされたすべての安全装備は、非常に圧倒的でした」と彼女は言います。
彼らの結果は、スクラバーが二酸化硫黄の排出量を97％削減し、その尺度に従って低硫黄燃料と同等の燃料油を置くことを示しました。研究者は、一酸化炭素や亜酸化窒素など、他の汚染物質の排出について同様の傾向を見ました。
さらに、窒素、リン、多環芳香族炭化水素、23の金属など、60を超える化学パラメーターについて洗浄水サンプルをテストしました。
IMOによって規制されている化学物質の濃度は、組織の要件をはるかに下回っていました。規制されていない化学物質の場合、研究者は、濃度を米国環境保護庁と欧州連合からの産業排水の最も厳格な制限と比較しました。
ほとんどの化学濃度は、これらの要件を少なくとも1桁以下にしました。
さらに、洗濯水は移動容器によって分散されるため何千回も希釈されるため、そのような化学物質の濃度は外洋ではさらに低くなります。
これらの発見は、重い燃料油を備えたスクラバーの使用は、研究者が研究した多くの影響カテゴリで低硫黄燃料と同じか環境に優しいと見なすことができることを示唆しています。
「この研究は、スクラバーの廃棄物の流れの科学的複雑さを実証しています。最終的に、複数年、包括的、ピアレビューされた研究を実施しました。一般的に保持されていた恐怖と仮定が休息しました」
「裕福な基準でのこの初めての研究は、IMOでの進行中の議論に非常に貴重なインプットを提供します」と、リベリア登録のイノベーションと規制問題のエグゼクティブバイスプレジデントであるトーマスクレナムは、「事実上のデータと結論を提供する科学研究に基づいて規制上の決定を下す必要性を強調しています。
最終的に、この研究は、ライフサイクル評価を将来の環境影響削減政策に組み込むことの重要性を示しています、とStathatou氏は言います。
「将来の代替燃料への切り替えについてこのすべての議論がありますが、これらの燃料はどれほど緑色ですか？私たちはそれらを既存のソリューションと等しく比較してコストと利点を確認するためにそれらをデューデリジェンスしなければなりません」と彼女は付け加えます。
この研究は、部分的にはオールドルフキャリアによってサポートされていました。
#調査スクラバーで重燃料油を燃やすことは大量の海上輸送に最適なオプションです #MITニュース