Het is bekend dat zwaveloxiden (SOx) in atmosferische scheepsemissies als gevolg van de verbranding van brandstof schadelijk zijn voor de gezondheid van mens en ecosysteem. Sinds 1 januari 2020 heeft de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) de grenswaarde voor het zwavelgehalte in scheepsbrandstof verder verlaagd, met als gevolg een toename van het aantal uitlaatgasreinigingssystemen (scrubbers of wassers) aan boord van schepen. Deze systemen verminderen het zwavelgehalte in de lucht, maar sommige lozen de SOx rechtstreeks in het water. Hier dragen ze bij aan de verzuring van de oceanen en kunnen ze problemen veroorzaken voor een reeks mariene organismen. Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen gebruikte een biogeochemisch model om de potentiële impact in de zuidelijke Noordzee te kwantificeren. De resultaten toonden aan dat de grootste veranderingen zich voordoen in gebieden met een hoge verkeersdichtheid, zoals langs de Belgische en Nederlandse kusten en in de nabijheid van grote havens. Hier zijn de veranderingen voldoende groot om bij te dragen aan de aantasting van het milieu en een verlies aan economisch potentieel.
Van zwaveloxiden (SOx) in de gasuitstoot van schepen, als gevolg van brandstofverbruik, is bekend dat ze ademhalingsproblemen veroorzaken, tot meer zure regen leiden en bijdragen aan de verzuring van de oceanen. Als zodanig zijn ze schadelijk voor de gezondheid van zowel de mens als het ecosysteem. Om dit probleem aan te pakken verlaagde de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) de grenswaarde voor het zwavelgehalte in scheepsbrandstof sinds 1 januari 2020 tot 0,5% (van 4,5% in 2005-2011 en 3,5% in 2012-2019). In de “North Sea Sulphur Emission Control Area”, waartoe de intensief bevaren Belgische wateren behoren, zijn de regels nog strenger. Hier mag de zwavel-concentratie in de brandstof niet hoger zijn dan 0,1 %. Om aan de regelgeving te voldoen kan onder meer laagzwavelige brandstof worden gebruikt, of kunnen andere methoden worden toegepast die de SOx-emissies als gevolg van de verbranding van hoogzwavelige brandstof in dezelfde mate beperken.
Scrubbers
Door het prijsverschil tussen hoog- en laagzwavelige brandstoffen is de installatie van uitlaatgas-reinigingssystemen, de zogenaamde “scrubbers” of “wassers”, economisch voordeliger dan de verlaging van het zwavelgehalte in de brandstof (in normale economische omstandigheden). Daarom leidt de nieuwe regelgeving tot het installeren van wassers op een groter aantal schepen. Wassers zijn apparaten die de uitlaatgassen van schepen “wassen” en er bepaalde deeltjes of gassen uit verwijderen, in dit geval de zwaveloxiden. Het resulterende waswater kan aan boord worden opgevangen (closed-loop-wassers) of in open zee worden afgevoerd (open-loop-wassers), terwijl hybride-wassers kunnen overschakelen van open naar gesloten modus. De goedkopere open-loop-wassers worden vaker toegepast dan closed-loop-wassers, waardoor de zwaveluitstoot van de lucht naar het water wordt verplaatst.
Oceaanverzuring
Ondanks het positieve effect van wassers op de luchtvervuiling, rijzen er vragen over hun mogelijke impact op het mariene milieu. Wanneer het waswater van open-loop-wassers in zee wordt geloosd, worden de SOx geneutraliseerd door het zeewater. Dit verlaagt echter de zuurtegraad (pH) van het zeewater (een lagere pH betekent zuurder water) en draagt zo bij aan de verzuring van de oceaan. Dit proces komt bovenop de verzuring als gevolg van de opname van atmosferische CO2 die door de klimaatverandering teweeg wordt gebracht. Er zijn al negatieve effecten van de verzuring van de oceanen waargenomen op zeeorganismen zoals mosselen, oesters, garnalen en zelfs vissen. Zuurder water brengt het ontstaan van schelpen en skeletten in gevaar en kan leiden tot het oplossen van bestaande structuren. Bovendien tonen sommige studies effecten aan op het vermogen van vissen om te ruiken, horen en zien, en op hun algemene cognitieve werking. Zuurder water kan ook een economische impact hebben op de visserij en de aquacultuur, aangezien voor bepaalde soorten garnalen en mosselen een kwaliteitsverlies is aangetoond met betrekking tot smaak, textuur, uiterlijk en voedzame eigenschappen.
Situatie in de zuidelijke Noordzee
In opdracht van de Federale Overheidsdienst Mobiliteit en Vervoer voerde het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) een studie uit waarbij een geavanceerd biogeochemisch model werd gebruikt om de potentiële impact van SOx-lozingen door het scheepvaartverkeer op de verzuring van de zuidelijke Noordzee te kwantificeren. “In het Engelse Kanaal en de zuidelijke Noordzee laten de resultaten voor verschillende maritieme verkeerscenario’s een pH-daling tussen 0,004 en 0,010 pH-eenheden zien (op een schaal van slechts 14 eenheden)” zegt Valérie Dulière, hoofdauteur van de studie. “In gebieden met een hoge verkeersdichtheid, zoals de scheepvaartroutes langs de Belgische en Nederlandse kusten en in de nabijheid van grote havens, kan de pH-verandering 5 tot 12 keer groter zijn dan gemiddeld. De gemodelleerde veranderingen wijzen op een potentieel negatief effect op de waterkwaliteit in havens, estuaria en kustwateren”, voegt Dulière toe.
De geschatte pH-daling die wordt toegeschreven aan de scheepvaartsector is ook significant in vergelijking met de voortgaande verzuring als gevolg van de klimaatverandering (0,0017-0,0027 pH-eenheden per jaar). De pH-verandering als gevolg van SOx-vervuiling door de scheepvaart met open scrubbers is 2 tot 4 keer groter dan de bijdrage van de klimaatverandering wanneer deze gemiddeld over het hele studiegebied wordt berekend, en tot 10 tot 50 keer groter in meer lokale gebieden. De gevolgen van de verzuring van de oceanen als gevolg van het zeeverkeer moeten daarom samen met de klimaatverandering worden meegenomen in de beoordeling van het ecosysteem.
Het volledige verslag van de studie kan hier worden geraadpleegd: Potential impact of wash water effluents from scrubbers on water acidification in the southern North Sea_Final report.
– part1_Wetenschappelijke achtergrond en context van de studie
– part2_Methodologie en aannames
– part3_Resultaten en conclusies
Op basis van de belangrijke conclusies van de modellering wordt een voorzorgsaanpak aanbevolen. Beleid, wetenschap en industrie blijven samenwerken om manieren te vinden om het effect van zwavelverbindingen in de gasuitstoot en waswaterlozingen van schepen te verminderen.
Na afloop deze studie hervormde de COVID-19-crisis het jaar 2020 op onvoorziene wijze. Er wordt geconstateerd dat de schatting van de scheepvaartverkeersdichtheid voor het jaar 2020, waarop de berekeningen zijn gebaseerd om de hoeveelheid SOx in gasuitstoot en waswaterlozingen in te schatten, lager is dan verwacht. Toch levert deze studie nog steeds zeer nuttige informatie op over hoe het gebruik van open-loop en hybride (in open modus) wassers kan bijdragen aan de verzuring van de zuidelijke Noordzee, in een ‘business as usual’-situatie. Er wordt ook opgemerkt dat het huidige ongunstige economische klimaat heeft geleid tot de annulering van veel bestellingen van wassers, waarbij wordt gehoopt dat de betrokken bedrijven zullen overwegen over te schakelen op het gebruik van laagzwavelige brandstof bij het hervatten van de normale bedrijfsvoering.
Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen is ook sterk betrokken bij de monitoring van de zwaveloxiden in de gasuitstoot van schepen op zee. Meer informatie hierover is te vinden op de nieuwe website van het luchtteam, de video die focust op de monitoring van de zwavelemissies, en in het jaarverslag 2019.