Laivojen kiristyviin mustan hiilen päästömääräyksiin varauduttava: suomalaiset kehittävät luotettavuutta kansainvälisiin mittausmenetelmiin

Ympäristömääräysten kiristyminen synnyttää uuden, globaalin haasteen ja markkinan ympäristörajoitusten valvontaan. 

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, Ilmatieteen laitos, Tampereen teknillinen yliopisto ja Turun yliopisto kehittävät merenkulun laivapäästöjen mustan hiilen eli noen mittaamiseen luotettavuutta kansainvälisen tason Laivapäästöt arktisilla alueilla -hankkeessa.

Ensimmäiset tulokset osoittivat, että moottorin kuormituksella ja polttoaineiden laadulla on suuri vaikutus laivamoottorin mustan hiilen päästöön.

Laivojen mustan hiilen päästövähennystavoitteille ei ole vielä asetettu yhteisiä kansainvälisiä ympäristörajoitteita eikä niille ole standardoituja mittausmenetelmiä, mutta paine on kova. Epätäydellisessä palamisessa syntyy nokea, jonka mustan hiilen osuus lämmittää ilmakehää ja aiheuttaa terveydellisiä ongelmia. "Sopivan mittausmenetelmän löytyminen ja määrittäminen on nyt tärkeää, koska IMO (International Maritime Organization) harkitsee parhaillaan laivojen mustan hiilen päästöille raja-arvoja, mutta luotettavaa mittausmenetelmää ei vielä ole tunnistettu", sanoo tutkimustiimin päällikkö Jukka Lehtomäki VTT:ltä.

Viime vuoden alussa käynnistyneessä kaksivuotisessa Laivapäästöt arktisilla alueilla -hankkeessa VTT yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen, Tampereen teknillisen yliopiston ja Turun yliopiston kanssa etsivät yksiselitteistä ja luotettavaa tapaa laivojen mustan hiilen päästöjen määritykseen ja mittaamiseen. "Ensimmäiset tulokset ovat jo osoittaneet merkittäviä mittauksiin vaikuttavia tekijöitä, jotka huomioimalla päästään luotettavampiin tuloksiin. Moottorin kuormituksella ja polttoaineiden laadulla oli suuri vaikutus laivamoottorin mustan hiilen päästöön", kertoo johtava tutkija Päivi Aakko-Saksa VTT:ltä.    

Tutkimus mahdollistaa varautumisen kiristyviin kansainvälisiin ympäristömääräyksiin. Suomalaiset yritykset ja teollisuus voivat varautua jo nyt kiristyviin rajoituksiin panostamalla tutkimus- ja kehitystyöhön sekä kehittämällä uutta liiketoimintaa. Tarkentunut tieto polttoaineiden päästövaikutuksista tukee polttoaineiden ja moottoriteknologioiden kehittäjiä. Tuloksia voidaan käyttää myös laivapäästömallien ja globaalien päästöinventaarioiden tarkkuuden parantamisessa.

Moottorilaboratoriosta todellisiin laivaolosuhteisiin

VTT:n moottorilaboratoriossa Espoossa toteutettiin viime syksynä kansainvälisesti mittavat päästökokeet 1,6 megawatin dieselmoottorilla, joka kuvaa kokoluokaltaan laivan apumoottoria. Kokeet tehtiin neljällä laivapolttoaineella, joista kolmen rikkipitoisuus vaihteli (0,1 %, 0,5 % ja 2,5 % rikkiä), ja yhdessä polttoaineessa oli happea sisältävää biokomponenttia (30 %). Moottorilaboratoriossa tehtyjen mittausten havaintoja validoidaan seuraavaksi todellisissa olosuhteissa laivassa, jossa on uusinta teknologiaa, muun muassa savukaasujen rikkipesuri. Lisäksi projektissa tarkastellaan päästömittausten liiketoimintapotentiaalia. Moottorimittausjaksoa hyödynnettiin myös toisessa mittausmenetelmiä kehittävässä HyperGlobal-tutkimushankkeessa, kun sensoreilla varustettu multikopteri mittasi kokeiden aikana savupiipun läheisyydessä rikkidioksidia.

Laivojen mustan hiilen päästöjen ilmastovaikutusten kriittinen tarkastelu ja mittaaminen on ajankohtaista myös siksi, että merkittävä osa arktisen alueen lämpenemisestä johtuu mustasta hiilestä. Jääpeitteen väheneminen avaa meriliikenteelle uusia väylämahdollisuuksia. Tällä kehityksellä on kuitenkin negatiivisia vaikutuksia ilmastoon, kun laivojen päästöt ulottuvat jatkossa erittäin herkälle maantieteelliselle vyöhykkeelle.  Pienikin määrä mustaa hiiltä lämmittää ilmastoa arktisilla alueilla, kun se laskeutuessaan jää- ja lumipeitteelle vähentää heijastuskykyä ja siten kiihdyttää sulamista ja ilmastonmuutosta. 

VTT:n koordinoima Laivapäästöt arktisilla alueilla -hanke on osa Tekesin Arktiset meret -ohjelmaa. Hankkeen budjetti on 700 000 euroa, ja se alkoi tammikuussa 2015 ja päättyy joulukuussa 2016. Osallistujia ovat VTT:n lisäksi Ilmatieteen laitos, Tampereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Wärtsilä Finland Oy, Pegasor Oy, Gasmet Technologies Oy, VG-Shipping Oy, HaminaKotka Satama Oy, Oiltanking Finland Oy, Kine Robot Solution Oy sekä VTT:n spin off -yritys Spectral Engines Oy. Mittauksiin osallistui myös AVL List GmbH (Itävalta). Multikopterihankkeesta vastasi Aeromon Oy osana Arktiset meret -ohjelmaan kuuluvaa HyperGlobal-projektia.