Avoimen kierron rikkipesurit ovat tehokas, mutta kiistelty teknologia

Toteutuvatko ehdotetut rajoitukset myös avoimen kierron rikkipesureiden käytössä, ja mitä seurauksia niillä saattaisi olla?

Itämerellä on ollut tiukat rajoitukset meriliikenteen polttoaineen enimmäisrikkipitoisuuteen vuodesta 2015 alkaen. Raja on ollut 0,1 %, mikä on huomattavan tiukka arvo verrattuna samoihin aikoihin maailman merillä käytettyyn rajaan (3,5 %). Vuodesta 2020 alkaen globaali raja on tosin tiukentunut 0,5 %:in.

Nämä rajat asettavat siis enimmäisrikkipitoisuuden polttoaineelle, mikäli aluksella ei ole käytössä rikkiyhdisteitä savukaasuista peseviä järjestelmiä. Näiden rikkipesureiden eli scrubberien toimintaperiaate on varsin yksinkertainen: rikkipitoisten savukaasujen annetaan reagoida veden kanssa, minkä seurauksena vesiliukoisesta rikistä muodostuu sulfaattia pesuvesien sekaan, jolloin savukaasujen rikkipitoisuus laskee hyvin alhaiselle tasolle.

Kahdentyyppisiä rikkipesureita

Rikkipesureita on kahta päätyyppiä. Avoimen kierron pesureissa pesuvetenä käytetään merivettä, ja pesuvedet lasketaan mereen pesuprosessin jälkeen. Systeemi on yksinkertainen ja toimii parhaiten alueilla, missä meriveden suolapitoisuus ja alkaliteetti on riittävä tehokkaan pesutapahtuman varmistamiseksi.

Suljetun kierron pesureissa pesuneste kiertää pesurissa, jolloin meren suolapitoisuus tai emäksisyys ei vaikuta pesurin toimintaan. Kemiallisesti prosessi poikkeaa jonkin verran avoimen kierron pesureista: pesuaineena on makean veden ja natriumhydroksidin seos, ja tämän seoksen pesukyvystä huolehditaan järjestelmään integroidun vedenpuhdistuslaitteiston avulla. Muussa tapauksessa pesuseos kyllästyy rikkiyhdisteillä, eikä pesutapahtuma ole enää mahdollinen.

Suljetun kierron systeemin tuottama jätevesi voidaan ohjata jätevesitankkeihin ja edelleen satamissa jätevedenkäsittelyyn. Vaihtoehtoisesti ne voidaan laskea mereen, mikäli alueen säädökset niin sallivat. Hybridipesurit ovat näiden kahden yhdistelmiä, missä pesumenetelmä voidaan valita joustavasti toiminta-alue huomioiden.

Avoimen kierron pesureiden ympäristövaikutukset

Etenkin avoimen kierron pesureiden mahdolliset ympäristövaikutukset ovat aiheuttaneet paljon keskustelua. Sulfaatit itsessään eivät ole suurin ongelma, mutta happamoittavaa vaikutusta pesuvesillä saattaa olla erityisesti sellaisilla vesialueilla, missä veden tilavuus tai vaihtuvuus on vähäistä. Lisäksi pesuvedet sisältävät PAH-yhdisteitä ja usein myös raskasmetalleja.

Tämän vuoksi esimerkiksi Saksan sisäisillä kulkuvesillä avoimeen kiertoon perustuvien rikkipesureiden käyttö on kielletty. Vastaavista rajoituksista on keskusteltu myös Ruotsissa. Myös Suomen hallituksen kesällä 2023 laaditussa hallitusohjelmassa on maininta rikkipesurijäteveden laskemisen kieltämisestä Suomen aluevesillä.

Tämä merkitsee sitä, että kaikkien rajoitusalueella toimivien pesureiden on joko toimittava täysin suljetusti tai vaihtoehtoisesti rajoitusalueilla on käytettävä säännökset täyttävää, vähärikkistä polttoainetta.

Tutkimustuloksia esiin alan konferenssissa

TransNav-konferenssi järjestetään kahden vuoden välein, ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun asiantuntijat ovat osallistuneet useana vuonna. Gdynian yliopiston merenkulun laitos toteutti järjestyksessään jo viidennentoista konferenssin 21.–23.6.2023.

Tänä vuonna Xamkin tutkijat esittelivät konferenssiin osallistujille mittaustuloksia rikkipesureiden aiheuttamista päästöistä niiden sammutushetkellä ja vähän sen jälkeen. Tulokset perustuvat Meriliikenteen päästövähennystekniikoiden vertailu (MEPTEK) -tutkimushankkeessa tehtyyn työhön.

Tutkimuskohteena olivat avoimen kierron pesurit, joissa ei ollut erillistä pakokaasujen ohituskanavaa, vaan rikkipesureiden vesikierron sammuttamisen jälkeen pakokaasut kulkivat ulkoilmaan rikkipesurin läpi. Tämän seurauksena kuumat pakokaasut saivat rikkipesuriin jääneen aineksen höyrystymään, jolloin seurauksena oli lyhyehkö, mutta suhteellisen voimakas piikki rikkiyhdistepäästöissä.

Kokonaisuutta tarkastellen absoluuttinen päästömäärä ei ole suuren suuri, mutta mikäli pesureiden sammuttaminen tapahtuu asutuksen välittömässä läheisyydessä, ohjautuvat rikkiyhdisteet suoraan ihmisten hengitysilmaan. Rikkiyhdisteet ovat myrkyllisiä, joten vähäisissäkin määrin niillä on selkeä ilmanlaatua heikentävä vaikutus.

Asia on ajankohtainen, kun huomioidaan erityisesti suunnitellut rajoitukset avoimen kierron pesureiden käytölle. Mikäli kieltoalueen raja sijoitetaan hyvin lähelle satamaa tai asutusta, tarkoittaa tämä myös sitä, että tahaton rikkiyhdisteiden päästöpiikki tapahtuu myös kyseisen alueen välittömässä läheisyydessä.

Tämä koskee siis tilanteita, missä ilman ohituskanavaa oleva avoimen kierron pesuri kytketään pois päältä moottoreiden toimiessa vähärikkisellä polttoaineella. Toisaalta monet tämäntyyppiset rikkipesurit on tarkoitettu toimimaan jatkuvasti, jolloin niiden tekninen kestävyys voi olla koetuksella, mikäli moottoreita käytetään pitkään ilman pesuvesikiertoa. Komponenttien lämpötilaero pesurin ollessa päällä voi olla useita satoja asteita alhaisempi verrattuna tilanteeseen, missä vesikierto on kytketty pois.

Työ kestävän kehityksen saavuttamiseksi jatkuu

Tämä on yksi esimerkki siitä, kuinka haasteellista kestävän kehityksen saavuttaminen on. Usein ongelmilla on monenlaisia ulottuvuuksia, ja tehdyt ratkaisut voivat tuottaa odottamattomia seurausvaikutuksia.

Tutkimustyö näiden ajankohtaisten ja tärkeiden ongelmien parissa Xamkissa jatkuu MERPOL-hankkeessa, jossa tehdään katsaustutkimus uusiutuvien polttoaineiden mahdollisuuksista ja haasteista. Tämä vaikuttaa myös osaltaan siihen, kannattaako tulevaisuudessa edelleen pestä rikkiyhdisteet pois savukaasuista vai siirtyä hyödyntämään kokonaan muita ratkaisuita.