Öljyntorjunta- ja keräystestaus uusimuotoisille öljyille

Vihreän siirtymän tavoitteisiin sisältyy fossiilisten polttoaineiden korvaaminen uusiutuvista raaka-aineista valmistetuilla tuotteilla. Muutoksella on heijastevaikutus myös ympäristövahinkoihin ja vahingontorjuntaan varautumiseen.

Uusimuotoisten öljyjen ympäristövahinkoihin varautumiseksi Xamkin öljyntorjunta-altaalla toteutettiin testisarja uuden sukupolven polttoaineiden ja raaka-aineiden torjuttavuuden selvittämiseksi. Testisarjaan sisältyi sekä vuotokäyttäytymisen arviointia avovedessä, jääolosuhteissa että maaperässä, sekä aineiden keräystestaus. Tässä artikkelissa kuvataan tiivistetysti osa vuotokäyttäytymis- ja keräystestien tuloksista. Laajempi tutkimusraportti on ladattavissa tästä linkistä.

Testit suoritettiin viidelle uusimuotoiselle tuotteelle: tekniselle eläinrasvalle, Neste MY Uusiutuvalle Polttoöljylle, nesteytetylle jätemuoville, raakamäntyöljylle ja UPM BioVerno -dieselille. Verrokkiaineina käytettiin fossiilista kevyttä polttoöljyä, meriliikenteen dieselöljyä MDO DMB ja hydrauliikkaöljyä S68, osin myös raskasta polttoöljyä ja raakaöljyä.

Testaus eteni vaiheittain. Ensin selvitettiin aineiden vuotokäyttäytymistä vedessä. Tavoitteena oli muun muassa havainnoida kelluuko vai uppoaako aine, miten se leviää veden pinnalla ja miten sekoittuu veteen.

Vuotokäyttäytymisen perusteella arvioitiin aineelle soveltuvaa torjunta- ja keräysmenetelmää. Kiinteytyville aineille sovellettiin mekaanista nostoa. Aineet, jotka säilyttivät juoksevuutensa vedessä, etenivät skimmerikeräystestiin.

Havainnot vuotokäyttäytymisestä

Testatut uusimuotoiset polttoaineet eivät juurikaan poikenneet fossiilisista vastineistaan vuotokäyttäytymisen osalta. Sekä BioVerno-dieselin että Neste MY Uusiutuvan Polttoöljyn käyttäytyminen vedessä vastasivat fossiilisen kevyen polttoöljyn käyttäytymistä. (Halonen ym. 2023.)

Vuotaessaan veteen pinnan yläpuolelta kaikki kevyet öljyt pisaroituivat voimakkaasti vesipatsaaseen. Muut pintautuivat suhteellisen nopeasti, mutta BioVerno-diesel levisi hyvin pieninä pisaroina tai öljysumuna veteen ja sen pintautuminen vei kauemmin. Myös BioVernon leviäminen veden pinnalla oli muita hitaampaa; muut kevyet öljyt levisivät testialueen vesialalle miltei välittömästi. (Halonen ym. 2023.)

Tuotteiden lähtöaineet sitä vastoin käyttäytyivät perinteisistä öljyistä poikkeavasti. Neste MY Uusiutuvan Polttoöljyn raaka-aineena käytettävä tekninen eläinrasva kiinteytyi ja muodosti hiutalemaisia lastuja. BioVerno-dieselin lähtöaineen raakamäntyöljyn vedenpinnan yläpuolelta tapahtunut vuoto johti aineen vajoamiseen ja sen pisaroitumiseen veteen. Öljy kuitenkin pintautui melko nopeasti. (Halonen ym. 2023.)

Raakamäntyöljy emulgoitui aallokon ja harjakeräimen sekoittavasta vaikutuksesta. Lisäksi sen viskositeetti kasvoi huomattavasti öljyn jouduttua kosketuksiin veden kanssa. Myös nesteytetty jätemuovi kiinteytyi. (Halonen ym. 2023.)

Arvio torjuttavuudesta

Kevyillä polttoöljyillä havaittu pisaroituminen voi joissain tapauksissa vähentää rajoituspuomin tehoavuutta, sillä pisaroitumisen myötä öljyn on mahdollista levitä laajalle alueelle etenkin, jos vahinkoalueella on virtauksia (Halonen ym. 2023).

Pintautumisen jälkeen aineet vaikuttivat olevan hyvin rajattavissa puomituksella; demonstroitu aallokkokaan ei juuri sekoittanut öljyä puomihelman alapuolelle. Rajaaminen on vaikuttavinta heti alkuvaiheessa, sillä lautta laajenee hyvin nopeasti.

Testissä tehtyjen havaintojen perusteella myös nuottaaminen on toteutettavissa. Jähmeämmillä lähtöaineilla sekä nesteytetyllä jätemuovilla saattaa tosin olla odotettavissa aineen kasaantumista paksunevaksi kerrostumaksi nuotan perää vasten.

Uusimuotoisten kerättävyys

Tekninen eläinrasva ja nesteytetty jätemuovi kiinteytyivät sekä menettivät elastisuutensa ja tarttuvuutensa. Siten edellytyksiä skimmerikerättävyydelle, eikä myöskään imeyttämiselle, juuri ollut. Näiden aineiden keräämisessä vaikutti tehokkaimmalta mekaaninen nosto. (Halonen ym. 2023.)

Testeissä hyödynnettiin pientä reikäkauhaa ja siivilää. Vahinkotilanteessa saattaisi siten toimia vastaavat suuremman kokoluokan välineet sekä nostocrabit ja verkot. Muille testatuille aineille päätettiin kokeilla koneellista keräystä skimmereillä.

Skimmerikeräystesti

Kevyille polttoöljyille ja raakamäntyöljylle suoritettiin keräystestit, joissa käytettiin kelluvia harja- ja kiekkokeräimiä eli skimmereitä. Testeissä tarkasteltiin skimmerien keräystehokkuutta. Keräystehokkuudella viitataan skimmerin kykyyn suosia öljyä veden sijaan ja se ilmaistaan kerätyn öljymäärän suhteena kerätyn kokonaisnesteen (öljyn, veden ja niiden emulsion) määrään. (ITOPF 2014; Kettunen & Halonen 2023.) Kuvassa 2 on esitetty harja- ja kiekkoskimmerin keräystulokset ainekohtaisesti kunkin aineen lähtökerrospaksuuden oltua 10 millimetriä.

Molemmat skimmerit keräsivät aineita vedestä. Raakamäntyöljyn kohdalla kiekkoskimmeri nosti kuitenkin vain hieman yli puolet testialtaaseen kaadetusta määrästä. Skimmerikeräys estyi, kun raakamäntyöljy menetti tarttuvuutensa ja kiekot alkoivat leikata öljyn lävitse sen tarttumatta niihin. (Kettunen & Halonen 2023.)

Muutoin testiin valikoituneiden uusiutuvapohjaisten polttoaineiden kerättävyydessä ei havaittu juurikaan eroa fossiiliseen vastineeseen verrattuna. Esimerkiksi Neste MY Uusiutuvan Polttoöljyn ja fossiilisen kevyen polttoöljyn kerättävyys vastasivat likimain toisiaan sillä erolla, että uusiutuva osoittautui olevan fossiilista polttoöljyä herkempi emulgoitumaan. Emulgoituminen ei näiden aineiden kohdalla kuitenkaan estänyt niiden kerättävyyttä, vaikka kasvattikin kokonaisnesteen määrää. Myös BioVerno-diesel emulgoitui harjaskimmeriä käytettäessä, mutta emulsio hajosi nopeasti öljyksi ja vedeksi minkä vuoksi se ei enää näy lopullisissa keräystuloksissa (kuva 2). (Kettunen & Halonen 2023.)

Skimmerillä on väliä

Harja- ja kiekkoskimmerien keräystehokkuudessa havaittiin huomattava ero. Kiekkoskimmerin heikoinkin tulos (58 % keräystehokkuus Neste MY Uusiutuvaa Polttoöljyä kerättäessä) oli harjaskimmerin parasta tulosta (42 % keräystehokkuus raakamäntyöljyllä) suurempi. Tulokset erosivat voimakkaammin skimmerien välillä kuin testattujen öljyjen välillä. Näiden testien perusteella skimmerityypin valinnalla vaikuttaa siten olevan huomattavampi merkitys kuin sillä, onko kerättävä aine fossiilista vai uusiutuvaa alkuperää. (Kettunen & Halonen 2023.)

Skimmerien väliset erot konkretisoituvat keräyksen lopputuloksessa: harjaskimmeriä käytettäessä kokonaisnestemäärä kasvoi keskimäärin 4-kertaiseksi ja kiekkoskimmerillä noin 1,2-kertaiseksi alkuperäiseen öljymäärään verrattuna. Vaikka testit suoritettiin tyynessä vedessä ja pienellä öljymäärällä, antaa tulos viitteitä skimmerivalinnan vaikutuksesta tarvittavaan välivarastointi- ja kujetuskapasiteettiin mahdollisessa vahinkotilanteessa. (Halonen 2023; Kettunen & Halonen 2023.)

Vasta pintaraapaisu

Testin perusteella BioVerno-dieselin, Neste MY Uusiutuvan Polttoöljyn, fossiilisen kevyen polttoöljyn, meriliikenteen dieselöljyn MDO DMB ja hydrauliikkaöljyn S68 vesistöön kohdistuvissa vahingoissa kannattaa hyödyntää kiekkokeräimiä ja raakamäntyöljyn keräämisessä harjakeräimiä. Tuloksia arvioitaessa on kuitenkin huomioitava testien rajallinen määrä, keräinkaluston yksipuolisuus ja pienehkö mittakaava (Kettunen & Halonen 2023).

Testaus suoritettiin vain rajatulle ainejoukolle. Siten tuloksia ei tule soveltaa kattamaan uusiutuvista, biopohjaisista tai kierrätetyistä raaka-aineista valmistettuja tuotteita yleisesti. Testien perusteella on kuitenkin nähtävissä, että tuotekohtaisesti soveltuvimman keräintyypin selvittäminen on merkityksellistä. Testausta tulisikin laajentaa suurempaan joukkoon uusimuotoisia polttoaineita, sekä esimerkiksi raskaampiin vähärikkisiin laivapolttoaineisiin.

Viittaukset

Halonen, J. 2023. Responding to Spills of Marine Distillate Fuels. In: TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol. 17, No. 3, pp. 675–683. Saatavissa: https://www.transnav.eu/Article_Responding_to_Spills_of_Marine_Halonen,67,1339.html [viitattu 29.9.2023].

Halonen, J., Myrén, A. & Kettunen, M. 2023. Uusimuotoisten polttoaineiden, nesteiden ja niiden raaka-aineiden vuotokäyttäytyminen. In: Uusimuotoisten polttoaineiden ja nesteiden vuotokäyttäytyminen ja kerättävyys. Uusiutuvista ja kierrätetyistä raaka-aineista valmistettujen nesteiden ja niiden raaka-aineiden maa- ja vesistövahinkojen torjunta. Halonen, J. (toim.) Xamk kehittää 218. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu. Kotka, pp. 32–48. Saatavissa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-535-2 [viitattu 29.9.2023].

ITOPF 2014. Use of skimmers in oil pollution response. Technical information paper, no. 5. The International Tanker Owners Pollution Federation Limited. Saatavissa: https://www.itopf.org/knowledge-resources/documents-guides/tip-05-use-of-skimmers-in-oil-pollution-response/ [viitattu 29.9.2023]

Kettunen, M. & Halonen, J. 2023. Keräystehokkuus uusien polttoaineiden ja niiden raaka-aineiden skimmerikeräyksessä. In: Uusimuotoisten polttoaineiden ja nesteiden vuotokäyttäytyminen ja kerättävyys. Uusiutuvista ja kierrätetyistä raaka-aineista valmistettujen nesteiden ja niiden raaka-aineiden maa- ja vesistövahinkojen torjunta. Halonen, J. (toim.) Xamk kehittää 218. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu. Kotka, pp. 49–69. Saatavissa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-535-2 [viitattu 29.9.2023].