GHG navali: stato dell'arte ed opzioni normative

Segnalo lo studio in oggetto, pubblicato lunedì 20.12 da Jrc (Joint Research Centre EU), il centro ricerche di fiducia della Commissione Europea.

Il lavoro dal titolo Regulating Air Emissions from Ships : The State of the Art on Methodologies, Technologies and Policy Options  "rappresenta il primo quadro globale all’interno del quale definire una strategia per ridurre le emissioni delle navi e fornisce gli strumenti analitici che consentono di gettare le basi per la realizzazione di politiche efficaci” come ha spiegato il commissario Ue alla Ricerca, Máire Geoghegan-Quinn ricordando che, in mancanza di interventi, di qui al 2050 le emissioni marittime aumenteranno del 150-200%.

Il pdf del documento può essere visionato cliccando: 
http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_reference_report_2010_11_ships_emissions.pdf
Sullo stesso tema segnalo inoltre due interessanti presentazioni, l'una di  Andreas I. Chrysostomou, Chairman MEPC, l'altra di Mark Major, DG Ambiente della Commiss. EU, presentate giovedì scorso in un seminario web a cura di "Carbon Positive" dal titolo "Lo Shipping dopo Cancun".
Sono entrambe su http://www.carbonpositive.net/viewarticle.aspx?articleID=2192 


Con l'occasione auguro a tutti buon Natale e buon fine d'anno.  SR

Gas Naturale (LNG-CNG) e Scrubbers nello Shipping Eco-Friendly. Parte2

Si è già accennato al rischio di reperibilità e al maggior costo dei bunker eco-friendly che la traiettoria IMO di riduzione dei GHG imporrà nelle ECA dal 2015, e dal 2020 globalmente. Visto che il rincaro del bunker sarà nell’ordine del 60% (+300$/Tonn, di tanto salirebbe il costo del refueling) bisogna anche mettere in conto che quote di trasporto marittimo in area ECA (Baltico, Mare del Nord, Manica) di fronte a tariffe RoRo rincarate possano tornare su strada o ferrovia già fra tre anni, con ricadute negative sullo short-sea-shipping nordeuropeo.

Stretti tra caro-carburante e concorrenza terrestre gli armatori dovranno valutare per tempo se adeguarsi alla svolta IMO assumendoil rischio disponibilità e prezzo(caso “do-nothing”) oppure mettere mano a contromisure che evitino lo “squeeze”. Due le strade per uscire dalla tenaglia: il re-powering della nave a gas naturale compresso o liquefatto (CNG o LNG) oppure il lavaggio dei gas di scarico da IFO-380(EGCS o “Scrubber”). Senza dimenticare che l’armatore-emettitore virtuoso riceverà crediti di CO2 vendibili nel mercato degli ETS quando anche lo shipping entrerà a farne parte.

 Vediamo adesso LNG e Scrubbers più da vicino e poi come le due soluzioni si confrontano nelle ECA, economicamente.

Scrubbers: Il lavaggio dei fumi è una pratica di vecchia data e di grande diffusione negli impianti industriali terrestri ad alto tasso di emissione come le centrali termoelettriche, i termovalorizzatori, le acciaierie, i cementifici,ecc. Il fumo (o gas) di scarico attraverso filtraggio, separazione elettrosta tica, riduzione chimica e rimozione catalitica viene privato progressivamente delle sostanze vietate al camino prima di essere immesso in atmosfera. 

Portato a bordo-nave, l’impianto di depurazione (EGCS-Exhaust Gas Cleaning System) si è dovuto compattare per poter essere “retrofitted” ma sopratutto è dovuto diventare capace di lunga autonomia di esercizio senza interventi esterni e senza perdita di funzionalità.  La “navalizzazione” del EGCS ha però anche implicato un vantaggio non da poco: disponibilità illimitata di acqua di mare, per sua natura alcalina e perciò dotata di capacità riducente delle sostanze indesiderate da rimuovere , di natura acida.

Le tecnologie attualmente montate su unità navali sono lo Spry Scrubbing con o senza iniezione di carbonato di calcio(Es:Hamworthy-Kristallon),a ciclo aperto con acqua di mare o chiuso con acqua doce, il Dry Scrubbing ad assorbimento chimico su granuli di idrossido di calcio(chemisorbtion Du-Pont) ed infine l’innovativo sistema ad acqua energizzata (CSNOx) che ne aumenta l’alcalinità con il sistema “proprietary” ULFES (Ultra-Low Frequency Electrolysis System) così che sia possible ridurre in un colpo solo Sox, NOx e anche la CO2. 

Il flow-scheme del gas di scarico è simile in tutti i casi “non-dry”: acqua di mare nebulizzata (eventualmente alcalinizzata) cattura in controcorrente il particolato e converte gli SOx in solfati i quali essendo solubili si trasferiscono dal gas alle goccioline d’acqua.Questa viene recuperata privata del sedimento solido (stoccato a bordo) e restituita al mare. Tranne che nel caso CSNOx il gas “lavato” è poi inviato alla riduzione catalitica selettiva SCR per la rimozione degli NOx a mezzo reagente (ammoniaca o meglio urea) e infine rilasciato al fumaiolo ormai a norma ECA/2015 IMO/Marpol(VI) avendo perso 80-95% degli SOx, NOx e PM.

Nel grafico il payback dell’investimento in uno Scrubber da 3Mln$ in cinque scenari di mercato (delta MGO vs IFO-380 3.5%, oggi 250$/t  (fonte Hamworthy).





E veniamo al gas naturale, che se compresso viene chiamato CNG, se anche raffreddato fino a -160°C perché passi allo stato liquido si chiama LNG. E’ in questa condizione che viene trasportato via mare vista l’enorme contrazione di volume che si realizza con la liquefazione(600>1). Oltre che nel riscaldamento e per la cottura dei cibi è il carburante di gran lunga più usato nella generazione elettrica nazionale con il 51% (2009). In autotrazione l’uso del metano è invece ridotto a poche applicazioni dual-fuel (benzina-metano) o al trasporto pubblico urbano di qualche municipalizzata, causa l’assenza di una rete di distributori stradali degna di questo nome. Serbatoi ed erogatori sono infatti molto costosi così come la distribuzione in autocisterna o per ferrovia, vista la pressione di esercizio del prodotto (220 bar)e questo –assieme al maggior costo dell’auto a metano-- ne ha impedito la diffusione. Se però il prezzo industriale del metano continuerà ad allontanarsi (diminuendo) da quello del petrolio (che aumenta) allora anche in autotrazione il gas naturale potrà trovare motivo di sviluppo.Il trasporto per mare ripone grandi speranze nel CNG/LNG , che è visto come il “bunker del futuro”. Si tratta infatti di un carburante a basso impatto ambientale, con NOx allo scarico ridotto del 85-90% rispetto all’IFO-380, SOx e PM praticamente assenti e riduzione del 20-25% anche della CO2. Il metano può inoltre contare su una ampia gamma di motori alternativi e a turbina “marinizzabili” più che consolidata. Non è invece facile la doppia alimentazione gas/IFO se il motore è un diesel, per un problema di diversa fasatura, e nemmeno l’installazione del NLG in retrofit. Infine il prezzo: la quotazione internazionale del gas è destinata a ridursi in conseguenza della tecnologia che oggi consente di estrarlo da giacimenti non-convenzionali fino ad ora intoccati. Lo “shale-gas” da scisti, di cui esistono grandi giacimenti, entra in mercato mentre le riserve di petrolio iniziano a declinare. Già oggi il metano costa la metà del petrolio a parità di energia contenuta, e la forbice tende ad allargarsi. Tutto questo farebbe pronosticare un futuro navale “a gas” se non fosse per l’assenza di una logistica di rifornimento globale nei porti e se fosse agevole la conversione a gas di navi esistenti. Sono invece poche nel mondo le stazioni di bunkeraggio attrezzate a fornire gas e limitate a Norvegia (5), Finlandia (1) e USA (2) cosicchè le 25-30 unità navali gas-powered in circolazione devono rifornirsi ancora da autocisterne in banchina in attesa che siano allestite le prime stazioni di bunkeraggio oceanico, a Goteborg e a Singapore, fra tre anni. Nel mentre si fa esperienza di propulsione a gas e si mettono a punto gli standard operativi di gestione, sicurezza e rifornimento con l’aiuto di motoristi (Wartsila, RR, MAN, Mitsubishi), armatori(RoRo Scandinavi), Cantieri navali (Hunday, Samsung) ed Enti di Classificazione (DNV,BV).In quanto alla convenienza economica, il gas consentirebbe un risparmio del 45% rispetto al MGO e del 22% rispetto all’IFO+Scrubbing su un arco di 20 anni,o del 38% e 15% rispettivamente in un periodo di 10 anni, con breakeven del gas a 700$/tonn. DNV Baltic Report, 2010 Vedremo presto se il LNG prenderà il largo come carburante ecofriendly oppure se resterà confinato alle sole nuove costruzioni e allo short-sea-shipping in aree ECA. Qui da noi potrà avere senso economico sui mezzi che si muovono di norma in acque portuali (rimorchiatori, mezzi antincendio) e forse anche sul traghettamento in acque territoriali, sempre che sia consentito il rifornimento in banchina. Così come nell’autotrasporto anche in marina il nodo di fondo è infrastrutturale del tipo “Chicken&Egg” : non si fanno le stazioni di rifornimento perché non c’è domanda; manca domanda perché non esistono le infrastrutture per soddisfarla. Un cerchio che si spezzerà a terra e in mare quando il differenziale di prezzo olio/gas avrà toccato il punto di rottura.  Stiamo andando in quella direzione.



Gas (LNG) e Scrubbers nello Shipping “Eco-friendly”. Parte 1

Come noto il settore trasporti nelle sue tre articolazioni terrestre, marittima ed aerea concorre per il 23% alle emissioni globali di gas climalterante (GHG) ed è quello col gradiente di crescita maggiore per via della motorizzazione di massa in atto nel continente asiatico e per la espansione continua di marina e aviazione tanto che l’AIE (Agenzia Internazionale dell’Energia) prevede il raddoppio del loro consumo energetico e delle emissioni al 2050. Altrettanto nota è la sua fortissima dipendenza dal petrolio, di fatto non sostituibile con fonti non-fossili se non in misura marginale almeno nel medio periodo, una prospettiva che sottolinea la fragilità di queste utenze, difficili da piegare alla ecocompatibilità , esposte a vulnerabilità di approvvigionamento.

Non altrettanto risaputo è invece che nell’ambito del trasporto Shipping e Aviation siano fuori dal Protocollo di Kyoto e ancora privi di una disciplina globale. Le due Agenzie ONU preposte e cioè ICAO per l’aviazione ma sopratutto IMO (marina) sono tuttora alle prese con la difficile quadratura tra sostenibilità e sviluppo che divide i Paesi ad economia avanzata da quelli in evoluzione. Se ne è avuta evidenza clamorosa alla Conferenza ONU sul Clima di Copenhagen a dicembre scorso quando l’obiettivo di includere queste emissioni nel post-Kyoto (il Protocollo scade col 2012) è stato mancato, e i contrasti potrebbero tornare al pettine a Cancun  tra pochi giorni.  La diatriba è sui princìpi. Da un lato vi sono i sostenitori della “common and equal responsability” che vuole mobilitare tutti i Paesi membri ONU alla riduzione dei GHG, sia pure in misura diversa.  Dall’altro i propugnatori della “common but differentiated responsability” secondo i quali la riduzione planetaria dei GHG spetta solo ai Paesi avanzati. Da quelli emergenti, che devono poter progredire, (ed emettere) impegni di eco-tutela solo se e nella misura finanziata dai primi.

E veniamo all’Europa Comunitaria. Qui il trasporto via terra assorbe 1/3 del consumo totale di energia  ed emette il 25% di tutti i GHG. 1/5 di questi proviene da navi ed aerei , con un trend di crescita tale da prevedersene il raddoppio al 2020 se non plafonati.  Per questo la UE si è dotata di una strategia  di riduzione dei gas da “transport fuels” basata sul patto climatico “20-20-20” (al 2020) che mobilita efficienza energetica, uso delle fonti rinnovabili e riduce le emissione dei GHG.

Due le Direttive di riferimento. L’una sui fuels(anche)marina (la 1999/32 emendata dalla 2005/33) che regola il contenuto di zolfo, l’altra (la 2008/ 101) sui GHG avio che istituisce un sistema di “cap-and trade” dei diritti di emissione sulla falsa riga dell’ETS terrestre. Entrambe le Direttive sono già operative in Italia. Da notare che mentre la Direttiva “avio” è già allineata alla analoga in gestazione presso l’ICAO, quella “shipping” è invece un insieme poco omogeneo che necessita di una rivisitazione importante per potersi armonizzare alla IMO e regolare tutti i GHG, sia quelli di fall-out sulle fasce costiere (SOx, NOx, PM) sia la CO2  che impatta sul global warming ovunque.

 E’ quanto la Commissione UE si appresta a fare anche avvalendosi di una “public consultation” già lanciata, aperta agli stakeholders fino al 5.1.2011. (http://ec.europa.eu/environment/pdf/sulphur.pdf)

In parallelo, a Ottobre 2008 , IMO ha varato una serie di emendamenti all’Annex VI della Marpol già entrati in vigore il 1 Luglio scorso. Includono una roadmap di riduzione del contenuto di zolfo dei carburanti mirata ad abbattere gli SOx, e un “technical code” che limita le emissioni di NOx dai diesel navali costruiti nell’ultimo decennio (Tier I) e negli anni a venire (Tier II e III).

Si vede dunque quanto sia opportuno che la normative europea recepisca queste disposizioni ad evitare che paesi membri EU anche firmatari IMO/ Marpol VI si trovino in conflitto con disposizioni continentali incoerenti.

Assumendo che la UE effettui questo allineamento, la traiettoria di riduzione dello zolfo nei carburanti navali passerebbe attraverso gli steps seguenti:

Zolfo %max in aree ECA:  da  1.5    a  1.00  dal   1.7. 2010   (già operativo)

                                          da  1.00  a   0.10  dal   1.1.2015

Zolfo % max fuori   ECA:   da   4.5    a  3.50  dal   1.1.2012

                                          da  3.50   a  0.50  dal   1.1.2020  (2025 se critico)

in alternativa all’uso di fuels a basso zolfo sarà consentita  la depurazione a bordo dei gas di scarico con dispositivi di lavaggio (EGCS o “Scrubbers”) purchè preventivamente certificati idonei. Infine verrebbe recepita la versione aggiornata dello standard ISO che rende più stringente la qualità dei carburanti navali(ISO-8217/2010), ed alcuni metodi di analisi associati.

Naturalmente la roadmap dello zolfo solleva dubbi pesanti sulla disponibilità futura di ultralow-sulphur fuels idonei e sul loro maggior costo. I due step al 2015(ECA) ma soprattutto quello al 2020/25(Globale)sono infatti dei veri e propri salti nel buio e non solo per il rischio di reperibilità di fuel adatti. Esiste infatti anche un pericolo “modale”, cioè che –paradossalmente- quote di trasporto in short-sea shipping tornino su strada o ferrovia spinte dal maggior costo del carburante navale –che si tradurrà in tariffe più salate- quando col 2015 l’IFO-380 (olio combustibile) dovrà essere sostituito da MGO(Gasolio) nell’attraversamento delle aree ECA (Baltico, Mare del Nord,  Canale della Manica). Rischio da 2-300$/tonn che interesserà anche il mediterraneo europeo se passasse l’idea di equiparare ad ECA le acque territoriali costiere della UE.

Stretti tra maggior costo, insicurezza di reperimento del fuel e vincoli di emissione gli armatori dovranno allora fare scelte di strategia difficili. Due le opzioni tecnologicamente mature per uscire dalla tenaglia:  l’impiego di Gas Naturale Liquefatto (NLG) e il ricorso agli Scrubber.  L’una o l’altra con pro e contro a seconda della modalità di esercizio del vettore. Senza dimenticare che prima o poi anche le emissioni navali entreranno in un sistema di scambio ETS come appena avvenuto per l’aviazione, sistema che genererà crediti o debiti di CO2 monetizzabili che potranno fare la differenza in termini di competitività in mercato tra operatori  più o meno lungimiranti e preparati.

A Scrubbers e NLG, alle sperimentazioni, ai risultati di campo e ai loro economics daremo ampio spazio in un prossimo intervento su queste pagine.