اسکراب‌ها در کفه ترازوی محیط زیست/ نفت سنگین، سبزتر از آنچه می‌شد انتخاب کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان چرخه عمر کامل چندین گزینه سوخت را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که این رویکرد تأثیر زیست‌محیطی قابل مقایسه با سوزاندن سوخت‌های کم سولفور دارد.

زمانی که سازمان بین‌المللی دریانوردی در سال ۲۰۲۰ سقف اجباری بر میزان گوگرد سوخت‌های دریایی را با هدف کاهش اثرات مضر زیست‌محیطی و سلامت وضع کرد، شرکت‌های کشتیرانی را در اختیار سه گزینه اصلی قرار داد.

آنها می‌توانند سوخت‌های فسیلی کم گوگرد مانند نفت گاز دریایی را بسوزانند یا سیستم‌های تمیزکننده‌ای را برای حذف گوگرد از گاز‌های خروجی که با سوزاندن نفت کوره سنگین تولید می‌شود نصب کنند. سوخت‌های زیستی با محتوای گوگرد کمتر جایگزین دیگری را ارائه می‌دهند، اگرچه در دسترس بودن محدود آنها را به گزینه‌ای کمتر امکان پذیر می‌کند.

در حالی که نصب سیستم‌های پاک‌کننده گاز‌های خروجی، معروف به اسکرابر، عملی‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه است، تردید‌های زیادی در بین شرکت‌ها، سیاست‌گذاران و دانشمندان در مورد سبز بودن این اسکرابر‌ها وجود داشته است.

از طریق ارزیابی چرخه حیات جدید، محققان MIT، Georgia Tech و جا‌های دیگر دریافته‌اند که سوزاندن نفت‌سوخت سنگین با اسکرابر در اقیانوس‌های باز می‌تواند با استفاده از سوخت‌های کم گوگرد مطابقت داشته باشد یا از آن پیشی بگیرد، در صورتی که طیف گسترده‌ای از عوامل محیطی در نظر گرفته شود.

دانشمندان داده‌های مربوط به تولید و عملکرد اسکرابر‌ها و سوخت‌ها را با اندازه‌گیری انتشار گاز‌های گلخانه‌ای که در یک کشتی باری اقیانوس‌پیما انجام شده بود، ترکیب کردند.

آنها دریافتند که وقتی کل زنجیره تامین در نظر گرفته می‌شود، سوزاندن نفت کوره سنگین با اسکرابر‌ها از نظر تقریباً همه ۱۰ فاکتور تأثیر محیطی که مورد مطالعه قرار گرفتند، مانند انتشار گاز‌های گلخانه‌ای، اسیدی شدن زمین و تشکیل ازن، کم ضررترین گزینه بود.

نیل گرشنفلد، استاد MIT، مدیر مرکز بیت‌ها و اتم‌ها (CBA) و نویسنده ارشد این مطالعه، می‌گوید: «در همکاری ما با شرکت حمل‌ونقل اولدندورف برای بررسی گسترده کاهش اثرات زیست‌محیطی حمل‌ونقل، این مطالعه اسکرابر‌ها به طور غیرمنتظره‌ای یک موضوع انتقالی عمیق و مهم بود.

پاتریشیا استاتاتو، نویسنده ارشد این مقاله، استادیار جورجیا تک، که این مطالعه را به عنوان پسادکتر در CBA آغاز کرد، می‌افزاید: "ادعا‌های مربوط به مخاطرات زیست‌محیطی و سیاست‌های کاهش آنها باید توسط علم پشتیبانی شود. شما باید داده‌ها را ببینید، عینی باشید و مطالعاتی را طراحی کنید که تصویر کامل را در نظر بگیرید تا بتوانید گزینه‌های مختلف را از دیدگاه سیب به سیب مقایسه کنید. "

مایکل تریانتافیلو، پروفسور هنری ال و گریس دوهرتی در علوم و مهندسی اقیانوس در دپارتمان مهندسی مکانیک و دیگران در دانشگاه فنی ملی آتن در یونان، آزمایشگاه‌های نایاس، و شرکت کشتی‌رانی اولدندورف کریررز، به استاتاتو در مقاله پیوستند. این تحقیق امروز در Environmental Science and Technology منتشر شده است.

کاهش انتشار گوگرد

نفت کوره سنگین که به طور سنتی توسط کشتی‌های فله بر که حدود ۳۰ درصد از ناوگان دریایی جهانی را تشکیل می‌دهند سوزانده می‌شود، معمولاً دارای محتوای گوگرد در حدود ۲ تا ۳ درصد است. این میزان بسیار بالاتر از سقف ۰.۵ درصدی سازمان بین المللی دریانوردی در سال ۲۰۲۰ در بیشتر مناطق اقیانوس و ۰.۱ درصد در مناطق نزدیک به مراکز جمعیتی یا مناطق حساس به محیط زیست است.

انتشار اکسید گوگرد به آلودگی هوا و باران اسیدی کمک می‌کند و می‌تواند به سیستم تنفسی انسان آسیب برساند.

در سال ۲۰۱۸، کمتر از ۱۰۰۰ کشتی از اسکرابر استفاده می‌کردند. پس از اعمال سقف، قیمت‌های بالاتر سوخت‌های فسیلی کم گوگرد و در دسترس بودن محدود سوخت‌های جایگزین، بسیاری از شرکت‌ها را به نصب اسکرابر سوق داد تا بتوانند به سوزاندن نفت‌سوخت سنگین ادامه دهند.

امروزه بیش از ۵۸۰۰ کشتی از اسکرابر‌ها استفاده می‌کنند که اکثر آنها اسکرابر‌های مرطوب و حلقه باز هستند.

استاتاتو می‌گوید: اسکرابر‌ها یک فناوری بسیار بالغ هستند. آنها به طور سنتی برای چندین دهه در کاربرد‌های زمینی مانند نیروگاه‌ها برای حذف آلاینده‌ها استفاده می‌شوند. 

یک اسکرابر دریایی مرطوب و حلقه باز مخزن عمودی، فلزی و بزرگی است که در پشته اگزوز کشتی، بالای موتور‌ها نصب شده است. در داخل، آب دریا که از اقیانوس گرفته می‌شود از طریق یک سری نازل به سمت پایین پاشیده می‌شود تا گاز‌های داغ خروجی هنگام خروج از موتور‌ها شسته شود.

آب دریا با دی اکسید گوگرد موجود در اگزوز برهمکنش می‌کند و آن را به سولفات تبدیل می‌کند - ترکیبات محلول در آب و محیط زیستی که به طور طبیعی در آب دریا وجود دارند. آب شستشو دوباره به اقیانوس رها می‌شود، در حالی که اگزوز تمیز شده بدون انتشار دی اکسید گوگرد به جو می‌رود.

اما آب شستشوی اسیدی می‌تواند حاوی سایر محصولات جانبی احتراق مانند فلزات سنگین باشد، بنابراین دانشمندان به این فکر افتادند که آیا اسکرابر‌ها از دیدگاه محیطی کل نگر با سوخت‌های کم سولفور قابل مقایسه هستند یا خیر.

چندین مطالعه سمیت آلودگی آب شستشو و سیستم سوخت را بررسی کردند، اما هیچ کدام تصویر کاملی را ارائه نکردند.

محققان تلاش کردند تا این شکاف علمی را پر کنند.

تجزیه و تحلیل "خوش بیداری"

این تیم یک ارزیابی چرخه حیات را با استفاده از یک پایگاه داده جهانی زیست محیطی در مورد تولید و حمل و نقل سوخت‌های فسیلی، مانند نفت کوره سنگین، نفت گاز دریایی و نفت کوره با گوگرد بسیار کم انجام داد. در نظر گرفتن کل چرخه عمر هر سوخت کلیدی است، زیرا تولید سوخت کم سولفور نیازمند مراحل پردازش اضافی در پالایشگاه است که باعث انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و ذرات معلق می‌شود.

او می‌گوید: اگر فقط به همه چیز‌هایی که قبل از ذخیره‌سازی سوخت در کشتی اتفاق می‌افتد نگاه کنیم، نفت کوره سنگین به طور قابل‌توجهی از نظر زیست‌محیطی کم‌تر از سوخت‌های کم گوگرد است.

محققان همچنین با یک سازنده اسکرابر برای به دست آوردن اطلاعات دقیق در مورد تمام مواد، فرآیند‌های تولید و مراحل حمل و نقل مربوط به ساخت و نصب اسکرابر دریایی همکاری کردند.

او می‌افزاید: اگر در نظر بگیرید که عمر اسکرابر حدود ۲۰ سال است، اثرات زیست محیطی تولید اسکرابر در طول عمر آن در مقایسه با تولید نفت کوره سنگین ناچیز است.

برای قطعه نهایی، استاتاتو یک هفته را در یک کشتی فله‌بر در چین برای اندازه‌گیری انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و جمع‌آوری نمونه‌های آب دریا و آب گذراند. کشتی نفت کوره سنگین را با اسکرابر و سوخت‌های کم گوگرد در شرایط مشابه اقیانوس و تنظیمات موتور می‌سوزاند.

جمع‌آوری این داده‌ها چالش‌برانگیزترین بخش مطالعه بود. او می‌گوید: تمام تجهیزات ایمنی، همراه با گرما و سر و صدای موتور‌های یک کشتی در حال حرکت، بسیار طاقت‌فرسا بود.

نتایج آنها نشان داد که اسکرابر‌ها انتشار دی اکسید گوگرد را تا ۹۷ درصد کاهش می‌دهند و بر اساس این معیار، نفت کوره سنگین را با سوخت‌های کم گوگرد برابر می‌کنند. محققان روند مشابهی را برای انتشار آلاینده‌های دیگر مانند مونوکسید کربن و اکسید نیتروژن مشاهده کردند.

علاوه بر این، آنها نمونه‌های آب شستشو را برای بیش از ۶۰ پارامتر شیمیایی از جمله نیتروژن، فسفر، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و ۲۳ فلز مورد آزمایش قرار دادند.

غلظت مواد شیمیایی تنظیم شده توسط IMO بسیار کمتر از نیاز‌های سازمان بود. برای مواد شیمیایی غیرقابل تنظیم، محققان غلظت‌ها را با سخت‌ترین حد برای پساب‌های صنعتی از آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده و اتحادیه اروپا مقایسه کردند.

بیشتر غلظت‌های شیمیایی حداقل یک مرتبه کمتر از این نیاز‌ها بود.

علاوه بر این، از آنجایی که آب شستشو هزاران بار در حین پراکنده شدن توسط یک کشتی متحرک رقیق می‌شود، غلظت چنین مواد شیمیایی در اقیانوس‌های باز حتی کمتر می‌شود.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که استفاده از اسکرابر با نفت کوره سنگین را می‌توان در بسیاری از دسته‌بندی‌های تأثیری که محققان مطالعه کردند، برابر یا دوستدار محیط‌زیست‌تر از سوخت‌های کم سولفور در نظر گرفت.

اسکات برگرون، مدیر عامل Oldendorff Carriers و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: "این مطالعه پیچیدگی علمی جریان زباله اسکرابر‌ها را نشان می‌دهد. پس از انجام یک مطالعه چند ساله، جامع و بررسی شده، ترس‌ها و فرضیات رایج اکنون کنار گذاشته شده‌اند. "

توماس کلنوم، معاون اجرایی نوآوری و امور نظارتی در اداره ثبت لیبریا، با تأکید بر نیاز به «تصمیمات نظارتی بر اساس مطالعات علمی و ارائه داده‌های واقعی و نتیجه‌گیری‌های علمی»، می‌افزاید: «این اولین مطالعه در نوع خود بر مبنایی که به خوبی بیدار می‌شود، ورودی بسیار ارزشمندی را به بحث‌های جاری در IMO ارائه می‌کند.»

استاتاتو می‌گوید در نهایت، این مطالعه اهمیت گنجاندن ارزیابی‌های چرخه عمر را در سیاست‌های کاهش اثرات زیست‌محیطی آینده نشان می‌دهد.

او می‌افزاید: همه این بحث‌ها در مورد تغییر به سوخت‌های جایگزین در آینده وجود دارد، اما این سوخت‌ها چقدر سبز هستند؟ ما باید سعی کنیم آنها را به طور مساوی با راه حل‌های موجود مقایسه کنیم تا هزینه‌ها و منافع را ببینیم.

این مطالعه تا حدی توسط Oldendorff Carriers پشتیبانی شد.