Tutkimus 4.5.2016

Laivaliikenteen päästöjen tutkimus vaatii kokonaiskuvan hahmottamista

Ilmatieteen laitoksella on käynnissä monta laivaliikenteen päästöihin liittyvää projektia. Hankkeiden määrä kielii siitä, että merenkulku on murroksessa monella tapaa ja tutkimustiedolle on tarvetta.

Merenkulku on tällä hetkellä selkeästi muutoksen kourissa. Päästörajoitusten lisäksi automatisaatio ja älykäs meriliikenne tulevat muuttamaan merenkulkua lähivuosina. Lisäksi uudet liiketoimintamahdollisuudet arktisilla alueilla suuntaavat laivaliikennettä myös jäämerelle.

Päästörajoitukset kaikille maailman vesille

Laivaliikenteen aiheuttamien ilmansaasteiden vähennys on ollut tavoitteena jo pitkään. Kansainvälinen Merenkulkujärjestö IMO on esittänyt runsaita leikkauksia lähinnä rikkipäästöjen tasoon. Leikkausten on tarkoitus tulla voimaan viimeistään vuoteen 2025 mennessä maailman kaikilla merillä. EU:n merialueilla ja varsinkin Itämerellä, jossa valtaosa suomalaisista aluksista seilaa, rikkirajat ovat olleet jo pidempään muita merialueita tiukempia.

jalkanenjukka-pekka
Jukka-Pekka Jalkanen

Ilmatieteen laitoksella onkin parhaillaan käynnissä monta projektia, jota liittyvät meriliikenteen päästöihin.
”Laivaliikenteen päästöt on tärkeää ensin tuntea kokonaisvaltaisesti, jotta voidaan arvioida niiden aiheuttamia terveys- ja ympäristövaikutuksia sekä suunnitella päästöjen vähentämistä ja rajoittamista”, toteaa Ilmatieteen laitoksen vanhempi tutkija Jukka-Pekka Jalkanen.

 Laivojen polttoaineiden päästöt syynissä

Huonoista polttoaineista ja savukaasujen heikosta tai kokonaan puuttuvasta puhdistustekniikasta johtuen laivaliikenne on ollut merkittävä ilmansaasteiden päästölähde. Päästörajoitusten myötä erilaisia polttoaineita ja puhdistustekniikoita on kehitetty. ”Merenkulun päästöjen vähentämiseen on hyvät mahdollisuudet. Teknisiä ratkaisuja sekä ilmansaasteiden että kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi on jo saatavilla, mutta ne vaativat vielä lisätutkimusta. Esimerkiksi rikkipesureilla saadaan poistettua pakokaasuista rikki, mutta toisaalta prosessi kuluttaa puolestaan enemmän energiaa ja puhdistuskemikaaleja”, Jalkanen huomauttaa.

 

Laivaliikenteen päästöt on tärkeää ensin tuntea kokonaisvaltaisesti.

Toinen esimerkki on laivoissa käytettävät polttoaineet. Perinteisesti laivoissa on käytetty heikkolaatuista raskasta polttoöljyä. Raskas polttoöljy voidaan korvata uusissa laivoissa LNG:llä eli nesteytetyllä maakaasulla, joka vähentää rikkipäästöjä. ”Tulee kuitenkin muistaa, että vaikka LNG nähdään tulevaisuuden polttoaineena tällä hetkellä, ilmastonmuutoksen kannalta ongelma voi pahentua, jos kaasumaista polttoainetta pääsee karkaamaan ilmakehään. Nesteytetty maakaasu on metaania, joka on paljon hiilidioksidiakin vahvempi kasvihuonekaasu. Ilmakehässä ollessaan yksi metaanimolekyyli lämmittää ilmastoa 25 tehokkaammin kuin yksi hiilidioksidimolekyyli. ”Näin osa uusien laivojen ympäristöhyöty voi pienentyä metaanipäästöjen myötä, kun taas aiemmin laivaliikenteen rikki- ja typpioksidit ovat viilentäneet ilmastoa. ”Tulee muistaa, että laivojen käyttöikä on pitkä, noin 30 vuotta, joten nyt tehtävät valinnat vaikuttavat pitkään. Pitkällä aikavälillä tulisi kehittää etenkin energiatehokkuutta ja biopolttoaineiden käyttömahdollisuuksia.”

Liikenne arktisilla alueilla kasvaa

Ilmastonmuutokseen liittyy siis myös laivojen päästämät pienhiukkaset. ”Arktisilla alueilla huolenaiheena on erityisesti musta hiili eli noki, joka kiihdyttää ilmastonmuutosta heikentämällä auringon heijastumista jään pinnasta takaisin avaruuteen, toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkija Hilkka Timonen. Arktisen laivaliikenteen lisääntyminen ja niiden päästöt ovat kasvava ongelma arktisella alueella. Mustan hiilen päästöt ovat verrattain lyhytikäisiä, minkä seurauksena niiden ilmastolliset vaikutukset ovat luonteeltaan paikallisia. Huolestuttavaa on, että arktisen alueen laivaliikenteen musta hiili -päästöjen ennakoidaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä.

timonenhilkka
Hilkka Timonen

Käynnissä olevassa SEA-EFFECTS BC -hankkeessa selvitetään juuri mustan hiilen päästöjen mittaustekniikkaa ja päästöjen monitorointia suoraan laivoilla. Hankkeessa kiinnitetään erityishuomiota mittausmenetelmiin, jotta ne toimisivat luotettavasti tuottaen vertailukelpoisia tuloksia laivaolosuhteissa erilaisilla polttoaineilla ja jälkikäsittelytekniikoilla. ”Eri polttoaineiden päästöihin vaikuttaa itse polttoaineen lisäksi mm. laivojen kuorma ja vastus. Tiedetään esimerkiksi, että pienikin nopeuden alennus saattaa muuttaa erittäin merkittävästi haitallisten päästöjen määriä”, Hilkka Timonen kertoo.

Mittaus ja mallinnus tuottavat tietoa päätöksenteon tueksi

Useat laivayhtiöt ovat jo siirtyneet ympäristöystävällisempiin polttoaineisiin, mutta ratkaisujen kokonaisvaikutuksista ei ole tarkkaa tietoa. Envisum-projektissa kehitetäänkin mittareita ja malleja laivapäästöjen sekä niiden ympäristö- ja terveysvaikutusten sekä päästörajoitusmenetelmien arviointiin yhtenä kokonaisuutena. Tarkoituksena on vertailla erilaisia päästörajoitusmenetelmiä ja arvioiden niiden haittoja ja hyötyjä useasta eri näkökulmasta. Yksi tapa saada kokonaisvaltainen näkemys, on Ilmatieteen laitoksen kehittämä STEAM-malli. Malli käyttää hyväkseen laivaliikenteen tunnistussignaaleja, joiden avulla laivat voidaan tunnistaa ja tiedetään niiden käyttämät reitit. Laivoista saatavaa tietoa yhdistettynä muuhun tutkimustietoaan saadaan laskettua päästöjen yhteisvaikutuksia.

Ilmatieteen laitos on ollut mukana Sheba-hankkeessa, jossa on tehty tarkka kartoitus laivaliikenteen päästöistä Euroopassa. Toistaiseksi tarkastelun kohteena on ollut hiilidioksidi, typen ja rikin oksidit, hiilimonoksidi ja pienhiukkaset.

 

IMG_1839
Utön mittausasemarakennus.

”Tähän mennessä on keskitytty lähinnä laivojen ilmaan päästämiin aineisiin, mutta mukaan on tulossa myös muut päästöt eli esimerkiksi laivojen pilssi- ja jätevedet sekä muu jätteet. Lisäksi ollaan kiinnostuneita esimerkiksi laivojen aiheuttamasta melusta ja sen vaikutuksista mm. kaloihin.”

Muutama vuosi sitten Utössä aloitetut jatkuvat mittaukset antavat myös uudella tapaa lähes reaaliaikaista mittaustietoa Itämeren tilanteesta. Utön merentutkimusasemalla on kattava joukko laitteita, joista osa on kokonaan uudentyyppisiä ja monet niistä ensimmäistä kertaa Suomessa pysyvästi mereen asennettuina. Utön perusajatus on kokonaisvaltainen lähestymistapa, joka antaa kattavan kuvan koko meren ja ilmakehän alaosan tilasta.

”Kokonaisvaltainen tarkastelu on erityisen ajankohtaista juuri nyt, kun meriliikenteen murros on käynnissä ja uudet tuulet puhaltavat myös merenkulussa”, Jalkanen kiteyttää.