Il Joint Research Centre della Commissione Europea indica alcune possibilità per ridurre le emissioni delle navi

inforMARE - Il trasporto marittimo è la modalità di trasporto più rispettosa dell'ambiente. Tuttavia, secondo le previsioni, benché il trasporto marittimo produca il più basso tasso di emissioni di CO2 per tonnellata-chilometro rispetto agli altri modi di trasporto, da qui al 2050 le sue emissioni di gas a effetto serra aumenteranno del 150-200% rispetto all'attuale livello di circa una giga-tonnellata per anno.

Lo evidenzia una relazione del Joint Research Centre (JRC) della Commissione Europea nella quale si sottolinea inoltre che, essendo il settore del trasporto marittimo anche una fonte di inquinamento atmosferico, in assenza di interventi l'inquinamento atmosferico lungo le principali rotte marittime si intensificherà a causa di un aumento delle emissioni di biossido di zolfo stimato al 10-20% nei prossimi due anni. Il combustibile navale, infatti, ha un tenore di zolfo molto elevato che va da una media mondiale di 27.000 parti per milione a 10.000 ppm nelle aree di controllo delle emissioni di zolfo (Sulphur Emission Control Areas, SECA). Tuttavia, con il nuovo accordo raggiunto in seno all'International Maritime Organization (IMO), le navi che operano nelle SECA del Mar Baltico e del Mare del Nord devono utilizzare un combustibile con un tenore di zolfo di solo 0,1% entro il 2015, come la legislazione dell'Unione già impone ai porti UE.

«La relazione del JRC - spiega oggi Máire Geoghegan-Quinn, commissario europeo per la Ricerca, l'innovazione e la scienza - sottolinea la necessità di ridurre l'inquinamento prodotto dalle navi, oltre a quello prodotto da molte altre fonti, sia per contribuire a contrastare i cambiamenti climatici, sia per evitare gravi danni alla salute umana. La relazione esamina inoltre una serie di opzioni per realizzare le riduzioni necessarie mediante una combinazione di innovazione tecnologica e politiche di mercato. Tale studio rappresenta anche un esempio perfetto di come il lavoro scientifico svolto dal JRC possa contribuire a orientare il progresso politico verso il conseguimento degli obiettivi dell'UE in materia di innovazione, nonché di quelli della strategia Europa 2020».

Il rapporto evidenzia come riguardo alle emissioni di gas a effetto serra (GHG) il trasporto marittimo sia la modalità di trasporto più rispettosa dell'ambiente e come i trasporti marittimi producano solo circa il 4% del totale delle emissioni di CO2 provocate dall'uomo, ossia una carbon footprint all'incirca equivalente a quella prodotta dalla Germania. Tuttavia ancora non esiste una regolamentazione applicabile alle emissioni dei trasporti marittimi internazionali, anche se tali norme sono in corso di discussione presso l'International Maritime Organization (IMO) e presso la UNFCCC, la Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici.

Il rapporto del Joint Research Centre sottolinea che sussistono notevoli possibilità per ridurre le emissioni del trasporto marittimo: le soluzioni tecniche per ridurre il consumo di combustibile, gli inquinanti atmosferici e i gas ad effetto serra, infatti, sono già disponibili e vanno dal miglioramento della progettazione delle navi, dei sistemi di propulsione e dei macchinari fino all'ottimizzazione dell'operatività.

La relazione del JRC indica alcune opzioni per ridurre le emissioni prodotte dallo shipping e, per ciascuna delle opzioni tecnologiche menzionate, viene fornita una valutazione dettagliata del rapporto costi/efficacia e del potenziale di abbattimento. Il documento evidenzia tuttavia che, per realizzare miglioramenti significativi nella riduzione delle emissioni di carbonio e dell'inquinamento atmosferico, le soluzioni tecnologiche (relative al combustibile e al motore) dovrebbero essere integrate da altre misure e che è necessario studiare anche opzioni basate sul mercato che prevedano misure di livello sia regionale che mondiale. La relazione analizza quindi come potrebbero essere introdotte politiche basate sul mercato, quale ad esempio il sistema di scambio delle quote di emissione dei gas ad effetto serra (Emission Trading Scheme, ETS) per il settore marittimo a livello internazionale. (iM)

JRC Reference Reports
Regulating Air Emissions from Ships

Abatement technologies: estimated performance and costs

Cost efficiency and abatement potential for ship design related options
JRC Reference Reports
Regulating Air Emissions from Ships

Abatement technologies: estimated performance and costs

Cost efficiency and abatement potential for ship design related options

Ship Design		Cost efficiency (US$/tonne of CO2)		Maximum CO2 abatement potential
Ship Design		Low cost estimate	High cost estimate	in Mt	% of total emissions
Efficiency of scale	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	4*
Reduce ballast	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	7*
Lightweight construction	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	7*
Optimum main dimension	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	9*
Interceptor trip planes	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	4*
Ducktail waterline extensions	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	7*
Transverse thrusters openings	Lower potential	-145	-140	10.7	0.90
Transverse thrusters openings	Higher potential	-160	-160	53.1	4.20
Air cavity systems	Lower potential	-115	-90	7.5	0.90
Air cavity systems	Higher potential	-150	-140	24.4	1.90
Machinery concept	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	30*

Cost efficiency and abatement potential for propulsion related options

Propulsion		Cost efficiency (US$/tonne of CO2)		Maximum CO2 abatement potential
Propulsion		Low cost estimate	High cost estimate	in Mt	% of total emissions
Wing thrusters	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	8*
CRP propulsion	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	10*
Propeller performance monitoring	Lower potential	-135	-130	5.4	0.40
Propeller performance monitoring	Higher potential	-160	-160	42.5	3.40
Propeller/rudder upgrade	Lower potential	90	120	19.7	1.60
Propeller/rudder upgrade	Higher potential	-80	-70	58.5	4.70
Propeller upgrade (winglet/nozzle)	Lower potential	530	600	1.3	0.10
Propeller upgrade (winglet/nozzle)	Higher potential	-90	-80	11.2	0.90
Propeller boss cap fins	Lower potential	-155	-150	42.9	3.40
Propeller boss cap fins	Higher potential	-155	-155	53.1	4.20
Variable speed operation	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	5*
Towing kyte	Lower potential	-85	-75	37.1	3.00
Towing kyte	Higher potential	-135	-130	100.9	8.00
Pulling thruster	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	10*
Seawater lubricated stern Tube Bearing System	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	2*

Source: Our estimations based on IMO Annex IV, pp. 265-286; *Wartsila (2009) refers to the abatement potential on a single ship on which the system is installed and not on the global emissions. The latter is reported by IMO (2009).

Cost efficiency and abatement potential for machinery related options

Machinery		Cost efficiency (US$/tonne of CO2)		Maximum CO2 abatement potential
Machinery		Low cost estimate	High cost estimate	in Mt	% of total emissions
Shore-Side Electricity	Max potential*				20**
Diesel electric machinery	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	20*
Water Injection	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	2*
Selective catalytic reduction	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.
Waste heat recovery	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	10*
Main engine tuning	Lower potential	405	470	1	0.10
Main engine tuning	Higher potential	-90	-85	7.8	0.60
Common rail upgrade	Lower potential	25	45	1.1	0.10
Common rail upgrade	Higher potential	-125	-120	5.3	0.40
Shaft power meter	Lower potential	70	115	5.4	0.40
Shaft power meter	Higher potential	-105	-95	21.3	1.70
Fuel consumption meter	Lower potential	245	330	5.4	0.40
Fuel consumption meter	Higher potential	-60	-40	21.3	1.70
Low energy/Low-heat lighting	Lower potential	385	440	0.1	0.00
Low energy/Low-heat lighting	Higher potential	-95	-85	0.6	0.00
Power management	Lower potential	100	130	0.1	0.00
Power management	Higher potential	-130	-125	0.7	0.10
Speed control pumps and fans	Lower potential	210	250	2.1	0.20
Speed control pumps and fans	Higher potential	-90	-80	10.6	0.80
Solar Power	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	4*

Source: Our estimations based on IMO (2009), Annex IV, pp. 265-286; *Wartsila (2009) refers to the abatement potential on a single ship on which the system is installed and not on the global emissions. The latter is reported by IMO (2009); ** This percentage refers to the CO2 abated in the production of electrical energy while the ship is in port (the estimate varies by country).

Cost efficiency and abatement potential for operation related options

Operation		Cost efficiency (US$/tonne of CO2)		Maximum CO2 abatement potential
Operation		Low cost estimate	High cost estimate	in Mt	% of total emissions
Turnaround time in port	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	10*
Propeller brushing	Lower potential	-75	-65	25.4	2.00
Propeller brushing	Higher potential	-125	-120	62.8	5.00
Increased frequency of propeller brushing	Lower potential	-160	-130	6.2	0.50
Increased frequency of propeller brushing	Higher potential	-160	-160	36.7	2.90
Hull coating type 1	Lower potential	-115	-105	6.6	0.50
Hull coating type 1	Higher potential	-150	-150	26.1	2.10
Hull coating type 1	Lower potential	-40	-15	13.2	1.10
Hull coating type 1	Higher potential	-140	-130	65.3	5.20
Hull brushing	Lower potential	-95	-65	12.7	1.00
Hull brushing	Higher potential	-155	-150	125.6	10.00
Underwater hydroblasting	Lower potential	-80	-35	12.7	1.00
Underwater hydroblasting	Higher potential	-155	-150	125.6	10.00
Dry-dock full blast	Lower potential	-155	-150	8.2	0.60
Dry-dock full blast	Higher potential	-160	-160	16.1	1.30
Hull performance monitoring	Lower potential	-45	-45	6.2	0.50
Hull performance monitoring	Higher potential	-150	-150	61.2	4.90
Weather routeing	Lower potential	-130	-100	1.2	0.10
Weather routeing	Higher potential	-165	-160	46	3.70
10% speed reduction	The entire fleet	80	135	98.7	7.90
Vessel trim	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	5*
Autopilot upgrade/adjustment	Lower potential	-140	-140	5.4	0.40
Autopilot upgrade/adjustment	Higher potential	-160	-160	31.9	2.50
Energy saving operation awareness	Max potential*	n.a.	n.a.	n.a.	n.a.

Cost for fuel shifting in 2020 both with respect to the tonnes of fuel and to the energy produced

Option (%S fuel)	Low Cost ($/tonne)	High Cost ($/tonne)	Low Cost (k€2005/PJ)	High Cost (k€2005/PJ)	Low SO2 abat. (€/tonne)	High SO2 abat. (€/tonne)
Fuel Shift (2.94→1.5)	20	20	359	359	510	510
Fuel Shift (2.94→1)	30	30	538	538	568	568
Fuel Shift (2.94→0.5)	120	170	2,152	3,049	1,806	2,559
Fuel Shift (2.94→0.1)	280	330	4,510	5,370	3,621	4,268
Fuel Shift (0.5→0.1)	160	160	2,753	2,753	14,692	14,692

Source Bosch et al. (2009)

Cost effectiveness of fuel switching for SOx reduction measures per €/tonne abated

Technologies	Small Vessel (€/tonne)	Medium Vessel (€/tonne)	Large Vessel (€/tonne)
Fuel Shift: 2.7%→1.5%	1,900	1,900	1,900
Fuel Shift: 2.7%→0.5%	1,300	1,300	1,300

Source: data are in accordance with those reported in EMTEC (2005b), Rahai and Hefazi (2006), Lovblad and Fridell (2006) and IIASA (2007). Note that 2.7% S fuel is the sulphur concentration in the fuel.