Tuoreessa selvityksessä perehdyttiin mahdollisuuksiin saavuttaa lähes täydellinen merenkulun päästöttömyys vähentämällä ilmastoon, terveyteen ja ympäristöön haitallisesti vaikuttavia päästöjä. Kattavan tutkimuksen toteuttivat Suomen, Yhdysvaltojen, Kreikan, Kanadan ja Japanin tutkijat. Päästöttömyys voitaisiin saavuttaa yhdistämällä hiilineutraalit polttoaineet, puhtaat moottorit ja pakokaasujen tehokkaat jälkikäsittelytekniikat. Tarkastelu lisää ymmärrystä mahdollisuuksista päästöjen vähentämiseen nykyisillä laivoilla ja infrastruktuurilla hiilineutraalien polttoaineiden tuotantokapasiteetin kehittyessä.
On aika toimia
Ilmastonmuutoksesta varoittavat merkit ovat yhä vakavampia, ja kaikki toimet ovat tarpeen niiden torjumiseksi. Kansainvälisellä merenkulkujärjestöllä (IMO) on kunnianhimoinen strategia leikata merenkulkualan hiili-intensiteettiä jopa 40 prosenttia vuoteen 2030 mennessä ja 70 prosenttia vuoteen 2050 mennessä verrattuna vuoden 2008 tasoon. Alusten päästöillä on haitallisia vaikutuksia ilmastoon, mutta myös ilmanlaatuun, ihmisten terveyteen ja ympäristöön. Arvioiden mukaan merenkulku aiheuttaa vuosittain noin 250 000 ennenaikaista kuolemaa ja 6,4 miljoonaa lapsuusiän astmatapausta, sillä alukset liikkuvat lähellä tiheään asuttuja rannikkoalueita ja aiheuttavat paikallisia ilmanlaatuongelmia. Tässä tuoreessa tutkimuksessa selvitettiin, miten polttoaineet ja teknologiat vaikuttavat laivamoottoreiden kasvihuonekaasupäästöihin ja muihin haitallisiin päästöihin sekä arvioitiin parhaita keinoja päästöttömän merenkulun saavuttamiseksi, sillä optimaaliset ratkaisut riippuvat laivasta, reitistä ja alueesta (Kuva 1).
Hiilineutraalien polttoaineiden potentiaali
Polttoaineiden hiilineutraalius riippuu niiden elinkaaren aikaisista kasvihuonekaasupäästöistä, mukaan lukien hiilidioksidi- (CO2), metaani- (CH4) ja typpioksiduulipäästöt (N2O). Lisäksi ei-kaasumaisen mustan hiilen (BC) päästö lämmittää voimakkaasti ilmastoa. Biomassasta, jätteestä tai talteen otetusta hiilidioksidista ja uusiutuvasta vedystä voidaan tuottaa hiilineutraaleja polttoaineita, jotka sopivat nykyisiin aluksiin (nk. drop-in polttoaineet). Vetykaasua, akkuja ja ammoniakkia sen sijaan ei voida tällä hetkellä hyödyntää laivojen päävoimana, ja näiden tulevaisuus jää nähtäväksi.
Polttoaineteknologiat ovat tärkeä keino vähentää merenkulun kasvihuonekaasupäästöjä, sillä sektorin energiankysynnän odotetaan pysyvän vuonna 2050 tasolla 310 miljoonaa tonnia öljyekvivalenttia (Mtoe), vaikka energiatehokkuuden ennakoidaan paranevan suuresti esim. suunnittelun, hukkalämmön talteenoton, alusten koon ja reittien optimoinnilla. Hiilineutraalit polttoaineet suuntautuvat entistä enemmän merenkulkuun ja ilmailuun tieliikenteen sähköistyessä. Tosin uusiutuvaa energiaa koskevien tiukkojen vaatimusten (esim. RED II) mukaisten biopolttoaineiden määrä saattaa laskea, mikä tekee uusiutuvaan vetyyn perustuvista sähköpolttoaineista kiinnostavan vaihtoehdon (Kuva 2).
Hiilineutraaleille polttoaineille on suuri kysyntä nykyisten ja tulevien päästömääräysten ja päästöttömyystavoitteiden vuoksi. Tämä koskee erityisesti polttoaineita, jotka muistuttavat dieselpolttoainetta, maakaasua tai metanolia eli ovat yhteensopivia nykymoottoreiden kanssa ja niiden yhdistäminen tehokkaisiin päästövähennysteknologioihin mahdollistaisi lähes päästöttömän merenkulun. Vetypohjaisista sähköpolttoaineista voisi tulla olennaisia meriliikenteessä, jossa muut sähköistymisen muodot ovat hankalia. Sähköpolttoaineet voisivat toimia myös uusiutuvan energian varastona. Toisaalta hiilineutraalien polttoaineiden tuotanto on lyhyellä aikavälillä rajallista, joten fossiilisia polttoaineita saatetaan joutua käyttämään toivottua pidempään ja tällöin esimerkiksi aluksessa toteutettava hiilidioksidin talteenotto on mielenkiintoinen vaihtoehto.
Haitallisten päästöjen vähentäminen on välttämätöntä
Terveydelle tai ympäristölle haitalliset päästöt laivoista on poistettava polttoaineiden, moottoreiden tai pakokaasujen jälkikäsittelytekniikoiden avulla. Haitallisia päästöjä ovat tällä hetkellä säänneltävät typpioksidit (NOx) ja rikkioksidit (SOx) sekä lähitulevaisuudessa todennäköisesti säänneltävät päästöt, kuten mustahiili- ja metaanipäästöt. Muita haitallisia päästöjä ovat ammoniakki- (NH3), formaldehydi-, hiukkasmassa- (PM) ja hiukkaslukumääräpäästöt (PN). Musta hiili (Kuva 3) lisää ilmaston lämpenemistä ja vaikuttaa haitallisesti terveyteen ja ympäristöön ja siksi IMO tutkii kansainvälisen merenkulun musta hiili -päästöjen rajoittamisvaihtoehtoa arktisella alueella. Haitallisten päästöjen vähentäminen voi edellyttää polttoaineiden, moottoreiden (tai molempien) muuttamista tai pakokaasujen jälkikäsittelytekniikan käyttämistä.
Investoinneilla säästetään rahaa, kun haittakustannukset yhteiskunnalle pienenevät
Hiilineutraalien polttoaineiden käyttöönotto edellyttää merkittäviä investointeja, mutta ne tuovat säästöjä vähentämällä haitallisten päästöjen yhteiskunnalle aiheuttamia kustannuksia. Tämän vuoksi on perusteltua luoda lisää tukimekanismeja ja investoida puhtaaseen teknologiaan, erityisesti drop-in polttoaineisiin, jotka eivät edellytä uutta kuljetus-, toimitus tai satamainfrastruktuuria. Laskelmien mukaan 260 Mtoe:n raskaan polttoöljyn päästöt meriliikenteessä aiheuttavat vuosittain 433 miljardin euron ulkoiset haittakustannukset, jotka voitaisiin välttää käyttämällä nykyaikaisia merimoottoreita, hiilineutraaleja polttoaineita ja parhaita pakokaasujen jälkikäsittelyvaihtoehtoja. Meriliikenteen polttoainevalintoihin vaikuttavat myös muut kuin tekniset näkökohdat, kuten yleinen hyväksyntä, polttoaineen saatavuus ja hinnat. Arvioinnit ja vankka näyttö ohjaavat päätöksentekoa kohti tulevaisuuden kannalta parhaita valintoja.
Ei selkeää polttoainevoittajaa
Kolmen sähköpolttoaineen (e-metaani, e-metanoli ja e-diesel) arviointi suhteessa fossiilisiin polttoaineisiin ja vetyyn/akkuihin (Taulukko 1) paljastaa, että kolme vaihtoehtoa olivat tasavertaiset eli ei voitu osoittaa "voittavaa" polttoainetta. Vastaavat hiilineutraalit biopolttoaineet ovat samanarvoisia vertailussa käytettyjen sähköpolttoaineiden kanssa. Kaikkia näitä polttoaineita voidaan käyttää nykyisissä moottoreissa, jos hiilineutraalien polttoaineiden tuotantomäärät kasvavat.
Hiilineutraalien polttoaineiden yhdistäminen tehokkaisiin päästövähennystekniikoihin mahdollistaisi lähes päästöttömän merenkulun. Tämä voisi välittömästi ja samanaikaisesti vähentää kasvihuonekaasu- ja muita päästöjä. Säästöt meriliikenteen päästöjen yhteiskunnalle aiheuttamissa ulkoisissa kustannuksissa ovat peruste tämän kehityksen tukemiseen tarvittaville määräyksille, politiikalle ja investoinneille.
Lähteet: Aakko-Saksa, P. T., Lehtoranta, K., Kuittinen, N., Järvinen, A., Jalkanen, J.-P., Johnson, K., Jung, H., Ntziachristos, L., Gagné, S., Takahashi, C., Karjalainen, P., Rönkkö, T. ja Timonen, H.: Reduction in greenhouse gas and other emissions from ship engines: Current trends and future options, Progress in Energy and Combustion Science, 94, 101055, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2022.101055, 2023.
