26.10.2020

Chemie maakt scheepvaart CO₂-efficiënter


In het kort

  • Chemie helpt de scheepvaart verduurzamen.
  • Veel ogen zijn gericht op biobrandstof om de CO2-doelstellingen te halen.
  • Ook lichtere materialen, anti-aangroeicoatings, batterijen (elektrisch varen) dragen bij.

 

Lichtgewicht aluminium, anti-aangroeicoatings, batterijen en bio-scheepsbrandstof: de chemie zorgt er op allerlei manieren voor dat de CO2-efficiëntste manier van vrachtvervoer – de scheepvaart – minder bijdraagt aan het klimaatprobleem.

 

Tekst: Marga van Zundert

‘Scheepvaart is vaak de CO2-efficiëntste manier van transport”, vertelt Dagmar Nelissen van milieuadviesbureau CE Delft. “De CO2-uitstoot per tonkilometer, dus onafhankelijk van de afstand, ligt ruim onder die van vrachtauto of vliegtuig.” Bij trein is de vergelijking minder eenduidig, maar op grotere afstanden en bij grotere schepen wint het schip meestal. Grote zeeschepen kunnen namelijk veel – en steeds meer – lading transporteren. Op een containerschip gaan al snel 10.000 containers. Tankers en bulkcarriers gaan inmiddels tot 400.000 ton. Maar ook een zesbaksduwstel op de binnenvaart is erg klimaatvriendelijk, aldus CE-cijfers.

Maar goed ook, want zo’n 70 procent van al het vrachtvervoer wereldwijd gaat per schip. Samen zijn de circa 100.000 vrachtschepen verantwoordelijk voor zo’n 3,5 procent van alle CO2-uitstoot en 10 procent van alle transport-CO2. Door de groeiende wereldhandel is de CO2-uitstoot van de scheepvaart sinds 1990 met een kwart tot een derde gestegen. Al is er sinds 2008 sprake van een gestage daling, ondanks de verdere groei in vrachtvervoer.

Zo’n 70 procent van al het vrachtvervoer wereldwijd gaat per schip.


Chemie Magazine presenteert 8 klimaatinnovaties. De chemische industrie reduceert de CO2-uitstoot niet alleen door de eigen processen te verduurzamen, maar zorgt via haar producten ook voor minder uitstoot in andere sectoren. Deel 7: de scheepvaart. Wil jij Chemie Magazine ook thuis ontvangen? Abonneer je gratis


Storm vermijden

De uitstoot daalt omdat nieuwe schepen steeds groter zijn maar lichter van gewicht(de Nieuwe Waterweg is onlangs uitgediept om ze te verwelkomen), efficiëntere motoren hebben en er steeds meer aandacht is voor aero- en aquadynamica. Ook worden steeds vaker een optimale vaarroute en snelheid berekend om brandstof te besparen. Scheepsarchitect Thijs Nikkels (Dykstra ontwerpbureau): “20 procent meer vermogen – en dus meer CO2-uitstoot – betekent bij een schip niet 20 procent sneller. Varend veroorzaak je ‘schijnbare tegenwind’, net als op je fiets.” Slow steaming is inmiddels een bekende manier om brandstof uit te sparen. Stormen omzeilen en profiteren van gunstige stromingen scheelt ook al snel een paar procent brandstof. “Tot voor kort was route-optimalisatie vooral iets voor wedstrijdzeilers waarvoor snelheid van groot belang is. Maar inmiddels gebruiken veel rederijen het”, vertelt Nikkels. De besparing kan oplopen tot wel 10 procent.

 

De CO2-uitstoot van scheepvaart per tonkilometer ligt ruim onder die van vrachtauto of vliegtuig.

 

CO2-ambitie

In 2018 sprak een deel van de 173 landen binnen IMO (International Maritime Organisation, onderdeel van de VN) af om in 2050 de CO2-uitstoot van de internationale scheepvaart minstens te halveren (ten opzichte van piekjaar 2008). Dat lukt niet alleen met optimale routes en nieuwe schepen. Zeeschepen zijn miljardeninvesteringen en doen zeker 30, 40 jaar dienst. Reductie moet dus ook van andere oplossingen komen. Een situatie die vergelijkbaar is met de internationale luchtvaart.

Wellicht de belangrijkste is de introductie van low-carbon fuel. Brandstof die zorgt voor minder CO2-uitstoot. Het afgelopen decennium is lng in de scheepvaart geïntroduceerd: liquified (door koeling) natural gas. Er varen vooral lng-tankers op lng (circa zeshonderd), maar ook de vloot aan container-, bulk- en cruiseschepen groeit. Het zijn er inmiddels zo’n 175, met zeker het dubbele aantal in aanbouw. In Nederland varen elf binnenvaartschepen op lng. Aardgas is een relatief schone fossiele brandstof, zeker vergeleken met de zware stookolie waar schepen traditioneel op voeren. Het is de teerachtige bodemfractie uit de raffinaderij die veel zwavel bevat en fijnstof/roet veroorzaakt. Lng in plaats van stookolie is dus zeker milieuvriendelijker, maar of het in de scheepvaart ook klimaatvriendelijk is, is nog voer voor discussie, vertelt Nelissen. “Voor een eerlijke vergelijking moet je ook de ‘methaanslip’ meetellen: het gas dat ontsnapt bij overslag en verbranding. Omdat methaan een 25 maal sterker broeikasgas is dan CO2 tikt dat al snel aan. Of je dan netto klimaatwinst boekt, is de vraag.”

 

Pyrolyse-olie

Veel ogen zijn gericht op biobrandstof om de IMO-doelstellingen te halen. Hernieuwbare brandstof gebaseerd op rest- en afvalstromen van land- en bosbouw. In Nederland is het bedrijf BTG (Biomass Technology Group, een spin-off van de Universiteit Twente) van plan de scheepvaart te bedienen. BTG is pionier en wereldleider in pyrolyse. In zuurstofloze condities wordt biomassa kort aan hoge temperaturen blootgesteld, waarbij (na afkoeling) een ruwe brandbare olie met als gemiddelde samenstelling C10H15O8 ontstaat. In Hengelo staat Empyro, een fabriek van afvalverwerker Twence die met de door BTG ontwikkelde pyrolyse-techniek jaarlijks 35 miljoen kilo grof zaagsel/houtresiduen omzet in 20 miljoen liter pyrolyse-olie, door Friesland-Campina gebruikt voor indamping van melkpoeder. In Finland is eenzelfde fabriek bijna gereed, Zweden volgt binnenkort. Daar gaat de ruwe olie naar een traditionele olieraffinaderij (Preem). “Je kunt het gewoon bijmengen tot 5, misschien 10 procent”, vertelt directeur René Venendaal van BTG.

 

‘We produceren een scheepsbrandstof op basis van pyrolyse-olie die zo de tank in kan’

 

Samen met het Amsterdamse GoodFuels is er nu BTG-NeXt: een demonstratie- en later een commerciële fabriek voor de raffinage van ruwe pyrolyse-olie tot scheepsbrandstof. De demonstratiefabriek zal 1000 ton scheepsolie per jaar produceren. “Chemisch gezien is het een kwestie van waterstof erin en zuurstof eruit”, stelt Venendaal. “Groene waterstof natuurlijk.” Als alles meezit draait de demonstratiefabriek begin 2023, uiterlijk 2025. “We produceren een brandstof die zo de tank in kan, een 100 procent drop-in”, aldus Venendaal. Waarom scheepsbrandstof en bijvoorbeeld geen kerosine? “Qua volume en vraag zijn de markten vergelijkbaar. Luchtvaart is natuurlijk sexy, maar daar komt veel meer certificering bij kijken.”


Cijfers

  1. 70 procent van al het vrachtvervoer wereldwijd gaat per schip.
  2. De 100.000 vrachtschepen zijn verantwoordelijk voor zo’n 3,5 procent van alle CO2-uitstoot (33,7 Mton CO2) en 10 procent van alle transport-CO2.
  3. Een achtste plaats, net achter Nederland, zou de scheepvaart in Europa innemen als het een land zou zijn: 139 miljoen ton CO2 (2019).
  4. De binnenvaart in Nederland zorgt voor circa 10 procent van alle transport-CO2.
  5. Veerboten en cruiseschepen veroorzaken circa een kwart van alle CO2, terwijl ze niet meer dan 5 procent van de vloot uitmaken.

Varen zonder baard

Op de romp van zeeschepen vormt zich snel een groen levend laagje van bacteriën, algen en plankton die de scheepshuid als een prima nestelplaats zien. Dat laagje lokt weer ander zeeleven: zeewier, zeepokken en schelpen. Zonder tegenmaatregelen groeit de kiel ras uit tot een ware biotoop. Dat verhoogt de weerstand. Een ‘volle baard’ kan het brandstofverbruik met 40 procent verhogen, maar ook met een biofilm, een slijmlaag, kan de weerstand tot 9 procent vergroten.

Lange tijd werd de aangroei bestreden met scheepsverf waaruit langzaam tributuyltin (tbt) vrijkwam. Maar sinds 2008 mag een schip met deze lak niet meer varen. Allerlei zeedieren kregen namelijk problemen met de voortplanting door de hormoonverstorende werking van tbt. Alternatieven kwamen er in de vorm van coatings die langzaam koper en/of andere biociden afgaven. Maar mogelijk worden deze slow release coatings om milieuredenen uitgefaseerd. “Het liefst heb je natuurlijk een coating die geen effect heeft op het zeeleven”, vertelt Joke Wezenbeek van het RIVM. Dit instituut deed onderzoek naar antifoulings in de plezierjacht. “De markt volgt in grote lijn die van de grote zeeschepen.”

Een wereldwijde speler in antifoulings is AkzoNobel. Bas Hesselink, product group manager: “Een glad oppervlak is belangrijk om hechting tegen te gaan, maar ook een specifieke microtextuur kan een afstotende werking hebben.” Hoe je zo’n oppervlak maakt blijft het geheim van de smid. Basis is vaak een siliconen- of fluorpolymeer. AkzoNobel maakt coatings met biocides die glad blijven door ‘zelf-slijping’: de laag wordt langzaam dunner tijdens het varen. Maar ook harde coatings die niet slijten en waarop micro-organismen geen grip hebben. Een beginnend laagje valt eraf onder het eigen gewicht of door golven en stroming: foul release coatings. AkzoNobel werkt ook samen met Philips aan een heel nieuw idee: integratie van uv C-leds in antifoulings. Het uv-licht is schadelijk voor de aangroei. Hesselink: “Uit eerste experimenten met vlotten lijkt fouling zelfs helemaal te voorkomen. Inmiddels lopen er eerste experimenten op de romp van zeeschepen.”


Batterijcontainers voor de binnenvaart

Een consortium van energiebedrijf Engie, Havenbedrijf Rotterdam, ING en scheepsmotorbouwer Wärtsilä bouwt momenteel onder de naam ZES (Zero Emission Services) ‘oplaadpunten’ zodat de Nederlandse binnenvaart over kan schakelen naar elektrische motoren zonder CO2-uitstoot. Het gaat niet om laadpalen, maar om locaties waar schepen snel een lege batterijcontainer kunnen verwisselen. Een volle container is goed voor zo’n 5 uur varen. Heineken ondersteunt het initiatief met de belofte bier vanaf de brouwerij in Zoetermeer elektrisch te gaan transporteren.

Logistiek gezien zijn (korte) veerdiensten het eenvoudigst te elektrificeren, met aan elke kant een vast oplaadpunt. Sinds 2015 vaart in Noorwegen het eerste volledig elektrische veer. De boot (120 auto’s, 360 passagiers) steekt het Sognefjord over (5,7 km) en is lichtgewicht: de basis wordt gevormd door twee aluminium drijvers zoals bij een catamaran. Het veer spaart 95 procent CO2-uitstoot, maar ook 80 procent operationele kosten, aldus de eigenaar Norled. In Denemarken vaart sinds vorige zomer een E-ferry (30 auto’s, 200 passagiers) van Fynshav naar Søby, een ‘recordtocht’ van 40 kilometer. Voor zeeschepen is elektrificatie helaas geen optie. De benodigde batterijen zouden te veel ruimte in beslag nemen of schepen zouden veel tijd kwijt zijn om batterijcontainers te verwisselen.

In Denemarken vaart sinds vorige zomer een E-ferry van Fynshav naar Søby, een ‘recordtocht’ van 40 kilometer.


Gerelateerde dossier(s): Duurzaamheid Innovatie
Gerelateerde tag(s): Chemie Magazine