1. Einführung

Die aktuellen Entwicklungen in der internationalen Schifffahrt haben aufgrund der zunehmenden globalen Umweltprobleme zu verschärften Vorschriften auch beim zulässigen Schwefelgehalt in den Brennstoffen geführt. Weltweit verbraucht die Schifffahrt rund 300 Mio. t Schweröl. Der Schwefel darin reagiert bei der Verbrennung in dem Dieselmotor bzw. Kessel mit dem Luftsauerstoff zu Schwefelverbindungen (SO₂ und SO₃), die mit dem Abgas in die Atmosphäre gelangen. Daher wurde im Überseeverkehr der maximal zulässige Schwefelgehalt im Brennstoff im ersten Schritt von 5% auf 4,5% gesenkt, im zweiten Schritt ab 2012 auf 3,5% und ab 2020 bzw. 2025 soll er auf 0,5% sinken. Für die Häfen der Europäischen Gemeinschaft gilt die EU-Richtlinie 2005/33/EG, die besagt, dass Brennstoffe mit weniger als 0,1% Schwefel zu verwenden sind.

Schematische Darstellung eines einfachen Systems zur Schwefelreinigung

Als Abgasentschwefelung in der Seeschifffahrt bezeichnet die Entschwefelung der bei Schiffen entstehenden Abgase, um den von der IMO weltweit festgesetzten Schwefelgrenzwert einzuhalten. Statt Treibstoff mit niedrigem Schwefelgehalt zu nutzen, können mit Entschwefelungsanlagen ausgerüstete Schiffe weiterhin mit preiswertem Schweröl betrieben werden. Diese als Gaswäscher bezeichneten nassen Entschwefelungsanlagen (sog. Schwefelscrubber), die Salzwasser oder Süßwasser mit Natronlauge nutzen, und die Abgase mit Wasser besprühen sind wegen ihrer toxischen Auswirkungen auf Meereslebewesen in die Kritik geraten, denn die im Schweröl enthaltenen Schadstoffe werden bei den zu 85 % verbreiteten Open Loop Schrubbern direkt ins Meerwasser gespült.

Wenig verbreitet sind trockene Entschwefelungsanlagen, die Schwefelverbindungen in Kalksubstraten binden.

2. Umsetzung

Nach Schätzungen der DNV GL hatten im September 2019 rund 3.750 aktive und im Bau befindliche Schiffe bereits Entschweflungsanlagen installiert. Die Masse davon war aber mit offenen Kreislaufsystemen ausgerüstet, bei denen die Schadstoffe zwar nicht in die Luft, dafür aber ins Meer abgeführt werden. Für jede Tonne verbrannten Treibstoff werden dabei bis zu 45 Tonnen warmes, säurehaltiges Spülwasser mit diversen Schadstoffen außenbords gedrückt. Die IMO Bestimmungen lassen solche Systeme zwar zu, die Bedrohung für das Leben im Meer ist jedoch beträchtlich und Staaten wie China verboten bereits den Einsatz von offenen Kreislaufsystemen in ihren küstennahen Gewässern.^[4]

3. Einbau eines Flüssigscrubbers

Die Ficaria Seaways, ein RoRo-Schiff der DFDS Seaways, wurde 2009 im Schwimmdock der Bremerhavener MWB-Werft trocken gestellt und um 30 Meter verlängert. Dabei wurde sie unter anderem mit einem Schwefelscrubber, dem Wäscher-System „PureSOX“ von Alfa Laval, ausgerüstet, um damit Schwefelsäure aus dem Abgas zu entfernen. Die Anlage wurde von MWB mit Unterstützung der Ingenieure von DFDS, Alfa Laval und MAN Diesel & Turbo geplant, eingebaut und erprobt. Damit zählte diese Anlage zu den weltweit größten Flüssig-Schwefelscrubbern an Bord eines Schiffes. Die Scrubberanlage wird als Hybridsystem bezeichnet, da sie sowohl mit Salzwasser als auch mit Süßwasser betrieben werden kann.^[5]

4. Verlagerung des Problems

Bei dem Einsatz eines einfachen Systems zur Schwefelreinigung wird das Problem jedoch nur verlagert. Statt in die Luft, werden der Schwefel und andere Schadstoffe in das Meerwasser verfrachtet. Zitat International Council on Clean Transportation: „Das Waschwasser der Scrubber ist saurer als Meerwasser und enthält polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs), Nitrate, Sulfate und Schwermetalle, die alle der Tierwelt schaden und die Wasserqualität verschlechtern können.“^[6][7][8] In der Ostsee belaufen sich die Kosten für ökologische Schäden durch Scrubberwasser in den Jahren 2014 – 2022 auf 680 Millionen Euro.^[9]

5. Mögliche Lösung des Problems

Bereits 2019 wurde erstmals eine geschlossene Scrubberanlage „SeaSOxdry“ des österreichischen Technologiekonzerns ANDRITZ auf der RoPax-Fähre Piana installiert, bei der das schädliche Waschwasser (oder andere Reststoffe) nicht ins Meerwasser abgeleitet wird. Hierfür wurde eine Kombination aus Entschwefelungs- und Entstaubungsanlage verwendet, die mit Hilfe von Hitze pulverförmiges Natriumbikarbonat (NaHCO₃) mit den SO₂ und SO₃ im Abgas reagieren lässt und den trockenen Abtransport ermöglicht.^[10]

6. Zusammenfassung

Nach einer kurzen Vorstellung der Vorschriften mit dem Schwerpunkt Emission von Schwefeloxiden werden in diesem Hansabeitrag von Dr. Hochhaus zwei auf Schiffen bereits eingesetzte Verfahren zur Abgasentschwefelung vorgestellt, die seit 2009/10 auf Handelsschiffen erprobt und eingesetzt werden. Die Ergebnisse sind insgesamt sehr positiv und zeigen Alternativen zu den teuren Brennstoffen mit sehr geringem Schwefelgehalt auf. Die Entschwefelungsanlagen werden – wie auch die Iinzwischen vorgeschriebenen Ballastwasser-Aufbereitungssysteme – die Schiffsmaschinenanlagen komplexer gestalten. .

5. Literatur

[1] N. N.: Internationale Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe. Marpol Annex VI

[2] N. N.: Richtlinien für Abgasreinigungssysteme 2009. BSHI, Bonn 2010

[3] Hochhaus, K.-H.; Isensee, J.: Blauer Engel für die Cellus, Umweltaspekte im weltweiten Schiffsverkehr. Mensch & Technik (VDI/VDE) Nr. 2/2003

[4] Hochhaus, K.-H.: Umweltbetrachtungen zur Schifffahrt. Hansa Nr. 6/2007

[5] Jürgens, R.: Trockenentschwefelung im Schiffsbetrieb – Betriebserfahrungen auf einem Mehrzweckfrachter für Papiertransport. Vortrag beim STG-Reedereisprechtag in Flensburg, STG Jahrbuch, 2011

[6] Schladör, C.: Untersuchung eines trockenen Verfahrens zur Minderung der Schwefeloxide in Schiffsabgasen, Vortrag bei der STG-Hauptversammlung in Rostock, STG Jahrbuch 2011

[7] Berndt, B.: Praxisbeispiele für Nachrüstungen aus Sicht der Werft. Vortrag beim Maritimen Cluster am 6.6.2012 in Leer

[8] Diks, R.: Abgasreinigung: Die besten Alternativen für die Einhaltung der geforderten Schwefelwerte. Vortrag beim 6. Praxis-Seminar von Alfa Laval am 6. September 2011 in Hamburg

[9] Hochhaus, K.-H.: Eitel Sonnenschein? Die Schifffahrt nach der Krise. Schiffsbetriebstechnik Flensburg, Heft 1, 2012