TechnikScrubber

Weißer Rauch für schwere Pötte

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Bernd Seidel

Bernd Seidel

freier Journalist

Schiffbauer und Reeder müssen handeln: Seit Januar 2015 gelten strengere Emissionsvorschriften. Verwendung von Schiffsdiesel, Umstieg auf Liquefied Natural Gas (LNG) oder auch der Einsatz von Abgaswäschern – sogenannten Scrubbern – sind die Lösungen, an denen gearbeitet wird.

22. Juli 2015

Beim Verbrennen des Schweröls, eines Abfallprodukts aus der Benzinherstellung, gelangen Schwefeldioxide, Stickoxide und Rußpartikel in die Luft. Schwefeldioxide sind für den sauren Regen verantwortlich. Stickstoff wirkt sich auf die Anreicherung von Stoffen in ökologischen Systemen – im Fachjargon Eutrophierung – aus. »Die Rußpartikel betreffen direkt den Menschen. Als Feinstaub, kleine Partikel mit einem Durchmesser von 2,5 µm, dringen sie in die Lunge und können von dort aus Herz-Kreislauf-Erkrankungen auslösen«, erklärt Prof. Ralf Zimmermann, Leiter des »Joint Mass Spectrometry Centre« (JMSC), einer Kooperation der Universität Rostock und des Helmholtz Zentrums München, sowie Sprecher des Helmholtz Virtual Institute HICE ).

Allein ein Luxusliner stößt täglich umgerechnet so viel Ruß- und Schwefelpartikel aus wie 12.000 Pkw, bei einzelnen Schadstoffen sogar so viel wie 350.000 Autos, haben Forscher nachgerechnet. Und nicht nur in Kreuzfahrtschiffen wird der Treibstoff Schweröl verfeuert, sondern auch in über 90.000 Frachtschiffen auf den Ozeanen. 4.000 sind allein regelmäßig auf Nord- und Ostsee unterwegs.

Höchste Zeit für sauberere Antriebe, die internationale Schifffahrtsorganisation (IMO) macht Dampf: Sie hat die Grenzwerte für den Schwefelmassenanteil im Treibstoff ab 2015 und nochmals ab 2020 sowie die für Stickoxide ab 2016 verschärft. Seit Jahresbeginn darf in den ausgewiesenen Sulphur Emission Control Areas (SECAs) der Schwefelgehalt im Treibstoff maximal 0,1 Prozent betragen, ab 2020 nur noch 0,05 Prozent. Damit sinkt die erlaubte Menge für den Schwefelausstoß auf ein Zehntel des bisherigen Grenzwerts, zudem sollen weniger Stickoxide und Rußpartikel aus den Schornsteinen aufsteigen.

Erfüllen können die Reeder die strengeren Umweltauflagen, indem sie in küstennahen Regionen und Häfen schwefelarmen, hochwertigen Schiffsdiesel einsetzen. Allerdings ist dieser rund doppelt so teuer wie Schweröl. Bedenkt man, dass ein schnell fahrendes Kreuzfahrt- oder Containerschiff um die 300 Tonnen täglich verbraucht, sind Preisunterschiede von bis zu 100.000 Euro pro Tag möglich.

Forscher Ralf Zimmermann sieht im Verzicht auf Schweröl zwar grundsätzlich eine Verbesserung. »Viele kritische Emissionen wären damit ausgeschlossen«, erklärt er. »Aber auch hochwertiger Diesel erzeugt Rußpartikel, die sehr aggressiv auf menschliche Lungenzellen einwirken.« Ein Umstieg auf gasgetriebene Schiffe gilt zwar als langfristige Perspektive. Doch die Umrüstkosten sind hoch.

Eine Alternative zu niedrigschwefligen Treibstoffen sind Abgasnachbehandlungsanlagen, sogenannte Scrubber. Ihr Einsatz ermöglicht die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte, und der Rußpartikelausstoß wird um 60 Prozent reduziert, selbst wenn Treibstoffe mit bis zu 3,5 Prozent Schwefelgehalt verbrannt werden.

Technologisch unterscheidet man drei verschiedene Scrubber-Systeme: nass offen, nass geschlossen und trocken. Bei allen entsteht die Reinigungswirkung dadurch, dass die Verbrennungsabgase des Motors durch ein Reinigungsmedium geleitet werden. Dieses kann Seewasser, Frischwasser oder ein Trockengranulat sein. Ein Großteil der Abgassubstanzen wird gelöst oder reagiert chemisch mit den Inhaltsstoffen des Wassers bzw. des Granulats und wird so dem Abgasstrom entzogen. Die trockenen Entschwefelungsanlagen binden die Schwefelverbindungen in Kalksubstraten, dabei entsteht Gips. Die als Gaswäscher bezeichneten nassen Entschwefelungsanlagen (Schwefelscrubber) nutzen Salz- oder Süßwasser mit Natronlauge.

Doch wie bei der Verwendung des Schiffsdiesels oder der Umrüstung auf LNG-Antriebe stehen den Reedereien hohe Investitionen ins Haus. Scrubber schlagen mit einem einstelligen unteren Millionenbetrag zu Buche. Nach momentanen Erfahrungen steigt zudem der Kraftstoffverbrauch bei ihrem Einsatz um zwei bis drei Prozent. Der Branchenverband EGCSA rechnet vor, dass sich die Investitionen bei einer Aufenthaltsdauer von 60 Prozent innerhalb der SECA-Zonen in weniger als fünf Jahren amortisieren. Allerdings dämpft der aktuell niedrige Ölpreis die Bereitschaft zu Investitionen in saubere Antriebe.

Forscher Zimmermann lässt das nicht gelten: »Jeder Pkw braucht für die grüne Plakette einen Rußfilter und einen Oxi-Kat, für Schiffe gibt es derartige Vorschriften nicht.« Das müsse sich ändern. Er sieht die Gesetzgeber in der Pflicht, etwa durch schärfere Kontrollen. Scrubber sind für ihn daher der richtige Kurs und Teil einer zukunftsfähigen Lösung, wobei es neben den Schwefel- und Stickoxid-Emissionen eben auch die Rußpartikel zu berücksichtigen gelte. Elektrostatische Abscheider oder Gewebefilter sollten Scrubber-Systeme daher künftig ergänzen.

»Die Technologie ist vorhanden«, resümiert der Forscher. Nun müsse sie im großen Stil eingebaut werden. Die Herausforderung für Ingenieure sei es, die Abgasreinigungstechniken für den Alltag auf Schiffen weiterzuentwickeln.

Fakten

Allein die 15 größten Schiffe der Welt stoßen pro Jahr so viele Schadstoffe (Schwefeldioxid) aus wie 750 Millionen Autos. (Quelle: Naturschutzbund Deutschland)

Der Schwefeldioxidausstoß der Schifffahrt beträgt das 97fache der kommerziellen Flugzeugflotte. (Quelle: DK-Group Marine Industry Innovators)

Ein Luxusschiff stößt so viel Ruß aus wie 12.000 Autos. (Quelle: Nabu)

Ausgabe 2015/02

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