Welke emissies worden er geproduceerd

Welke emissies worden er geproduceerd?
Dit is een overzicht van de verschillende stoffen c.q. emissies die vrijkomen bij de verbranding van de
huidige scheepsbrandstoffen (dit zijn brandstoffen geproduceerd uit aardolie).
Er is een indeling gemaakt waar de verschillende emissies in worden onderverdeeld:
1. broeikasgassen
2. verzurende gassen
3. overige emissies
Binnen deze verdeling worden de belangrijkste vrijkomende stoffen behandeld, waarbij kort hun
effecten op milieu en volksgezondheid en een aantal eigenschappen uiteengezet worden.
Er wordt hierbij geen onderscheid gemaakt tussen emissies van de zeescheepvaart en de
binnenvaart, omdat beide sectoren varen op brandstoffen gemaakt uit aardolie.
1. Broeikasgassen
Het milieuprobleem ten gevolge van de uitstoot van broeikasgassen is de versterking van het
broeikaseffect. Deze versterking heeft een verandering van het klimaat tot gevolg. Dit probleem
speelt zich op mondiaal niveau af. Hierbij zijn de belangrijkste veroorzakers het gebruik van fossiele
brandstoffen en ontbossing. De belangrijke broeikasgassen die bij verbranding van
scheepsbrandstoffen vrijkomen zijn: koolstofdioxide en gehalogeneerde koolwaterstoffen.
Stijgende concentraties van broeikasgassen in de lucht leiden tot een versterkt broeikaseffect.
Een versterkt broeikaseffect heeft tot gevolg:
• een stijging van de zeespiegel,
• een verandering in neerslag en regionale temperatuur,
• een verandering in de lengte van het groeiseizoen (periode waarin regenval en temperatuur
gewasgroei mogelijk maakt),
• een verschuiving van klimaatzones,effecten op vegetatie, ecosystemen en de mens
(bijvoorbeeld droogte, verdwijnen van planten- en insectensoorten),
• het frequenter voorkomen van extreme situaties in het weer.
1.1 Koolstofdioxide (CO2)
Koolstofdioxide (CO2) is een van de belangrijkste broeikasgassen. In wezen is het een onschuldig gas
dat van nature in de lucht voorkomt. CO2 maakt deel uit van een natuurlijke kringloop. Zolang deze
kringloop in evenwicht is, is er geen probleem voor het broeikaseffect.
Er is een overschot aan CO2 ontstaan door (volledige) verbranding van fossiele brandstoffen zoals
aardolie, aardgas en steenkolen. Sinds de industriele revolutie is de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer
met bijna 30% gestegen.
De uitstoot van CO2 in de scheepvaart is afhankelijk van het gebruikte type brandstof en de omvang
van het brandstofverbruik.
1.2 Koolwaterstoffen (HC)
Onder koolwaterstoffen zijn voor de scheepvaartsector zijn onder andere CFK’s (Chloor Fluor
Koolwaterstoffen) en halonen relevant. Deze stoffen ontstaan door een onvolledige verbranding van
fossiele brandstoffen.
CFK’s zijn verantwoordelijk voor de aantasting van de ozonlaag. Doordat de ozonlaag steeds dunner
wordt, bereikt meer schadelijke UV-straling het aardoppervlak. UV-straling verhoogt het risico op
huidkanker en heeft ook negatieve effecten op ecosystemen (zowel op het land als in het water),
landbouwgewassen en materialen.
Door een verhoging van de UV- straling neemt de temperatuur vlak bij de grond toe, maar in de (hoger
gelegen) ozonlaag juist af. Hoe lager de temperatuur hoe meer ozonafbraak. De dunnere ozonlaag
versterkt de afkoeling zelf, zodat nog meer ozon wordt afgebroken. Daarbij zorgt de toename van
broeikasgassen er voor dat de circulatie in de atmosfeer verandert, zodat de ozonlaag nog eens extra
afkoelt.
Naast CFK’s zijn er ook HFK’s (Waterstof Fluor Koolwaterstoffen) die ook bijdragen aan het
broeikaseffect maar hebben minder effect op de ozonlaag. Ze bevatten wel fluor, koolstof en
waterstof, maar geen chloor.
HFK's hebben een hoog “global warming potential” (GWP). Het GWP geeft aan hoeveel meer een stof
aan de opwarming van de aarde bijdraagt dan CO2. CO2 heeft een GWP van 1. Koolwaterstoffen
hebben een GWP van, tussen de 97 tot 14.800. De schaal loopt tot 24.000.
1.3 Ozon (O3)
Ozon is een stof die ontstaat uit een chemische reactie in de atmosfeer tussen VOS en NOx onder
invloed van zonlicht. Het is dus niet een direct reactieproduct van de verbranding van fossiele
brandstoffen, maar kan indirect ontstaan.
Blootstelling aan te hoge concentraties kunnen bij mensen leiden tot gezondheidsproblemen op het
gebied van het ademhalingsstelsel en hart- en vaataandoeningen. Ook aantasting van de natuurlijke
omgeving, zoals beschadigingen aan landbouwproducten (en dus een verminderde oogst),
bladschade in de natuur, groeireducties van planten, versnelde veroudering van planten en
verminderde bloeiprestaties zijn het resultaat van deze ’ozonsluier’. Tevens kunnen er mogelijk
verschuivingen in soortensamenstelling optreden, aangezien met name planten met een hoge
groeisnelheid (zoals aardappelen en tomaten) en een groot aantal bomen gevoelig zijn voor
schommelingen in ozonconcentratie.
Naast lokale en regionale effecten levert troposferische ozon ook een bijdrage aan versterking van het
broeikaseffect.
1.4 Vluchtige Organische Stoffen (VOS)
Vluchtige organische stoffen (VOS) komen vrij bij verdamping van aardolieproducten en andere
organische stoffen en bij onvolledige verbranding. Benzeen is een van de beruchtste VOS. Het is een
vluchtig bestanddeel toegevoegd om de kwalitieit te verbeteren van benzine en diesel en kan leiden
tot leukemie. Bij de huidige concentraties van benzeen in de buitenlucht is het risico op kanker zeer
klein. VOS reageren onder invloed van zonlicht met onder andere stikstofoxiden. Daarbij komt het
voor mens, plant en dier zeer schadelijke ozon (O3) vrij. Bij zonnig en windstil weer kan dit leiden tot
smog. In de zeescheepvaart is VOS emissie afkomstig van verbrandingsgassen uit de
scheepsmotoren en uit smeerolie van de cilinders. Maar het grootste gedeelte van de uitstoot van
vluchtige organische stoffen vindt zijn oorsprong in de verdamping van de scheepslading van
olietankers. Geschat wordt dat circa 0,1% van het totaal aan getransporteerde ruwe olie en
olieproducten verdwijnt naar de lucht. Deze uitstoot vindt voornamelijk plaats tijdens het inladen en
uitladen van de olietankers.
2. Verzurende gassen
Een tweede categorie van schadelijke stoffen voor het millieu zijn de verzurende stoffen. De
depositie van zuren (via zure regen) leidt tot verzuring van bodem en water. Dit houdt in dat er een
verandering plaatsvindt van de samenstelling van bodem en oppervlaktewateren. Het
gevolg van deze verzuring is schade aan planten, dieren, gebouwen en ander cultureel erfgoed.
Voor Nederland zijn twee typen depositie van belang: droge en natte depositie.
Bij droge depositie worden de stoffen direct geabsorbeerd door bodem en andere oppervlakten zoals
bladeren en takken van planten.
Natte depositie is gedefinieerd als depositie via regen (de zogenaamde “zure regen”), hagel of
sneeuw.
Er is dus enerzijds een directe impact via bovengrondse blootstelling aan hoge zuurconcentraties en
anderzijds een indirecte impact via de bodem.
De invloed van natte depositie op bodemverzuring is afhankelijk van de eigenschappen van de bodem
en van de mate waarin bodemverzuringsprocessen van nature optreden.
2.1 Stikstofoxiden (NOx)
Stikstofoxiden (NOx) is de verzamelnaam voor verbindingen tussen zuurstof en stikstof. De
voornaamste zijn stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NO2). Deze emissie ontstaat bij de
verbranding van de brandstof in de motor door het overschot aan de toegevoerde lucht, deze lucht
bevat stikstof en een zuurstof overschot.
Des te hoger de temperaturen in de motor zijn des te meer NOx er zal ontstaan.
NOx heeft zelf invloed op de volksgezondheid, verder is het mogelijk dat het zich bindt aan water
waardoor er salpeterzuur (HNO3) ontstaat. Dit zal zorgen voor verzuring van de bodem en het (grond)
water.
Naast verzuring heeft NOx nog een uitwerking op zijn natuurlijke omgeving. De emissie van
NOx door de scheepvaart leidt, na omzetting in nitraten (NO3), tot een verstoring van de
nutriëntenbalans in het water. Deze overmaat aan voedingstoffen voor planten wordt ook wel
vermesting genoemd.
Door deze verstoringen vinden er veranderingen plaats van de soortensamenstelling in de natuur. De
toename van nutriënten in dieper grond-/ oppervlaktewater zorgt ervoor dat er voldoende
voedingsstoffen zijn voor planten die van stikstof houden, zoals kroos en algen, om overal in het
water te woekeren. Omdat zonlicht niet meer door de kroos-/algenbedekking kan dringen door hun
overmatige groei, zullen onderliggende planten en vissen worden verdreven of zelfs sterven. Er vindt
dus een verarming van de soortenrijkdom plaats in de wateren. Eutrofiëring door de zeescheepvaart is
in Nederland voornamelijk beperkt tot de kustwateren, waaronder de Waddenzee. Hier komt sterke
algenbloei regelmatig voor.
Doordat NOx reageert met andere stoffen kan dit leiden tot smog vorming in de troposfeer. Daarnaast
draagt de emissie van NOx indirect bij aan de versterking van het broeikaseffect. NOx heeft een
verblijftijd van circa dertig uur in de atmosfeer, wat betekent dat de NOx-emissies van schepen op zee
vaak het land bereiken voordat de NOx neerslaat. Daarom wordt de NOx-emissie van zeeschepen
gezien als een wereldwijd probleem en niet als een lokaal probleem. Voor de binnenvaart zullen de
vaarwegen en andere naburige wateren last kunnen ondervinden van vermesting.
2.2 Zwaveloxiden (SOx)
Een tweede belangrijke verzurende stof is zwaveldioxide (SO2). Zwaveldioxide ontstaat door een
chemische reactie van de zwavel in de brandstof met zuurstof uit de lucht. De emissie
van SO2 in de scheepvaartsector is voornamelijk afhankelijk van het zwavelgehalte in de gebruikte
brandstoffen en de hoeveelheid gebruikte brandstof. De inzet van laagzwavelige brandstof heeft
geleid tot een forse verlaging van de zwaveldioxide uitstoot in Nederland.
Er wordt beweerd dat zure regen door SO2 schadelijk is voor het leven op land maar niet voor het
leven in zee. Wanneer SO2 direct in het zeewater terechtkomt in plaats van in de lucht, zal de
concentratie van zwaveldioxide in het zeewater zeer klein zijn door verdunning. Op deze manier blijft
de concentratie van SO2 in het zeewater op natuurlijk wijze in balans. De vraag is of dit daadwerkelijk
het geval is.
Verder kan er uit zwaveldioxide, stikstofoxiden en ammoniak samen fijnstof ontstaan maar de
hoeveelheid fijnstof die ontstaat op deze manier is erg laag.
3 Overige emissies
De overige emissies die ontstaan bij de verbranding van de hedendaagse scheepsbrandstoffen zullen
hieronder genoemd worden.
3.1 Koolstofmonoxide (CO)
Koolmonoxide (CO) ontstaat bij onvolledige verbranding van methaan.
2 CH4 + 3 O2 -> 2 CO + 4 H2O
Koolmonoxide kan de zuurstofvoorziening in het lichaam negatief beïnvloeden en is zelfs bij lage
concentraties dodelijk voor mensen en dieren.
3.2 Fijnstof (PM)
Fijnstof (of PM) is een verzamelnaam voor allerlei kleine deeltjes in de lucht zoals roet. Fijnstof
ontstaat door de onvolledige verbranding van fossiele brandstoffen (vooral diesel), verder kan het ook
ontstaan door reacties tussen verschillende gassen in de lucht (SOx).
PM staat voor particulate matter en geeft de diameter van de stofdeeltjes aan. PM10 zijn deeltjes met
een doorsnede van 10 micrometer (µm) PM2,5 deeltjes met een diameter van maximaal 2,5 µm. De
fijnstof van 2,5 µm is nog fijner dan PM10, hierdoor zijn deze bijna niet zichtbaar (geen roetwolk) maar
kunnen verder in de longen doordringen waardoor ze nog schadelijker zijn.
Ruim de helft van de fijnstof in Nederland is van natuurlijke oorsprong. Het gaat daarbij om
bijvoorbeeld zeezout en bodemstof. De andere helft wordt veroorzaakt door menselijke activiteiten.
Zo'n 15% van het fijnstof in Nederland komt van binnenlandse bronnen. Circa 30% waait over uit het
buitenland. Nederland 'exporteert' meer fijnstof naar het buitenland, dan andersom, namelijk driemaal
zoveel fijnstof dan het vanuit het buitenland binnen krijgt.
Fijnstof kan ingedeeld worden in:
• Primair stof: Dit wordt rechtstreeks als stofdeeltjes in de lucht gebracht.
• Secundair stof: Het wordt door omzettingsprocessen in de lucht gevormd uit zwaveldioxide
(SO2), stikstofoxiden (NOx) en ammoniak (NH3)
• Ongemodelleerd fijn stof: Een moeilijk meetbaar, moeilijk aan te pakken fijn stof, grotendeels
van natuurlijke oorsprong. Dit deel bestaat uit zeezout, bodemstof, een hemisferische bijdrage
van buiten Europa en resten water en biomaterie.
De kleinste deeltjes zijn het gevaarlijkst voor de gezondheid. Dat komt omdat ze diep ingeademd
kunnen worden en zich verzamelen in de diepere luchtwegen. Daardoor ontstaan
luchtwegaandoeningen of hart- en vaatziekten waardoor mensen eerder kunnen overlijden.
3.3 PAK’s
PAK's staat voor polycyclische aromatische koolwaterstoffen. Zoals alle koolwaterstoffen bestaan ze
uit koolstof (C) en waterstof (H). PAK's zijn teerachtige stoffen die ontstaan bij onvolledige verbranding
van koolstofhoudende stoffen zoals fossiele brandstoffen, hout, tabak en voedsel. Voor de
scheepvaart zijn 22 typen PAK’s en nitro-PAK’s van belang bij emissies naar de lucht. Er zijn
honderden PAK's. De meeste PAK's zijn giftig en kankerverwekkend, al is de kans op kanker door
blootstelling aan PAK's klein (roken uitgezonderd). PAK's zijn persistent dat wil zeggen dat ze in de
natuur slechts langzaam afgebroken worden. Ongeveer 90 procent van de PAK's ontstaat door
menselijk handelen.
3.4 Benzeen
Benzeen is een vluchtig bestanddeel van benzine en diesel. Benzeen heeft een giftige (toxische)
werking op het bloed en bloedvormende weefsels en is ook kankerverwekkend. Blootstelling kan
leiden tot leukemie (bloedkanker). Bij de huidige concentraties van benzeen in de buitenlucht is de
kans op kanker zeer klein.
3.5 Metalen
Voorbeelden van metalen die vrijkomen bij verbranding van scheepsdiesel zijn: Arseen, cadmium,
koper, nikkel, vanadium en zink. Door opeenhoping in het milieu (in bodem en water) komen er steeds
hogere concentraties van deze metalen terecht in de voedselketen. Aangezien deze stoffen een
toxische belasting hebben bestaan er risico’s voor de menselijke gezondheid en voor ecosystemen.