Današnji teretni brodovi koriste ogromne dizelske motore koji ispuštaju velike količine zagađivača zraka, doprinoseći klimatskim promjenama i utječući na ljudsko zdravlje. Pomorski promet čini gotovo 3 posto globalnih emisija ugljičnog dioksida, a negativni utjecaji industrije na kvalitetu zraka uzrokuju oko 100.000 preuranjenih smrti svake godine.

Decarbonizacija brodarstva kako bi se smanjili ovi štetni učinci je cilj Međunarodne pomorske organizacije (IMO), agencije Ujedinjenih naroda koja regulira pomorski transport. Jedno od potencijalnih rješenja je prelazak globalne flote s fosilnih goriva na održiva goriva poput amonijaka, koji bi mogao biti gotovo bez ugljika kada se uzme u obzir njegova proizvodnja i uporaba.

Međutim, u novoj studiji interdisciplinarni tim istraživača s MIT-a i drugih institucija upozorava da spaljivanje amonijaka kao pomorskog goriva može dodatno pogoršati kvalitetu zraka i dovesti do devastirajućih učinaka na javno zdravlje, osim ako se ne usvoje pojačani propisi o emisijama.

Spaljivanje amonijaka generira dušikov oksid (N2O), staklenički plin koji je oko 300 puta snažniji od ugljičnog dioksida. Također emitira dušik u obliku dušikovih oksida (NO i NO2, poznatih kao NOx), a neizgoreni amonijak može iscuriti, što na kraju tvori sitne čestice u atmosferi. Ove sitne čestice mogu se udisati duboko u pluća, uzrokujući zdravstvene probleme poput srčanih udara, moždanih udara i astme.

Nova studija pokazuje da bi, prema važećim zakonima, prelazak globalne flote na amonijak mogao uzrokovati do oko 600.000 dodatnih preuranjenih smrti svake godine. Međutim, s jačim propisima i čišćom tehnologijom motora, taj bi prijelaz mogao dovesti do oko 66.000 manje preuranjenih smrti nego što ih trenutno uzrokuju emisije iz pomorskog transporta, s daleko manjim utjecajem na globalno zagrijavanje.

“Ne stvaraju se sva klimatska rješenja jednako. Uvijek postoji neka cijena koju treba platiti. Moramo pristupiti problemu holistički i razmotriti sve troškove i koristi različitih klimatskih rješenja, a ne samo njihov potencijal za dekarbonizaciju,” kaže Anthony Wong, postdoktorand u MIT-ovom Centru za znanost o globalnim promjenama i glavni autor studije.

Njegovi koautori uključuju Noelle Selin, profesoricu na MIT-u u Institutu za podatkovne, sustave i društvene znanosti i Odjelu za zemaljske, atmosferske i planetarne znanosti (EAPS); Sebastiana Easthama, bivšeg glavnog znanstvenog istraživača koji je sada viši predavač na Imperial College London; Christine Mounaïm-Rouselle, profesoricu na Sveučilištu Orléans u Francuskoj; Yiqi Zhang, istraživača na Sveučilištu znanosti i tehnologije u Hong Kongu; i Floriana Allroggena, istraživača na MIT-ovom Odjelu za aeronautiku i astronautiku. Istraživanje je objavljeno ovaj tjedan u Environmental Research Letters.

Zeleniji, čišći amonijak
Tradicionalno, amonijak se proizvodi izdvajajući vodik iz prirodnog plina i zatim ga kombinirajući s dušikom na iznimno visokim temperaturama. Ovaj proces često je povezan s velikim ugljičnim otiskom. Pomorska industrija se oslanja na razvoj "zelenog amonijaka", koji se proizvodi korištenjem obnovljive energije za stvaranje vodika putem elektrolize i za generiranje topline.

“U teoriji, ako sagorijevate zeleni amonijak u brodskom motoru, emisije ugljika su gotovo nula,” kaže Wong.

No, čak i najzeleniji amonijak stvara dušikov oksid (N2O), dušikove okside (NOx) pri sagorijevanju, a dio amonijaka može iscuriti, neizgoren. Taj bi dušikov oksid pobjegao u atmosferu, gdje bi se staklenički plin zadržao više od 100 godina. Istovremeno, dušik emitiran kao NOx i amonijak pada na Zemlju, oštećujući osjetljive ekosustave. Kako ove emisije probavljaju bakterije, stvara se dodatni N2O.

NOx i amonijak također se miješaju s plinovima u zraku kako bi formirali sitne čestice. Primarni doprinositelj onečišćenju zraka, sitne čestice godišnje ubiju procijenjenih 4 milijuna ljudi.

“Tvrditi da je amonijak ‘čisto’ gorivo je malo pretjerano. Samo zato što je bez ugljika ne znači nužno da je čist i dobar za javno zdravlje,” kaže Wong.

Višestruki model
Istraživači su željeli prikazati cijelu sliku, hvatajući ekološke i zdravstvene učinke prelaska globalne flote na amonijak. Da bi to učinili, dizajnirali su scenarije za mjerenje kako se utjecaj zagađivača mijenja prema određenim tehnološkim i političkim pretpostavkama.

S tehnološke strane, razmotrili su dvije vrste brodskih motora. Prvi sagorijeva čisti amonijak, koji stvara više neizgorenog amonijaka, ali emitira manje dušikovih oksida. Druga tehnologija motora uključuje miješanje amonijaka s vodikom kako bi se poboljšalo sagorijevanje i optimizirala učinkovitost katalitičkog konvertera, koji kontrolira i dušikove okside i zagađenje neizgorenim amonijakom.

Također su razmotrili tri scenarija politika: trenutne propise, koji ograničavaju emisije NOx samo u nekim dijelovima svijeta; scenarij koji dodaje ograničenja emisije amonijaka iznad Sjeverne Amerike i Zapadne Europe; i scenarij koji dodaje globalna ograničenja emisija amonijaka i NOx.

Istraživači su koristili model brodskih ruta za izračunavanje kako se emisije zagađivača mijenjaju u svakom scenariju, a zatim su rezultate unijeli u model kvalitete zraka. Model kvalitete zraka izračunava utjecaj brodskih emisija na onečišćenje česticama i ozonom. Na kraju su procijenili učinke na globalno javno zdravlje.

Jedan od najvećih izazova bio je nedostatak stvarnih podataka, budući da još nijedan brod na amonijak ne plovi morima. Umjesto toga, istraživači su se oslanjali na eksperimentalne podatke o sagorijevanju amonijaka od suradnika kako bi izgradili svoj model.

“Morali smo smisliti neke pametne načine kako bi ti podaci bili korisni i informativni za tehnološke i regulatorne situacije,” kaže Wong.

Raspon ishoda
Na kraju su otkrili da bi bez novih propisa i brodskih motora koji sagorijevaju čisti amonijak, prelazak cijele flote mogao uzrokovati 681.000 dodatnih preuranjenih smrti svake godine.

“Iako scenarij bez novih propisa nije vrlo realan, on služi kao dobro upozorenje koliko bi emisije amonijaka mogle biti opasne. A za razliku od NOx-a, emisije amonijaka iz pomorstva trenutno nisu regulirane,” kaže Wong.

Međutim, čak i bez novih propisa, korištenje čišće tehnologije motora smanjilo bi broj preuranjenih smrti na oko 80.000, što je oko 20.000 manje nego što se trenutno pripisuje emisijama iz pomorskog transporta. S jačim globalnim propisima i čišćom tehnologijom motora, broj ljudi koji umiru od onečišćenja zraka iz brodskog transporta mogao bi se smanjiti za oko 66.000.

“Rezultati ove studije pokazuju važnost razvijanja politika uz nove tehnologije,” kaže Selin. “Postoji potencijal da amonijak u brodarstvu bude koristan za klimu i kvalitetu zraka, ali to zahtijeva da propisi budu dizajnirani tako da pokrivaju cijeli raspon potencijalnih utjecaja, uključujući i klimu i kvalitetu zraka.”

Utjecaji amonijaka na kvalitetu zraka ne bi se osjećali jednako širom svijeta, a potpuno rješavanje tih problema zahtijevalo bi koordinirane strategije u vrlo različitim kontekstima. Većina preuranjenih smrti dogodila bi se u istočnoj Aziji, budući da su propisi o kvaliteti zraka u ovoj regiji manje strogi. Više razine postojećeg onečišćenja zraka uzrokuju stvaranje više sitnih čestica iz emisija amonijaka. Osim toga, volumen brodskog prometa iznad istočne Azije je daleko veći nego drugdje na Zemlji, što povećava negativne učinke.

U budućnosti, istraživači žele nastaviti s usavršavanjem svoje analize. Nadaju se da će koristiti ove nalaze kao polaznu točku za poticanje pomorske industrije da podijeli podatke o motorima koje mogu koristiti za bolje procjene utjecaja na kvalitetu zraka i klimu. Također se nadaju da će informirati donositelje politika o važnosti i hitnosti ažuriranja propisa o emisijama iz brodarstva.

Ovo istraživanje financirao je MIT-ov Konzorcij za klimu i održivost.

Izvor: Massachusetts Institute of Technology