Scrubber Technologie: Das sollten Sie über die Abgasreinigung auf Schiffen wissen.

Schwefeloxid: ein Problem für Mensch und Umwelt.

Schiffe emittieren durch die Verbrennung fossiler Energieträger (wie Schweröl oder Marinediesel) eine große Menge an Luftschadstoffen, insbesondere Schwefeloxide. Diese Schwefeloxide sind starke Atemgifte, die bereits in geringer Konzentration in der Luft zu Husten, Atemnot oder Entzündungen der Atemwege führen können. Schätzungen zufolge verursachte die weltweite Schifffahrt allein 2018 durch den Ausstoß von Schwefeloxiden etwa 400.000 vorzeitige Todesfälle und etwa 14 Mio. Asthmaerkrankungen von Kindern. Auch auf die Umwelt haben Schwefeloxide eine verheerende Auswirkung, denn sie können das Pflanzenwachstum verändern und die Ökosysteme zerstören. In der Atmosphäre können Schwefeloxide sich in Schwefelsäure verwandeln, die sich auf dem Boden und in der Vegetation ablagern können. Dies trägt in erheblichem Maße zur Versauerung und Verarmung der natürlichen Umwelt bei.

Um diesen Belastungen entgegenzuwirken, ist bereits seit Januar 2015 in Europa in den sogenannten Emissionskontrollgebieten (ECAs) nur noch ein maximaler Schwefelgehalt von 0,1 Prozent im Schiffskraftstoff zulässig. Zu diesen Emissionskontrollgebieten gehören beispielsweise auch die Nord- und die Ostsee. Weltweit gilt seit Anfang 2020 ein Schwefelgrenzwert von 0,5 Prozent im Schiffskraftstoff, um die Luftverschmutzung durch Schiffe effektiv und nachhaltig zu senken. 

Die einfachste und schnellste Lösung zur Minderung von Schwefelemissionen liegt in der Verwendung schwefelärmerer Treibstoffe. Es geht aber auch anders: Dank der Scrubber Technologie.

Die Scrubber Technologie: Entschwefelung als Alternative zu schwefelarmen Kraftstoffen

Als Alternative zu den schwefelreduzierten Brennstoffen lassen die internationalen Vorschriften zur Verringerung der Schwefelemissionen im Seeverkehr die Entschwefelung von Abgasen ausdrücklich zu. Dies geschieht mithilfe sogenannter Abgasnachbehandlungssysteme (EGCS – Exhaust Gas Cleaning Systems) oder auch kurz: Scrubber. Nach Schätzungen der internationalen Klassifikationsgesellschaft DNV (bis März 2021 noch: DNV GL) hatten bereits im Jahr 2019 weltweit 3.756 aktive oder im Bau befindliche Schiffe einen Scrubber zur Entschwefelung an Bord eingebaut. 

Doch was ist denn nun genau ein Scrubber und wie funktioniert er? Einfach erklärt: Ein Scrubber ist ein verfahrenstechnischer Apparat, der an Bord eines Schiffes verbaut ist, und der den Schwefel über eine Abgasreinigung aus der Abluft filtert, sodass der Schwefel nicht nach draußen gepustet wird. Meist kommen dabei sogenannte „Nass-Scrubber“ zum Einsatz, welche Seewasser für die Abgaswäsche nutzen. Dafür wird zunächst das Seewasser an Bord gepumpt und dort in den Abgasstrom gesprüht. Das Wasser nimmt die Schadstoffe (wie die Schwefeloxide) aus dem Abgas auf und wird zu Scrubber-Wasser (Waschwasser).

Je nach Scrubber-System wird dieses Scrubber-Wasser anschließend direkt wieder zurück ins Gewässer geleitet (Open-Loop-System) oder es wird über einen Kreislauf an Bord gesammelt, chemisch oder physikalisch aufbereitet und im nächsten Hafen entsorgt (Closed-Loop-System). Alternativ zu diesen beiden Nass-Verfahren gibt es auch noch trockene Scrubbersysteme. Diese arbeiten mit Kalkgranulat, das komplett im Hafen entsorgt werden muss. 

Umwelteinwirkungen von Scrubbersystemen

Die Scrubbing Technologie teilt die weltweite Schifffahrt in zwei Lager: In Befürworter der Abgaswäsche und in deren Gegner, die statt auf Scrubber auf die neuen, schwefelarmen Kraftstoffe setzen. Tatsächlich ist es so, dass Scrubber sogar weitaus mehr als nur Schwefeloxide aus den Abgasen filtern, aber die finale Lösung zur Reduzierung der Schadstoffe insgesamt sind sie nicht.

Das größte Problem beim Scrubbing: Die Zusammensetzung des Scrubber Waschwassers ist sehr komplex und variiert je nach Qualität des verwendeten Kraftstoffs, der Maschinenleistung, der Vollständigkeit der Verbrennung, der Vorbelastung des aufgenommenen Seewassers und der Reinigungsleistung des Scrubbers. Die Grenzwerte bezüglich des Waschwassers im Scrubbing-Verfahren wurden zwar von dem Marine Environment Protection Committee (MPEC) festgelegt und sollen u. a. pH-Werte, Trübung, Nitrat oder auch PAHs (Ploycyclic Aromatic Hydrocarbons) des Abwassers regulieren, welches beim Scrubbing entsteht. Doch hält sich die Schifffahrt auch an diese Vorgaben? 

Erst 2021 hat das Umweltbundesamt eine letzte Bewertung der Umwelteinwirkungen von Scrubbersystemen in einer umfassenden Studie veröffentlicht. Die darin enthaltene Marktanalyse zeigt, dass derzeit mehr als 3.000 Schiffe mit Scrubbern ausgerüstet sind, was rund 16,8 Prozent der weltweiten Tragfähigkeit entspricht. Bei vielen dieser Schiffe wurden erhebliche Verstöße gegen die in den EGCS-Richtlinien der IMO festgelegten Qualitätskriterien für Abwässer festgestellt. Die bisherigen Untersuchungen des Umweltbundesamtes wiesen demnach in vielen Scrubbing-Abwässern einen zu sauren pH-Wert nach sowie mehrere Schadstoffe wie Schwermetalle, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Darüber hinaus wiesen viele EGCS-Abwässer Ölrückstände und Nitrat in relevanten Konzentrationen auf. 

Ein weiterer Nachteil der Scrubber-Technolgie: Die Installation an Bord erfordert Platz, zusätzlichen technischen Aufwand und erhebliche Investitionen im mittleren bis hohen einstelligen Millionen-Bereich. Diese Investitionen amortisieren sich allerdings schnell bei einer ausreichend hohen Preisdifferenz zwischen HFO und den teureren schwefelarmen Blends und durch die Einsparungen bei den Bunkerkosten gegenüber den Chartereinnahmen. Richard von Berlepsch, Managing Director Fleet Management Hapag-Lloyd meint deshalb zur Scrubber-Technologie: „Aus unserer Sicht sind Scrubber nicht die Zukunftstechnologie, sondern nur eine Übergangslösung“. 

KSB ist Ihr Partner in allen Fragen zur Scrubber-Technologie und alternativen Treibstoffen.

Je nach Prozess- und Herstellertechnologie unterscheiden sich die einzelnen Reinigungskreisläufe und die zu pumpenden Medien in der Scrubber-Technologie. Alle Prozessstufen müssen deshalb hinsichtlich Temperatur, pH-Wert, Chlorid-/Natrium Anteilen, Feststoffen, Öl, Schwefel und weiteren Zusätzen sowie dem Sauerstoffgehalt genau betrachtet werden. Wechselwirkungen der einzelnen Bestandteile und deren kritischen Temperaturen können in der ersten Stufe zu Loch- und Spaltkorrosion an den metallischen Bauteilen und an Pumpen und Armaturen führen, wenn diese nicht spezifisch dem Prozess angepasst werden.

Setzen Sie deshalb mit KSB auf einen Partner, der bereits seit vielen Jahren an den Entwicklungen auf den Sektoren der Scrubber-Technologie und der alternativen Treibstoffe maßgeblich beteiligt ist und diese aktiv mitgestaltet. Für den Bereich der Scrubber-Technologie hat KSB sogar ein komplettes Produktportfolio qualifiziert. So verrichten heute in vielen Open-Loop- und Closed-Loop-Systemen Pumpen von KSB, wie die vertikale Kreiselpumpen ILN und ILNC oder auch die einstufige Spiralgehäusepumpe Etabloc DD, zuverlässige Dienste beim Scrubbing. Aber auch die Hochdruck-Inlinepumpe KSB Movitec oder die zentrischen Absperrklappen ISORIA und KE sind auf vielen Schiffen weltweit unterwegs, um dabei zu helfen, die Schifffahrt grüner zu machen.

Sprechen Sie uns gern an: Als Vollsortimenter verfügt KSB über detaillierte Kenntnisse rund um die Produktion, den Transport und die Lagerung neuer alternativer Kraftstoffe und Energieträger. Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.