Autori: Prof. dr Danilo Nikolić, Mr. Radmila Gagić
Nagli porast broja dolazaka kruzer brodova u Luku Kotor od 2005. godine uticao je pozitivno na unaprjeđenje ekonomske situacije i pozicioniranje luke među vodećim svjetskim turističkim destinacijama. Strategija razvoja grada i Luke Kotor podrazumijeva unaprjeđenje kvaliteta života, planiranje, održivost i zaštitu kulturnih i prirodnih resursa. S tim u vezi, praćenje i kontrola ekoloških uticaja kruzing turizma u Kotoru predstavlja jedan od ključnih aspekata za obezbjeđivanje održivosti i kvaliteta. Doprinos ovog istraživanja ogleda se u procjeni nivoa emisije izduvnih gasova sa kruzer brodova u Luci Kotor za 2015. godinu. Ukupna proračunata emisija zagađujućih materija na uzorku od 399 dolazaka brodova iznosi 18,6 kt/g
I. Uvod
roblematika izduvne emisije iz brodskih motora danas predstavlja jedan od glavnih izazova međunarodne zajednice. Nastojanja da se ovaj problem riješi u osnovi podrazumijeva donošenje i primjenu adekvatnih pravnih regulativa na međunaordnom i nacionalnom nivou koje obuhvataju osnovne definicije, pravne i tehničke smjernice i uputstva, te kaznene odredbe u slučaju nepridržavanja usvojenih propisa.
Najviši međunarodni pravni standard koji se bavi problematikom zagađenja mora i priobalja sa brodova je Međunarodna konvencija za sprječavanje zagađenja sa brodova (engl. International Convention for the Prevention of Pollution from Ships – MARPOL) donesena od strane Međunarodne pomorske organizacije – IMO (engl. International Maritime Organization). Aneks VI MARPOL konvencije propisuje tehničke standarde, principe kontrole i sertifikacije, te mjere za smanjenje emisije zagađujućih materija i postizanje bolje energetske efikasnosti na savremenim svjetskim trgovačkim brodovima [1],[2].
Sastav izduvne emisije iz brodskih motora uslovljen je kvalitetom goriva i procesa sagorijevanja. Prema zvaničnim podacima na brodovima svjetske trgovačke flote uglavnom se koristi brodsko teško gorivo (engl. Heavy Fuel Oil – HFO), čak 80%, a svega 20% destilovano brodsko dizel gorivo (engl. Marine Diesel Oil – MDO) ili tečni prirodni gas (engl. Liquid Natural Gas – LNG) [3],[4]. Teško brodsko gorivo karakteriše se visokim sadržajem ostataka, visoke viskoznosti, veće gustine i sadržaja sumpora što direktno utiče na povećanje štetnosti izduvne emisije.
Kada je riječ o procentualnoj zastupljenosti sastavnih parametara izduvne emisije podaci za sporohodne dvotaktne brodske motore su: 13,0% O2, 75,8% N2, 5,6% CO2, 5,35% H2O, 1.500 ppm NOx, 600 ppm SOx, 60 ppm CO, 180 pp m HC i 120 mg/Nm3 PM [5]. Kod četvorotaktnih srednjehodnih brodskih motora struktura je nešto drugačija: 11,3% O2, 74,3% N2, 6% CO2, 8,1% H2O i 0,3% ostali zagađivači (NOx, SOx, CO, HC i PM) [5].
Posljednjih godina posebna pažnja se posvećuje upravo analizi štetnosti uticaja pojedinih parametara izduvne emisije. Posebno se prati i kontroliše emisija i koncentracija zagađivača poput NOx, SOx, suspendovanih čestica PM i gasova sa efektom staklene bašte. Kada je u pitanju zdravstveni uticaj, neke od sprovedenih studija dokazale su da postoje uzročne veze između izloženosti prekomjernim koncentracijama zagađivača u vazduhu i pojave respiratornih i kardio-vaskularnih oboljenja, u krajnjim slučajevima i do nastanka smrti [6][7][8].
Ekološki uticaji se ogledaju u stvaranju fotohemijskog smoga i kiselih kiša, kao i doprinosu redukciji ozonskog omotača [9]. Problem nastanka fotohemisjkog smoga ili prizemnog ozona posebno je značajan za područja pozicionirana u kotlinama koja okružuju visoki planinski masivi, što je slučaj sa gradom Kotorom i Bokokotorskim zalivom generalno. Ovakav geomorfološki izgled omogućava dugoročnu izloženost negativnim ekološkim uticajima pomenutih parametara emisije u toplijim periodima godine tj. u toku kruzing sezone. S tim u vezi, posljedice procesa eutrofikacije i acidifikacije na osjetljive ekosisteme i krečnjačke tvorevine postaju evidentne.
Shodno navedenom, analitička procjena aproksimativnih vrijednosti emitovanih količina zagađivača sa kruzer brodova u Bokokotorskom zalivu predstavlja naučno- istraživački doprinos u pogledu definisanja strateških ciljeva održivog razvoja luke Kotor u domenu nautičkog i kruzing turizma.
2. Razvoj kruzing turizma u Luci Kotor
Međunarodni pomorski putnički prevoz u posljednjih nekoliko decenija gotovo u potpunosti se vezuje za uspješnost poslovanja kruzing industrije i statističke pokazatelje o sve većem broju inostranih turista koji odlaze na kružna putovanja širom svijeta. Ovakva globalna situacija uticala je na pozicioniranje Bokokotorskog zaliva i Luke Kotor kao treće najveće kruzing destinacije Jadranskog regiona [10].
Parametri uspješnosti poslovanja luke u periodu od 2006. godine ukazuju na kontinuirani porast broja dolazaka kruzer brodova i broja inostranih putnika. Procentualno prikazano povećanje broja dolazaka kruzer brodova u 2015. godini je za 16,43% više u odnosu na 2014. godinu, 33,01% više u odnosu na 2010. godinu i čak 165% više u odnosu na 2006. godinu. Kada je riječ o podacima koji se odnose na broj putnika koji su uplovili u luku Kotor na kruzer brodovima statistika pokazuje da je u 2015. godini bilo 42,9% više posjetilaca nego u 2014. godini, čak 204,46% više nego u toku 2010. godine i impozantnih 1115,70% više u odnosu na 2006. godinu [11].
Primamljiva pozicioniranost Luke Kotor, geomorfologija zaliva, prirodna i kulturno-istorijska originalnost predstavljaju važne strateške faktore koje je neophodno dugoročno zaštititi od negativnih ekoloških uticaja sve brojnijeg pomorskog transporta.
Shodno navedenom, Luka Kotor i Bokokotorska regija stekli su globalni imidž jedne od vodećih svjetskih kruzing destinacija što dodatno potvrđuje i svrstavanje ovog predjela u vodećih 20 na Forbsovoj listi za 2020. godinu [12]. Sve ovo je imalo za rezultat niz pozitivnih efekata u pogledu ekonomskog razvoja grada i regije, promocije postojećih i razvoja novih vidova turizma, osnaživanje saradnje na regionalnom i svjetskom nivou, te globalnu konkurentnost.
3. Definisanje modela za procjenu izduvne emisije iz brodskih motora
Osnovni aspekt procjene emitovane količine zagađivača iz brodskih motora je analiza dostupnih podataka i informacija na osnovu čega se donosi odluka o odabiru adekvatnog modela. Uvjek je preporuka da se prilikom analize primjenjuju detaljne metode procjene ukoliko to nivo dostupnih informacija omogućava [13].
Na osnovu analize prethodnih istraživanja i razvijenih modela za procjenu emisije zagađujućih materija iz brodskih motora, kao i situacije u Bokokotorskom zalivu i obima prikupljenih tehničko-operativnih informacija o kruzer brodovima koji uplovljavaju u akvatorij Luke Kotor, donešena je odluka o primjeni EMEP/EEA Tier 3 modela u ovom istraživanju. Navedeni model predstavlja podršku procesu izvještavanja u skladu sa preporukama i uputstvima Evropskog programa nadzora i evaluacije – EMEP u okviru Konvencije o prekograničnom zagađenju vazduha na velikim udaljenostima – LRTAP [13].
Metodologija procjene ukupne emitovane količine parametara izduvne emisije iz brodskih motora u radu obuhvatala je pripremnu fazu prikupljanja podataka što uglavnom obuhvata rad sa dostupnim bazama (IHS alat sa tehničkim podacima svjetskog registra brodova, zvanični podaci Luke Kotor A.D., operativni podaci iz automatskog identifikacionog sistema Marine Traffic AIS live, itd.). Drugi dio obuhvata laboratorijsku analizu sadržaja sumpora uzoraka brodskih goriva sa brodova koji uplovljavaju u Luku Kotor i računanje ukupne emisije zagađivača iz brodskih motora na nivou svakog pojedinačnog slučaja, mjesečnom i godišnjem nivou.
Određivanje parametara modela podrazumijeva definisanje:
- operativnog režima rada (manevrisanje i hoteling) uz određivanje prostornih i vremenskih odrednica; i
- konstruktivnih i tehničkih karakteristika broda (bruto tonaže, vrste glavnog brodskog pogona, izlazne snage glavnog brodskog pogona, opterećenja motora u određenom operativnom režimu, vrste i kvaliteta pogonskog goriva, odabira adekvatnih faktora emisije i sl.).
Rezultati realizacije pripremne faze obuhvataju istraživačka saznanja koja predstavljaju ujedno i parametre metode procjene. U toku 2015. godine ukupno 72 različitih kruzer broda uplovila su u Bokokotorski zaliv i napravili su 411 dolazaka, od čega je 66 njih tonaže preko 1000 BRT obuhvaćeno analizom. Čak 57% analiziranih brodova ima dizel pogonski uređaj, 40% dizel električni sklop i 3% brodova opremljeno je gasnim turbinama. U nedostatku potpunih podataka o vrsti goriva koja se koristi na brodovima koji uplovaljavaju u Luku Kotor usvojena je pretpostavka u skladu sa podacima iz [14] da većina brodova koristi teška brodska goriva. Radi sprovođenja komparativne analize u radu izvršen je proračun ukupne emisije u slučaju korišćenja destilovanog brodskog dizel goriva.
Laboratorijskom analizom prikupljenih uzoraka goriva određena je srednja vrijednost sadržaja sumpora u gorivima od 2,67%.
Međutim, ako se uzme u obzir prirodna specifičnost Bokokotorskog zaliva i kulturno-istorijska baština pod zaštitom Organizacije ujedinjenih nacija za obrazovanje, nauku i kulturu (UNESCO), ova oblast se može posmatrati kao potencijalno područje kontrole emisije sumpor oksida – SECA (engl. Sulphur Emission Control Area).
S tim u vezi, u okviru istraživanja odrađen je proračun emisije oksida sumpora u skladu sa najnovijim propisima Aneksa VI MARPOL konvencije koji ograničavaju nivo sumpora u brodskim gorivima na 0,1% [15].
Kada je riječ o operativnim podacima definisana su dva operativna režima rada: manevrisanje i hoteling. Operativni režim rada manevrisanje sastoji se iz dvije faze: I – od trenutka ulaska u zaliv do dolaska broda u Luku Kotor na poziciju veza ili sidrišta i II – od trenutka upućivanja motora nakon odvezivanja i podizanja sidra do trenutka postizanja kruzing brzine pri izlasku iz zaliva. U trenutku privezivanja broda ili njegovog sidrenja u Luci Kotor, brod prelazi na režim rada hoteling. Podatak koji se uzima u obzir prilikom procjene emisije podrazumijeva opterećenje glavnog brodskog pogona koje je prema prethodnim istraživanjima za obije identifikovane faze 20% [16].
Vrijeme trajanja operativnog režima hoteling zavisi od slučaja, dok je vrijeme trajanja režima manevrisanje određeno prema stručnoj procjeni lučkih pilota. Pored navedenih podataka, neophodan ulazni parametar za procjenu emisije zagađivača iz motora je emisioni faktor koji zavise od tipa i vrste motora, vrste goriva i operativnog režima rada. U ovom radu korišćeni su faktori emisije predloženi od strane Lloyds Register Engineering Services prikazani u tabeli 1. [13],[17].
TABELA 1: EMISIONI FAKTORI ZA RAZLIČITE VRSTE BRODSKIH GORIVA U REŽIMU MANEVRISANJA I HOTELINGA [G/KWH]
| Tip motora – vrsta goriva | NOx | Sox | PM | CO2 |
| Srednjehodni dizel motor – HFO Srednjehodni dizel motor – MDO | 10,4 9,9 | 4,2*S 4,2*S | 2,4 0,9 | 660 660 |
Uzimajući u obzir sve prethodno navedene parametre sprovedena je analitička procjena ukupne količine izduvne emisije iz brodskih motora prema sljedećem algoritmu [13]:
Eij = ΣTj * (Pn * LFj * EFi )
gdje su:
Eij – količina izduvne emisije pojedinog zagađivača i u toku određenog režima rada j (t)
Pn – nominalna snaga motora (kW)
LFj – faktor opterećenja motora u datom režimu rada j (%) Tj – period trajanja datog režima rada j (h)
EFi – emisioni faktor pojedinog zagađivača i (g/kWh).
4. Analiza rezultata
Primjenom analitičkog modela EMEP/EEA Tier 3 sprovedena je procjena emitovane količine oksida azota, oksida sumpora, ugljen dioksida i suspendovanih čestica PM sa kruzer brodova u Bokokotorskom zalivu za period 2015. godine. U tabeli 2. prikazani su dobijeni rezultati.
Analiza obuhvata razmatranje količina emitovanih na mjesečnom nivou, kao i ukupne emitovane količine na nivou godine.
TABELA 2: UKUPNA EMITOVANA KOLIČINA PARAMETARA IZDUVNE EMISIJE IZ BRODSKIH MOTORA U BOKOKOTORSKOM ZALIVU U 2015. GODINI [T/GODINI]
| Mjesec | NOx | CO2 | PM | SO2* |
| Januar | 6,14 | 409,18 | 00,56 | 6,95 |
| Februar | 9,21 | 613,77 | 0,84 | 10,43 |
| Mart | 6,91 | 460,81 | 0,63 | 7,83 |
| April | 11,60 | 773,33 | 1,05 | 13,14 |
| Maj | 34,07 | 2.271,42 | 3,10 | 38,59 |
| Jun | 38,10 | 2.378,34 | 3,47 | 43,26 |
| Jul | 32,47 | 2.164,79 | 2,95 | 36,78 |
| Avgust | 34,54 | 2.304,80 | 3,14 | 39,16 |
| Septembar | 37,22 | 2.481,32 | 3,38 | 42,16 |
| Oktobar | 30,60 | 2.039,91 | 2,78 | 34,66 |
| Novembar | 19,00 | 1.266,88 | 1,73 | 21,53 |
| Decembar | 11,12 | 741,43 | 1,01 | 12,60 |
| Ukupno (t/godini) | 270,98 | 17.905,98 | 24,64 | 307,09 |
U radu je sprovedena komparativna analiza generisanih rezultata u slučaju primjene teškog brodskog goriva i destilovanog brodskog dizel goriva (slika 1).
Sl. 1. Uporedna analiza ukupne emitovane količine NOx i PM u toku 2015. godine za slučaj upotrebe HFO i MDO
Takođe, upoređivani su rezultati procjene u slučaju sadržaja sumpora određenog laboratorijskim ispitivanjima i u slučaju propisanih graničnih vrijednosti u SECA oblastima, što je predstavljeno na slici 2.
Sl. 2. Uporedna analiza ukupne emitovane količine SOx u toku 2015. godine za slučaj upotrebe goriva sa sadržajem sumpora 2,67% m/m i 0,1% m/m.
Analizom strukture dobijenih podataka može se doći do zaključka da nivo emisije direktno zavisi od promjenljivih poput broja dolazaka brodova, perioda trajanja operativnih režima, izlazne snage brodskog pogona, vrste goriva koja se koristi i procentualnog sadržaja sumpora u gorivima.
Ukoliko se razmatra broj dolazaka brodova i izlazna snaga brodskog pogona može se uspostaviti direktna proporcionalna zavisnost sa ukupnom emitovanom količinom zagađivača. To takođe podržava stav da je u toku kruzing sezone ukupna emitovana količina zagađivača veća u odnosu na period van sezone.
Pored toga, analiza je pokazala da je ukupna emitovana količina zagađivača u toku operativnog režima rada hoteling veća u odnosu na količinu emitovanu u toku operativnog režima rada manevrisanje. Taj odnos na nivou godine iznosi oko 4.
Na osnovu podataka prikazanih na slici 2. može se zaključiti da je odstupanje rezultata emisije oksida sumpora u slučaju primjene goriva sa visokim sadržajem sumpora u odnosu na primjenu niskosumpornih goriva u skladu sa ograničenjima koja važe u SECA oblastima.
Shodno prethodno navedenom, efikasno upravljanje operativnim faktorima (npr. opterećenje brodskog pogona, period trajanja operativnih režima rada i kvalitet goriva) od većeg je značaja u pogledu kontrole i redukcije ukupne izduvne emisije sa kruzer brodova, pri čemu broj dolazaka brodova u tom slučaju može zadržati dosadašnji trend.
5. Zaključak
Povećani intenzitet kruzing aktivnosti u Bokokotorskom zalivu i sve veći broj inostranih posjetilaca koji kruzerima dolaze u Luku Kotor rezultirali su nizom pozitivnih efekata uključujući povećanje budžeta lokalne zajednice, aktuelizacijom postojećih vidova turizma, razvojem novih turističkih ponuda, uopšte ekonomskim napretkom regije.
U cilju obezbjeđivanja adekvatnog okruženja i preduslova za dalji razvoj luke i grada sa akcentom na održivo korišćenje i očuvanje prirodnih i kulturno-istorijskih resursa, neophodno je jasno definisati i formalizovati pravne okvire za kontrolu i sprječavanje zagađenja, te smanjenja negativnih ekoloških uticaja pomorskih operacija. U tome se ogleda naučni doprinos ovog rada koji predstavlja osnov za pronalaženje kompromisnog rješenja između ostvarivanja ekonomske dobiti i ekoloških i zdravstvenih uticaja kruzing turizma u Bokokotorskom zalivu i Luci Kotor.
Zahvalnica
Posebnu zahvalnost upućujemo kolegi dr. sc. Ivici Ančiću sa Sveučilišta u Zagrebu, Fakulteta strojarstva i brodogradnje, na učešću i doprinosu u realizaciji pripremne faze prikupljanja tehničkih podataka o brodovima kroz obezbjeđivanje pristupa IHS wros bazi podataka.
Rad je pripremljen u cilju obezbjeđivanja održivosti projekta Montenegro Sustainable Maritime Competence Development Initiative, HERD Maritime 2010-2014, finansiranog kroz program Ministarstva spoljnih poslova Kraljevine Norveške.
Reference
[1] IMO (International Maritime Organization), Revised MARPOL Annex VI Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships and NOx Technical Code 2008, London: International Maritime Organization, 2009.
[2] IMO (International Maritime Organization), „International Maritime Organization,“ IMO, 2019. [Na mreži]. Dostupno na linku: http://www.imo.org/en/About/Conventions/ListOfConventi ons/Pages/International-Convention-for-the-Prevention-of- Pollution-from-Ships-(MARPOL).aspx [Posljednji pristup 17. decembar 2019].
[3] N. A. Braathen, Environmental Impacts of International Shipping – The Role of Ports, Paris: OECD Publishing, 2011.
[4] C. Trozzi, „Emission estimate methodology for maritime navigation,“ u 9th International Emissions Inventory Conference, San Antonio, 2010.
[5] D. Woodyard, Pounder’s Marine Diesel Engines and Gas Turbines, Eighth edition, Great Britain: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004.
[6] E. Fridell, E. Steen / K. Peterson, „Primary particles in ship emissions,“ Atmospheric Environment, br. 42, pp. 1160- 1168, 2008.
[7] EEB (The European Environmental Bureau), The European Federation for Transport and Environment (T&E), Seas At Risk (SAR), The Swedish NGO Secretariat on Acid Rain. Air Pollution from Ships, Transport Environment Organization, 2004.
[8] AirClim, Risk at Sea, Bellona Foundation, North Sea Foundation, Transport & Environment, European Environmental Bureau, Air pollution from ships, Laholm, Sweden: MILJöINFORMATION ÅSTRöM & NILSSON AB, 2011.
[9] E. D. Tufte, Impacts of Low Load Operation of Modern Four-Stroke Diesel Engines in Generator Configuration, Master Thesis, Trondheim, Norway: Norwegian University of Science and Technology, Faculty of Engineering Science and Technology, Department of Marine Technology, 2014.
[10] T. Pallis, K. Arapi, A. Papachristou, „Cruise Activities in Medcruise Ports: Statistics 2015,“ MedCruise Association, Piraeus, 2016.
[11] D. Nikolić, R. Gagić, Š. Ivošević, „Estimation of Air Pollution from Ships in the Boka Kotorska Bay,“ u The Handbook of Environmental Chemistry, Springer Berlin Heidelberg, 2016, pp. 1-12.
[12] C. Elliott, “Here They Are: The 20 Best Places To Visit In 2020”, Forbes, 2019. [Na mreži]. Dostupno na linku: https://www.forbes.com/sites/christopherelliott/2019/10/16/ 20-best-places-visit-in-2020/#78ba78c26251 [Poslednji pristup 20. decembar 2019].
[13] C. Trozzi, „EMEP/EEA emission inventory guidebook 2013, International navigation, national navigation, national fishing and military (shipping),“ European Environmental Agency, 2013.
[14] C. Trozzi, „Emission estimate methodology for maritime navigation,“ u Co-leader of the Combustion & Industry Expert Panel – Task Force on Emission Inventories and Projections, under the Convention on Long-range Transboundary Air Pollution., San Antonio, 2010.
[15] IMO International Maritime Organization, Revised MARPOL Annex VI Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships and NOx Technical Code 2008, London: International Maritime Organization, 2009.
[16] C. Trozzi, „Emission estimate methodology for maritime navigation,“ u 9th International Emissions Inventory Conference, San Antonio, 2010.
[17] U.S. EPA (United States Environmental Protection Agency), Compilation of Air Pollutant Emission Factors – Volume I: Stationary Point and Area Sources, Fifth edition, Chicago: Office of Air Quality Planning and Standards, 1995.
Autori su predavači na Pomorskom fakultetu Univerziteta Crne Gore.
Kontakt:
Mr Radmila Gagić, Pomorski fakultet Kotor, Univerzitet Crne Gore, Dobrota 36, 85330 Kotor, Crna Gora (e-mail: radmilag@ucg.ac.me)
Prof. dr Danilo Nikolić, Pomorski fakultet Kotor, Univerzitet Crne Gore, Dobrota 36, 85330 Kotor, Crna Gora (danilo.nikolic@ucg.ac.me).
Leave a Reply