Zeitliche Entwicklung des globalen Güterverkehrs in Mio. t  und der Transportleistung in Mrd. tm über See  (Grafik Dr. HochhausDaten ISL, Unctad)
Zeitliche Entwicklung des globalen Güterverkehrs in Mio. t und der Transportleistung in Mrd. tm über See (Grafik Dr. HochhausDaten ISL, Unctad)

Blauer Engel für die CELLUS

(Veröffentlichung von K.-H. Hochhaus und Jürgen Isensee unter dem Titel "Blauer Engel für die Cellus, Umweltaspekte im weltweiten Schiffsverkehr, in Mensch und Technik VDI/VDE Nr. 2/2003 (teilweise aktualisiert))

1  Einführung
Der Umweltschutz spielt heute in der Seeschifffahrt eine wichtige Rolle. Die Zeiten, in denen feste und flüssige Abfälle einfach über Bord gingen, liegen gerade eine Generation zurück. Ein Strandspaziergang zeigt jedoch, dass die Vorschriften nicht von allen Schiffen eingehalten werden. Denn am Strand liegen auch heute noch leere Plastikflaschen, Styroporteile, Ölklumpen und andere angetriebene Abfälle. Auch die Verklappung von Dünnsäure im Meer, die Verbrennung von Chemieabfällen auf hoher See wurde verboten und gehört der Vergangenheit an. Dazu haben Umweltverbände maßgeblich beigetragen.

Die internationale Schifffahrt ist der Lastesel der Weltwirtschaft und erbrachte im Jahr 2000 eine Transportleistung von rund 42.500 Mrd. Tonnen-Kilometer mit dem geringsten Energie-verbrauch der konkurrierenden Transportmittel wie Flugzeug, Eisenbahn und Lastkraftwagen. Allerdings auch mit niedrigen Geschwindigkeiten, dies wurde in [3] sehr anschaulich dargestellt.

Ein geringer spezifischer Energieverbrauch bedeutet in der Regel auch geringe Umweltbelastung, da der CO2-Ausstoß bei Antrieben mit Verbrennungskraftmaschinen proportional dem Kraftstoffverbrauch ist. Der NOx-Ausstoß und die Schwefeldioxid-Emissionen sind jedoch vom Verbrennungsprozess bzw. vom Schwefelgehalt im Kraftstoff abhängig und dadurch direkt beeinflussbar.

2.  Internationale Abkommen bilden den rechtlichen Rahmen
Die International Maritime Organisation (IMO), eine Unterorganisation der UNO, hat dafür gesorgt, dass international verbindliche Regeln für den maritimen Umweltschutz aufgestellt wurden. Diese Regeln, wie z. B. das Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe von 1973, 1778 ergänzt (Marpol 73/78; Marpol = Marine Pollution) sind von den schifffahrttreibenden Nationen einzuhalten. Diese Regel wurde ergänzt und fortgeschrieben mit den Regeln zur Reduzierung der Schadstoffemissionen. Das Helsinki Abkommen (1974) schützt die Meeresumwelt der Ostsee und ihre Zugänge und das OSPAR-Abkommen (1992) die Meeresumwelt des Nordatlantiks und der Nordsee. Das Montreal Abkommen (1987) zum Schutz der Atmosphäre regelt die Herstellung und Anwendung ozonschädlicher Substanzen (Halon, FCKW), die in Kälte- und Feuerlöschmitteln enthalten sind und zur Herstellung von Isolierstoffen dienten.

Damit diese Regeln in Kraft treten, müssen sie mindestens von den Staaten ratifiziert werden, die über die Mehrheit der internationalen Tonnage verfügt. Diese internationalen Vorschriften wurden geschaffen, um einen globalen rechtlichen Rahmen zu bekommen. Die Überwachung erfolgt durch nationale Instanzen wie z. B die Klassifikationen, die Berufsgenossenschaften und die Hafenstaatenkontrollen. Wurde bisher nur bestraft, wenn die Regeln übertreten wurden, gibt es mit dem Blauen Engel eine Auszeichnung.
 
3.  Blauer Engel für Seeschiffe
Die CELLUS bekam am 21.11.2002 als erstes Schiff den Blauen Engel, ein Umweltzeichen, welches  von vielen umweltfreundlichen Produkten bekannt ist. Der „Blaue Engel für Umwelt schonenden Schiffsbetrieb“ (RAL-UZ 110) wird vom Umweltbundesamt verliehen und stellt hohe Ansprüche an den Reeder, die Besatzung und das Schiff mit seinen technischen Einrichtungen [1, 2]. Vor-aussetzungen sind gutes Personalmanagement, optimales Sicherheitsmanagement, gut  funktionierendes Abfallmanagement, Aufbereitung von Ab- und Bilgenwasser, FCKW-freie Kältemittel, biozidfreier Unterwasseranstrich und Reduzierung der Schwefel- und Stickoxidemissionen in den Abgasen.

All diese Anforderungen werden von Experten geprüft, abgenommen, dokumentiert und bewertet. Obwohl viele dieser Maßnahmen in den Vorschriften der zuständigen internationalen Behörde, der IMO stehen, werden sie oft nicht erfüllt. Das liegt auch daran, dass die Vorschriften erst in Kraft treten, wenn Mehrheiten (z. B. mehr als 50 %) der Seefahrtnationen und Tonnage die entsprechenden Regelwerke ratifiziert haben.

Die CELLUS war zu diesem Zeitpunkt eines von vier Schiffen des Reeders Rörd Braren aus Kollmar. Drei Schiffe davon, neben der CELLUS die TIMBUS und FORRESTER, tragen  den Blauen Engel als äußeres Zeichen für umweltschonende Schifffahrt. Alle diese Schiffe fahren Papier und Zellulose für Södra, einen schwedischen Zellstoffkonzern, der großen Wert auf umweltschonenden Transport legt.


4. Umweltbelastung durch die Schifffahrt
In der Schifffahrt entstehen wie bei den anderen Verkehrsträgern (Pkw, Lkw, Flugzeug, Eisenbahn) Umweltbelastungen durch Abgase, Abfälle, Öl, Abwasser und FKCW`s.

4.1 Stickoxide, CO2 und Schwefeldioxid im Abgas
Der maximale NOx-Ausstoß wird ab 2000 mit einer IMO-Vorschrift geregelt, wann sie in Kraft treten wird, ist selbst unter Experten umstritten (Inzwischen in Kraft). Die Hersteller von Schiffsmotoren, wie MAN B & W, Wärtsila/Sulzer, Mitsubishi, MAK, MTU, Deutz und andere haben sich mit verschiedenen Verfahren darauf eingestellt und ihre Motoren entsprechend vorbereitet. Moderne Motoren erfüllen diese Vorschriften durch eine entsprechende Einstellung, die die innermotorische Verbrennung beeinflusst. Höhere Anforderungen werden durch eine direkte oder indirekte Wasserzugabe bis 20 % der Brennstoffmenge (direkte Einspritzung von Sulzer/Wärtsilä, Brennstoff-Wasser-Emulsion von MAN, Wasserzugabe in die Verbrennungsluft) erreicht und höchste Anforderungen durch motorexterne Maßnahmen mit einem nachgeschalteten Katalysator erreicht.

Auf der CELLUS erfolgt die Abgasnachbehandlung in einem Katalysator mit keramischen Elementen aus Titanoxid durch Zugabe von Harnstoff. Die als SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) bezeichnete Anlage reduziert die Stickoxide im Abgas zu Wasser und Stickstoff. Diese Anlage wurde von Siemens geliefert, die diese Technologie unter dem Namen SINOX für Kraftwerke entwickelt hat [4]. In der Schifffahrt werden bisher (Stand 2003) rund 80 Anlagen eingesetzt.
 
In [5] wurde die weltweite NOx-Umweltbelastung durch die Schifffahrt dargestellt, die in einer MAN B & W Studie 2002 untersucht wurde. Die Grundlagen dieser Studie sind die Emissionscharakteristiken der Haupt- und Hilfsmaschinen von Schiffen, realistische Randbedingungen für den Betrieb wie Einsatzdauer, Belastung, Art des Brennstoffes und reale spezifische Brennstoffverbräuche der Motoren.

Weltweit sind rund 90.000 Schiffe größer 100 GT (Stand 2003, 2013 rund 100.000) registriert , deren 117.000 Antriebsmotoren über eine Leistung von insgesamt 286 Mio. k W verfügen, d. h. im Mittel 3.200 kW Antriebsleistung pro Schiff. Für die Hilfsmotoren wurden 30 Mio. kW Nennleistung angegeben.

Das Ergebnis dieser Studie ist, dass die internationale Schifffahrt im Jahr 2001 rund 282 Mio. t Brennstoff verbrauchte und für etwa 15 % der vom Menschen verursachten globalen NOx-Emission verantwortlich ist. Die jährliche globale NOx-Emission betrug rund 195 Mio. t, etwa 156 Mio. t davon wurden vom Menschen durch Industrie, Verkehr und Hausbrand verursacht. Der Schiffs- und Luftverkehr sind daran mit insgesamt 26,4 Mio. t beteiligt (Tabelle 3).

Der Schwefeldioxidausstoß der Schiffsmotoren hängt primär vom verwendeten Kraftstoff ab. In der Seeschifffahrt wird heute vorwiegend hochviskoses Schweröl verbrannt, das auf 100 – 140 °C erhitzt wird, um die benötigte Einspritzviskosität zu bekommen. Ein preiswerter Kraftstoff, der Preis schwankte in den vergangenen fünf Jahren etwa zwischen 60 – 180 $/Tonne, das entspricht  0,06 – 0,18 € pro Liter (2012 rund 650 $/Tonne ). Die Alternative wäre Marine Diesel Öl (MDO) zu 100 – 350 $/Tonne (2012 rund 1.000 $/Tonne ) oder schwefelarmes Schweröl mit 0,6 – 0,9 % Schwefel, das gegen Aufpreis von rund 20 $/t an vielen Bunkerstationen angeboten wird. Der Flugzeugtreibstoff Kerosin (zu deutsch Petroleum) kostet etwa 180 – 500 $/Tonne ( 1.000 - 1.200 $/Tonne 2012 ).  All diese Treibstoffe sind wegen des grenzüberschreitenden Verkehrs und mangelnder Einigkeit der globalen Staatengemeinschaft steuerfrei. Im Schweröl darf laut IMO bis zu 4,5 % Schwefel enthalten sein, der mittlere Schwefelgehalt liegt um 2 – 3 %.

Mit Hilfe des von der Seeschifffahrt verbrauchten Brennstoffes (überwiegend Schweröl) lassen sich auch die CO2- und SO2-Emissionen überschlägig bestimmen. So wurden 2001 etwa 800 – 900 Mio. t CO2 und 10 – 14 Mio. t Schwefeldioxid bei 2 – 3 % Schwefelgehalt im Brennstoff von Schiffen in die Atmosphäre geblasen.

4.2    Ölschlamm
Auch wenn die spektakulären Unfälle wie EXXON VALDEZ, ERIKA oder PRESTIGE die Öffentlichkeit in regelmäßigen Abständen aufrütteln, stellt auch die illegale Entsorgung von Ölrückständen eine große Belastung für die Umwelt dar. Die Ölrückstände entstehen auf den Schiffen vorwiegend bei der Reinigung des Schweröls, etwa 1 % (weltweit rund 2,8 Mio. t) des Schweröls bleibt nach der Separierung und Filterung als Ölschlamm zurück. Auch bei der Schmierölreinigung und bei der Bilgenwasserentölung fällt Ölschlamm an. Mit Bilge werden die tiefsten Punkte im Maschinen- und Laderaum bezeichnet, die an den beiden Schiffsseiten Kondensat und Leckagewasser sammeln. In den Maschinenraumbilgen befindet sich ein Gemisch aus Seewasser, Frischwasser, Schweröl, Schmieröl, Kaltreinigeremulsionen und Schmutz. Dieses Gemisch wurde früher mit der Lenzpumpe nach außenbords gepumpt. 


Zur Reinigung dient heute ein Bilgenwasserentöler, der das Bilgenwasser vom Öl reinigt, zugelassen ist ein Restölgehalt von 15 ppm, d. h. 15 Gramm Öl pro 1.000 Liter Bilgenwasser. Dieser Grenzwert wird von der MARPOL-Anlage I vorgegeben, und wird durch eine Messeinrichtung überwacht. Bei Überschreitung wird Alarm ausgelöst und das Außenbordventil geschlossen. Die anfallende Menge an Bilgenwasser ist von der Art und Größe, aber auch vom Zustand und Alter der Schiffe abhängig. Die IMO rechnet im Mittel mit etwa 2 – 3 cbm pro Schiff und Tag, das sind pro Jahr 10 – 15 Liter Öl. Hochgerechnet auf alle Schiffe ergeben sich 1.000 – 1.500 t pro Jahr.

Da viele Anlagen nicht richtig arbeiten, für Tanker viel höhere Grenzwerte gelten, ist der wirkliche Wert deutlich höher. Der Ölschlamm wird in Schlammtanks gesammelt und im Hafen abgegeben, wenn die entsprechende Infrastruktur vorhanden ist. Das dies nicht immer der Fall ist, wird in [6] von einem erfahrenen Kapitän beschrieben. Aber auch die Entsorgungskosten sind ein Grund, eine illegale Ölschlammentsorgung ins Meer durchzuführen [7], obwohl Öltagebücher mit Eintragung der gebunkerten Brennstoffe und entsorgten Ölschlamme vorgeschrieben sind.

4.3    Abwasser, Müll
Für die rund 90.000 Schiffe (100.000 Schiffe 2012) der Frachtschifffahrt werden in der Literatur ca. 600 – 800.000 Besatzungsmitglieder angegeben. Auf den rund 400 Passagierschiffen entfallen 40 – 60 Mio. Personentage (inzwischen mehr), die sich mit Berücksichtigung der Besatzung in 200 – 250.000 ständige Personen umrechnen lassen. Damit ergeben sich insgesamt rund 1 Mio. Menschen in der Berufsschifffahrt, deren Müll und Abwässer zu entsorgen sind. Nicht enthalten sind die Fischerei, die küstennahe Inselfahrt und die Sportschifffahrt der ungezählten Segel- und Motorboote.

Für die Abwasseraufbereitung wurden von der Schiffbauzulieferindustrie kompakte biologische Abwasseranlagen entwickelt, die inzwischen Stand der Technik sind und auf allen Seeschiffen installiert wurden. Für besonders geschützte Meeresgebiete wie z. B. die Polarregionen befinden sich zur Zeit Anlagen mit der hocheffektiven Membrantechnologie in der Erprobung. Die erste Generation befindet sich derzeit im Bordeinsatz. Auf dem Polarforschungsschiff POLARSTERN erprobt Rochem eine kompakte Anlage und auf der Ostseefähre TRANSEUROPA werden Erfahrungen mit der Memrod-Anlage (Firma Weßling) gesammelt.

4.4    Antifouling-Anstriche
Die Gefahren durch zinnhaltige Antifouling-Anstriche (TBT) im schiffsseitigen Unterwasserbe-reich sind inzwischen bewiesen und haben zur Entwicklung von biozidfreien Anstrichen geführt. Ab 2003 sind TBT-haltige Neuanstriche verboten, ab 2008 dürfen sie auch im Strahlgut nicht mehr enthalten sein.

4.5    FCKW/Halon-Verordnung
Die bisherigen Halon Feuerlöschanlagen sind zukünftig (inzwischen) verboten und entsprechend den Übergangsvorschriften gegen CO2- oder Druckwasser-Sprüh-Anlagen mit oder ohne Schaum zu tauschen. Die Verwendung der Kältemittel R12 und R22 soll nach dieser Verordnung beendet werden, eine Umrüstung auf das umweltfreundlichere R134a wurde begonnen. Auch das „alte“ verbotene aber umweltfreundliche Ammoniak wurde wieder zugelassen und auf einigen Schiffen wieder eingesetzt.

5    Zusammenfassung
Der „Blaue Engel für umweltschonende Schifffahrt“ ist ein deutlicher Schritt auf dem Weg, der zukünftig beschritten werden muss, um unseren Kindern und Enkeln eine lebenswerte Erde zu hinterlassen. Der Vergleich mit den Kraftwerken, den Autos und dem Hausbrand zeigt, das die internationale Schifffahrt hier einen riesigen Nachholbedarf hat. Auch wenn die IMO-Vorschriften heute viele umweltfreundliche Aspekte enthalten, es nützt nichts, wenn sie nicht oder erst spät in Kraft treten. Dies zeigt auch das Beispiel des Einhüllentankers PRESTIGE, der derzeit die spanische und französische Küste mit Schweröl (nicht mit Rohöl) verseucht. Die letzten Einhüllentanker werden uns bis zum Jahr 2015 erhalten bleiben.

Nationale und lokale Bonussysteme in Schweden bewirken inzwischen mit abgestuften Hafen-gebühren ein Umdenken einiger Reeder und setzen beim Geldbeutel an. Der Gebührenunter-schied von bis zu 6.000 €  [2] für das Anlaufen eines schwedischen Hafens zwischen üblichen und umweltfreundlichen Schiffen ist ein wesentliches Argument für den Umweltschutz. Besonders für die europäischen Reeder, den Schiffbau und die Zulieferindustrie ist dies eine Herausforderung, die angenommen wurde, wie das Beispiel CELLUS zeigt.

6. Weblinks

http://www.blauer-engel.de/

Umweltschutz_in_der_Seeschifffahrt

7.    Literatur
[1]     N. N.:  Regeln für den Blauen Engel, Umweltbundesamt
[2]     Strassmann, B.:   Sauber auf See,     Ingenieur Journal, Jan./Feb. 2003-03-10
[3]     Keil, H. :    VDI-Zeitschrift
[4]     N. N. :    SINOX,  STG Vortrag Wilhelmshaven, 2000
[5]     Köhler, H. W.:   Beurteilung der NOx-Emission durch die weltweite Schifffahrt
         Schiff und Hafen, Nr. 11/2002
[6]     Schwarzer, J.:   Die Entsorgungsproblematik auf Schiffen in Häfen aus der Sicht des 

         Reeders,    STG Jahrbuch, 1998
[7]     Henckeroth, J.:   Illegale Entsorgung von Ölrückständen,     Ingenieur Journal,

        Jan./Febr. 2003
[8]     Höft, H. :    Der Einsatz FCKW-haltiver Kältemittel,     STG Jahrbuch 2000

Die TIMBUS und ihre zwei Schwesterschiffe des Kollmarer Reeders Rörd Braren sind die ersten Schiffe, denen der Blaue Engel verliehen wurde (Quelle Reederei Braren)
Die TIMBUS und ihre zwei Schwesterschiffe des Kollmarer Reeders Rörd Braren sind die ersten Schiffe, denen der Blaue Engel verliehen wurde (Quelle Reederei Braren)
Abgas- und Geräuschemissionen durch Einsatz von Katalysatoren (Quelle Siemens)Sinox
Abgas- und Geräuschemissionen durch Einsatz von Katalysatoren (Quelle Siemens)Sinox