Тяжелый мазут (HFO) — категория мазута смолообразной консистенции. HFO , также известный как бункерное топливо или мазут , является результатом или остатком процесса перегонки и крекинга нефти . По этой причине HFO загрязнен несколькими различными соединениями, включая ароматические соединения, серу и азот, что делает выбросы при сжигании более загрязняющими по сравнению с другими мазутами. [1] HFO преимущественно используется в качестве источника топлива для морских судов с использованием судовых дизельных двигателей из-за его относительно низкой стоимости по сравнению с более чистыми источниками топлива, такими как дистилляты. [2] [3] Использование и перевозка тяжелого топлива на борту судов представляет собой ряд экологических проблем, а именно риск разлива нефти и выбросов токсичных соединений и твердых частиц, включая черный углерод . Использование тяжелого топлива в качестве источника топлива для судов, путешествующих по Антарктике, запрещено в соответствии с Международным кодексом Международной морской организации (ИМО) для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярный кодекс). [4] По тем же причинам в настоящее время рассматривается вопрос о запрете тяжелого нефтяного топлива в арктических водах. [5]
HFO состоит из остатков или остатков нефтяных источников после того, как углеводороды более высокого качества извлекаются с помощью таких процессов, как термический и каталитический крекинг . Таким образом, HFO также обычно называют мазутом. Химический состав HFO сильно варьируется из-за того, что HFO часто смешивают с более чистыми видами топлива; потоки смешивания могут иметь число атомов углерода от C 20 до более C 50 . ГФО смешиваются для достижения определенных характеристик вязкости и текучести для конкретного применения. В результате широкого спектра состава HFO определяется характеристиками обработки, физическими свойствами и конечным использованием. Будучи конечным остатком процесса крекинга, HFO также содержит в разной степени смеси следующих соединений: «парафины, циклопарафины, ароматические соединения, олефины и асфальтены, а также молекулы, содержащие серу, кислород, азот и/или металлоорганические соединения». [1] HFO характеризуется максимальной плотностью 1010 кг/м 3 при 15°C и максимальной вязкостью 700 мм 2 /с (сСт) при 50°C согласно ISO 8217. [6]
При повышенном загрязнении HFO серой (максимум 5% по массе) [6] реакция горения приводит к образованию диоксида серы SO 2 .
С середины 20-го века [7] [8] HFO использовался в основном в судоходной отрасли из-за его низкой стоимости по сравнению со всеми другими видами жидкого топлива, будучи на 30% дешевле, а также исторически слабых нормативных требований. требования ИМО к выбросам оксидов азота (NO x ) и диоксида серы (SO 2 ) . [2] [3] По этим двум причинам HFO является единственным наиболее широко используемым моторным топливом на борту судов. Имеющиеся до 2007 года данные о мировом потреблении HFO в международном морском секторе показывают, что общее использование мазута составляет 200 миллионов тонн, при этом потребление HFO составляет 174 миллиона тонн. Имеющиеся до 2011 года данные о продажах мазута в секторе международного морского судоходства показывают, что общий объем продаж мазута составил 207,5 млн тонн, при этом доля тяжелого дизельного топлива составила 177,9 млн тонн. [9]
Морские суда могут использовать в качестве двигателя различные виды топлива, которые делятся на две большие категории: остатки нефти или дистилляты. В отличие от ГФО, дистилляты представляют собой нефтепродукты, образующиеся при переработке сырой нефти, и включают дизельное топливо, керосин, нафту и газ. Остаточные масла часто в различной степени смешивают с дистиллятами для достижения желаемых эксплуатационных и/или экологических характеристик. В таблице 1 перечислены обычно используемые категории судового топлива и его смесей; все смеси, включая судовое топливо с низким содержанием серы, по-прежнему считаются HFO. [3]
Использование и перевозка тяжелого топлива в Арктике – обычная практика морской индустрии. В 2015 году в арктические воды зашло более 200 судов с общим объемом топлива 1,1 млн тонн, при этом 57% топлива, израсходованного во время арктических рейсов, составляло тяжелое топливо. [10] В том же году тенденции в перевозках тяжелого топлива составили 830 000 тонн, что представляет собой значительный рост по сравнению с зарегистрированными 400 000 тонн в 2012 году . общее использование тяжелого топлива по массе в Арктике составит более 75%, причем основными потребителями будут более крупные суда. В свете увеличения трафика и того факта, что Арктика считается чувствительной экологической зоной с более интенсивной реакцией на изменение климата, экологические риски, создаваемые HFO, вызывают беспокойство у экологов и правительств в этом регионе. [11] Двумя основными экологическими проблемами, связанными с СОТ в Арктике, являются риск разлива или случайного сброса и выбросы черного углерода в результате потребления СОТ. [10] [3]
Из-за очень высокой вязкости и повышенной плотности выбросы тяжелого топлива в окружающую среду представляют большую угрозу для флоры и фауны по сравнению с дистиллятом или другим остаточным топливом. В 2009 году Арктический совет назвал разлив нефти в Арктике величайшей угрозой местной морской среде. Будучи остатком процессов дистилляции и крекинга, тяжелое топливо характеризуется повышенной общей токсичностью по сравнению со всеми другими видами топлива. Его вязкость предотвращает попадание в окружающую среду, и это свойство усугубляется низкими температурами в Арктике, что приводит к образованию комков смолы и увеличению объема за счет эмульгирования. Его плотность, склонность к сохранению и эмульгированию могут привести к загрязнению HFO как толщи воды, так и морского дна. [10]
Следующие конкретные разливы тяжелого дизельного топлива произошли с 2000 года. Информация организована по году, названию судна, объему выброса и месту разлива:
Сжигание HFO в судовых двигателях приводит к наибольшему количеству выбросов черного углерода по сравнению со всеми другими видами топлива. Выбор судового топлива является наиболее важным фактором, определяющим коэффициенты выбросов черного углерода судовыми двигателями. Вторым по важности фактором выбросов черного углерода является размер загрузки судна, при этом коэффициенты выбросов черного углерода увеличиваются до шести раз при низких нагрузках двигателя. [13] Черный углерод является продуктом неполного сгорания и компонентом сажи и мелких твердых частиц (<2,5 мкг). Он имеет короткое время жизни в атмосфере, от нескольких дней до недели, и обычно удаляется при выпадении осадков. [14] Хотя ведутся споры по поводу радиационного воздействия черного углерода, сочетание наземных и спутниковых наблюдений предполагает, что глобальное солнечное поглощение составляет 0,9 Вт·м -2 , что делает его вторым по важности фактором изменения климата после CO 2 . [15] [16] Черный углерод влияет на климатическую систему путем: уменьшения альбедо снега/льда из-за темных отложений сажи и увеличения времени таяния снега, [17] уменьшения планетарного альбедо из-за поглощения солнечной радиации, отраженной облачными системами, земной поверхностью и атмосферой, [ 16] , а также непосредственно уменьшающееся альбедо облаков с обнаруженным в них загрязнением черным углеродом воды и льда. [16] [14] Наибольшее увеличение температуры поверхности Арктики на единицу выбросов черного углерода происходит из-за уменьшения альбедо снега/льда, что делает выбросы черного углерода, характерные для Арктики, более вредными, чем выбросы в других местах. [18]
Международная морская организация (ИМО), специализированное подразделение ООН , 1 января 2017 года приняла в силу Международный кодекс судов, эксплуатирующихся в полярных водах, или Полярный кодекс. Требования Полярного кодекса являются обязательными как для Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), так и для Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) . Две широкие категории, охватываемые Полярным кодексом, включают безопасность и предотвращение загрязнения, связанные с судоходством как в полярных водах Арктики, так и в Антарктике. [4]
Перевозка и использование тяжелого дизельного топлива в Арктике не поощряется Полярным кодексом, хотя его ввоз в Антарктику полностью запрещен согласно правилу 43 Приложения I к Конвенции МАРПОЛ. [19] Запрет на использование и перевозку тяжелого нефтяного топлива в Антарктике предшествует принятию Полярного кодекса. На своей 60-й сессии (26 марта 2010 г.) Комитет по защите морской среды (MEPC) принял Резолюцию 189(60), которая вступила в силу в 2011 году и запрещает использование топлива со следующими характеристиками: [20]
- сырая нефть, имеющая плотность при 15°С выше 900 кг/м 3 ;
- масла, кроме сырой нефти, имеющие плотность при 15°С выше 900 кг/м 3 или кинематическую вязкость при 50°С выше 180 мм 2 /с; или
- битумы , дегти и их эмульсии.
Комитет ИМО по защите морской среды (MEPC) на своих 72-й и 73-й сессиях поручил Подкомитету по реагированию на предотвращение загрязнения (PPR) ввести запрет на использование и перевозку тяжелого топлива в арктических водах. Эта задача также сопровождается требованием дать правильное определение HFO с учетом его текущего определения в соответствии с правилом 43 Приложения I к MARPOL. [19] Принятие запрета ожидается в 2021 году, а его широкое внедрение – к 2023 году. [21]
Альянс «Чистая Арктика» был первой некоммерческой организацией-делегатом ИМО, выступившей против использования тяжелого дизельного топлива в арктических водах. Однако в 2018 году MEPC официально предложили поэтапный отказ от использования и запрет на использование тяжелого топлива в Арктике восемью странами: Финляндией, Германией, Исландией, Нидерландами, Новой Зеландией, Норвегией, Швецией и США. [10] [19] Хотя эти государства-члены продолжают поддерживать эту инициативу, некоторые страны открыто заявляют о своем сопротивлении запрету HFO в столь коротком временном масштабе. Российская Федерация выразила обеспокоенность по поводу воздействия на морское судоходство и торговлю, учитывая относительно низкую стоимость тяжелого топлива. Вместо этого Россия предложила разработать и реализовать меры по смягчению последствий использования и перевозки тяжелого топлива в арктических водах. Канада и Маршалловы Острова представили аналогичные аргументы, подчеркнув потенциальное воздействие на арктические сообщества (а именно, на отдаленные коренные народы) и экономику. [5]
Чтобы успокоить обеспокоенность и сопротивление, на своей 6-й сессии в феврале 2019 года рабочая группа подкомитета PPR разработала «проект методологии анализа воздействия» HFO, который будет окончательно доработан на 7-й сессии PPR в 2020 году. Целью методологии является оценка запрет в зависимости от его экономического и социального воздействия на коренные народы Арктики и другие местные сообщества, чтобы измерить ожидаемые выгоды для местных экосистем и потенциально рассмотреть другие факторы, на которые может положительно или отрицательно повлиять запрет. [22]