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Einsatz von Scrubbern auf Seeschiffen – Auswirkungen auf die Meeresumwelt

Das Kurzpapier stellt die verschiedenen Scrubbertechniken vor und beschreibt deren Umweltwirkungen. Diese Abgasreinigungssysteme werden auf Seeschiffen eingesetzt, um die Schwefelgrenzwerte einhalten und weiterhin mit kostengünstigeren höherschwefeligen Kraftstoffen fahren zu können. Das Fact Sheet geht vertieft auf die Umweltwirkung durch das ins Meer eingeleitete Abwasser ein, beschreibt die Ziele des Umweltbundesamtes und zeigt Regulierungsmaßnahmenvorschläge auf.

Scrubber on Ships – Impact on the marine environment

This fact sheet outlines the different scrubber technologies and describes their environmental impacts. These exhaust gas cleaning systems are used on seagoing vessels to comply with sulphur limits and to continue operating on more cost-effective, high-sulphur fuel oils. The fact sheet examines in depth the environmental impact of discharge water when discharged into the sea. It further describes the objectives of the German Environment Agency and outlines proposed regulatory reduction measures.

Scrubberabwasser hat schädliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt

<p> <p>Mit Scrubbern können Seeschiffe den Schwefeloxid-Gehalt ihrer Abgase verringern und damit Grenzwerte einhalten. Mit dem Abwasser werden jedoch Schadstoffe ins Meer gespült. Besser als die Umweltbelastung so von der Luft ins Wasser zu verlagern wäre, sie direkt an der Quelle zu verringern: mit schwefelarmen, jedoch teureren Kraftstoffen. Mehr im neuen Fact Sheet des Umweltbundesamtes (UBA).</p> </p><p>Mit Scrubbern können Seeschiffe den Schwefeloxid-Gehalt ihrer Abgase verringern und damit Grenzwerte einhalten. Mit dem Abwasser werden jedoch Schadstoffe ins Meer gespült. Besser als die Umweltbelastung so von der Luft ins Wasser zu verlagern wäre, sie direkt an der Quelle zu verringern: mit schwefelarmen, jedoch teureren Kraftstoffen. Mehr im neuen Fact Sheet des Umweltbundesamtes (UBA).</p><p> <p>Scrubber sind eine Technik zur Abgasreinigung an Bord von Seeschiffen, bei der Wasser im Abgasstrom versprüht wird, um schädliches Schwefeloxid (SOx) aus dem Abgas teilweise zu entfernen. Das dabei entstehende Abwasser enthält schwefelige Säure, toxische Schwermetalle, Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) und Öl. Wird es ins Meer eingeleitet, belastet es die Ökosysteme. In einem neuen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/119321">Fact Sheet</a> stellt das Umweltbundesamt die Funktion der Scrubber-Systeme sowie den aktuellen Wissenstand insbesondere zu den Auswirkungen der Abwassereinleitungen auf die Meeresumwelt dar. Forschungsarbeiten, unter anderem im Auftrag des Umweltbundesamtes, zeigen, dass die eingeleiteten Abwassermengen sowie die im Abwasser enthaltenen Schadstoffe schädliche Wirkungen auf die Meeresumwelt haben. Die bestehenden internationalen Anforderungen an die Einleitung der Abwässer reichen somit nicht aus, um die Meere zu schützen.</p> <p>Die Technik ist jedoch durch die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) als Alternative zu schwefelreduzierten Kraftstoffen, die weniger umweltschädlichen Schwefel enthalten, zur Einhaltung der Schwefelgrenzwerte der Schiffsabgase zugelassen. Heute sind weltweit über 5.000 Schiffe mit Scrubbern ausgestattet, da sie die weitere Verwendung von fossilem, billigerem Schweröl ermöglichen. Die Nutzung der Scrubber auf diesen Schiffen führt damit zu einer erheblichen Belastung der Meeresumwelt. Würden stattdessen schwefelarme Kraftstoffe verwendet, würden der Schwefel und weitere Schadstoffe auf dem Meer weder in die Luft noch ins Wasser gelangen.</p> <p>Das Umweltbundesamt empfiehlt einen Kraftstoffwechsel hin zu schwefelreduzierten Destillat-Kraftstoffen oder alternativen, schadstoffarmen und klimaneutralen Kraftstoffen, die zusätzlich auch zur Erreichung der Klimaziele beitragen würden. Da ein generelles Verbot der Scrubber, die als technische Alternative zur Nutzung dieser Kraftstoffe zugelassen sind, derzeit politisch nicht durchsetzbar ist, setzt sich das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> zusammen mit anderen Behörden für Einleitverbote als erreichbares Ziel ein. Ein erster Erfolg sind Einleitverbote für Scrubberabwasser ab 2027 in den küstennahen Gebieten (innere Gewässer und Häfen) des Nordostatlantiks. Diese wurde im Rahmen von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ospar">OSPAR</a> verabschiedet und schließen somit Bereiche der Nordsee ein. So kann in viel befahrenen und sensiblen Meeresgebieten der Schadstoffeintrag etwas reduziert werden. Das Abwasser darf jedoch außerhalb der Verbotszonen weiter in die Meere eingeleitet werden, so dass nur eine deutliche Ausweitung der Gebiete bis hin zu einem generellen Einleiteverbot die Schadstoffbelastung der Meere reduzieren würde.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Vergasungsprozesse mit integrierter Überschussstromeinbindung zur flexiblen Stromerzeugung und Herstellung synthetischer Energieträger aus Reststoffen, Teilvorhaben: Untersuchungen zu Brennstoffqualität, Gasreinigung, Methanolsynthese, integrierter Steuerung und Wirtschaftlichkeit

Charakterisierung von Schiffsemissionen und ihr Eintrag ins Meer

PlumeBaSe beschäftigt sich mit der detaillierten Analyse der Zusammensetzung organischer Aerosole, freigesetzt während der Verbrennung fossiler Treibstoffe durch Schiffe, und deren weiterem Weg in der marinen Umwelt. Durch die hochaufgelöste Beprobung der Aerosole und ihrer Transformationsprodukte vom Schiffsschornstein bis in die Ostsee wird eine Brücke zwischen Atmosphären- und Meeresforschung geschlagen. Der zunehmende globale Warentransport auf dem Wasserweg erhöht den Druck auf marine Ökosysteme. Große Schiffe emittieren, zusätzlich zu gasförmigen Schadstoffen, große Mengen an Partikeln reich an Spurenmetallen und organischen Schadstoffen zunächst in die Atmosphäre von wo aus die Schadstoffe ins Meer gelangen. Negative Auswirkungen saurer Oxide und organischer Schadstoffe sind bekannt, weniger hingegen wurde bisher die Deposition der Schiffsaerosole und deren Beitrag zur Meeresverschmutzung untersucht. Besonders lückenhaft ist das Verständnis für die Alterungsprozesse während des atmosphärischen Transports sowie in der Wassersäule, beispielweise durch UV-Strahlung oder reaktive Sauerstoffspezies, obwohl die Transformationsprodukte sehr unterschiedliche Auswirkungen auf Biota haben und die Molekülstruktur den weiteren Weg in der Umwelt maßgeblich beeinflussen können.Um diese Wissenslücken zu schließen, soll in PlumeBaSe durch eine vielschichtige Umweltbeprobung eine neuartige, umfassende Erhebung des Emissionstransports und der Aerosolalterung erreicht werden. Die Projektpartner des Leibniz Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), der Universität Rostock (UR) und der Karls-Universität Prag (CU) befassen sich mit den folgenden zentralen Hypothesen: (H1) Schiffsemissionen tragen signifikant zur Verschmutzung des Oberflächenwassers bei, der Eintrag ist besonders hoch entlang der Hauptschifffahrtsrouten. (H2) Während des atmosphärischen und marinen Transports ändern sich die physikalischen (Partikelgrößenverteilung) und chemischen (molekulare Profile) Eigenschaften der emittierten Aerosole, was ihren weiteren Weg in der Umwelt beeinflusst. (H3) Die Veränderungen auf molekularer Ebene können verfolgt und genutzt werden um Schadstoffeinträge über die Atmosphäre von den über Nassabscheider eingebrachte Verschmutzungen zu unterscheiden.Diese angestrebten Zielsetzungen werden in drei Arbeitspaketen adressiert via I. Zeitlich und räumlich hochaufgelöster Analyse von Partikelgrößenverteilungen direkt in den Abgasfahnen der Schiffe unter Nutzung eines unbemannten Luftschiffes, kombiniert mit hochsensitiven gerichteten und ungerichteten chemischen Analysen der II. atmosphärischen Schadstoffe in Partikeln unterschiedlicher Größe, sowie der III. Schadstoffe im Meerwasser. Die Ostsee stellt durch die hohe Schiffsverkehrsdichte, gute Erreichbarkeit und Regulation der Schiffsemissionen ein ideales Untersuchungsgebiet dar, welches sich auch als Modellsystem für die Beeinflussung küstennaher Ozeane durch Schiffsverkehr weltweit eignet.

Messen und Bekaempfen der bei biologischen Produktionsprozessen emittierten geruchsintensiven Stoffe

Die von landwirtschaftlichen Produktionsbetrieben verursachten Geruchsbelastungen wurden gemessen, ein olfaktorisches Messverfahren weiterentwickelt, grundsaetzliche Moeglichkeiten zur Desodorisierung untersucht, ein Modell zur Berechnung des gasseitigen Stoffuebergangskoeffizienten bei der Gas/Fluessigkeitsstroemung aufgestellt und mit Hilfe von Grundlagenversuchen untermauert und schliesslich erste Untersuchungen eines fuer diese Problemloesung aussichtsreichen Waschverfahrens mit biologischer Waschwasseraufbereitung an einer im halbtechnischen Massstab aufgebauten Anlage durchgefuehrt. Im Anschluss daran sollen Wascher unter Praxisbedingungen erprobt werden.

Scrubber-Abwasser: Einleitverbote zum Schutz der Meere empfohlen

<p> <p>Das Umweltbundesamt hat die Auswirkungen der Abwassereinleitungen aus Abgasreinigungsanlagen von Seeschiffen (Scrubber) auf die Meeresumwelt untersuchen lassen. Das Scrubber-Abwasser enthält Schadstoffe wie Schwermetalle und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, seine Einleitung in die Meere wird als äußerst bedenklich eingestuft. Einleitverbote – mindestens regional – werden empfohlen.</p> </p><p>Das Umweltbundesamt hat die Auswirkungen der Abwassereinleitungen aus Abgasreinigungsanlagen von Seeschiffen (Scrubber) auf die Meeresumwelt untersuchen lassen. Das Scrubber-Abwasser enthält Schadstoffe wie Schwermetalle und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, seine Einleitung in die Meere wird als äußerst bedenklich eingestuft. Einleitverbote – mindestens regional – werden empfohlen.</p><p> <p>Im Auftrag des Umweltbundesamtes (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>) untersuchte das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) mit weiteren Partnern im Projekt „Environmental Impacts of Discharge Water from Exhaust Gas Cleaning Systems on Ships (ImpEx)“ im Zeitraum von 2020 bis 2023 Abwasserproben von vier Schiffen auf die Schadstoffbelastung und deren ökotoxikologische Wirkung.</p> <p>Sowohl wasserlösliche als auch partikelgebundene Schadstoffe wurden erfasst. Insbesondere Vanadium, Nickel, Kupfer, Eisen und Zink sowie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) reichern sich im Abwasser der Scrubber an und können bei Meeresorganismen zu Genmutationen oder Vergiftungen führen.</p> <p>In Labortests wurde die Gesamttoxizität des Abwassers an marinen Leuchtbakterien, Algen und Ruderfußkrebsen untersucht. Das Ergebnis zeigte, dass das Abwasser je nach Scrubber-System als „praktisch nicht toxisch“ bis „hochgradig toxisch“ und „extrem toxisch“ zu bewerten ist. Darüber hinaus erfolgten spezifische Tests auf mutagene und dioxinähnliche Wirkung, die in vielen Proben ebenfalls nachgewiesen werden konnten.</p> Einleitverbote für Scrubber-Abwasser empfohlen <p>Die Ergebnisse begründen den dringenden Handlungsbedarf: Als erste Maßnahme schlägt das BSH vor, in besonders sensiblen Meeresgebieten (Particular Sensitiv Sea Areas) und/oder küstennahen Gebieten ein Einleitverbot auszusprechen. Ein globales Verbot, Scrubber-Abwasser in die Meeresumwelt zu leiten, wird als nur langfristig umsetzbare Maßnahme bewertet, da für überregionale Meeresgebiete die Entscheidungen auf internationaler Ebene in der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) getroffen werden. Um diesen Prozess voranzubringen, wurden die Studienergebnisse auch bei dem zuständigen Umweltschutzgremium (MEPC) der IMO eingereicht. Das UBA setzt sich dort sowie auf regionaler Ebene (Übereinkommen zum Schutz der Meeresumwelt der Ostsee – HELCOM und des Nordostatlantiks – <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ospar">OSPAR</a>) und national im Rahmen des Maßnahmenprogramms für die Nord- und Ostsee zur Umsetzung der europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtline (MSRL) für eine Minderung der Scrubber-Abwassereinleitungen ein.</p> Scrubber-Technik verlagert Schadstoffeintrag von der Luft ins Wasser <p>Scrubber sind Abgasreinigungssysteme, die als Alternative zu schwefelreduziertem Kraftstoff für Seeschiffe zugelassen sind. Dabei wird Meerwasser im Abgas versprüht, um den Schwefel aus diesem auszuwaschen. Neben dem ausgewaschenen Schwefel gelangen weitere Schadstoffe wie Schwermetalle, Ölrückstände und auch polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in das Abwasser. Dieses Wassergemisch aus zum Teil langlebigen und krebserregenden Schadstoffen wird oftmals fast ungereinigt ins Meer eingeleitet und belastet somit die Meeresumwelt.</p> <p>Heute setzen ungefähr 25 Prozent der Welthandelsflotte (bezogen auf die Tragfähigkeit der Schiffe) Scrubber ein. So können die Schiffe weiter mit kostengünstigem Schweröl fahren. Im „open-loop“-Verfahren von Scrubbern wird Meerwasser verwendet und direkt wieder ins Gewässer eingeleitet. Im „closed-loop“-Verfahren wird das Wasser mehrfach verwendet, teilweise gereinigt und kann für einen gewissen Zeitraum an Bord in Tanks gespeichert werden. Wird dieses Abwasser nicht im Hafen entsorgt, sondern außerhalb von Verbotszonen eingeleitet, wird befürchtet, dass dort Hot Spots, Gebiete mit besonders hoher Schadstoffbelastung, entstehen.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Umweltbewertung von Abgasreinigungsanlagen zur Schwefelminderungen auf Seeschiffen; Schwerpunkt: Analyse des Scrubber-Waschwassers und Aktualisierung der Grenzwerte der Scrubber-Richtlinie (MEPC.259(68)) - ImpEx

Ziel des Vorhabens ist es, den internationalen Verhandlungsprozess für die Regelung des Abwassers aus Abgasreinigungsanlagen zur Schwefelminderung auf Seeschiffen (Scrubbern) mit den im Rahmen des Projektes erarbeiteten wissenschaftlichen Ergebnissen unter Berücksichtigung der Belange des Meeresumweltschutzes zu unterstützen und dadurch zur Versachlichung der Diskussion in den Gremien beizutragen. Um weitere Erkenntnisse über die Menge und Zusammensetzung des Abwassers zu erlangen, ist eine Probenahmekampagne auf mehreren Schiffen geplant. Die Wasserproben werden im Labor analysiert, u.a. auf Schadstoffe, wie Schwermetalle und PAKs. Darüber hinaus werden die Wasserproben ökotoxikologisch untersucht. Whole Effluent Toxicity (WET) Tests und spezifische Toxizitätsstudien werden durchgeführt, um die Auswirkungen der Einleitungen auf die Meeresumwelt besser bewerten zu können. Weitere Fragestellungen im Projekt sind die Bewertung der Online-Messsysteme an Bord und die Verbesserung des Probenahme-Protokolls. Die Ergebnisse werden kontinuierlich in die Gremien auf EU- (ESSF) und internationaler Ebene (IMO) eingespeist.

Modellierung der Abwasser- und Schadstoffausbreitung aus Scrubberabwässern aus der Seeschifffahrt in die Meeresumwelt, speziell in Nord- und Ostsee (MOSAB)

Zur Einhaltung des Schwefel-Grenzwertes für die Seeschifffahrt (MARPOL-Annex-VI-Reg der IMO) können schwefelarme Kraftstoffe oder Abgasnachbehandlungssysteme wie Scrubber eingesetzt werden. Die überwiegende Zahl der Scrubber verwendet Wasser, das im Abgasstrom versprüht und anschließend ins Meer eingeleitet wird, sog. ,offene Systeme'. Die mit dem Abwasser eingetragenen Schadstoffe können persistent, bioakkumulierend und toxisch sein und sich in der Meeresumwelt anreichern. Die Modellierung der Abwassereinträge durch Scrubber ist notwendig, um frühzeitig das Risiko für die Meeresumwelt darstellen und bewerten zu können. Sie unterstützt auch die kumulative Bewertung der Schadstoffbelastung der Gewässer und damit auch die Umsetzung der EU-MSRL. Vorangegangene Projekte belegen eine Belastung des Scrubberabwassers mit Schadstoffen. Ein erstes Ausbreitungsmodell wurde entwickelt (FKZ 3716 51 1010). Im neuen Vorhaben ist das Ausbreitungsmodell weiter zu entwickeln, um die Umweltwirkung der mit Schadstoffen belasteten Abwässer besser qualitativ, quantitativ sowie auf regionaler Ebene (OSPAR/HELCOM) bewerten zu können. Zu berücksichtigen sind dazu: Abbau-, Sedimentationsprozesse, regionale Einleite-Hot-spots, sensible Meeres- und Schutzgebiete, Jahresmittel- und -höchstwerte sowie die Hintergrundbelastung. Die Modellläufe sind für mehrere Jahre und Szenarien (z.B. Status quo, worst case) für die besonders relevanten Schadstoffe (z.B. PAKs, Schwermetalle) durchzuführen. Weiterhin sind die Ergebnisse separat für Nord- und Ostsee zu ermitteln. Ziel ist, ein besseres Verständnis der Schadstoffbelastung durch die Abwassereinleitungen aus Scrubbersystemen zu erhalten, um Maßnahmen zum Schutz der Meeresumwelt ableiten zu können. Es soll ein Beitrag geleistet werden, die bestehenden rechtlichen Regelungen zum Scrubbereinsatz auf Seeschiffen (MEPC 259(68)) zu analysieren, mit dem Ziel, den Schutz der Meeresökosysteme zu verbessern und ggf. regionale Schutzkonzepte zu entwickeln.

Geruchsbeseitigung aus Abluftstroemen durch mikrobiellen Abbau

Zahlreiche chemische und biologische Prozesse fuehren zu Geruchsemissionen, die nicht nur direkt am Arbeitsplatz sondern auch im groesseren Umfeld unangenehm bzw. sogar gesundheitsschaedlich sind. Abluft aus derartigen Betrieben wie z.B. Lack- und Kunststoffbetrieben, Kaffeeroestereien, Klaeranlagen, Tierstaellen und Schlachthoefen koennen entweder durch Erdfilter oder Gaswaescher (kombiniert mit einer Klaeranlage) gereinigt werden. In jedem Falle werden die Substanzen letztlich durch die Mikroorganismen des 'Biofilters' oder des 'Biowaeschers' abgebaut. (Andere Verfahren der Geruchsbeseitigung wie chemische Oxidation oder thermische Nachverbrennung sind entweder umweltbelastend oder unoekonomisch.) Ziel dieses Projektes ist es, mit Hilfe von Reinsubstanzen sowie durch Kuehlfallen gewonnener Kondensate besonders aktive Bakterien zu isolieren, die dann gezielt in Filtern oder Waeschern eingesetzt werden koennen. Daneben sollen Fragen des Abbauweges der Substanzen sowie der technologischen Handhabung der Bakterienkulturen fuer diesen Zweck untersucht werden.

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