Studio Sperimentale per l Analisi dei Fumi dei Traghetti

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1 Studio Sperimentale per l Analisi dei Fumi dei Traghetti Dott. Carlo Emanuele Pepe Direttore Generale ARPA Liguria Ing. Marco Barbieri Dirigente UO PST Direzione Scientifica ARPA Liguria

2 Numerose segnalazioni Quasi ogni sera per 2 ore e mezza prima di partire questa nave produce una enorme nube sul porto!

3 Impatto del trasporto marittimo sulle emissioni di inquinanti Fenomeno globale Impatto locale

4 Normative internazionali per un fenomeno globale Marpol 73/78 Annex I Prodotti petroliferi Annex 2 Rinfuse liquide nocive Annex 3 Sost. pericolose in contenitori Annex 4 Acque di scarico Annex 5 Rifiuti Annex 6 Inquinamento dell aria SO X, NO X ODS, COVNM, incenerimento Emission Control Areas (ECA) IAPP, EIAPP Rilascio e rinnovo periodico Scheda tecnica del motore, procedure di controllo, gestione della manutenzione Direttiva 2012/33/UE D.Lgs. 112/14 Zolfo nel combustibile 3,5 % fino al 31/12/19 0,5 % dal 01/01/2020 1,5% navi passeggeri 0,1 % all ormeggio

5 Mancano elementi certi di valutazione Dati solo teorici enorme nube D.Lgs. 152/06 Marpol 73/78 Contrasti fra diversi diritti

6 Collaborazione Situazione evidente, ma molto articolata Carenza di normative specifiche Competenze frastagliate Sensibilità dei cittadini Capitaneria di Porto Arpal Armatori dei traghetti

7 Finalità Monitoraggio emissioni navi Ro/Ro 2013: la Capitaneria di Porto di Genova chiede ad ARPAL il supporto tecnico per allestire un sistema di monitoraggio delle emissioni navali Manovra in porto e in navigazione L attività non è prevista da alcuna normativa accordo volontario con le principali compagnie di navigazione del porto di Genova ARPAL ha fornito personale, strumentazione ed esperienza Monitoraggio delle emissioni in atmosfera di motori diesel marini da navi Ro/Ro

8 Lavoro sperimentale Adattamento di norma terrestre a situazione in mare Superamento delle difficoltà oggettive create dai luoghi di campionamento

9 Scopo Integrare le verifiche già previste dalle certificazioni di settore rilasciate dai competenti organismi Fotografare lo stato di fatto delle emissioni Comprendere l effettivo contributo dei traghetti allo scenario ambientale complessivo Confrontare i risultati ottenuti nelle diverse campagne di misura

10 Metodologia da applicare Pur avendo iniziato nel 2013, siamo solo all inizio: Messa a punto della metodica Necessità raccolta ulteriori dati Studio ed elaborazione dei numeri Modellistica Lavoro aperto ad esperienze analoghe E DOPO?

11 Da Genova a Snpa SNPA - Sistema a rete che comprende: 19 agenzie regionali per l ambiente 2 agenzie provinciali (Trento e Bolzano) ISPRA Istituto Superiore per la Ricerca e l Ambiente Legge 132 del 28 giugno 2016 entrata in vigore il 14 gennaio 2017

12 Prospettive Collaborazione fra Capitanerie e Arpa in Italia Sensibilizzazione dei Ministeri per poi agire sugli organismi internazionali

13 Impatto del trasporto marittimo sulle emissioni di inquinanti Inventario nazionale delle emissioni Livello locale?

14 Dati 2017 Monitoraggio della qualità dell aria in Liguria 2016 e 2017: Superamento del limite della media annuale di NO 2 in alcuni punti delle aree di GE e SP Misurato Sorgenti di NO X a GE: Attività marittime (62%) Trasporto su strada (26%) Industria (6%) Riscaldamento (5%) Stimato da inventario 2011

15 Monitoraggio della qualità dell aria Terminal Crociere di Savona Centralina di SAVONA VARALDO MEZZO MOBILE postazione TERMINAL MEZZO MOBILE postazione PRIAMAR Figura 1 - Zona del terminal crociere del porto di Savona Figura 2 - Concentrazioni orarie di SO 2 nella postazione Terminal e nella cabina di Varaldo Il traffico navale incide sulla qualità dell aria delle zone portuali, ma con episodi di breve durata (~ 1 ora), senza superamenti dei valori limite Figura 18 Curve di iso-concentrazione a livello del suolo nei tre scenari VERSO UNA GESTIONE SOSTENIBILE Figura DELLE 4 - Concentrazioni ATTIVITÀ PORTUALI orarie di NO 2 - nella ANCONA, postazione 24 Terminal GENNAIO e nella 2019 cabina di Varaldo

16 Monitoraggio della qualità dell aria La Spezia NO in presenza di navi NO 2 in presenza di navi Maggiolina Saint Bon Amendola San Cipriano direzione vento Maggiolina Saint Bon Amendola San Cipriano dir vento NO (ppb) direz vento ( Nord) NO 2 (µg m-3) direzione vento ( Nord) ARRIVO PARTENZA ARRIVO PARTENZA Maggiolina Saint Bon Amendola San Cipriano direz vento Maggiolina Saint Bon Amendola San Cipriano dir vento NO (ppb) direzione vento ( Nord) NO 2 (µg m-3) direzione vento ( Nord) NO in assenza di navi NO 2 in assenza di navi

17 Normative internazionali per un fenomeno globale Annesso VI della Convenzione Marpol 73/78 (in vigore dal ) Le emissioni delle navi disciplinate dall Annesso VI riguardano: Emissioni di sostanze dannose per l ozono (Ozone depleting substances es. halon); Emissioni di ossidi di azoto (NOx) da parte dei motori diesel; (Nox Technical Code) Emissioni di ossidi di zolfo (SOx); Emissioni di Compositi Volatili Organici del carico (VOC) inerenti le navi cisterna; Emissioni dagli inceneritori di bordo.

18 I Certificati: LA CERTIFICAZIONE DI CONFORMITA all Annesso VI Marpol Engine International Air Pollution Prevention Certificate (E.I.A.P.P.C.) International Air Pollution Prevention Certificate (I.A.P.P.C.). Applicazione: Tutte le navi aventi stazza maggiore di 400 GT (TSL) che battono bandiera o approdano in un porto di uno Stato Contraente. Modalità di rilascio in Italia: visita iniziale di un Organismo Riconosciuto (per il primo rilascio del certificato) + visite annuali (periodiche) + visite intermedie + visita quinquennale (di rinnovo). Scopo: attestare la conformità di apparati/strumentazione di bordo previsti dall Annesso VI per la prevenzione dell inquinamento atmosferico. Port State Control: ispezioni degli Stati di Approdo per verificare la certificazione e la conformità agli standard internazionali di navigazione (compreso l Annesso VI Marpol).

19 La normativa comunitaria e nazionale In ambito comunitario rileva la Direttiva 2005/33/CE di modifica della Direttiva 1999/32/CE in relazione al solo tenore di zolfo dei combustibili per uso marittimo. la legge 6 febbraio 2006, n. 57 recante Adesione al Protocollo del 1997 di emendamento della Convenzione internazionale per la prevenzione dell'inquinamento causato da navi del 1973, come modificata dal Protocollo del 1978, con Allegato VI ed Appendici, fatto a Londra il 26 settembre 1997 ; La Direttiva 2005/33/CE è stata recepita nell ordinamento interno dal D. Lgs. 205/2007, che ha introdotto modifiche alla Parte V Titolo III - del D. Lgs. 152/2006 (c.d. Testo unico in materia ambientale) artt. 291 e seguenti. Da ultimo è intervenuta la Direttiva 2012/33/CE recepita con D.lgs 112/2014, che ha ulteriormente modificato il T.U.A.

20 La Decisione UE 2015/253 del relativa ai metodi e frequenze di campionamento di cui alla direttiva 1999/32/CE relativa al tenore di zolfo dei combustibili per uso marino la Direttiva 2016/802/CE dell'11 maggio 2016 relativa alla riduzione del tenore di zolfo di alcuni combustibili liquidi (codificazione);

21 1 Gennaio 2020: il sulphur cap Breve termine: Compliant fuel Combustibili tradizionali con abbattimento delle emissioni? Medio-lungo termine: Combustibili alternativi: il GNL Retrofitting delle navi esistenti Costruzione di nuove navi

22 Cold Ironing Direttiva 2014/94/UE Genova: Banchine delle riparazioni navali elettrificate Elettrificazione banchine del terminal contenitori di Prà Progettazione esecutiva consegnata a Nov 2018, due anni per esecuzione lavori Movimentazione contenitori nel terminal di Prà elettrificazione delle gru gommate in fase di ultimazione

23 Decisione di esecuzione 2015/253 della Commissione Europea con decorrenza dal 2015, deve essere eseguito un numero di accertamenti - mediante controlli dei documenti di bordo e dei bollettini di consegna del carburante non inferiore al 10% delle navi facenti scalo nel territorio italiano (conteggiando la stessa nave una sola volta per anno solare); con decorrenza dal 2016, ferma restando la percentuale totale di accertamenti da eseguire, come sopra indicata, almeno il 20% di tali controlli dovrà essere svolto mediante campionamento ed analisi dei carburanti, prelevati a bordo delle navi. Il campionamento potrà essere eseguito, a scelta: con prelievo dei campioni sigillati che devono essere conservati a bordo; con prelievo istantaneo dai serbatoi della nave.

24 Emissioni fumose da vettori navali Ro/Ro: messa a punto del sistema di misura e risultati della sperimentazione triennale

25 Limite previsti per legge con riguardo alle emissioni fumose delle navi NOx Emissioni di Ossidi di Azoto (NOx) Norme di riferimento Regola 13 Annesso VI della Convenzione MARPOL73/78, come emendata; Codice Tecnico sul controllo delle emissioni di Ossidi di Azoto dai motori diesel marini (NOx Technical Code 2008), a cui la Regola 13 fa riferimento. Fornisce le procedure obbligatorie per il collaudo, il controllo e la certificazione dei motori diesel, che consentono, ai costruttori di motori, agli armatori e alle Amministrazioni, di assicurare che le emissioni di tutti i motori diesel marini rientrino nei limiti di emissione di NOx applicabili

26 NOx - I limiti previsti dalla Regola 13 Campo di applicazione: ciascun motore diesel con una potenza di sviluppo di oltre 130 kw installato su una nave costruita alla data del 1 gennaio 2000; o dopo; e ciascun motore diesel con una potenza sviluppata di oltre 130 kw, che e' oggetto di un'importante riconversione alla data del 1 gennaio Limiti: dipendono dall età della nave e dalla potenza nominale del motore: Tier I : motori installati su navi costruite il o dopo il 01/01/00; Tier II : motori installati su navi costruite il o dopo il 01/01/11; Tier III : motori installati su navi costruite il o dopo il 01/01/16.

27 DATI BASE DELLE UNITA NAVALI MONITORATE G.N.V. -La Superba Moby - Otta Tirrenia - Nuraghes Anno di varo: 2001 Anno di varo: 1975 Anno di varo: 2004 Stazza lorda: tonn Stazza lorda: tonn Stazza lorda: tonn Propulsione: n 4 motori Wartsila 16V46C diesel n 2 assi Propulsione: n 4 motori Pielstick 12VPC3 diesel n 2 assi Propulsione: n 4 motori Wartsila 12V46C diesel n 2 assi Potenza complessiva: kw Potenza complessiva: kw Potenza complessiva: kw Numero cilindri (singolo motore) = 16 Numero cilindri (singolo motore) = 12 Numero cilindri (singolo motore) = 16

28 Valutazione limite NOx NOx Technical Code 3 procedure di controllo emissione di NOx Engine parameter check method Simplified Measurement method Direct Measurement and Monitoring method

29 Finalità Campionamento a bordo nave Portata, temperatura, umidità O 2 CO CO 2 NOx SO 2 COT polveri al fumaiolo Analisi morfologica ed elementale al SEM Analisi metalli con assorbimento atomico Valutazione rispetto limite di emissione NOx

30 Linea di campionamento e campagne di monitoraggio Armatore Nave Data Tratta Moby Otta 2014 GE-Olbia 2017 GE-Olbia Tirrenia Nuraghes 2016 GE-PortoTorres 2014 GE-Palermo GNV La 2014 GE-Palermo Superba 2016 GE-Palermo 2017 GE-Palermo NO x Analizzatore a chemiluminescenza O 2 Rilevatore paramagnetico SO 2, CO, CO 2 Sensore ad infrarossi non dispersivo TOC Rilevatore a ionizzazione di fiamma

31 Campagne monitoraggio Armatore Nave Motore Data Tratta Note Moby Otta n 2 asse dx /07/2014 Genova-Olbia n 2 asse dx n 3 asse sx /06/2017 Genova-Olbia Tirrenia Nuraghes n 2 asse sx n 4 asse dx /05/2016 Genova-P.Torres Impossibile campionare i due motori contemporaneamente per problemi all'impianto elettrico di bordo GNV n 1 asse sx /05/2014 Genova-Palermo Filtri a ditale: per il cambio inserimento sonda a motore spento n 1 asse sx /09/2014 Filtri piani fuori del fumaiolo La Superba n 1 asse sx /09/2016 Campionamento simultaneo n 4 asse dx n 1 asse sx n 4 asse dx / Campionamento simultaneo

32 Linea di campionamento LEGENDA: sonda riscaldata sonda termocoppia sonda Pitot S ugello di prelievo connessione termocoppia connessione pitot prelievo gas campione flusso dati frigo campionatore TCR ISOSTACK campionatore TCR ISOSTACK frigo analizzatore HORIBA analizzatore HORIBA analizzatore RATFISH PC

33 Caratteristiche del fumaiolo Diametro fumaioli: La Superba 135 cm (più affondamenti 10 < p <26 mm H2O) Otta 120 cm (affondamendo a 25 cm dal centro) Nuraghes 100 cm (affondamento a 20 cm dal centro)

34 Caratteristiche effluente gassoso Temperatura fumi: C Umidità fumi: 10-12% Depressione fumi: 10 mm H 2 O

35 Materiali e metodi Ugello: 8 mm Sistemi filtranti in fibra di quarzo in geometria a disco e a ditale Temperatura di pre-condizionamento: 550 C Temperatura di post-condizionamento: 160 C Sistema di deumidificazione: serpentina fredda e stadio a gel di silice Condizioni di isocinetismo: < 20 l/min (in manovra) 20 < l/min < 35 (a regime)

36 Allestimento strumentazione

37 Allestimento strumentazione

38 Misurazione degli inquinanti al fumaiolo Andamento temporale temperatura e portata

39 Misurazione degli inquinanti al fumaiolo Andamento temporale di O 2 e CO 2

40 Misurazione degli inquinanti al fumaiolo CO, NO x, SO 2 e TOC Asse sinistro Asse destro Concentrazione (ppm vol) CO sx Nox sx SO2 sx COT sx CO dx Nox dx SOx dx COT dx 0 Time

41 Misurazione degli inquinanti al fumaiolo Caratterizzazione linee di flusso

42 Raccolta polveri al fumaiolo Quantificazione particolato emesso Analisi morfologica ed elementale al SEM Quantificazione metalli con assorbimento atomico Raccolta polveri a fumaiolo

43 Raccolta polveri al fumaiolo Temp. Umidità Δ polveri Vol. Campionato Portata Secca Polveri Note C % g l Nm3/h mg/nm3 kg/h Kg in 20' ,0167 0, ,4 0,8 Navigazione sx 256 7,6 0,0722 0, ,5 2,5 Uscita da Ge - dx 256 5,4 0,0357 0, ,9 Manovra 1 sx 333 4,9 0,0658 0, ,8 2,3 Navigazione dx 348 4,3 0,0486 0, ,3 1,8 sx ,055 0, ,7 0,9 Ingresso a Ge - dx ,0177 0, ,5 Manovra 0,2 sx ,018 0, ,1 2 dx ,031 0, ,7 In arrivo ad altro porto In uscita da altro porto - Manovra

44 Misurazione delle polveri Analisi elementale e morfologica al SEM

45 Immagini SEM

46 Analisi quantitativa metalli nel particolato Concentrazioni metalli nel particolato (µg/m 3 ) fumaiolo asse sinistro Concentrazioni metalli nel particolato (µg/m 3 ) fumaiolo asse destro in+out Pa GE Pa in GE out GE in+out Pa GE Pa in GE out GE As As Hg Hg Cd Cd Cr Cr Fe Fe Ni Ni Cu Cu V V Al Al Pb Pb

47 Valutazione limite NOx ANNEX VI (19 Maggio 2005 per tutte le navi varate dopo il 01/01/2000) Limite di emissione NOx: g 17.0 per n < kwh 130rpm 45 n 0.2 g kwh per g 9.8 per n kwh 130 n < 2000rpm 2000rpm dove n è il numero di giri del motore al minuto

48 Andamento del limite di NOx

49 Valutazione rispetto limite NOx Test cycle for Constant-speed main propulsion application Test Cycle Type E2 Speed 100% 100% 100% 100% Power 100% 75% 50% 25% Weighting factor 0,2 0,5 0,15 0,15 EMISSIONE NOx CALCOLATA CON METODO DIRETTO Par. 6.4 NTC2008 motore SX A 14,5 ± 1,5 g/kwh R 13,5 ± 1,5 g/kwh motore Dx A 8,6 ± 0,9 g/kwh R 17,5 ± 1,8 g/kwh CON TEST CYCLE E2 limitato alle Potenze del 75 % e del 50 % per esigenze della Compagnia motore SX A/R (75%+50%) 14,4±1,8 g/kwh livello di confidenza 95 % motore DX A/R (75%+50%) 15,1±1,8 g/kwh livello di confidenza 95 % Limite calcolato per motori tra 130 e 2000 rpm con n giri motore nominali LIMITE 12,98 g/kwh

50 Conclusioni i dati confrontati con il valore limite sono stati trattati, secondo quanto prevede una buona pratica metrologica, applicando un intervallo di confidenza del 95%. Il rispetto o il superamento del limite di emissione può dipendere tuttavia anche dall eventuale applicazione di incertezze di misura e/o di tolleranze. La norma fornisce indicazioni in merito a tolleranze da utilizzare nella valutazione del rispetto dei limiti di emissione, alcune delle quali soggette ad una valutazione dell Autorità competente: 1) Il punto prevede che, nel caso in cui si valutino le emissioni di NOx con metodo semplificato, al valore limite di emissione possa essere applicata una tolleranza del 10% (non applicabile nel caso in esame, poiché a bordo nave le misurazioni di NOx sono state effettuate con metodo diretto). 2) Il punto prevede che, in mancanza di informazioni dettagliate sul ruolo della qualità della combustione nella formazione degli NOx, al valore limite di emissione possa essere applicata una tolleranza del 10% se durante il test la nave stava utilizzando un carburante RM-grade. Qualora questa tolleranza sia applicata insieme alla tolleranza prevista al punto precedente, la tolleranza complessiva non può superare il 15%. 3) Il punto prevede che, qualora il test a bordo sia stato condotto su un numero di regimi del motore diverso rispetto a quanto effettuato durante il test iniziale del motore, il valore di emissione rilevato, se concesso dall Amministrazione competente, deve essere corretto mediante un coefficiente moltiplicativo di 0.9. L applicazione di questa tolleranza può essere contemporaneo a quanto previsto ai punti precedenti.

51 Conclusioni Discrepanza tra dati ottenuti applicando il metodo engine parameter check e il metodo della misura diretta Probabile necessità di revisione della norma di controllo degli NOx controlli diretti e periodici

52 GRAZIE PER L ATTENZIONE