تجارت دریایی در 50 سال گذشته، پیشرفت چشمگیری داشته و هم‌اکنون سهم آن در تجارت جهانی بالغ بر 90 درصد می‌شود. از این‌روی، کشتیرانی در محور اقتصاد جهانی قرار گرفته است.
[ مهندس مهرداد محمودی ] [ پژوهشگر علوم دریایی ]
براساس گزارش اتاق بین‌المللی کشتیرانی1 که اصلی‌ترین سازمان حملونقل دریایی در سطح جهان است، در سال 2019 ارزش کل تجارت دریایی به بیش از 14 تریلیون دلار رسید.
بر همین اساس، سالانه حدود 11 میلیارد تُن کالا، یعنی 1/5 تُن کالا به ازای هر نفر از جمعیت جهان، به وسیلۀ ناوگان خطوط کشتیرانی حمل می‌شود. انتظار می‌رود که تا سال 2030، این میزان به 18 میلیارد تُن در سال برسد. ظرفیت عظیم حملونقل دریایی کالا از محل تولید تا محل مصرف زیر بنای زندگی مدرن است.
هرساله، کشتیرانی تجاری نزدیک به دو میلیارد تُن نفت خام، یک میلیارد تُن سنگ آهن و 350 میلیون تُن غلات را حمل می‌کند. حمل چنین حجم عظیمی از کالا از طریق حملونقل هوایی، جاده‌ای و ریلی غیرقابل تصور است.
بخش بزرگی از محصولات کلیدی دیگر مانند مواد شیمیایی، سوخت‌های تصفیه شده و کالاهای تولیدی نیز از طریق دریا حمل می‌شود.
فراوری مواد خام، ساخت محصولات نیمه‌ساخته و نصب اجزاء برای مونتاژ محصول نهایی، فرایند تولید را تشکیل می‌دهد. با رشد تجارت و ترابری دریایی، این امکان فراهم آمده است که اجزاء هر محصول، باتوجه به مزیت نسبی مناطق مختلف جهان، در یک کشور تولید و سپس برای مونتاز نهایی، با کانتینر حمل شود. در چنین فرایندی، علاوه بر جهانی‌سازی صنعتی و انتقال تکنولوژی، توزیع ثروت و ارزان‌تر شدن کالا هم رخ می‌دهد.
زنجیره‌های لجستیکی پیچیده و گستردۀ کشتیرانی تجاری، عامل اصلی رشد و توسعۀ اقتصاد جهانی هستند.
دگرگونی‌های اقلیمی و زیستمحیطی
گرمایش کرۀ زمین، تغییرات آب و هوایی و پیامدهای دگرگونی زیستمحیطی حقایقی انکار‌ناپذیر هستند.
مفهوم توسعۀ پایدار بر پایایی چهار عامل زیستمحیطی، اقتصادی، سیاسی و فرهنگی با هدف توانمندسازی جوامع بشری، استوار گشته است. لذا، بروز هرگونه آشفتگی در ظرفیت پشتیبانی زیستی در مقیاس جهانی، به نابسامانی و تلاطم در دیگر عوامل خواهد انجامید. بنابراین، توسعۀ اقتصادی و تجارت جهانی نیز تحت‌تأثیر قرار خواهند گرفت.
در مقایسه با دیگر بخش‌های حملونقل، کشتیرانی به عنوان محور اصلی تجارت جهانی از تغییرات زیستی، اقلیمی و اقتصاد تأثیرپذیرتر است.
از سوی دیگر، از نظر انتشار گازهای گلخانه‌ای و مواد آلاینده، حملونقل دریایی نیز بر تغییرات اقلیمی و زیستمحیطی اثرگذار است.
کشتیرانی به ازای حمل هر تُن کالا در یک کیلومتر مسافت، کم‌ترین ردپای زیستمحیطی و اقلیمی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را بر جای می‌گذارد.
براساس گزارش سایت مارین‌دیجیتال، در حملونقل دریایی میزان انتشار دیاکسیدکربن پنج گرم به ازای هر تُن کالا در کیلومتر است که یک هشتادم حملونقل هوایی، یک شانزدهم حملونقل جاده‌ای و یک‌هفتم حملونقل ریلی می‌باشد.
برابر گزارش سایت ارت‌چارت، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش حملونقل جهانی 16/5 درصد از کل منابع انتشار این گازها در سال 2016 بوده است و سهم بخش حملونقل دریایی به تنهایی 1/4 درصد است.
طبق چهارمین مطالعۀ تفصیلی IMO که در سال 2020 انجام شده است سهم صنعت کشتیرانی( بین‌المللی، داخلی، ماهیگیری) از انتشار گازهای گلخانه‌ای در سال 2018 بالغ بر 2/89 درصد بوده و انتشار این گازها، از جمله دیاکسیدکربن، متان و اکسید نیتروژن در حملونقل دریایی از 977 میلیون تُن در سال 2012 به 1/076 میلیارد تُن در سال 2018 افزایش یافته است.
پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050، در صورتی که اقدامات لازم برای جلوگیری از آن به عمل نیاید میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش کشتیرانی 120 درصد افزایش یابد. همچنین، اگر سایر بخش‌های اقتصاد و تجارت بین‌المللی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کربن‌زدایی، به‌منظور تثبیت افزایش دمای جهانی به زیر دو درجۀ سانتی‌گراد موفق شوند، سهم کشتیرانی از گازهای گلخانه‌ای به 10 درصد افزایش خواهد یافت.
از سوی دیگر، انتشار ریز ذرات کربن موسوم به کربن سیاه ناشی از احتراق سوخت، عاملی برای تغییرات آب و هوایی است. بیشترین مقدار ریز ذرات کربن سیاه توسط کشتی‌هایی که سوخت سنگین می‌سوزانند، تولید می‌شود. تأثیر منفی کربن سیاه معادل 21 درصد اثر گلخانه‌ای دیاکسیدکربن حاصل از فعالیت ناوگان کشتیرانی است و از این‌رو دومین عامل مهم بر تأثیرات آب و هوایی در بخش کشتیرانی محسوب می‌شود.
شایان توجه است که در 50 سال گذشته، نفت سنگین کوره، سوخت اصلی صنعت کشتیرانی بوده است. این سوخت که در واقع پسماند پالایش نفت می‌باشد، بسیار ارزان، آلاینده و حاوی مواد مضر از جمله ترکیبات سولفور است. سولفور موجود در سوخت‌های سنگین پس از احتراق در موتور کشتی تبدیل به اکسید سولفور شده و وارد اتمسفر می‌شود. این گاز برای سلامتی انسان مضر است و عامل بیماری‌های قلبی-عروقی، تنفسی و ریوی است. اثرات منفی زیستمحیطی آن نیز قابل‌توجه است. زیرا باعث باران اسیدی می‌شود که عاملی مضر برای کشاورزی و جنگل‌هاست. از آن‌سو، با اسیدی شدن دریاها و اقیانوس‌ها، گونه‌های دریایی نیز در معرض خطر قرار می‌گیرند.
سهم کشتیرانی از انتشار اکسید سولفور 15 درصد میزان جهانی است. گازوئیل محیط‌زیستی یورو پنج که در حملونقل جاده‌ای کشورهای توسعه‌یافته مورد استفاده قرار می‌گیرد، حاوی یک‌هزارم درصد سولفور یا 10 ذره در یک‌میلیون است، درحالی‌که این میزان در سوخت مازوت 3/5 درصد یا 35 هزار ذره در میلیون است، یعنی 3500 برابر سولفور بیشتر نسبت به گازوئیل یورو پنج.
آب توازن
در کشتی‌های بزرگ همچون کانتینــــربر، تانکر، خــودروبر، فله‌بر و کـــروز، برای حفظ تعـــادل، پایداری هیدرودینامیکی، کاهش فشار بر بدنه و بهبود مانورپذیری، از مخازن توازن ( بالاست) استفاده می‌شود.
آب پمپ شده به مخازن بالاست، آن را به محیط میزبان انواع ارگانیزم‌های دریایی و باکتری‌ها و لاروها تبدیل می‌کند. هنگامی‌که آب مخزن بالاست در یک محیط دریایی جدید تخلیه می‌شود، موجودات درون آن وارد اکوسیستم بیگانه‌ای می‌شوند و آن را آلوده می‌کنند. این تهدید اکوسیستمی توسط ارگانیزم‌های بیگانه و تهاجمی که از عوامل نگران‌کننده برای حفاظت مؤثر از محیط‌زیست دریایی و تنوع‌زیستی است، از دهۀ 1980 مورد توجه کمیتۀ حفاظت محیط‌زیست دریایی (IMO (MEPC قرار گرفت. سرانجام برای کنترل آن،کنوانسیون مدیریت آب توازن در سال 2004 به تصویب IMO رسید.
از سوی دیگر، می‌بایست به اثرات مخرب زیستمحیطی ناشی از سوانح دریایی، آلودگی‌های ناشی از شست‌وشوی مخازن تانکرها، تخلیۀ مواد آلایندۀ موتورخانۀ کشتی به دریا، آلودگی ناشی از مواد شیمیایی، زباله و پساب کشتی‌ها نیز اشاره شود. کنوانسیون بین‌المللی پیشگیری از آلودگی توسط کشتی‌ها که مهمترین پیمان زیستمحیطی IMO است، در سال 1973 به تصویب
رسید.
پشتیبانی از اجرای اقدامات سازمان بین‌المللی دریانوردی در مورد بهره‌وری انرژی از طریق پروژه‌های جهانی زیر انجام می‌گیرند.
1- برنامۀ جهانی مشارکت دریایی برای بازدهی انرژی موسوم به GloMEEP2 که در سال 2015 آغاز شد، بر افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط ناوگان کشتیرانی تمرکز دارد.
2- برنامۀ اتحاد صنعت جهانی برای پشتیبانی از کشتیرانی با کربن پایین3 در جهت ارائۀ راهکارها برای رفع موانع تکنولوژیکی با هدف افزایش بازدهی انرژی و بهبود اقدامات عملیاتی، در سال 2017 آغاز شد.
3- پروژۀ شبکۀ مراکز همکاری در تکنولوژی جهانی دریایی4 با حمایت مالی اتحادیۀ اروپا، اقدام به تأسیس شبکه‌ای متشکل از پنج مرکز همکاری تکنولوژیکی در آفریقا، آسیا، دریای کاراییب، آمریکای لاتین و منطقۀ اقیانوسیه کرده است. با تشویق فعالیت‌های مشترک و همکاری در سطح منطقه‌ای، این پروژه از سال 2018 به کشورها برای توسعۀ سیاست‌های دریایی مرتبط با افزایش بهره‌وری انرژی و ترویج بهره‌گیری از تکنولوژی‌های پاک با کربن پایین و ارتقاء شیوه‌های مدیریتی در عملیات ترابری دریایی کمک کرده است.
4- پروژۀ سفر سبز 2050 5 با شراکت IMO و کشور نروژ با هدف ارتقاء تلاش‌ها و آزمودن راهکارهای فنی به‌منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده و همچنین توسعۀ اشتراک‌گذاری دانش و اطلاعات در زمینۀ استراتژی زیستمحیطی و اقلیمی مورد نظر IMO، در سال 2019 شروع به فعالیت کرد.
IMO متعهد به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است و به عنوان یک ضرورت فوری، قصد دارد در میان‌مدت آنها را از کشتیرانی بین‌المللی حذف کند.
چشم‌انداز استراتژی اولیۀ IMO در مورد کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای از کشتی‌ها که در ماه آپریل 2018 تصویب شد، دارای دو سطح است:
1- کاهش انتشار اکسید کربن به میزان 40 درصد تا سال 2030 و 70 درصد تا سال 2050 نسبت به سال 2008 میلادی.
2- کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به میزان 50 درصد تا سال 2050 نسبت به سال 2008 و هم‌زمان پیگیری تلاش‌ها برای حذف کامل آنها برای دستیابی به کاهش انتشار دیاکسیدکربن منطبق با اهداف توافق‌نامۀ پاریس.
از سوی دیگر، IMO موضعی قوی در برابر انتشار اکسیدسولفور اتخاذ کرد و دستورالعمل IMO 2020 را برای محدود کردن انتشار آن در اول ژانویۀ 2020 ابلاغ کرد. براساس این دستورالعمل، همۀ کشتی‌ها باید به یک سوخت جایگزین که حاوی کمتر از 0/5 درصد سولفور است، روی آورند. اجرای این دستورالعمل می‌تواند تا 77 درصد منجر به کاهش انتشار گاز اکسید سولفور در هوا شود. این یک واقعیت قابل‌توجه است که اگر انتشار سولفور کاهش نیابد، بیش از یک‌میلیون مرگ زودرس را بین سال‌های 2025-2020 شاهد خواهیم بود.
کشتیرانی سبز
ترابری دریایی با بهره‌گیری بهینه از منابع، انرژی جایگزین، تکنولوژی‌های نوین و مدیریت کارآمد بنادر با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌های زیستمحیطی، جلوگیری از آلودگی هوا، حفظ محیط‌زیست و کاهش تغییرات آب و هوایی؛ کشتیرانی سبز6 نامیده می‌شود.
از نظر عملیاتی، کشتیرانی سبز می‌بایست با الزامات مصوبه در مقررات زیستمحیطیIMO مطابقت داشته باشد. این شرایط توسط پیمان‌هایی مانند کنوانسیون پیشگیری از آلودگی توسط کشتی(MARPOL 73/78)، کنوانسیون آمادگی برای مقابله با آلودگی نفتی (OPRC 90)، شیوه‌نامۀ واکنش و همکاری در مورد مواد خطرناک و مضر (OPRC-HNS)، کنوانسیون کنترل سیستم‌های مضر ضد خزه (AFS)، کنوانسیون مدیریت آب توازن (BWM) و کنوانسیون بازیافت کشتی‌ها مشخص شده‌اند. همچنین، در مطالعات IMO در مورد گازهای گلخانه‌ای، اهداف کلی در رابطه با مدیریت و نظارت بر انتشار همۀ مواد مضر (آلاینده‌های دریایی و آلاینده‌های هوا) از کشتی‌ها مورد بحث تفصیلی قرار گرفته‌اند.
کشتی‌های سازگار با محیط‌زیست به عنوان ابزارهای کلیدی در بخش حملونقل دریایی سبز مورد توجه ویژه هستند. کشتی سبز یا سازگار با محیط‌زیست با ر مصرف سوخت و استفاده از انرژی‌های جایگزین، انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد.
مهمترین راهکارها، تکنولوژی‌ها، روش‌ها و نوآوری‌ها برای دست یافتن به کشتیرانی سبز به شرح زیر مورد توجه قرار گرفته‌اند ( تصویر 1).
سوخت ال ان جی
یک گزینۀ مهم در کشتیرانی سبز گاز طبیعی مایعLNG می‌باشد. زیرا جایگزین مناسبی برای سوخت‌های سنگین و آلاینده و یکی از پاک‌ترین سوخت‌های دریایی است. گاز طبیعی مایع از نظر رقابت‌پذیری و مزیت‌های اقتصادی نیز جذابیت دارد.
شاخص طراحی بهره‌وری انرژی7 که معیاری برای محاسبۀ انتشار دیاکسیدکربن به ازای ظرفیت کشتی در مایل است، سازگاری زیستمحیطی یک کشتی را
مشخص می‌کند.
طبق تحقیقی از دانشگاه آنتورپ منتشره در نشریۀ تکنولوژی بنادر8، بــرآورد شده است که استفـــاده از گاز طبیعی مایع باعث کاهش 20 درصد در اندازۀ این شاخص می‌شود و انتشار اکسید نیتروژن تا 80 درصد، اکسید سولفور تا 95 درصد و به‌طور کلی انتشار گازهای گلخانه‌ای به میزان 23 درصد کاهش می‌یابند.
اما گزینۀ گاز طبیعی مایع ملاحظات ایمنی را نیز دربر می‌گیرد. اطمینان از ایمنی بسیار ضروری است، زیرا انتشار پایین نباید به معنای ایمنی کمتر باشد. ضریب ایمنی با بهســازی طــراحی مــوجود، به کارگیــری تکنولوژی نوین و همچنین باز طراحی ساختاری افزایش می‌یاید.
استفاده از سوخت‌های زیستی9 نیز در صورتی‌که روشی متوازن، پایدار و سازگار با محیط‌زیست برای تولید آنها پیش گرفته شود و همچنین هیدروژن مایع در صورت حل شدن مسائل ایمنی، از سوخت‌های مهم هستند که تأثیر به‌سزایی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهند داشت.
پیشرانۀ دریایی
چندین پروژۀ کشتی سبز برای بهینه‌سازی کارایی موتور به‌منظور کاهش انتشار آلاینده‌ها طراحی شده‌اند. تکنــولوژی دقیق‌تر و انعطاف‌پــذیرتر، صرفه‌جویی در مصرف سوخت را به میزان قابل‌توجهی تضمین می‌کند. موتورهای خودکار و سیستم پیشرانۀ دریایی بهینه‌شده در سرعت پایین، نیاز به تنظیم دستی و غیردقیق را با بهره‌گیری از تجهیزات الکترونیکی کنترلی از بین می‌برد. در نتیجه با تنظیم خودکار موتور نسبت به میزان بار اعمال شده و شرایط عملیاتی، مصرف سوخت تا سه درصد کاهش می‌یابد. همچنین، به کارگیری سیستم کاهش کاتالیزوری گزینشی10 باعث کاهش انتشار اکسید نیتروژن به میزان 80 درصد می‌شود.
بازیابی گرمای تلف شده
در صورت بازیابی گرمای هدر رفته ناشی از مصرف سوخت در سیستم پیشرانۀ کشتی و به کارگیری انرژی حاصله در سیستم‌های دیگر نظیر توربو شارژر، اکونومایزر، توربین بخاری ژنراتور برای تولید نیروی الکتریسیته، آب شیرین‌کُن، ژنراتور شافت و سیستم گرمایش کشتی، به میزان قابل‌توجهی در مصرف سوخت صرفه‌جویی شده و در نتیجه انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده کاهش می‌یابد. بازیابی گرمای هدر رفته برای سیستم گرمایش کشتی باعث کاهش 20 درصدی در مصرف سالانۀ سوخت کشتی و انتشار دیاکسیدکربن و بازیابی آن برای تولید نیروی الکتریسیته می‌شود و میزان صرفه‌جویی در مصرف سوخت و کاهش انتشار گاز گلخانه‌ای را به 14 درصد می‌رساند.
کاهش سرعت دریانوردی
کاهش سرعت دریانوردی در کشتیرانی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار آلاینده‌های زیستمحیطی از سال 2010 تقریباً در همۀ خطوط کشتیرانی عمدۀ جهان، به روشی جاری و معمول تبدیل شده است و مسئلۀ جدیدی نیست. مطالعات نشان داده‌اند که کاهش 10 درصد در سرعت دریانوردی، به‌طور متوسط منجر به کاهش 19 درصدی در انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. این یک روش کم‌هزینه است که هم مزیت اقتصادی و هم مزیت زیستمحیطی دارد. شرکت مرسک از سال 2007 دریانوردی کُند را پی گرفته است در نتیجه توانسته بار روی موتور را بدون هیچ‌گونه اشکال فنی به میزان 35 درصد کاهش دهد. رابطۀ بین مصرف سوخت و سرعت کشتی غیرخطی افزاینده است. به عبارت دیگر، با افزایش سرعت، مصرف سوخت به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال؛ مصرف روزانۀ سوخت یک کانتینربر با ظرفیت8000 TEU، در سرعت‌های 26، 24 ، 22، 20 و 18 گره دریایی به ترتیب 275، 200، 150، 110، 75 تُن می‌باشد. همچنان‌که مشخص است با کاهش سرعت به میزان هشت گره دریایی، مصرف سوخت روزانه به میزان 73 درصد کاهش می‌یابد.
مدیریت آب توازن
کنوانسیون بین‌المللی مدیریت آب توازن یک پیمان دریایی است که در سال 2004 میلادی به تصویب رسید. این کنوانسیون کشورهای امضاء‌کننده را ملزم می‌کند تا از مقررات و استانداردهای مدیریت و کنترل آب توازن و رسوبات تبعیت کنند. هدف این کنوانسیون این است که اثرات مخرب زیستمحیطی تخلیۀ آب توازن و انتقال ارگانیزم‌های دریایی از یک منطقه به منطقۀ دیگر را به حداقل برساند.
براساس استانداردهایD1 و D2 این کنوانسیون، کشتی‌ها ملزم هستند تا تخلیه و پمپاژ آب توازن را به فاصلۀ 200 مایل دریایی دورتر از ساحل انجام دهند و دستگاه‌های تصفیه را برای فیلتر کردن و پاکسازی از ارگانیزم‌های مضر نصب کنند.
برای کمک به اجرای مقررات، IMO 14 دستورالعمل را برای نمونه‌برداری، روش مدیریت تبادل و تخلیۀ آب توازن و رسوبات و ثبت جزئیات صادر کرده است.
تا ماه جولای سال 2021، تعداد 86 کشور که در مجموع 91 درصد ظرفیت ناوگان تجاری جهانی را در اختیار دارند، به این کنوانسیون پیوسته‌اند. لازم به توضیح است که آمریکا و هندوستان از عمده کشورهایی هستند که تاکنون این کنوانسیون را امضا نکرده‌اند.
انرژی تجدیدپذیر
در حال‌حاضر، گزینه‌های انرژی تجدیدپذیر در ناوگان کشتیرانی جهان در همۀ سطوح و ظرفیت‌ها برای تأمین انرژی نیروی پیشرانۀ اولیه و ترکیبی و همچنین ماشین‌آلات فرعی کشتی، تحت مطالعه و آزمایش هستند. کاربرد انرژی‌های پاک در کشتیرانی از طریق بازسازی تکنولوژی موجود و ادغام سیستم‌های جدید در ناوگان و یا با طراحی و معماری نوین کشتی‌سازی به دست می‌آید.
انرژی بی‌پایان باد، خورشید و موج دریا را می‌توان برای تأمین انرژی انواع کشتی‌ها مهار کرد تا به اهداف زیستمحیطی و اقلیمی در رابطه با کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای دست یافت. شرکت EcoMarine Power واقع در شهر فوکواوکا در ژاپن، در زمینۀ توسعۀ انرژی‌های تجدیدپذیر در صنعت کشتیرانی فعالیت می‌کند و بر تحقیق، طراحی و توسعۀ پیشرانۀ دریایی با استفاده از نیروی باد و انرژی خورشیدی به‌منظور دستیابی به راهکار پاک و همچنین آلایندگی و انتشار صفر تمرکز دارد. تکنولوژی‌های نوین تحت توسعه از جمله انواع بادبان‌های متحرک و ثابت، توربین بادی، بادبان روتور، کایت، پنل‌های خورشیدی و بادبان خورشیدی، به خطوط کشتیرانی این امکان را خواهند داد تا الزامات مرتبط با شاخص بهره‌وری انرژی را برآورده سازند.
سیستم اسکرابر
ذرات معلق و به‌ویژه دوده از آلاینده‌های زیستمحیطی هستند. سیستم پاک‌کنندۀ اسکرابر11 با پاک کردن مواد آلاینده از اگزوز کشتی قبل از خروج آنها از دودکش، باعث کاهش انتشار80 درصدی ریز ذرات معلق و کاهش 98 درصدی انتشار اکسید سولفور می‌شود. باتوجه به کاهش الزامی انتشار اکسید سولفور به نیم درصد از سال 2020، IMO دستورالعمل روش تأیید و نصب اسکرابر بر روی کشتی‌ها را ابلاغ کرده است تا در مورد پیروی از مقررات کنوانسیون بین‌المللی جلوگیری از آلودگی در دریا اطمینان حاصل شود.
نازل سرعت
نصب نازل سرعت12 در پروانۀ کشتی‌های کوچک، بازدهی پیشرانه را افزایش داده و باعث پنج درصد صرفه‌جویی در مصرف سوخت می‌شود.
پوشش ضدخزه سازگار با محیط‌زیست
خزه‌ها و بارناکل‌ها با چسبیدن به سطح زیر آبخور کشتی باعث می‌شوند تا اصطکاک بدنه با آب افزایش یافته و ازدهی سیستم پیشرانه کاهش یابد. پوشش مناسب رنگ ضدخزه سازگار با محیط‌زیست این مشکل را حل می‌کند و بازدهی هیدرو دینامیکی سطح آبخور بدنۀ کشتی را با کاهش ضریب اصطکاک پوسته‌ای، افزایش می‌دهد.
سیستم روان‌سازی با جریان حباب
ایجاد جریانی از حباب‌های کوچک از منافذ تعبیه‌شده در زیر بدنۀ کشتی باعث می‌شود تا بین بدنۀ کشتی و آب، لایه‌ای از هوا قرار گیرد و در نتیجه ضریب اصطکاک پوسته‌ای سطح زیر آبخور کاهش یافته و بهره‌وری پیشرانه افزایش یابد. شرکت صنایع سنگین میتسوبیشی تکنولوژی سیستم روان‌سازی با هوادهی 13 را که باعث کاهش چهار تا پنج درصد در مصرف سوخت می‌شود، در ساخت چند کشتی جدید مورد آزمایش قرار داده است.
بازچرخش گاز اگزوز
در موتورهای درون‌سوز، بازچرخش گازهای خروجی اگزوز14 به سوی موتور، روشی مؤثر برای کاهش انتشار اکسید نیتروژن است. در این روش، بخشی از گاز خروجی اگزوز با هوای ورودی مخلوط شده و به موتور باز گردانده می‌شود. با کاهش تراکم هوا در سیلندر، ضمن اینکه دمای موتور کاهش می‌یابد، میزان تولید اکسید نیتروژن نیز کمتر می‌شود. در نتیجه، از یک‌سو اتلاف انرژی گرمایی در اثر پایین آمدن دمای موتور کاهش یافته و بازدهی مکانیکی آن افزایش و در نتیجه مصرف سوخت کمتر می‌شود و از سوی دیگر، به دلیل تولید اکسید نیتروژن کمتر در مرحلۀ احتراق درون موتور و همچنین به دلیل افزایش بهره‌وری موتور، میزان انتشار اکسید نیتروژن و اکسید سولفور از طریق دودکش به اتمسفر کاهش می‌یابد. امروزه، برای برآورده شدن استانداردهای محیط‌زیست، این سیستم می‌بایست در موتورهای دریایی به کار گرفته شود.
پروژۀ کشتی سبز آینده15 از کشور دانمارک، سیستم بازچرخش گاز اگزوز را بر روی موتور دو زمانه سرعت پایین یک کانتینربر نصب کرده است. در آزمایش‌ها مشخص شد که میزان انتشار اکسید نیتروژن تا 80 درصد و اکسید سولفور تا 19 درصد کاهش می‌یابد.
بهینه‌سازی شیب طولی ( تریم) کشتی
شیب طولی یا تریم16 به اختلاف اندازۀ آبخور در قسمت پاشنه و سینۀ کشتی اطلاق می‌شود و به مقدار و نحوۀ توزیع بار، سرعت، معماری بدنۀ کشتی، غلظت آب دریا، اصطکاک هیدرودینامیکی آب دریا، شرایط جوی و روش مدیریت آب توازن بستگی دارد. بهینه‌سازی تریم در کاهش مصرف سوخت، افزایش بازدهی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تأثیر زیادی دارد.
با بهره‌گیری از نرم‌افزار پیشرفته، ماتریکسی از تریم بهینه‌سازی شده به‌دست می‌آید که اطلاعات تصویری در مورد رابطۀ بین مصرف سوخت، تریم و آبخور را نشان می‌دهد. این نرم‌افزار با استفاده از معادلات دینامیک سیالات، میزان نیروی مقاومت اعمال شده بر روی کشتی را باتوجه به مختصات شناوری محاسبه می‌کند. بنابراین، مدلی هیدرودینامیکی برای دست یافتن به بهترین روش چینش بار در اختیار مدیریت بارگیری در بندر و همچنین کاپیتان کشتی قرار می‌گیرد، به عبارت دیگر، پیوند اطلاعاتی یکپارچه بین عوامل بندری و ناوگان به بهره‌وری ساختاری در عملیات تجاری می‌انجامد. از سوی دیگر، این مدیریت یکپارچه، میزان عملیات آب توازن را نیز کاهش می‌دهد.
سیستم خنک کننده
میزان مصرف انرژی در سیستم خنک‌کنندۀ یک کشتی بالاست. مطالعات توسط پروژۀ کشتی سبز آینده در کشور دانمارک نشان داده است که امکان صرفه‌جویی 90 درصدی در انرژی مورد نیاز سیستم خنک‌کننده با بهینه‌سازی آن و بهره‌گیری از پمپ‌های کنترل‌شونده به وسیلۀ فرکانس امکان‌پذیر است. این تکنیک را هم می‌شود در سیستم‌های موجود کشتی یکپارچه کرد و هم در طراحی کشتی‌های جدید به کار برد. برای مثال، نصب پمپ با سرعت متغیر و الگوریتم کنترلی تنظیم خودکار در یک کانتینربر با ظرفیت 7000 TEU، انتشار سالیانۀ دیاکسیدکربن را به میزان 731 تُن کاهش می‌دهد.
برآورد شده است که به کارگیری یک سیستم خنک‌کنندۀ بهینه شده، می‌تواند تا 25 درصد در مصرف الکتریسیته و 5/1 درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی به همراه داشته باشد و در یک کشتی سبز، به کاهش 35 درصدی انتشار اکسید نیتروژن و تقریباً حذف کامل اکسید سولفور بیانجامد.
عملیات دریایی
برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، اپراتورها به ابزارهای مناسب برای تنظیم و نظارت بر ماشین‌آلات به‌منظور دستیابی به حداکثر صرفه‌جویی نیاز دارند.
سیستم‌های جدید عملیات کشتی، داده‌ها را از سنسورها جمع‌آوری کرده و سپس با مدل‌سازی ریاضی، امکان عملکرد بهینۀ پیشرانه و بهره‌وری در انرژی را فراهم می‌آورند. محاسبات دقیق، مدل‌سازی نرم‌افزاری و به‌روزرسانی مستمر داده‌های عملیاتی؛ بازدهی اقتصادی را افزایش داده و انتشار دیاکسیدکربن را تا چهار درصد کاهش می‌دهد.
توربو شارژر
سیستم توربو شارژر بازدهی سوخت را افزایش می‌دهد، بنابراین به طور گسترده برای توسعۀ روش‌های صرفه‌جویی در هزینه، کاهش آلایندگی، احتراق کامل و کاهش مصرف سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. با تجهیز کشتی به توربو شارژرهای بهینه شده، انتشار اکسید نیتروژن به طور چشمگیری کاهش یافته و در شرایطی که بار موتور پایین است، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای تا 25 درصد کمتر می‌شود.
چشم انداز
صنعت کشتیرانی تجاری در نقطۀ عطفی برای همگام شدن با مقررات چالش‌برانگیز زیستمحیطی قرار دارد و در پی دستیابی به راهکارها و تکنولوژی‌های نوین است تا افقی تازه به سوی فرصت‌ها و مزیت‌های رقابتی گشوده شود.
استانداردها و مقررات IMO نیروی محرکه‌ای قوی برای تحقیق و توسعۀ تکنولوژی‌های نوین و نوآوری‌ها برای آفرینش کشتیرانی سبز و سازگار با محیط‌زیست می‌باشند. از این‌رو پویایی علمی و تکنولوژیکی این صنعت افزایش یافته است.
براساس گزارش سال 2018 سازمان همکاری و توسعۀ اقتصادی17 ، 28 بندر از 100 بندر بزرگ جهان، امتیازات و مشوق‌های مالی را بر طبق معیارهایی نظیر شاخص کشتی دوستدار محیط‌زیست، جوایز سبز، شاخص حملونقل پاک و رتبه‌بندی انتشار گاز گلخانه‌ای به کشتی‌های سبز ارائه می‌کنند.
اما سبز شدن مستلزم سرمایه‌گذاری بزرگ در صنعت کشتیرانی، کشتی‌سازی، زیر ساخت‌ها، بنادر و تحقیق و توسعه است. کشورهای توسعه‌یافتۀ فعال در تجارت دریایی و صنعت کشتی‌سازی، اعطاء حمایت‌ها و مشوق‌های مالی و اعتبار بانکی و معافیت‌های مالیاتی برای کشتیرانی سبز و همچنین تخصیص بودجه برای تحقیق و توسعۀ تکنولوژی‌های نوین سازگار با محیط‌زیست را آغاز کرده‌اند.
با وجود چالش‌ها، چشم‌انداز کشتیرانی سبز روز‌به‌روز روشن‌تر می‌شود. سرمایه‌گذاران خصوصی نیز همچنان به سرمایه‌گذاری در صنعت حملونقل دریایی مادامی که الزامات زیستمحیطی، اجتماعی و حکومتی رعایت شوند ادامه خواهند داد. این بدان معناست که سرمایه‌گذاران نیز به این درک عمیق رسیده‌اند که برای آیندۀ بهتر و سبزتر و کاستن از چالش‌های اقلیمی و زیستمحیطی، از سود و بازدهی اقتصادی کوتاه‌مدت چشم‌پوشی می‌نمایند.
مشارکت و همکاری جهانی لازمۀ رسیدن به اهداف جهانی است. تلاش‌ها برای رسیدن به کشتیرانی سبز مختص بازیگران محدودی نیست. خطوط کشتیرانی‌ای که نتوانند و یا نخواهند در این مشارکت جهانی حضور داشته باشند و با مقررات سختگیرانه و لازم‌الاجرایIMO هماهنگ شوند، لاجرم مزیت رقابتی را از دست خواهند داد و از عرصۀ تجارت دریایی بین‌المللی حذف خواهند شد.
منابع:
1- A Study on Green Shipping in MajorCountries. The Asian Journal of Shipping and Logistics. Vol 33. Dec 2017
2- Action to reduce greenhouse gas emissions from international shipping. IMO. April 2018
3- Fifty years of maritime transport. UNCTAD. Published in 2018
4- Fourth IMO Greenhouse Gas Study 2020. International Maritime Organization. Published in 2021
5- Global Greenhouse Gas Emissions by Sector. Earth Chart. 2016
6- Green Ship of the Future. www.greenship.org. Retrieved Sept 2021
7- Green shipping is the new gold. Hellenic Shipping News. Aug 2019
8- Green technology in Shipping Industry. Marine Digital. Retrieved Sept 2021
9- How five green shipping initiatives reduce GHG. www.container-xchange.com. Oct 2019
10- IMO 2020, cutting Sulphur oxide emissions. IMO. Oct 2019
11- LNG as a ship fuel: perspectives and challenges. Port Technology Journal. Dec 2013
12- Shipping and world trade: driving prosperity. International Chamber of Shipping. Retrieved Sept 2021
پی‌نوشت:
1 - International Chamber of Shipping
2 - Global Maritime Energy Efficiency Partnerships
3- Global Industry Alliance to Support Low Carbon Shipping
4- Global Maritime Technology Cooperation Centers network
5 - GreenVoyage2050 project
6- Green Shipping
7- Energy Efficiency Design Index (EEDI)
8- Port Technology Journal
9- Biofuel
10- Selective Catalytic Reduction
11- Scrubber
12- Speed Nuzzle
13- Mitsubishi Air Lubrication System (MALS)
14- Exhaust Gas Recirculation
15- Green Ship of the Future
16- Trim
17- Organization for Economic Cooperation and Development (OECD)
