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Scrubberabwasser hat schädliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt

<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>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/p?tag=PAK#alphabar">PAK</a>⁠) und Öl. Wird es ins Meer eingeleitet, belastet es die Ökosysteme. In einem neuen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/einsatz-von-scrubbern-auf-seeschiffen-auswirkungen">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/u?tag=UBA#alphabar">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/o?tag=OSPAR#alphabar">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>

Bau eines neuartigen Transport- und Umschlaggerätes (Port Feeder Barge) für Container

Die Port Feeder Barge ist ein Ponton, der mit einem eigenen Antrieb und einem vollwertigen Containerkran, wie er auf Seeschiffen installiert ist, ausgerüstet sein wird. Durch den Einsatz dieses neuartigen Gerätes wird die Carl Robert Eckelmann Transport & Logistik GmbH die umweltverträgliche Verlagerung eines Teils der Containerumfuhren innerhalb des Hamburger Hafens von der Straße auf das Wasser durchführen können. Der Hamburger Hafen ist mit 4,2 Mio. TEU1 umgeschlagener Container (2000) nach Rotterdam der zweitgrößte Containerhafen Europas. Der Umschlag erfolgt im wesentlichen an vier (künftig fünf) reinen Containerterminals und mehreren Mehrzweckterminals, die über das ganze Hafengebiet verteilt sind. Sowohl zwischen diesen Terminals als auch zwischen den Terminals und einigen wasserseitigen Containerpackstationen (z.B. Überseezentrum) sowie Containerdepots müssen in erheblichem Umfang Container hafenintern umgefahren werden. Dies erfolgt derzeit fast ausschließlich per Lkw - mit der Folge der Überlastung des Straßennetzes im Bereich des Hamburger Hafens sowie der resultierenden verkehrsbedingten Umweltbelastungen. Die von der Carl Robert Eckelmann Transport & Logistik GmbH in Zukunft betriebene Port Feeder Barge wird in einer täglichen Rundreise die Container- und Mehrzweckterminals im Hamburger Hafen anlaufen. Mit einer Ladekapazität von 150 TEU wird sie dabei die hafenintern umzuschlagenden Container an den Umschlagsbetrieben selbständig aufnehmen und absetzen. Die Verlagerung des Containerumschlages von der Straße auf das Wasser mittels der Port Feeder Barge wird zu einer deutlichen Verringerung des Lkw-Verkehrs im Hamburger Hafen führen und somit auch zu einer Reduzierung verkehrsbedingter Kohlendioxid-, Luftschadstoff- und Lärmemissionen beitragen. Nach erfolgreichem Abschluss des Pilotprojektes ist an den Einsatz weiterer Port Feeder Barges in anderen Häfen gedacht. Dieses in Deutschland gewonnene know-how kann weltweit exportiert werden.

Versuchsmethodenentwicklung für Wind unterstützte Seeschiffe

Massstabseffekte bei Modellversuchen zur Wechselwirkung Schiff - Wasserstraße, für Binnen - und Seeschiffe

Zur Kalibrierung des Manövrierverhaltens der Schiffe in Schiffsführungssimulationen stehen meist nur Daten aus Modellversuchen zur Verfügung. Dieses Projekt bestimmt den Übertragungsfehler bei Anwendung von Maßstabsgesetzen für alle für die Bemessung von Wasserstraßen und Seehafenzufahrten relevanten Flachwassereffekte.

Bathymetrie der Trave, Stand 2023

Die Trave ist ein Fluss, der bei Travemünde in die Ostsee mündet. Er dient als Zufahrt für Seeschiffe zu den Häfen der Hansestadt Lübeck. Der Datensatz enthält, in 8 Teilgebiete aufgeteilt, ein aus Vermessungsdaten abgeleitetes, hochauflösendes Höhenmodell (Digitales Geländemodell, DGM) des Gewässerbettes der Untertrave von Travemünde bis Lübeck und des anschließenden Nahbereichs der Lübecker Bucht, sowie der Kanaltrave bis Lübeck-Moisling. Das Geländemodell wurde aus verfügbaren Peildaten (Echolotungen) des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie, des Wasserstraßen- und Schiffahrtsamtes Ostsee und der Lübeck Port Authority nach folgenden Kriterien interpoliert: - bessere Information ersetzt ggf. Information mit schlechterer räumlicher Auflösung oder Qualität - neuere Information ersetzt ältere Information gleichwertiger Qualität Die Daten mit räumlich gröberer Auflösung wurden zunächst chronologisch aufsteigend gerastert und anschließend mittels Triangulation und Glättung interpoliert. Danach wurden die hochauflösenden, flächendeckenden Datensätze ebenfalls chronologisch aufsteigend aufgeprägt. Der Zeitraum der eingeflossenen Echolotdaten umfasst die Jahre 1991 bis 2023.

BMVI-Expertennetzwerk Wissen - Können - Handeln, BMV-FoN TF6: Verkehrswirtschaftliche Analysen in der Binnenschifffahrt

Das Themenfeld 6 „Verkehrswirtschaftliche Analysen“ des BMV-Forschungsnetzwerkes bearbeitet Verkehrsströme und Verflechtungen der Verkehrsträger. Für die Binnenschifffahrt werden Verkehrs- und Transportmengen sowie die Transportkosten berechnet. Dies soll unter anderem mit der Auswertung von AIS-Daten erreicht werden. Aufgabenstellung und Ziel Als eine von sechs Ressortforschungseinrichtungen des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) ist die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) maßgeblich am BMDV-Expertennetzwerk beteiligt. In sechs Themenfeldern (TF) werden verkehrsträgerübergreifend anwendungsorientierte Forschungsergebnisse zu einem resilienten und umweltgerechten Verkehr der Zukunft erarbeitet. Im TF 6 „Verkehrswirtschaftliche Analysen“ werden Güterverkehrsdaten in einem ökonomischen Kontext analysiert und ausgewertet (BMDV 2023). Zur Entlastung anderer Verkehrsträger im Rahmen der Verkehrswende werden Möglichkeiten der Verlagerungen des Güterverkehrs von der Straße beziehungsweise der Schiene auf die Wasserstraße untersucht. Es wird die Auslastung des Wasserstraßennetzes betrachtet und deren Kapazitätsgrenze quantifiziert. Durch Simulationen werden die Wirkzusammenhänge der Transportprozesse auf den Wasserstraßen sowie die Auslastung einzelner Wasserstraßenabschnitte und relevanter Strukturelemente (Schleusen, Häfen) in Abhängigkeit der Verkehrsstärken analysiert. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die anvisierten Ergebnisse des FuE-Vorhabens geben einen detaillierten Einblick in die aktuellen Verkehre und Transportprozesse auf den Wasserstraßen. Die entwickelten Methoden erlauben darüber hinaus, unterschiedliche Szenarien zu simulieren und zu bewerten. So lassen sich die zu priorisierenden Maßnahmen für eine Kapazitätssteigerung, z. B. mit größeren Schiffen oder versetzten Reisezeiten, identifizieren. Diese Erkenntnisse können Entscheidungsträger in der GDWS und im BMDV für ihre strategische Planung, z. B. zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des Verkehrsträgers Wasserstraße, unterstützen. Untersuchungsmethoden Für verkehrswirtschaftliche Untersuchungen an Bundeswasserstraßen werden AIS-Daten (Automatic Identification System) verwendet (BAW 2024). Diese werden in Fahrten einzelner Schiffe aufgeteilt. Mithilfe von Grenzwerten der Geschwindigkeiten für Starts (vst) bzw. Stopps (vsp) sowie der Mindestdauern für Fahrten (td) und Liegezeiten (ti) werden Starts und Stopps detektiert. Dabei sind die Parameter so zu wählen, dass alle relevanten Starts und Stopps zum Laden/Löschen in Häfen bzw. Übernachten erfasst werden. Nicht detektiert werden dagegen verkehrsbedingte Wartezeiten z. B. vor Schleusen oder Begegnungen an Engstellen, da diese zu den Fahrten gehören. Fahrten werden auch als OD-Relationen (Origin: Start - Destination: Stopp) bezeichnet und entsprechend ihrer Häufigkeit aggregiert. Die räumliche Auflösung ist so zu wählen, dass weder ein zu hoher unübersichtlicher noch ein zu niedriger grober Detaillierungsgerad erreicht wird. Würde die Auswertung von Starts und Stopps mit einer Meter-Auflösung erfolgen, entständen 500 Strukturelemente für einen 500 m-langen Hafen. Eine Aggregierung mit 10 Kilometern Stützweite würde dagegen nahe beieinanderliegende Häfen fälschlicherweise zu einem Strukturelement zusammenfassen. Exemplarisch wurde der deutschlandweite Schiffsverkehr im März 2024 mit AIS-Daten von 17.925 unterschiedlichen Schiffen untersucht. 5.111 - jedoch nicht alle - Seeschiffe konnten eindeutig identifiziert und herausgefiltert werden, da diese für die Betrachtung der Binnenwasserstraßen irrelevant sind. Mit der Parameterkonfiguration vst = 1,3 km/h, vsp = 0,4 km/h, td = 4 h, ti = 2 h erhält man insgesamt 51.648 Starts und Stopps. 19.583 Fahrten verbleiben mit Strecken länger als 10 km. Die Häufigkeit von Relationen hängt von der räumlichen Auflösung ab, die den Starts und Stopps zugrunde liegt. (Text gekürzt)

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.

DigiNet RFH - Sensorgestütztes Testfeld für ein digitales Energiemanagement und Emissionsvermeidung im Rostocker Fracht- und Fischereihafen

Integration der dreidimensionalen Wasserstraße in CFD-Modelle

Die derzeitigen Strömungssimulationen, mit der die Schiffsdynamik berechnet wird beinhaltet dreidimensionale Strukturen in Form von Schiffen. Zukünftig sollen auch dreidimensionale Strukturen wie beispielsweise Hafenbecken und/oder Seitenarme integriert werden. Als zweiter Aspekt kommt ein Wechsel des Fokusses weg von der Schiffsdynamik hin zu den schiffserzeugten Belastungen hinzu. Aufgabenstellung und Ziel Ziel dieses Projekts ist die Berechnung der schiffserzeugten Belastungen von Seeschiffen unter Flachwasserbedingungen mit seitlicher Begrenzung. Dazu wird die Methode der numerischen Strömungssimulation (CFD) verwendet. Ein bedeutender Aspekt ist die Validierung der Simulationsergebnisse. Dazu werden experimentell erhobene Daten des physikalischen Modells herangezogen, mit dem Ziel, die Belastbarkeit der CFD-Ergebnisse zu ermitteln. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Implementierung der dreidimensionalen Wasserstraße anhand bathymetrischer Daten in das numerische Modell. Bisher war es nur möglich Schiffe durch schematisierte Kanäle fahren zu lassen. In Zukunft sollen die schiffserzeugten Belastungen und die Schiffsdynamik in Wasserstraßen mit realer Bathymetrie berechnet werden können. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Um Fragestellungen in der Fachaufgabe Wechselwirkung Seeschiff/Seeschifffahrtsstraße effizient bearbeiten zu können, wurde die Methode der numerischen Strömungssimulation eingeführt. Die Verfügbarkeit eines numerischen Strömungsmodells zur Vorhersage fahrdynamischer Größen und Strömungsbedingungen im Flachwasser ist bei vielen Aufgaben der WSV erforderlich. Zusätzlich zum Fokus auf die Schiffsdynamik ist eine Aussage zu der schiffserzeugten Belastung notwendig. Um die Beratungsleistung weiter auszubauen, sollen zukünftig auch dreidimensionale Strukturen wie Hafenbecken und/oder Seitenarme in die bestehenden Modelle integriert werden und es soll eine weitergehende Validierung der Methode erfolgen. Untersuchungsmethoden Das kommerziell verfügbare, bereits seit vielen Jahren in der BAW eingesetzte und für die Schiffsdynamik validierte (Bechthold und Kastens 2020) Softwarepaket STAR-CCM+® wird genutzt, um die oben erwähnten Ziele technisch umzusetzen. Experimentelle Werte aus dem physikalischen Modellversuch und/oder Naturmessungen werden - soweit vorhanden - zur Plausibilisierung und Validierung herangezogen. Zur Simulation der Schiffsbewegung in konstanten Kanalquerschnitten wird das Moving-Region-Modell verwendet, welches sich im Vergleich zu alternativen Modellen als das Effizienteste für die durchzuführenden Versuche herausgestellt hat. Zur Integration einer 3D-Bathymetrie in die Simulation werden vorhandene Bathymetriedaten mit vorhandenen Tools vorprozessiert und diese anschließend in Star-CCM+ eingefügt. Für die Simulation von veränderlichen Kanalquerschnitten kann das Moving-Region-Modell nicht verwendet werden. Dieses wurde durch eine Kombination von Overset-Methode und Morphing (Overmorph) abgelöst.

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.

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