Rapporto su un nuovo metodo di calcolo delle emissioni navali nei porti

Rapporto di Ispra e SNPA 2023 (QUI) finalizzato a raccogliere dati ed informazioni in merito alle emissioni navali in ambito portuale di ossidi di zolfo, composti organici volatili, monossido di carbonio e materiale particolato”.

L’attività di ricerca oggetto del Rapporto prevede un suo svolgimento: “attraverso analisi statistiche delle informazioni disponibili circa le caratteristiche dei motori navali utilizzati, il tipo di alimentazione, i flussi di traffico, i tempi di permanenza e di manovra. Ove disponibili si prenderanno altresì in esame i risultati delle campagne di misura delle emissioni realizzate dalle Agenzie regionali”.

Dal dal calcolo dei fattori di emissione specifici per tipologia di nave e fase di navigazione, contenuto nel Rapporto, emerge una attenzione principale verso le navi commerciali, e in particolare, su quelle che occupano per un maggior tempo le banchine per le operazioni di carico/scarico ovvero le navi container, delle dry bulk carriers (trasporto rinfuse solide) e delle liquid bulk ships (trasporto liquidi petrolio e grezzo derivati), ma lo stesso discorso si può fare per le navi passeggeri.

Inoltre sempre secondo il Rapporto emerge che, applicando la metodologia in esso utilizzata, i dati dei composti organici volatili e del monossido di carbonio dell’Inventario Nazionale Emissioni sono sottovalutati e risultano in realtà nettamente superiori. Questo conferma come nei monitoraggi delle emissioni nei porti alcuni inquinanti continuano ad essere sottovalutati nonostante siano cancerogeni dichiarati ufficialmente dall’OMS.

 

 

METODO PER STIMARE LE EMISSIONI DELLE NAVI NEI PORTI

La stima delle emissioni dalle attività navali nei porti italiani del presente Rapporto è stata realizzata applicando il software di calcolo denominato Bottom Up Harbour (BUH), elaborato da ARPA Veneto, che implementa la metodologia europea di riferimento descritta nell’”EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook” (EMEP/EEA, 2019 - QUI) per la stima degli inquinanti aeriformi del trasporto navale. L’EMEP è il programma cooperativo per il monitoraggio e la valutazione della trasmissione a lungo raggio di inquinanti atmosferici in Europa (QUI), mentre EEA è l’acronimo inglese della Agenzia Europea per l’Ambiente (QUI).

Il software è stato originariamente sviluppato nell’ambito dei progetti, finanziati dal programma di cooperazione transnazionale INTERREG MED, “APICE1” e “CAIMANs” (ho trattato di questi progetti QUI e QUI), il cui obiettivo era stimare l’impatto delle emissioni derivanti dalle attività portuali sulla qualità dell’aria e valutare l’esposizione della popolazione residente in alcune città portuali europee.

 

OBIETTIVI STRATEGICI DEL RAPPORTO

Obiettivo del lavoro è l’aggiornamento delle conoscenze e delle metodologie per la stima delle emissioni in ambito portuale, al fine di integrare i fattori di emissioni attualmente in utilizzo per l’inventario nazionale delle emissioni (QUI) e Inventari Regionali anche per migliorare la coerenza tra la disaggregazione dell’Inventario Nazionale e quelli regionali precisando così le stime e la coerenza della disaggregazione provinciale dell’Inventario Nazionale delle Emissioni rispetto agli Inventari Regionali.

 

 

LE STIME DELLE EMISSIONI NAVALI DEL TESTO GUIDA EMEP EEA DIFFERENZIATE PER LE TIPOLOGIE DI NAVI

Il Guidebook EMEP/EEA, citato in precedenza, propone tre modalità di stima delle emissioni navali:

1.  1. attraverso le statistiche di combustibili venduti (metodologia di livello o Tier 1),

2.  2. attraverso i consumi di combustibili utilizzati dalle navi per tipologia di motore (Tier 2)

3.  3. in base alla potenza installata dei motori ed al tempo speso in ciascuna fase di viaggio dalla singola nave (stazionamento, manovra e crociera, metodologia Tier 3).

Il software BUH, utilizzato nel Rapporto Ispra SNPA, implementa la procedura di stima Tier 3, che, partendo dal tonnellaggio della nave (Gross Tonnage o Stazza Lorda) consente di ricavare la potenza dei motori principale e ausiliario sulla base di specifiche statistiche proposte dal Guidebook stesso differenziate per le 9 tipologie di nave descritte nel Guidebook:

1. liquid bulk ship (rasporti liquidi alla rinfusa (petrolio grezzo e derivati);

2. dry bulk ship : letteralmente trasporto rinfuse solide come granaglie o minerali, ma anche fertilizzanti, sabbie e rottami di ferro;

3. navi porta container;

4. general cargo: sono anche chiamate navi multiuso. Questa nave è utilizzata per il trasporto di merci secche e irregolari e non è adatta per container. Questi tipi di navi dispongono di gru proprie per svolgere le operazioni di carico e scarico nei porti di partenza e di destinazione;

5. ro-ro cargo: tipo di nave da carico che trasporta merci su ruote, principalmente auto o camion. Queste barche hanno rampe e piattaforme per fissare e immobilizzare tutti i tipi di veicoli. Il ro ro non può trasportare più di dodici membri di equipaggio. Altrimenti, questa nave sarebbe un ro-pax, acronimo di navi miste. Le navi RO RO sono caratterizzate da un grande cancello a prua o a poppa (o su entrambi i lati, a seconda della nave) che funge da cancello di rampa attraverso il quale le merci salgono o scendono;

6. passenger (navi da crociera e traghetti);

7. fishing: navi da pesca;

8. tugs: rimorchiatori.

 

 

COME VENGONO STIMATE LE EMISSIONI NEL GUIDEBOOK DELLA EEA

Le emissioni vengono stimate per ciascuna nave che effettua una toccata al porto, moltiplicando il tempo da essa impiegato in ciascuna fase di navigazione (ormeggio, manovra e navigazione), per la potenza dei motori e per gli specifici fattori di emissione e di consumo di combustibile, espressi in massa per unità di energia consumata dal motore (g/kWh).

I fattori di emissione al livello di dettaglio (metodo stima Tier3), disponibili solo per alcuni inquinanti, e i fattori di consumo di combustibile dipendono:

1. dal tipo di motore,

2. dal combustibile (Bunker Fuel Oil, BFO, e Marine Diesel Oil/Marine Gas Oil, MDO/MGO, dove questi ultimi distillati sono trattati indistintamente),

3. dalla fase di viaggio (ormeggio, manovra e navigazione).

È recentissima, dicembre 2021, la pubblicazione di una nuova versione del capitolo 1.A.3.d Navigation (shipping) del EMEP/EEA Guidebook (QUI) che introduce anche LNG (il gas naturale liquefatto) tra i combustibili, senza però fornire statistiche sulla distribuzione di motori navali alimentati con questo combustibile, rendendone non possibile al momento l’implementazione da parte del presente Rapporto.

È dunque necessario conoscere per ogni nave la tipologia di motore e la potenza dei motori installati nonché il combustibile utilizzato. Nell’attuale implementazione del software BUH queste informazioni sui motori sono stimate a partire da informazioni statistiche riportate nel Guidebook stesso, per le nove categorie navali.

Se la caratterizzazione dei motori viene quindi ricostruita sulla base delle statistiche riportate nel manuale di riferimento della metodologia europea di stima delle emissioni, i tempi di stazionamento e manovra per ciascuna nave, necessari all’esecuzione del calcolo, sono specifici del porto in analisi e devono essere richiesti all’Autorità portuale o alla Capitaneria di Porto.

In particolare:

1. il tempo di ormeggio viene tipicamente calcolato, per ciascun accosto, in base alle registrazioni della data e ora di arrivo e partenza dal terminal di approdo,

2. il tempo di manovra può essere stimato sulla base delle velocità di navigazione consentite, e del percorso della nave sino all’ormeggio.

Il software utilizzato per il Rapporto permette inoltre di stimare anche le emissioni lungo una rotta di navigazione, inserendo la lunghezza del viaggio che si intende considerare nel dominio di calcolo delle emissioni.

Nel Rapporto si fa riferimento alle sole emissioni in porto, quindi alle sole fasi di stazionamento e manovra.

 

 

INQUINANTI STIMATI DAL RAPPORTO

Per quanto riguarda i parametri stimati dal software BUH, questi sono:

- NOX, NMVOC (Composti Organici Volatili Non Metanici), PM (materiale particolato) e consumo di carburante, stimati utilizzando i fattori di emissione della metodologia di maggior dettaglio che considera il tipo di motori installati su ciascuna tipologia di nave (metodo Tier 3);

- CO, metalli e microinquinanti organici stimati con fattori di emissione che dipendono dal consumo di combustibile (metodo Tier 1), dove quest’ultimo è stato precedentemente calcolato col metodo Tier 3;

- CO2 (non prevista dal Guidebook EMEP), stimata utilizzando i fattori di emissione per tipo di carburante (IPCC, 2006). Inoltre, le emissioni di SO2 sono state ricavate in base al contenuto di zolfo presente nel combustibile, secondo le assunzioni tratte dalla normativa europea e nazionale in vigore (Direttiva 2012/33/CE, DLgs 112/2014 e DM Ambiente 22/2017) e da statistiche internazionali (vedi pagina 10 del Rapporto).

Il software BUH consente di trattare specificatamente anche la stima delle emissioni dovute all’assistenza alla manovra effettuato dalle navi rimorchiatori.

 

 

DATI DI EMISSIONI PER SINGOLI PORTI E PER TIPOLOGIE DI NAVE

Il capitolo 5 del Rapporto riassume i risultati ottenuti utilizzando il software BUH per ciascun porto partecipante al progetto. Per rendere più agile la lettura, si presentano nel seguito i risultati specifici per le emissioni di NOx, SO2 e PM, arricchiti dai commenti per ogni porto.

Dati dimensioni traffico ed emissioni di C02 per singoli porti

A livello di traffico complessivo delle merci, spiccano i porti di Trieste, Genova, Gioia Tauro, Ravenna, Venezia, Augusta, Napoli e Taranto; per quanto riguarda il traffico di container, Genova e Gioia Tauro rappresentano i due porti più rilevanti a livello nazionale. Considerando il traffico passeggeri, Messina e Napoli hanno i valori più alti, in virtù dell’elevato numero di traghetti che interessano lo stretto di Messina e le isole del Golfo di Napoli. Per quanto riguarda il traffico crocieristico, i 4 porti più rilevanti sono Civitavecchia, Venezia, Napoli e Genova.

Infine, per dare una dimensione all’impatto di ciascun porto, si sono riportati i valori di CO2 emessa nel corso delle operazioni di manovra e stazionamento in ciascun porto per l’intero 2019: Ravenna guida la classifica, seguita da Gioia Tauro e Venezia. Notevoli anche Napoli, Livorno e Trieste. Per quanto riguarda i porti di Augusta, Genova e Palermo, selezionati inizialmente come porti pilota nel progetto, i relativi dati forniti si sono rivelati non abbastanza dettagliati per procedere ulteriormente nelle elaborazioni e nella stima delle relative emissioni. Sono indicati nel prospetto di sintesi, in quanto parte del disegno iniziale della rilevazione, tuttavia, per questi porti non è presente alcun focus.

Dati emissioni dei vari inquinanti in relazione alla tipologie di nave che stazionano in porto

I fattori di emissione porto-specifici considerano le emissioni totali per tipologia di nave e fase di navigazione e sono riportate al consumo totale di carburante per la corrispondente fase di navigazione. I fattori di emissione dei diversi porti, sono stati messi a confronto per tipologia di nave, singolo inquinante e fase di navigazione, per un controllo di coerenza. Infine, sono stati calcolati i fattori di emissione medi per tipologia di nave dei diversi porti considerati. I fattori di emissioni così calcolati, sono riportati nelle tabelle 7.1-7.2, per gli inquinanti più rilevanti per la navigazione.

Per quanto riguarda la fase di stazionamento in porto, considerando l’NOx, le dry bulk carriers e le navi container hanno i fattori di emissioni più alti del 3.5%rispetto alla media, seguiti dalle liquid bulk ships (0.8%) e le general cargo (0.5%). Le altre categorie sono meno emissive, anche in virtù dei minori tempi di stazionamento in banchina. Per quanto riguarda le emissioni di NMVOC e PM, le liquid bulk ships presentano i fattori di emissione più alti (82 % per NMVOC e 61% per PM) rispetto alla media complessiva.

Dati emissioni dei vari inquinanti in relazione alla tipologie di nave in manovra

Considerando i fattori di emissione della fase di manovra, per l’SO2 i fattori di emissioni maggiori sono relativi alle navi container (91% rispetto alla media), le dry bulk carriers (86%) e le liquid bulk ships (83%). Per quanto riguarda i fattori di emissione di NOx, le navi container sono superiori alla media del 23%, le dry bulk carriers del 22% e le liquid bulk ships del 18%. In termini di CO le variazioni dei fattori di emissione tra le diverse tipologie di navi sono trascurabili. I fattori di emissioni di NMVOC delle navi container sono maggiori del 16% rispetto alla media complessiva, seguite dalle dry bulk services (10%) e dalle liquid bulk ships (8%). In termini di PM, i fattori di emissione delle navi container eccedono del 26% la media complessiva, mentre le dry bulk carriers del 20% e le liquid bulk ships del 18%.

A livello puramente qualitativo, l’indicazione emersa dal calcolo dei fattori di emissione specifici per tipologia di nave e fase di navigazione, porta a concentrare l’attenzione sulle navi commerciali, e in particolare, su quelle che occupano per un maggior tempo le banchine per le operazioni di carico/scarico ovvero le navi container, delle dry bulk carriers e delle liquid bulk ships in particolare, per eventuali azioni di de carbonizzazione della fase di stazionamento delle navi. Le navi ro-ro cargo, in questo senso, sono avvantaggiate da un minor tempo di utilizzo delle banchine portuali per le attività di carico/scarico.

 

APPLICAZIONE DELLE STIME SECONDO IL METODO DEL RAPPORTO RISPETTO A INVENTARIO NAZIONALE EMISSIONI

I fattori di emissione calcolati e illustrati in precedenza, possono essere messi a confronto emissione con quelli correntemente utilizzati nell’Inventario, relativi alla fase di stazionamento delle navi. L’aggiornamento proposto, a parte il caso del SOx, che resta costante per normativa, vede anzitutto una complessiva coerenza e conferma dei valori correntemente utilizzati e quelli derivanti dal presente studio. Tale conferma è importante quale verifica della bontà delle stime fin qui prodotte. A livello di NOx, l’aggiornamento dei fattori di emissione vede una riduzione di circa l’8% rispetto al valore attuale. Per quanto riguarda l’NMVOV, si tratta di un aumento di circa il 30% rispetto al valore in uso. Il fattore di emissione del CO aumenta del 9% circa. Sostanzialmente confermato il fattore di emissione della CO2, con un lieve aumento inferiore all’1%.