Università degli Studi di Genova Monitoraggio e controllo delle emissioni dei trasporti marittimi: indicizzazione delle emissioni di CO2 ed applicazione della metodologia LCA per l'analisi dei potenziali benefici ambientali associati all'utilizzo di celle a combustibile a metanolo DICheP - Università di Genova Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Genova Pier Luigi Gaggero Corso di Dottorato in Scienze, Tecnologie e Processi Chimici Indirizzo Ingegneria Chimica e di Processo

Monitoraggio emissioni di CO2 Utilizzo celle a combustibile a metanolo ATTIVITA’ DI RICERCA Life Cycle Assessment Monitoraggio emissioni di CO2 Identificazione di una metodologia per l’indicizzazione delle emissioni di CO2 provenienti dal settore dei trasporti marittimi Utilizzo celle a combustibile a metanolo Valutazione potenziali benefici ambientali su una nave per il trasporto autovetture

ATTIVITÀ DI RICERCA DEFINIZIONE DI UNA METODOLOGIA PER IL MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI DI CO2 ED APPLICAZIONE DI FLOTTA

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – MARPOL ANNESSO VI 1983 Entrata in vigore della MARPOL 73/78 Annexes of MARPOL 73/78 Annesso V Rifiuti 1988 Annesso IV Acque reflue 2003 Annesso VI Inquinamento dell’aria 2005 Annesso III Sostanze pericolose in package 1992 Annesso II Prodotti chimici 1983 Annesso I Oli

Requisiti dell’annesso VI MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – MARPOL ANNESSO VI Le condizioni per la sua entrata in vigore vengono soddisfatte il 18 Maggio 2004 L’effettiva entrata in vigore avviene il 19 Maggio 2005 2005 2004 Viene aggiunto alla MARPOL 73/78 attraverso il Protocollo del 1997 1998 Requisiti dell’annesso VI Sostanze dannose per l’ozono (ODP) Ossidi di azoto (NOx) Ossidi di zolfo (SOx) Composti organici Volatili (VOCs) Incenerimento

Resoluzione n° 8 del Protocollo 1997 MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – MARPOL ANNESSO VI MARPOL Annex VI Non vengono definiti limiti per le emissioni di CO2 dai motori Tuttavia Sessione n° 53 dell’MEPC (Luglio 2005) Resoluzione n° 8 del Protocollo 1997 Invita il Marine Environment Protection Committee (MEPC) a valutare possibili strategie di riduzione delle emissioni di CO2 “Interim Guidelines for Voluntary Ship CO2 Emission Indexing for Use in Trials”

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – METODOLOGIA Definizione di un indice di performance delle emissioni di CO2 delle navi definizione dei confini temporali; definizione delle sorgenti dati: - combustibile - carico - distanza percorsa procedure di “recording” valutazione dell’incertezza FC = fuel consumption (ton) Ccarbon = emission factor (gCO2/ton) mcargo = carried cargo (dipendente dal tipo nave……) D = distance sailed (nautical miles)

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – APPLICAZIONE FLOTTA CONSIDERATA 364 navi che rappresentano 8 delle 18 tipologie di nave

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – APPLICAZIONE Modello di calcolo

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – APPLICAZIONE Calcolo dell’indice medio per tipo nave

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – APPLICAZIONE Indice medio per tipo nave Valore dell’Indice calcolato nel periodo di riferimento per singola nave Valore ottenuto mediando gli indici calcolati per ogni singola nave

MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 – POSSIBILI UTILIZZI DELL’INDICE Definizione delle possibili soluzioni tecniche e operative volte a ridurre le emissioni di CO2 soluzioni tecniche: - ottimizzazione design dello scafo - ottimizzazione combustibili - utilizzo di sistemi di propulsione misti soluzioni operative: - scelta della velocità di navigazione - weather routing - minimizzazione acque di zavorra etc…………. Utilizzo dell’indice all’interno di un sistema simile all’Emission Trading terrestre basato sulla tassazione delle navi meno performanti

ATTIVITÀ DI RICERCA LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA AUSILIARIA

LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – CASO STUDIO M/V Undine PCTC (Pure Car Truck Carrier)

LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – CASO STUDIO Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Potenza fornita: 15.5 KW a 440 V , 60 Hz Combustibile utilizzato: metanolo Consumo combustibile stimato: 7,7 kg/h Peso: 3 t Dimensioni: 4.5x1.7x1.1 m

OBBIETTIVI DELLO STUDIO LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – CASO STUDIO OBBIETTIVI DELLO STUDIO Utilizzando la metodologia LCA: Valutazione dell’impatto ambientale della SOFC associato alla produzione di un di 1kWh; Realizzazione dei seguenti confronti: TECNOLOGIE: SOFC vs Motori Diesel Convenzionali; COMBUSTIBILI SOFC: Metanolo vs altri combustibili

Definizione Metodologia LCA LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – FASE 1   Definizione dell’unità Funzionale (alla quale saranno riferiti gli Impatti): 1 kWh di energia prodotta Scelta e Definizione dei Confini del Sistema:

Definizione Metodologia LCA LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – FASE 2 ANALISI DI INVENTARIO Scelta delle Fonti di Dati: Operazioni unitarie costituenti il processo: Dati rilevati in sito. Bilanci di massa/energia. Dati generici non disponibili (fabbricazione materie prime) : Letteratura. Simulazioni. Processi equivalenti. Banche dati.

Definizione Metodologia LCA LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A COMBUSTIBILE – FASE 3 Definizione Metodologia LCA VALUTAZIONE DELL’IMPATTO codice di calcolo basato sulla integrazione del Modello Boustead (banca dati specifica per la LCA) e del software Excel, che consente la quantificazione degli impatti in termini di potenziali categorie d’impatto. Eutrofizzazione (EP). Cambiamenti Climatici (GWP). Distruzione della Fascia di Ozono Stratosferico (ODP). Acidificazione (AP). Formazione di Ossidanti Fotochimici (POCP). Consumo di Risorse (GER). Produzione di Rifiuti.