Stralcio sullo
studio dell’antifouling estrapolato da una tesi di laurea in Ingegneria Meccanica
dell’Universita’ di GENOVA anno accademico 2014-2015 -candidato F.Marciano
NAVI E AMBIENTE
La navigazione esercita un
impatto ambientale per nulla trascurabile. Prendendo spunto dal sito ufficiale
dell’International Maritime Organization (www.imo.org), più precisamente
nella sezione Marine Enviroment (Marine Enviroment 2015
IMO), possiamo definire le
principali cause
d’inquinamento in ambito navale e le soluzione apportate dall’IMO stessa
per contrastarle. Acque di zavorra: Le acque
di zavorra sono acque collocate in sentina (parte inferiore della stiva) il cui
scopo è quello di abbassare il centro di massa e stabilizzare lo scafo.Gli
scarichi delle acque di zavorra delle navi possono avere un impatto negativo sull'ambiente
marino. Le navi da crociera, le grandi petroliere, e le navi cargo utilizzano
una grande quantità di acqua di zavorra, che spesso è presa in una data regione
costiera dove in precedenza hanno scaricato altre navi per poi essere scaricata
in un altro porto, dove la stessa acqua scaricata sarà poi presa da un'altra
nave, dando luogo ad un circolo vizioso. Gli scarichi di acqua di zavorra
contengono in genere
una grande varietà di
materiali biologici, come le piante, gli animali, i virus e i batteri.Questi
materiali trasportano anche specie non autoctone in luoghi dove altrimenti non
si troverebbero, causando in tal modo un danno molto grave all'ecosistema acquatico.
Per evitare il trasferimento delle specie invasive e coordinare una risposta repentina
ed efficace a queste invasioni è necessaria la collaborazione dei diversi governi,
settori economici, associazioni non governative e la creazione di trattati organizzativi
internazionali. Infatti nel Novembre del 1997 la International Maritime Organization
( IMO) stipulò in accordo con gli stati membri di quel periodo il famoso trattato
: Guidelines for the
control and management of ships' ballast water to minimize the transfer of
harmful aquatic organisms and pathogens, in modo da dare una serie di linee guida sull’acqua delle
zavorre. Successivamente nel 13 Febbraiodel 2004 venne indetta tra gli stati
aderenti all’IMO la International
Convention forthe Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments
(BWMConvention), la quale richiedeva alle
navi in possesso di acque di zavorra un piano per la gestione delle acque di
zavorra stesse con delle procedure standard obbligatorie. Linee guida che
continuarono ad essere innovate e modificate negli anni seguenti fino
all’ultima assemblea della Marine Enviromental Protection Comitee (MEPC)
avvenuta nell’ Ottobre del 2008 e che definì i 14 gruppi di linee guida in
vigore ancora oggi. Inquinamento acustico: il
rumore prodotto da alcune imbarcazioni può percorrere lunghe distanze e le
specie marine che fanno affidamento sui suoni per orientarsi (la cosiddetta
ecolocalizzazione) ma anche per comunicare e per cibarsi possono essere danneggiate
da questi suoni. Impatto delle navi sulla vita animale: i mammiferi marini, come le
balene e i lamantini, rischiano di essere colpiti dalle navi, subendo gravi
infortuni che in alcuni casi possono provocare la morte. Infatti, secondo uno
studio del 2007, anche se una nave viaggia ad una velocità di soli 15 nodi, c'è
il 79% di probabilità di una collisione con una balena, per cui lo scontro
potrebbe essere letale. Un esempio notevole dell'impatto che possono avere le
collisioni tra navi ed animali marini è fornito dalla balena franca
nordatlantica, animale a rischio estinzione di cui restano solo tra i 300 e i 400 esemplari. La situazione è grave a
tal punto che le morti per collisione sono
considerate una seria
minaccia per l'estinzione della specie. Rifiuti liquidi( acque
reflue) e spazzatura: le navi da crociera scaricano 255.000galloni USA (965m³)
di acque di scarico ed altri 30.000 galloni USA (114m³) di acque contenenti
feci a mare ogni giorno, per un totale di 285.000 galloni USA (1079m³) di acque
reflue. Queste possono contenere batteri nocivi, agenti patogeni, virus,parassiti
intestinali e nutrienti dannosi. Gli scarichi di liquami non trattati o
trattati in modo inadeguato possono causare contaminazioni batteriche e virali
di pesci e crostacei, la qual cosa risulta rischiosa per la salute pubblica. La
presenza di sostanze come azoto e fosforo favorisce un'eccessiva fioritura
delle alghe, che consuma
l'ossigeno in acqua e può
portare alla morte dei pesci. Una grande nave da crociera(come per esempio una
con 3000 passeggeri a bordo) può produrre dai 55.000 ai 110.000 litri al giorno
di acque reflue.!Queste costituiscono la più grande fonte di inquinamento prodotta
dalle navi da crociera (tra il 90 e il 95% del totale).!La spazzatura è spesso
mortale e altamente dannosa per l’ecosistema marino.! Gli elementi più dannosi
sono gli olii trattati precedentemente e la plastica poiché entrambi
sono difficilmente biodegradabili e causano danni irreversibili agli animali e
all’ambiente marino con conseguenze spesso terribili. Per tenere sotto
controllo lo scarico di rifiuti venne indetto dalla MARPOL Allegato V (Annex V)
con regole e normative molto rigide vista la gravità del problema. Esso è
valido per ogni tipo di nave e obbliga a scaricare in acqua solo certi tipi di
rifiuti ( non dannosi per l’ambiente ovviamente) e ne vieta addirittura il
rilascio in alcune zone denominate Zone Speciali tra le quali possiamo
annoverare: il Mar Mediterraneo, Baltico, Rosso,
Nero, i Caraibi e le aree
antartiche.
Acqua delle sentine: su una
nave spesso capita che l'olio fuoriesca dai motori e dalle
macchine oppure dalle
sentine, la parte posta più in basso dello scafo, dove si raccolgono i vari
scoli. L'olio, la benzina e i sottoprodotti della decomposizione biologica del
petrolio sono nocivi per i pesci e per la fauna in generale, ma anche per l'essere
umano se ingeriti. Gli effetti possono anche non essere mortali, ma gli organismi
risultano comunque danneggiati da queste sostanze. In genere, una nave da
crociera di grandi dimensioni produce 8 ton di acque di sentina oleose per 24
ore di attività.L’ argomento di questa tesi ovvero le vernici antifouling
influiscono notevolmente, per quanto riguarda i gas di scarico e rilascio di
inquinanti provenienti dalla composizione di vernici:
Gas di scarico
I gas di scarico delle navi sono ritenuti un'importante
fonte di inquinamento atmosferico, con una contaminazione percentuale che va
dal 18% al30% per quanto riguarda l’ossido di azoto e del 9% per l’ossido di
zolfo. Dal 2010,più del 40% dell'inquinamento atmosferico sulla terra ferma
proviene dalle navi. Lo zolfo nell'aria dà luogo alle piogge acide, le quali
danneggiano raccolti e costruzioni.Se inalato, esso può causare problemi
all'apparato respiratorio ed aumentare il rischio di attacchi di cuore. Secondo
Irene Bloombing, una portavoce della coalizione ambientale europea "Mari a Rischio", il carburante
utilizzato nelle petroliere e nelle navi
portacontainer contiene molto zolfo, ma è più economico rispetto a quello usato
sul territorio nazionale. Una nave, secondo quanto afferma la donna, emette circa
50volte più zolfo di un camion per tonnellata di carico trasportato. Città
statunitensi come Long Beach, Los Angeles, Houston, Galveston e Pittsburgh
vedono i traffici marittimi più intensi del loro paese e vani sono stati finora
i tentativi delle amministrazioni locali di ripulire l'aria. I crescenti scambi
commerciali tra Stati Uniti d'America e Cina stanno inoltre aumentando il
numero di navi nell' Oceano Pacifico e perciò esasperando i problemi ambientali
già presenti. Quasi il 4% del fenomeno noto come riscaldamento globale è
causato dalle navi. L'inquinamento atmosferico è infatti alimentato anche dai
motori Diesel di molte navi, in cui viene bruciato olio combustibile con alti
contenuti di zolfo: ciò sprigiona quantità di diossido di zolfo,ossidi di azoto
e polveri sottili, che vanno ad aggiungersi al monossido di carbonio,anidride
carbonica e idrocarburi. Tali emissioni sono state dichiarate dall'
EPA(Environmental Protection Agency) come cancerogene. L'EPA riconosce che le emissioni dei motori Diesel marini
contribuiscono non solo a mantenere bassa la qualità dell'aria, ma anche a
portare altri effetti negativi quali la caligine, le piogge acide,
l'eutrofizzazione e la nitratazione. La stessa EPA stima che i grandi motori Diesel
delle navi rappresentavano circa l'1,6% delle emissioni di ossido di azoto di origine
mobile e il 2,8% delle emissioni di polveri sottili di origine mobile negli
Stati Uniti d'America nel 2000.Questi rivestimenti impediscono e riducono
l’attaccamento dei “foulers” alla nave riducendone così la resistenza al moto e
garantendo risparmi di carburante con conseguente abbassamento delle emissioni
di GHG e quindi di CO2. Quindi queste vernici non solo garantiscono un enorme
vantaggio economico e prestazionale come vedremo ma alcune sono anche
ecofriendly, contribuendo a migliorare la situazione ambientale del nostro
pianeta che,senza l’impegno di provvedimenti e decisioni concrete, tenderà ad
aggravarsi sempre di più.Attualmente la situazione non è per nulla confortante
infatti come riportato nel capitolo“Trasporti” (Sims et al., 2014) del report Climate Change
2014: Mitigation of ClimateChange emesso dall’Intergovernment Panel on Climate Change (IPCC) il
settore dei trasporti produce 7 GtCO2eq/year (ovvero 7 miliardi
di tonnellate di CO2 equivalente all’anno) ed è
responsabile del 23% (quasi un quarto) delle emissioni totali di CO2. Senza un’aggressiva e sostenuta politica di riduzione le
emissioni legate ai trasporti sono destinate ad aumentare irreversibilmente
fino a raggiungere le 12 GtCO2eq/year nel 2050. Questo perché
i trasporti sono un elemento chiave per le attività economiche e la connessione
della nostra società, soprattutto quelli marittimi con i quali si trasportano
l’80 % delle merci trafficate nel mondo (da petroliere a portacontainer).Il
commercio e l’industria globale ruotano intorno all’efficienza dei trasporti, e
la loro domanda per il trasporto di persone e di merce è in continuo aumento
con conseguente aumento delle emissioni di GHG (Green House Gas: CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6) e aggravamento dei problemi ambientali che ne
derivano.Quelli marittimi producono il 10 % dei consumi totali generati dal
settore trasporti (che attualmente è 7 GtCO2eq/year), numero per niente
trascurabile in quanto circa il 75% è dovuto
ai trasporti su strada, ponendo il trasporto navale come seconda forza per
influenza.Gli altri consumi sono relativi all’aviazione, ferrovie ed emissioni
indirette da generatori elettrici; invece le emissioni indirette dalla
produzione di carburante, costruzione dei veicoli e delle infrastrutture sono
stati esclusi.Per ridurre le emissioni nel settore navale, si sta promuovendo
una ‘’smart steaming’’ o propulsione intelligente, la quale prevede l’utilizzo
di navi nuove che usufruiscono di carburante alternativi e innovativi come LNG
(Gas Naturale Liquefatto) ,per le navi più grandi (petroliere e portarinfuse) ,
e anche di biocarburanti, gas naturali e idrogeno per le imbarcazioni più
piccole (uso personale e piccoli commerci) in modo da ridurre i carburanti maggiormente
dannosi per l’ambiente e che producono in maggioranza CO2.Ogni nave ha la propria quantità di CO2 emessa in base alle proprie dimensioni, il carburante utilizzato ,
la propria velocità di lavoro , elementi che dipendono tutti dall’utilizzo che
si va a fare dell’imbarcazione stessa , come vediamo i traghetti per passeggeri
sono i più inquinanti e hanno la maggiore quantità di CO2 prodotto per chilometro , mentre tra le navi da merci spiccano le
‘’ roll on/roll off ferry ‘’ ovvero navi traghetto specializzate nel trasporto
merci.Il concetto fondamentale rimane quello che diminuendo l’attrito della
nave con l’acquarisparmio energia e di conseguenza emetto meno CO2eq , un ruolo fondamentale dunque è ricoperto anche dalle vernici
antifouling, le quali permettono consistenti risparmi annuali di carburante con
conseguente riduzione della resistenza al moto grazie all’eliminazione del biofouling
dalla nave e delle emissioni di GHG , anche se alcune possono causare inquinamento
delle acque a causa della presenza di alcuni biocidi dannosi per l’ecosistema marino
( ad esempio il Rame).
Inquinamento
proveniente dalle vernici:
per vernice solitamente si intende un materiale
liquido che può essere spruzzato o applicato sopra una superficie solida sulla
quale successivamente si secca e indurisce così da formare un film omogeneo di
uno certo spessore. Esse sono costituite da diversi materiali ognuno dei quali
viene inserito nella pittura per conferirgli una certa proprietà.
La composizione base delle
pitture è caratterizzata da tre elementi fondamentali a da altri addittivi
presenti in minor quantità.Queste tre componenti fondamentali sono il legante ,
il colorante e il solvente che è l’unico dei tre ad evaporare una volta applicata
la mano di vernice e la cui unica utilità è quella di facilitare l’applicazione
iniziale. Solitamente la verniciatura dello scafo di una nave è eseguita con un
primer, un anticorrosivo e un antifouling.La nostra tesi riguarda unicamente il
comportamento dello strato più superficiale ovvero le pitture antifouling.
Queste come spiega Candries M. nella sua tesi Drag,boundary layer and roughness
charateristics of marine surfaces coated withantifoulings (Candries M. 2001) fin
dalla fine del 1800 venivano mischiate con sostante tossiche in modo da
uccidere all’istante gli organismi che provavano ad insediarsi sullo scafo ma ai tempi avevano
poca durata e un’elevatissima tossicità poiché spesso venivano utilizzati rame
, arsenico e mercurio come biocidi e diversi olii, nafte , e benzene come
leganti. I livelli di inquinamento erano altissimi e la durata veramente
ridotta (12-24 mesi) dunque per gli anni successivi si cercò di trovare un
metodo di rilascio costante e duraturo.
Vennero così inventate
intorno al 1975 le vernici a base di Tributilstagno (TBT) le quali garantivano
una durata di ben 5 anni e un’efficacia costante sia nel periodo di fermo che
durante il moto della nave , ma essendo costituite da composti organostannici
crearono negli anni successivi enormi danni ambientali e ecologici tanto da non
solo uccidere all’istante molte specie di organismi ma rendendo anche sterili e
facendo cambiare sesso ad alcuni organismi come le ostriche impossibilitando
così la loro riproduzione e portandole in alcune zone addirittura all’estinzione.Queste
conseguenze non furono per nulla trascurabili e le vernici a base di TBT con il
tempo vennero eliminate dal commercio. La loro eliminazione iniziò in Giappone già
nel 1992 dove ne venne vietata l’applicazione già nel 1992 per poi proseguire con
il divieto emanato dalla MEPC che proibì l’applicazione delle vernici con composti
organostannici dal 2003 e il divieto totale della presenza di questi su scafi navali
dal 2008.Così fin dagli inizi del nuovo millennio si iniziarono a sperimentare
nuove tecnologie per le pitture antifouling con la presenza di componenti non
tossici (foul release) o biocidi dei quali le conseguenze sull’ambiente marino
sono ancora sotto ricerca e studio.Prima di vedere nel dettaglio le vernici
vediamo che cosa è questo tanto nominato biofouling e come influisce sulla
resistenza al moto della nave.
FONTE WEB DI PUBBLICO DOMINIO
