始终保持船体清洁–第 2 部分:船体修整作为一种积极主动的方法来管理生物污损

目前市场有三大趋势:

监管正趋向于在向大气排放和向海洋排放之间取得平衡

高性能涂料的广泛应用导致更多的杀菌剂或毒素被释放到海洋环境中。防污涂料在设计时将杀菌剂悬浮在涂层基质中,在使用寿命期间会逐渐释放杀菌剂。如今,这些 “自抛光 ”防污涂料在市场上占有很大份额。近年来,人们越来越关注这些涂料的有害影响,因为它们的沥滤工作机制释放出的铜化合物会造成水污染,而且反复清洗也会造成过量排放。迄今为止,监管重点一直放在空气排放上,但随着市场上出现更多可行的替代品,预计监管机构将对杀菌剂的使用施加更多限制[3]。

生物污损被认为是入侵水生物种引入和传播的主要因素,会降低船舶性能、增加燃料消耗和温室气体排放。国际海事组织的《生物污损管理指南》[4] 为解决这一问题提供了国际标准。该指南强调需要通过频繁检查对生物污损进行持续监控,并建议将主动清洁(清理)作为一项预防措施,即在大污损生长之前定期清除微污损(粘液),可在有或没有捕获的情况下进行。

始终保持船体清洁--第 2 部分:船体修整作为一种积极主动的方法来管理生物污损

国际海事组织 (IMO),《2023 年控制和管理船舶生物污损以尽量减少入侵水生物种转移的准则》。

虽然国际海事组织的指导方针不是强制性的,但有几个地区对船体生物污损做出了限制,要求在进港前进行水内清洁,或禁止在港口内进行这种操作。澳大利亚、新西兰和美国西海岸等地都颁布了更为严格的要求。

与此同时,国际标准化组织(ISO)正在为该行业制定一对新标准,这将有助于对船体清洁机器人和系统进行测试,这些机器人和系统是由越来越多的新创公司开发的。其中一项标准是对生物污损水内清洁系统进行实际测试,以帮助确保船运公司能够使用这些系统,并确保他们选择的清洁设备能够完成工作。另一个目的是为船东提供计划和实施清洁作业过程的指导[5]。

船体清洁机器人市场日益壮大

近年来,大量船体清洁机器人已实现商业化,并被船东和运营商试用。目前的产品在以下主要标准方面各不相同:

  • 在运输途中或港口内进行清洁
  • 船员参与程度: 少数解决方案是完全自主的远程操作,而大多数是半自主的,需要船员在一定程度上参与操作和控制设备
  • 速度限制
  • 清洁能力: 使用刷子、气穴、捕捉和无捕捉进行清洁
  • 仅覆盖垂直面或包括平底在内的整个船体
  • 主动与被动: 一些解决方案侧重于船体清理,系统可清除粘泥,从而防止积垢。其他解决方案侧重于被动式船体清洁,即清除严重污垢,因此需要收集和处理。
  • 可为港务局和船级社提供带有照片/视频的检查报告
  • 定价模式 – 年度订购(OPEX)或单位购买(CAPEX)

船体清理正在成为一种积极主动的防污方法

水内船体清洁是船舶运营的一个重要组成部分,但它通常是在污垢达到临界水平时作为一种被动措施来实施的,需要使用强大的机械设备来破坏涂层,通过去除部分涂料来缩短其防污性能,并向水中释放有害物质[6]。这种方法还大大增加了潜水员的安全风险。下表介绍了操作中的一些常见问题及其结果:

始终保持船体清洁--第 2 部分:船体修整作为一种积极主动的方法来管理生物污损

船体清洁通常是一种被动措施,会导致油漆受损,并向环境排放过多污染物。

市场越来越意识到这些问题,许多船东和运营商正在采取更加积极主动的方法来控制污垢,定期清除粘泥或轻度污垢。作为一种积极主动的方法,船体疏通可确保船体光滑洁净,并最大限度地降低在被动清洁过程中发生的入侵物种转移或过量排放物质的风险。疏通不会使涂层降解,但应适用于机械耐久且不含生物杀灭剂的涂层,这些涂层的设计可在不造成水污染的情况下进行疏通。

始终保持船体清洁--第 2 部分:船体修整作为一种积极主动的方法来管理生物污损

梳理与清洁有何不同,Swain 等人,2022 年

下图显示了一艘在赤道地区进行贸易的散装货轮在 5 年运营期间,采用不同的船体管理策略以保持设计航速所需的发动机功率增加百分比。该模拟是作为国际海事组织 GloFouling 项目的一部分进行的,它是根据不同防污策略预测的生物污损增长情况,采用格兰维尔相似律比例法计算出的附加摩擦阻力系数 (ΔCF)。在 “不清洗 ”的情况下,发动机功率增加最严重,增幅超过 100%。与 “无清洁 ”方案相比,“反应式清洁 ”方案(即当功率损失达到 40% 时触发第一次清洁,并在第 3 年和第 4 年进行其余清洁)可节省 15%的费用。在这种情况下,在新涂层使用 1.5 年后进行的主动清洁显示出最佳性能,可节省约 22% 的燃料消耗和温室气体排放。

始终保持船体清洁--第 2 部分:船体修整作为一种积极主动的方法来管理生物污损

国际海事组织关于海洋生物污损的 GloFouling 报告,《散装货轮在设计航速下使用不同防污策略在 5 年运营期间(赤道地区)所需增加的发动机功率》(IMO GloFouling report on marine biofouling)。

[3] Biofouling Management for recreational boating: Recommendations to Prevent the Introduction and Spread of Invasive Aquatic Species, GEF-UNDP-IMO GloFouling Partnerships Project, 2022

[4] Guidelines for the control and management of ships’ biofouling to minimize the transfer of invasive aquatic species (Biofouling Guidelines), IMO 2023, Resolution MEPC.378(80)

[5] Hull cleaning robots set to boost shipping in fuel-efficiency fight, TradeWinds, 2024

[6] Proactive in-water ship hull grooming as a method to reduce the environmental footprint of ships, Swain et al, Frontiers in Marine Science, 2022

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