Waarom ‘betere’ brandstoffen slechter bleken voor de motor

Lage-zwavel stookolie is sinds 2020 de norm in de scheepvaartindustrie, en nu komen ook biobrandstoffen in beeld. Very-low-sulphur fuel oil (VLSFO) en ultra-low-sulphur fuel oil (ULSFO) voldoen aan respectievelijk de 0,50% en 0,10% zwavelgrenswaarden, maar hebben ook nieuwe uitdagingen met zich meegebracht – die niet verdwijnen wanneer biobrandstoffen worden bijgemengd. Hoewel ze vanuit een emissieperspectief als schoner kunnen worden gezien, bevatten lage-zwavel stookoliën vaak meer onzuiverheden in de vorm van schurende, motorschadelijke cat fines.

Brandstofnormen en aanbevolen cat fine-niveaus

Specificaties voor scheepsbrandstof worden bepaald door de internationale norm ISO 8217. Deze norm is in 2024 herzien met een aparte tabel voor restbrandstoffen met minder dan 0,50% zwavel, die werd toegevoegd vanwege operationele problemen met viscositeit en stabiliteit bij het mengen van deze brandstoffen met distillaten. Daarnaast is er een tabel geïntroduceerd voor mengsels van restbrandstoffen met biobrandstoffen.

De herziening van 2024 behield de bestaande limiet voor cat fine-concentratie in bunkerolies, namelijk 60 parts per million (ppm). De door ISO 8217 vastgestelde limiet is echter in feite een compromis. Als die lager zou liggen, zouden raffinaderijen moeite hebben om de wereldwijde beschikbaarheid van bunkerolies te waarborgen.

Bij 60 ppm vormen cat fines nog steeds een groot gevaar voor scheepsmotoren. Motorfabrikanten zoals MAN en Wärtsilä stellen dat de cat fine-concentratie die de motor binnenkomt nooit hoger mag zijn dan 15 ppm. Voor continu bedrijf raden zij een limiet van 10 ppm of lager aan.

Minder zwavel heeft geleid tot hogere cat fine-niveaus

Helaas zijn de cat fine-niveaus in gebunkerde brandstof in het tijdperk van lage-zwavel alleen maar gestegen. Dit komt door geïntensiveerde katalytische kraking, die raffinaderijen gebruiken om meer zwavel te verwijderen. Zwavel komt voor in alle ruwe olie en is het meest geconcentreerd in de restfracties die na destillatie overblijven en bij hogere temperatuur koken. Sinds de brede invoering van VLSFO en ULSFO zijn raffinaderijen meer gaan kraken om deze kwaliteiten te produceren – wat heeft geleid tot extra cat fines.

Rapporten uit de hele sector bevestigen deze verschuiving. In de 2023 marine bunker review van Veritas Petroleum Services (VPS) had meer dan de helft van de geteste VLSFO cat fine-niveaus boven de 15 ppm die door motorfabrikanten zijn vastgelegd. In de analyse merkte VPS een duidelijke stijgende trend op in het cat fine-gehalte.

Met hogere cat fine-niveaus neemt ook de motorschade door cat fines toe, vooral omdat lage-zwavel stookoliën vaak minder smerend zijn dan zwaardere stookoliën. De Fuel Oil Bunkering Analysis and Advisory Service (FOBAS) van Lloyd’s Register bewaakt de bunkerkwaliteit in havens over de hele wereld en geeft waarschuwingen wanneer zich problemen voordoen. Toch moeten operators, hoewel ze aandacht moeten besteden aan deze en vergelijkbare rapporten, beseffen dat schade ook kan optreden wanneer de brandstof volledig voldoet aan ISO 8217.

Aanhoudende risico’s op de route naar nul koolstof

Afgezet tegen de nieuwe uitdagingen om in 2050 netto nul koolstof te bereiken, lijken de onrusten rond de zwavelregelgeving in 2020 klein in vergelijking. Maar de gevolgen daarvan in de vorm van een hoger cat fine-gehalte betekenen een blijvend, langdurig gevaar.

Wanneer schepen klaar zijn om de CO₂-uitstoot te verminderen door te varen op LNG of methanol, lopen ze geen risico door cat fines – zolang dit daadwerkelijk de gebruikte brandstoffen zijn. Hun motoren zullen echter vrijwel zeker dual-fuel motoren zijn, en de beschikbaarheid van brandstof kan beperkt zijn. Als de beoogde brandstof niet beschikbaar is, zullen schepen terugvallen op een traditionele brandstof. Evenzo kan, als hoge prijzen voor LNG of methanol leiden tot drastisch hogere operationele kosten, gekozen worden om weer lage-zwavel stookolie te gebruiken. Tenzij financiële prikkels worden ingevoerd, zal brandstofprijs altijd een factor blijven.

Voor een groot deel van de wereldvloot zal bijmengen met biobrandstoffen de manier zijn om in de komende jaren te voldoen aan de decarbonisatiedoelstellingen. Pure biobrandstoffen bevatten geen cat fines, al brengen ze wel hun eigen stabiliteits- en verwerkingsproblemen met zich mee. Cat fines zullen echter altijd een rol spelen wanneer biobrandstoffen en lage-zwavel stookoliën worden gemengd, of dat nu komt door beperkte beschikbaarheid van biobrandstoffen of door prijs. Door de cat fines uit de restoliën blijft een effectieve brandstoflijn essentieel – zeker gezien het huidige verhoogde en complexere cat fine-gehalte.

Aanpassen aan de moderne brandstofeisen

Tot op zekere hoogte heeft de verschuiving naar lage-zwaveloliën geleid tot beter inzicht in brandstoffen en meer geavanceerde strategieën voor brandstofverwerking – maar niet met betrekking tot cat fines. Het verwijderen van cat fines op zee is altijd een uitdaging geweest, maar de benodigde boordapparatuur is gebaseerd op volwassen, goed begrepen technologieën. Deze vertrouwdheid heeft geleid tot een zekere mate van zelfgenoegzaamheid.

In het toekomstige brandstoflandschap, waarin cat fines nog steeds veel voorkomen, kan die zelfgenoegzaamheid extreem kostbaar blijken. De brandstoflijn voor oliën is relevanter dan ooit, en het succes ervan hangt af van actuele kennis en een holistische, geïntegreerde aanpak.