Videreutvikler teknologien mot blindpassasjerer i ballastvann

Den klare majoriteten av verdens handelsvarer transporteres med skip. Disse skipene flytter også mellom 3 og 12 milliarder tonn ballastvann som stabiliserer skipene når de returnerer uten last. Anslagsvis 7000 forskjellige organismer transporteres daglig med dette vannet over verdenshavene, og i de fleste kyst- og havområder finner vi i dag fremmede arter som har sin opprinnelse et helt annet sted i verden. Arter som flyttes fra et område til et annet kan true den økologiske balansen og skade lokal næringsvirksomhet.

Stort behov og strenge krav

FNs internasjonale sjøfartsorganisasjon, IMO, utarbeidet derfor en konvensjon som skulle påby alle skip over en gitt størrelse å installere godkjente renseanlegg. Ballastvannkonvensjonen,”The Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments” (BWMC), ble vedtatt av IMOs medlemsland i februar 2004.

Imidlertid trer ikke IMO-konvensjonen i kraft før minst 30 land som representerer 35 % av verdens tonnasje har godkjent den. I oktober ratifiserte Japan og Tyrkia avtalen, som innebærer at en ratifisert avtale er rett rundt hjørnet. I skrivende stund har 45 land som representerer 32,54 % av tonnasjen signert konvensjonen.

Amerikanske myndigheter har likevel valgt å stille egne krav for skip som opererer i amerikanske farvann. Disse reglene ligner mye på IMO-konvensjonen, men kvalitetssikring av metodene er mer detaljert og krevende, for eksempel testing av prøve- og analysemetoder. Rederier som vil operere langs USAs kyster, må derfor ha anlegg som er testet og godkjent i henhold til disse kravene.

- Et viktig poeng her er at 30-50 % av IMO-godkjent renseteknologi som er tilgjengelig på markedet i dag bruker ultrafiolett bestråling i rensningen av ballastvann, sier Stephanie Delacroix, forsker i Norsk Institutt for vannforskning (NIVA).

I de nye kravene fra den amerikanske kystvakten er ikke denne teknologien typegodkjent, med mindre effekten av UV-strålingen økes og man samtidig ikke bruker uakseptabelt mye energi i prosessen. Alternativt må man lykkes i å få godkjent en alternativ analysemetode som er egnet for å dokumentere effekten UV-bestråling har på planktoniske organismer. US Coast Guard (USCG) krever nemlig at strålingen tar livet av uønskede organismer umiddelbart når ballastvannet skal tømmes, mens IMOs krav er begrenset til at reproduksjonsevnen til organismene skades slik at de ikke får etablert seg i det nye området.

På verdensbasis er det anslått at minst 80.000 skip skal ha rensesystem for ballastvann på plass innen 2020.

En vanlig test på om cellene er levende er å tilsette et fargestoff som reagerer med kraftig grønn farge på aktive enzymer i cellen (fluorescens). Etter kraftig UV-bestråling vil mange celler fortsatt kunne gi grønn farge, selv om DNA-et er ødelagt og de er ute av stand til å formere seg. (Foto: August Tobiesen, NIVA)

Norsk samarbeid

Norge er en stor skipsfartsnasjon og norske redere eier og driver en stor del av verdensflåten gjennom rederier registrert i andre land. Den norske offshoreflåten og riggflåten er blant de største i verden. Dermed er det naturlig at norske aktører er sentrale i utviklingen av renseteknologi for ballastvann. Norsk Institutt for vannforskning (NIVA) samarbeider med tre norske leverandører av UV-systemer - Optimarin AS, Knutsen Ballastvann AS og MMC Technology AS - samt utvikleren av et filtersystem - Trilobite Microsystem AS – i å videreutvikle og optimalisere renseteknologier for ballastvann som kombinerer filtrering og ultrafiolett bestråling.

- For å lykkes nasjonalt og internasjonalt vil det være viktig å innfri både mange av ønskene markedsaktører har – og samtidig kravene fra amerikanske myndigheter, sier Delacroix.

Rederier har en rekke behov knyttet til renseteknologier; teknologien må tilfredsstille de kravene IMO og USCG fastsetter til typegodkjenning, den må ta liten plass og kunne installeres i eksisterende skip – såkalt retrofitting, den må være ukomplisert og pålitelig, ha et lavt eller akseptabelt energiforbruk, samt en akseptabel investeringskostnad. Både rederier og USCG krever at begrensinger i renseteknologier skal testes og dokumenteres i henhold til vannkvalitet, som for eksempel temperatur, saltinnhold, turbiditet, etc. Ikke alle teknologiene vil være tilstrekkelig effektive på de forskjellige typene ferskvann og sjøvann.

- En kombinasjon av ny filtreringsteknologi og nye og bedre styrings- og analyseverktøy vil gi norske UV-teknologier et fortrinn i forhold til amerikanske krav, fastslår Delacroix.

>> Les også: NIVAs testanlegg godkjent iht. US Coast Guards krav

Miljøvennlig rensning

Kombinasjonen av filtrering og UV-bestråling er dokumentert å være en effektiv metode for desinfeksjon av ulike vanntyper, også for rensing av ballastvann på skip. Bruk av UV-bestråling som behandlingsmetode for ballastvann er samtidig miljøvennlig, da det ikke benyttes kjemikalier med mulige giftige effekter på det akvatiske miljø.

- Implementering av miljøvennlige løsninger for rensning av ballastvann vil ha svært stor betydning i kampen mot spredning av organismer i verdenshavene, sier Delacroix.

- Løsningen til partnerne i prosjektet kan vise seg å bli avgjørende for miljøvennlig UV-teknologi på det amerikanske markedet.

En rekke utfordringer

Det er imidlertid noen utfordringer som må løses for at norske UV-teknologier skal lykkes på det store internasjonale markedet for behandlingssystemer for ballastvann:

Problem med partikler. Aggregater og partikler i vann vil kunne skjerme mikroorganismene fra UV-lyset slik at behandlingen mister mye av sin effekt. I prosjektet vil ny nanobasert teknologi bli videreutviklet for bedre partikkelfjerning fra ballastvann, og dermed øke effekten av den etterfølgende UV-behandlingen, og videre redusere energiforbruket.Høy UV-toleranse hos enkelte alger. Hvilke UV-doser som skal til for å inaktivere de mest hardføre algene i akvatisk miljø er ikke kjent. Dette er nødvendig å vite for å kunne dimensjonere systemene riktig. I prosjektet vil dose/respons-sammenhenger bli kartlagt for aktuelle alger.

Manglende internasjonale standarder og konformitet når det gjelder metoder for levende/død-bestemmelse av alger etter UV-bestråling. Gode metoder for å måle effekt er nødvendig for dokumentasjon og styring av de ulike UV-teknologiene. Metodene som benyttet av de norske leverandørene for å dokumentere effekt overfor planktoniske organismer godkjennes ikke av amerikanske myndigheter. Dette gjør at teknologiene ikke får aksept i det amerikanske markedet. I prosjektet vil alternative analysemetoder bli videreutviklet og verifisert for sikker bestemmelse av effekt.

Innovasjon

UV-bestråling alene har lite effekt på de store organismer (≥50µm i størrelse), derfor bruker nesten alle godkjente UV-baserte rensesystemer for ballastvann filtrering som forbehandling. Unntaket er Knutsen Ballastvann AS som anvender en egenutviklet teknikk som knuser de store organismene.

-De norske aktører bruker enten «trykk/vakuum» eller filtrering for å fjerne store organismer som dyreplankton, mens UV-bestråling inaktiverer de minste organismene som alger og bakterier, forklarer Delacroix.

De fleste bruker tradisjonell filtre med 40-50µm porestørrelse og automatisk tilbakespyling basert på trykkforskjell mellom inntak og utløp. Disse filtrene krever hyppig tilbakespyling ved store partikkelmengder, og fjerner ikke de minste partiklene som det ofte er flest av. For å unngå problemene med hyppig tilbakespyling er det noen systemer som bruker hydrosykloner i stedet for filtre, men heller ikke hydrosykloner klarer å fjerne de minste partiklene.

Den innovative nanoseparatoren som er utviklet av Trilobite Microsystem AS har potensiale til også å kunne fjerne små partikler <50µm. Trilobite-systemet er basert på hydrodynamisk separasjon, men med en spesiell design som kan skille ut både små og store partikler i en kontinuerlig prosess uten tetning av enhetene. Bare de aller minste partiklene (<1µm) går videre.

- I dette prosjektet vil Trilobite-teknologien utvikles videre og benyttes til ballastvannbehandling sammen med UV-teknologi, sier Delacroix.

Nyttig også for andre

Prosjektet, som er en del av Forskningsrådets MAROFF-program, vil fremskaffe kunnskap som også vil være anvendelig innen andre næringer, som f.eks. innen desinfeksjon av vann i oppdrettsnæringen og i brønnbåter for transport av levende fisk.

Prosjektet vil bli gjennomført i laboratorie- og fullskala. Forsøkene i laboratorieskala vil i hovedsak bli gjennomført i NIVAs laboratorier i Forskningsparken i Oslo, mens fullskala forsøk vil bli gjennomført ved NIVAs marine forskningsstasjon på Solbergstrand ved Drøbak.