Bir feribottan yayılan egzoz emisyonlarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi

Deniz taşımacılığı, diğer taşımacılık türlerine kıyasla en temiz taşımacılık türü olmasına rağmen, büyüyen deniz trafiği nedeniyle gemilerden kaynaklanan emisyonlar hava kirliliğini önemli derecede etkilemektedir. Deniz taşımacılığının hava kirliliğine olan önemli katkısı nedeniyle, gemi emisyonları ve çevreye olan etkileri son yıllarda birçok çalışmada yer almıştır. Gemi egzoz emisyonlarından kaynaklanan hava kirleticileri ve sera gazları; küresel ısınmaya, asit yağmurlarına ve hava kalitesinin azalmasına neden olurlar ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere sahiptirler. Ayrıca limanların yaşam alanlarına yakın olmasından dolayı gemi kaynaklı emisyonlar karasal hava kalitesini oldukça fazla etkilerken insan sağlığını da ciddi ölçüde etkilemektedir. Artan deniz taşımacılığına bağlı olarak gemilerin çevreye olan zararları artmıştır. Bu zararları azaltmak ve kontrol altına almak amacıyla ülkeler, uluslararası kuruluşlar ve çevre kuruluşları çeşitli düzenlemeler hazırlamış ve bu düzenlemeler kademeli olarak yürürlüğe girmiştir. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) MARPOL Ek VI, Türkiye Cumhuriyeti Ulusal Mevzuatı, Avrupa Birliği Mevzuatı ve Kaliforniya Hava Kaynakları Kurumu (CARB) limitleri gemi egzoz emisyonlarına sınırlamalar getiren düzenlemelerdendir. MARPOL Ek IV Gemi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Önlenmesi Tüzüğü'nde gemilerin egzoz gazlarından çıkan başlıca azotoksit (NOX) ve kükürtoksit (SOX) gibi emisyonların küresel ve özel bölgelerde sınırlandırılmasına ilişkin düzenlemeler getirilmiş ve emisyonlar için limit değerler belirtilmiştir. Türkiye MARPOL Ek VI sözleşmesine çok yakın zamanda Şubat 2014 tarihinde taraf olmuştur. Türkiye'nin Marpol Ek IV'ya taraf olmasıyla birlikte gemi kaynaklı emisyonların incelenmesi, ölçülmesi, azaltım metotlarının geliştirilmesi büyük önem kazanmıştır. Gemi egzoz emisyonlarının MARPOL Ek VI limitlerine uygunluğunun denetlenmesi için egzoz emisyon ölçümlerinin yapılması gerekmektedir. Egzoz emisyon ölçümleri yapılarak gemilerden yayılan ortalama egzoz emisyon miktarı belirlenerek gemilerin limitlere uygunluğu değerlendirilir. Gemilerde egzoz emisyon ölçümleri, IMO tarafından yayınlanan NOx Teknik dokümanında tarif edilen şekilde gerçekleştirilmektedir. Ayrıca gemilerin egzoz emisyonlarının MARPOL Ek VI limitlerine uygunluğunun denetlenmesi konusunda uyulması gereken prosedürler NOx Teknik dokümanında sunulmaktadır. Gemi egzoz emisyonlarının deneysel olarak incelendiği çalışmalar ile emisyon faktörleri belirlenmektedir. Belirlenen emisyon faktörleri ile belirli bölgeler veya global ölçekte belirli bir zamanda yayılan egzoz emisyon miktarları teorik yöntemlerle hesaplanmaktadır. Bu çalışmalarla emisyon envanterleri oluşturularak gemilerden kaynaklanan emisyonların atmosfere, çevreye ve insan sağlığına etkileri incelenmektedir. Gemi egzoz emisyonlarının deneysel olarak çalışılması ile egzoz emisyon faktörleri geliştirilmekte ve doğrulanmaktadır. Gemi egzoz emisyon faktörleri çeşitli kurum ve kuruluşların yaptığı çalışmalarla belirli tipteki gemiler için belirlenmiş ve yayınlanmıştır. Bununla birlikte belirli bölgelerde farklı çalışma koşullarına sahip gemiler için emisyon faktörlerinin belirlenmesi, lokal ölçekte yapılacak emisyon envanter çalışmaları için büyük önem taşımaktadır. Yapılan bu çalışmada Marmara Denizinde yolçu ve araç taşımacılığı yapan tipik bir feribottan yayılan egzoz emisyonları deneysel metotlar ile belirlenmiştir. Gemi egzoz emisyonlarının ölçümleri sonucunda NOX egzoz emisyonu 11.909 g/kWh olarak belirlenmiştir. Türkiye'nin taraf olduğu IMO kurallarına göre, feribot üretim yılı göz önünde bulundurularak seviye 1 NOX limitlerine tabidir. Gemi ana makinesinin devri olan 750 rpm değeri kullanılarak yapılan hesaplama sonucunda feribotun uyması gerekli NOX egzoz emisyon limiti 11.97 g/kWh olarak belirlenmiştir. Değişik makine yüklerinde ölçülen NOX emisyon değerlerine göre spesifik NOX emisyon değeri olan 11.909 g/kWh, seviye 1 NOX limitlerine uygun görülmüştür. Ayrıca Türk Ulusal Mevzuatı, denizcilik yakıtları kükürt içeriği limitlerine göre feribotta kullanılan yakıt kükürt içeriği % 0.1'i geçmemelidir. Ölçüm yapılan feribotta kullanılan yakıtın kükürt içeriği değeri % 0.0005 olarak belirlenmiştir. Feribotta kullanılan bu yakıt yürürlükte olan denizcilik yakıtları kükürt içerik değerlerine uygun bulunmuştur. Ayrıca CO, CO2, O2 ve HC spesifik emisyonları sırasıyla 0.67 (g/kWh), 611.14 (g/kWh), 1350.10 (g/kWh) ve 0.623 (g/kWh) olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada feribottan yayılan egzoz emisyon miktarları teorik yöntemlerle, literatürde yayınlanmış verilere göre ve deneysel ölçümlerde elde edilen verilere göre hesaplanmıştır. Bu hesaplamalarda feribotun bir seferinde yayılan egzoz emisyon değerleri belirlenmiştir. Hesaplamalar sonucunda elde edilen egzoz emisyon değerleri kıyaslanmıştır. Bu sonuçlara göre azot oksit ve karbon dioksit emisyonları için yapılan hesaplamaların yakın olduğu ve değişik metotlarla yapılan hesaplamalar arasında kabul edilebilir farklar olduğu belirlenmiştir. Ancak bu çalışmada kullanılan CO, HC ve SO2 emisyon faktörlerinin bu feribot tipinden yayılan emisyon miktarı hesabı için yüksek hata değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca yapılan çalışmalar ile bu feribot tipi için teorik egzoz emisyon hesabında kullanılabilecek, feribotun değişik seyir durumları, değişik seyir durumlarında geçen süre ve toplam seyir süresi ve değişik seyir durumlarında makine yükü değerleri belirlenmiştir. Son olarak, bir yılda feribottan yayılan emisyon miktarı aylık olarak NOX, SO2, CO2, CO ve HC kirleticileri için hesaplanmıştır.