Fioul lourd - Heavy fuel oil

Consistance goudronneuse du fioul lourd

Le mazout lourd (HFO) est une catégorie de mazouts d'une consistance semblable à du goudron. Également connu sous le nom de fioul de soute ou de mazout résiduel , le HFO est le résultat ou le résidu du processus de distillation et de craquage du pétrole . Pour cette raison, le HFO est contaminé par plusieurs composés différents, notamment les aromatiques, le soufre et l'azote, ce qui rend les émissions lors de la combustion plus polluantes par rapport aux autres mazouts. Le HFO est principalement utilisé comme source de carburant pour la propulsion des navires en raison de son coût relativement faible par rapport aux sources de carburant plus propres telles que les distillats. L'utilisation et le transport de HFO à bord des navires présentent plusieurs préoccupations environnementales, à savoir le risque de déversement de pétrole et l'émission de composés et particules toxiques dont le noir de carbone . Actuellement, l'utilisation de HFO est interdite comme source de carburant pour les navires voyageant dans l'Antarctique dans le cadre du Code international pour les navires opérant dans les eaux polaires (Code polaire) de l' Organisation maritime internationale (OMI ). Pour des raisons similaires, une interdiction du HFO dans les eaux arctiques est actuellement à l'étude.

Caractéristiques du fioul lourd

Les HFO sont constitués des restes ou résidus de sources pétrolières une fois que les hydrocarbures de meilleure qualité sont extraits via des procédés tels que le craquage thermique et catalytique . Ainsi, le HFO est aussi communément appelé mazout résiduel. La composition chimique du HFO est très variable en raison du fait que le HFO est souvent mélangé ou mélangé avec des carburants plus propres, les flux de mélange peuvent inclure des nombres de carbone de C 20 à plus de C 50 . Les HFO sont mélangés pour obtenir certaines caractéristiques de viscosité et d'écoulement pour une utilisation donnée. En raison du large spectre de composition, le HFO est défini par des caractéristiques de traitement, physiques et d'utilisation finale. Étant le dernier vestige du processus de craquage, le HFO contient également des mélanges des composés suivants à des degrés divers : « paraffines, cycloparaffines, aromatiques, oléfines et asphaltènes ainsi que des molécules contenant du soufre, de l'oxygène, de l'azote et/ou des organométalliques ». Le HFO est caractérisé par une densité maximale de 1010 kg/m 3 à 15°C, et une viscosité maximale de 700 mm 2 /s (cSt) à 50°C selon ISO 8217.

Combustion et réactions atmosphériques

Compte tenu de la forte contamination en soufre du HFO (maximum de 5% en masse), la réaction de combustion entraîne la formation de dioxyde de soufre SO 2 qui conduira éventuellement à la formation de pluies acides (acide sulfurique ou H 2 SO 4 ) dans l'atmosphère.

Exemple de formation de pluie acide :

OH + SO 2 → HOSO 2

HOSO 2 + O 2 → HO 2 + SO 3

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Formation résultante d'acide nitrique (HNO 3 ) un composant des pluies acides :

H 2 O + N 2 + NO 2 → HNO 3 + HNO 2

3 HNO 2 → HNO 3 + 2 NO + H 2 O

4NO + 3 O 2 + 2 H 2 O → 4HNO 3

Utilisation et expédition de mazout lourd

Depuis le milieu du XIXe siècle, le HFO est principalement utilisé par l' industrie du transport maritime en raison de son faible coût par rapport à tous les autres mazouts, jusqu'à 30 % moins cher, ainsi que des exigences réglementaires historiquement laxistes concernant les émissions d' oxydes d'azote. (NO x ) et le dioxyde de soufre (SO 2 ) par l'OMI. Pour ces deux raisons, le HFO est le fioul le plus utilisé à bord des navires. Les données disponibles jusqu'en 2007 pour la consommation mondiale de HFO dans le secteur maritime international font état d'utilisations totales de mazout de 200 millions de tonnes, la consommation de HFO représentant 174 millions de tonnes. Les données disponibles jusqu'en 2011 pour les ventes de mazout au secteur du transport maritime international font état de ventes totales de mazout de 207,5 millions de tonnes, le HFO représentant 177,9 millions de tonnes.

Les navires peuvent utiliser une variété de carburants différents à des fins de propulsion, qui sont divisés en deux grandes catégories : les huiles résiduelles ou les distillats. Contrairement aux HFO, les distillats sont les produits pétroliers créés par le raffinage du pétrole brut et comprennent le diesel, le kérosène, le naphta et le gaz. Les huiles résiduelles sont souvent combinées à divers degrés avec des distillats pour obtenir les propriétés souhaitées pour les performances opérationnelles et/ou environnementales. Le tableau 1 répertorie les catégories couramment utilisées de fioul marin et de mélanges ; tous les mélanges, y compris le mazout marin à faible teneur en soufre, sont toujours considérés comme du HFO.

Tableau 1 : Types de mazout lourd marin et composition
Catégorie de HFO marin Composition marine HFO
Bunker C/Fioul No.6 huile résiduelle
Fioul intermédiaire (IFO) 380 distillat combiné à 98% d'huile résiduelle
Fioul intermédiaire (IFO) 180 distillat combiné à 88 % d'huile résiduelle
Fiouls marins à faible teneur en soufre (dérivé HFO) mélange distillat/huile résiduelle (rapport de distillat plus élevé)

Préoccupations environnementales de l'Arctique

La faune souffre d'un déversement de pétrole par un pétrolier. Le HFO ressemble à du goudron et adhère constamment aux plumes.

L'utilisation et le transport de HFO dans l'Arctique est une pratique courante de l'industrie maritime. En 2015, plus de 200 navires sont entrés dans les eaux arctiques transportant un total de 1,1 million de tonnes de carburant, 57 % du carburant consommé au cours des voyages dans l'Arctique étant du HFO. La même année, les tendances du transport de HFO ont été signalées à 830 000 tonnes, ce qui représente une croissance significative par rapport aux 400 000 tonnes signalées en 2012. Un rapport de 2017 de l'organisme d'homologation norvégien Det Norske Veritas (DNV GL) a calculé la consommation totale de carburant. de HFO en masse dans l'Arctique à plus de 75 %, les plus gros navires étant les principaux consommateurs. À la lumière de l'augmentation du trafic dans la zone et étant donné que l'Arctique est considéré comme une zone écologique sensible avec une intensité de réponse plus élevée au changement climatique, les risques environnementaux posés par le mazout lourd constituent une préoccupation pour les environnementalistes et les gouvernements de la région. Les deux principales préoccupations environnementales pour le HFO dans l'Arctique sont le risque de déversement ou de rejet accidentel et l'émission de carbone noir résultant de la consommation de HFO.

Impacts environnementaux des déversements de fioul lourd

En raison de sa viscosité très élevée et de sa densité élevée, le HFO rejeté dans l'environnement constitue une menace plus grande pour la flore et la faune que le distillat ou d'autres combustibles résiduels. En 2009, le Conseil de l'Arctique a identifié le déversement de pétrole dans l'Arctique comme la plus grande menace pour l'environnement marin local. Étant le vestige des processus de distillation et de craquage, le HFO se caractérise par une toxicité globale élevée par rapport à tous les autres carburants. Sa viscosité empêche la dégradation dans l'environnement, une propriété exacerbée par les températures froides de l'Arctique entraînant la formation de grumeaux de goudron et une augmentation de volume par émulsification. Sa densité, sa tendance à persister et à s'émulsifier peuvent entraîner la pollution par le HFO à la fois de la colonne d'eau et des fonds marins.

Tableau 2 : Caractéristiques et impacts des déversements marins de mazout lourd
Catégorie de HFO marin Impact immédiat du déversement Impact environnemental Caractéristiques de nettoyage
Bunker C/Fioul No.6 Peut s'émulsifier, former des boules de goudron, rester flottant ou couler au fond de la mer. La consistance goudronneuse du HFO adhère aux plumes et à la fourrure, ce qui entraîne des impacts à court et à long terme sur la flore et la faune marines (espèces benthiques, intertidales et littorales) La récupération de l'eau du déversement est limitée, le nettoyage consiste principalement en l'assainissement du rivage et du substrat mazouté.
Fioul intermédiaire (IFO) 380 Émulsifie jusqu'à 3 fois le volume d'origine du déversement, peut couler au fond de la mer ou rester flottant. Les écumoires sont utilisées pour récupérer les déversements sur l'eau jusqu'à ce que l'huile s'émulsionne, ce qui rend son élimination plus difficile. Une fois enduite à la surface, l'huile est difficile à éliminer du substrat et des sédiments.
Fioul intermédiaire (IFO) 180
Fiouls marins à faible teneur en soufre (dérivé HFO) Aucune donnée au sol pour déterminer l'impact immédiat du déversement. Les tests en laboratoire suggèrent un comportement similaire à celui d'autres mélanges de HFO, à savoir la persistance environnementale et l'émulsification. Informations limitées. Susceptible d'avoir des impacts similaires à ceux de l'IFO avec une toxicité initiale accrue en raison de la teneur plus élevée en distillat provoquant une dispersion et une évaporation immédiates. Informations limitées. Susceptible d'avoir des impacts similaires à d'autres mélanges de HFO.

Historique des déversements de fioul lourd depuis 2000

Les déversements spécifiques de mazout lourd suivants se sont produits depuis l'an 2000. Les informations sont organisées selon l'année, le nom du navire, la quantité rejetée et l'emplacement du déversement :

  • 2011 Golden Traded (205 tonnes dans le Skagerrak )
  • 2011 Godafoss, Malaisie (200 000 gallons dans les îles Hvaler )
  • 2009 Full City , Panama (6 300-9 500 gallons à Langesund )
  • 2004 Selendang Ayu, Malaisie (336 000 gallons sur l'île d'Unalaska - près de l'Arctique)
  • 2003 Fu Shan Hai, Chine (1 680 tonnes en mer Baltique )
  • 2002 Marée noire du Prestige , Espagne (17,8 millions de gallons dans l'océan Atlantique )
  • 2001 Baltic Carrier, Îles Marshall (2350 tonnes en mer Baltique)
  • 2000 Janra, Allemagne (40 tonnes dans la mer d'Åland )

Impacts environnementaux de l'utilisation du fioul lourd

La combustion de HFO dans les moteurs de navires entraîne la plus grande quantité d' émissions de carbone noir par rapport à tous les autres carburants. Le choix du carburant marin est le déterminant le plus important des facteurs d'émission des moteurs de navires pour le noir de carbone. Le deuxième facteur le plus important dans les émissions de noir de carbone est la taille de la charge du navire, les facteurs d'émission de noir de carbone augmentant jusqu'à six fois en fonction des faibles charges des moteurs. Le noir de carbone est le produit d'une combustion incomplète et un composant de la suie et des particules fines (<2,5 μg). Il a une courte durée de vie atmosphérique de quelques jours à une semaine et est généralement éliminé lors des événements de précipitation. Bien qu'il y ait eu un débat concernant le forçage radiatif du carbone noir, des combinaisons d'observations au sol et par satellite suggèrent une absorption solaire globale de 0,9 W ·m −2 , ce qui en fait le deuxième forceur climatique le plus important après le CO 2. Le carbone noir affecte le système climatique en : diminuant l'albédo de la neige/de la glace grâce aux dépôts de suie noire et en augmentant le moment de la fonte des neiges, en réduisant l'albédo planétaire grâce à l'absorption du rayonnement solaire réfléchi par les systèmes nuageux, la surface terrestre et l'atmosphère, ainsi qu'en diminuant directement l' albédo des nuages avec la contamination de l'eau par le carbone noir et de la glace qui s'y trouve. La plus forte augmentation de la température de surface de l'Arctique par unité d'émissions de carbone noir résulte de la diminution de l'albédo de la neige et de la glace, ce qui rend la libération de carbone noir spécifique à l'Arctique plus préjudiciable que les émissions ailleurs.

L'OMI et le code polaire

L'Organisation maritime internationale (OMI), une branche spécialisée des Nations Unies , a adopté le 1er janvier 2017 le Code international pour les navires opérant dans les eaux polaires ou Code polaire. Les exigences du Code polaire sont obligatoires en vertu de la Convention internationale pour la prévention de la pollution par les navires (MARPOL) et de la Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS) . Les deux grandes catégories couvertes par le Code polaire comprennent la sécurité et la prévention de la pollution liées à la navigation dans les eaux polaires de l'Arctique et de l'Antarctique.

Le transport et l'utilisation de HFO dans l'Arctique sont découragés par le Code polaire alors qu'ils sont complètement interdits dans l'Antarctique en vertu de la réglementation MARPOL Annexe I 43. L'interdiction de l'utilisation et de transport de HFO dans l'Antarctique précède l'adoption du Code polaire. Lors de sa 60e session (26 mars 2010), le Comité pour la protection de l'environnement marin (MEPC) a adopté la résolution 189(60) qui est entrée en vigueur en 2011 et interdit les carburants ayant les caractéristiques suivantes :

1. les pétroles bruts ayant une densité à 15°C supérieure à 900 kg/m 3  ;
2. les huiles, autres que les pétroles bruts, ayant une densité à 15°C supérieure à 900 kg/m 3 ou une viscosité cinématique à 50°C supérieure à 180 mm 2 /s; ou
3. bitume, goudron et leurs émulsions.

Le Comité de protection de l'environnement marin (MEPC) de l'OMI a chargé le Sous-comité d'intervention en matière de prévention de la pollution (PPR) d'interdire l'utilisation et le transport de fioul lourd dans les eaux arctiques lors de ses 72e et 73e sessions. Cette tâche s'accompagne également d'une exigence de définir correctement le HFO en tenant compte de sa définition actuelle en vertu du règlement 43 de l'annexe I de MARPOL. L'adoption de l'interdiction est prévue pour 2021, avec une mise en œuvre généralisée d'ici 2023.

Résistance à l'élimination progressive du fioul lourd

La Clean Arctic Alliance a été la première organisation à but non lucratif déléguée de l'OMI à faire campagne contre l'utilisation de HFO dans les eaux arctiques. Cependant, l'élimination progressive et l'interdiction du HFO dans l'Arctique ont été officiellement proposées au MEPC par huit pays en 2018 : la Finlande, l'Allemagne, l'Islande, les Pays-Bas, la Nouvelle-Zélande, la Norvège, la Suède et les États-Unis. Bien que ces États membres continuent de soutenir l'initiative, plusieurs pays ont exprimé leur résistance à une interdiction du HFO à si court terme. La Fédération de Russie s'est dite préoccupée par les impacts sur l'industrie et le commerce du transport maritime étant donné le coût relativement faible du HFO. La Russie a plutôt suggéré l'élaboration et la mise en œuvre de mesures d'atténuation pour l'utilisation et le transport de mazout lourd dans les eaux arctiques. Le Canada et les Îles Marshall ont présenté des arguments similaires, soulignant les impacts potentiels sur les communautés arctiques (à savoir les populations autochtones éloignées) et les économies.

Pour apaiser les inquiétudes et les résistances, lors de sa 6ème session en février 2019, le groupe de travail du sous-comité PPR a élaboré un « projet de méthodologie d'analyse des impacts » des mazouts lourds qui sera finalisé lors de la 7ème session de PPR en 2020. La méthodologie a pour objectif d'évaluer l'interdiction en fonction de ses impacts économiques et sociaux sur les communautés autochtones de l'Arctique et d'autres communautés locales, afin de mesurer les avantages attendus pour les écosystèmes locaux, et éventuellement de considérer d'autres facteurs qui pourraient être affectés positivement ou négativement par l'interdiction.

Les références

  1. ^ un b McKee, Richard; Reitman, Fred; Schreiner, Ceinwen; Blanc, Russell ; Charlap, Jeffrey ; O'Neill, Thomas ; Olavsky Goyak, Katy (2013). "Les effets toxicologiques des substances de la catégorie fioul lourd" . Journal international de toxicologie . 33 (1 suppl) : 95-109. doi : 10.1177/1091581813504230 . PMID  24179029 .
  2. ^ un b Bengtsson, S.; Andersson, K. ; Fridell, E. (13 mai 2011). « Une évaluation comparative du cycle de vie des combustibles marins : gaz naturel liquéfié et trois autres combustibles fossiles ». Actes de l'Institution of Mechanical Engineers, Partie M: Journal of Engineering for the Maritime Environment . doi : 10.1177/1475090211402136 .
  3. ^ A b c d e f DeCola, Elise; Robertson, Tim (juillet 2018). « Élimination progressive de l'utilisation et du transport pour l'utilisation de mazout lourd dans l'Arctique canadien : impacts sur les collectivités du Nord » (PDF) . Rapport au WWF Canada .
  4. ^ un b "Code polaire" . www.imo.org . Récupéré le 5 mars 2019 .
  5. ^ un b MEPC 72 (2018). Rapport du Comité de la protection du milieu marin sur sa soixante-douzième session.
  6. ^ un b "HFO" . powerplants.man-es.com . Récupéré le 7 avril 2019 .
  7. ^ "Pétrole - Chimie - Comment les hydrocarbures brûlent" . www.petroleum.co.uk . Récupéré le 8 avril 2019 .
  8. ^ "Troisième étude OMI sur les gaz à effet de serre 2014" (PDF) . 2014.
  9. ^ A b c d Avant, Sian; Walsh, Dave (2 novembre 2018). « Une vision pour un Arctique sans mazout lourd ». Environnement : science et politique pour le développement durable . 60 (6) : 4-11. doi : 10.1080/00139157.2018.1517515 . ISSN  0013-9157 .
  10. ^ Willis, Kathy J.; Benz, David ; Long, Peter R.; Macias-Fauria, Marc; Seddon, Alistair WR (2016). « La sensibilité des écosystèmes terrestres mondiaux à la variabilité climatique ». Nature . 531 (7593) : 229-232. Bibcode : 2016Natur.531..229S . doi : 10.1038/nature16986 . hdl : 1956/16712 . ISSN  1476-4687 . PMID  26886790 .
  11. ^ PAME (2016). "Projet HFO Phase III (a) Fioul lourd et autres rejets de carburant provenant du transport maritime dans l'Arctique et le Proche-Arctique" (PDF) .
  12. ^ Manque, DA, & Corbett, JJ (2012). Carbone noir des navires : examen des effets de la vitesse des navires, de la qualité du carburant et de l'épuration des gaz d'échappement. Chimie et physique atmosphérique , 12 (9), 3985-4000.
  13. ^ un b Bellouin, Nicolas; Booth, Ben (2015). "Changement climatique : Carbone noir et rétroactions atmosphériques" . Nature . 519 (7542) : 167-168. Bibcode : 2015Natur.519..167B . doi : 10.1038/519167a . ISSN  1476-4687 . PMID  25762278 .
  14. ^ Gustafsson, ., & Ramanathan, V. (2016). Convergence sur le réchauffement climatique par les aérosols de noir de carbone. Actes de l'Académie nationale des sciences , 113 (16), 4243-4245.
  15. ^ A b c Ramanathan, V., & Carmichael, G. (2008). Changements climatiques mondiaux et régionaux dus au noir de carbone. Géosciences de la nature , 1 (4), 221.
  16. ^ Flanner, Mark G.; Zender, Charles S. ; Randerson, James T.; Rasch, Philip J. (2007). "Forçage du climat actuel et réponse du noir de carbone dans la neige" . Journal de recherche géophysique : Atmosphères . 112 (D11) : D11202. Bibcode : 2007JGRD..11211202F . doi : 10.1029/2006JD008003 . ISSN  2156-2202 .
  17. ^ Sand, M., Berntsen, TK, Von Salzen, K., Flanner, MG, Langner, J., & Victor, DG (2016). Réponse de la température de l'Arctique aux changements d'émissions de forceurs climatiques de courte durée. Nature Changement climatique , 6 (3), 286.
  18. ^ A b c "MEPC 73e session" . www.imo.org . Récupéré le 4 avril 2019 .
  19. ^ MEPC 60 (2010). Amendements à l'annexe du protocole de 1978 relatif à la convention internationale pour la prévention de la pollution par les navires, 1973. http://www.imo.org/blast/blastDataHelper.asp?data_id=28814&filename=189(60).pdf
  20. ^ "Les mouvements de l'OMI pour interdire le HFO de l'expédition arctique | Nouvelles maritimes mondiales" . worldmaritimenews.com . Récupéré le 4 avril 2019 .
  21. ^ "PPR 6ème Session" . www.imo.org . Récupéré le 4 avril 2019 .