International highlights on maritime research, development & innovation

Nadat de IJslandse aswolk in april roet in het eten gooide, kwamen op 11 november 2010 alsnog zo’n veertig geïnteresseerden en belanghebbenden op het gebied van maritieme innovatie bij elkaar in Wageningen. De deelnemers vormden een evenwichtige mix van belangstellenden uit bedrijfsleven, kennisinstituten en overheid, zowel uit binnenland als buitenland. Het ochtenddeel stond in het teken van buitenlandse kennis: welke interessante maritieme ontwikkelingen gebeuren er in het buitenland, waar Nederland niet omheen kan? Verschillende buitenlandse sprekers, van Japan tot de Verenigde Staten, gaven een inkijkje in hun state-of-the-art technologieontwikkeling. Ook lichtten ze technologische uitdagingen toe.  In het middagprogramma stonden Nederlandse maritieme R&D-ontwikkelingen centraal. Dit verslag richt zich op de buitenlandse technologieontwikkeling uit het ochtendprogramma.

Inleiding

Albert Aalbers, programmamanager van het Maritiem Innovatie Programma (MIP) opende de dag en gaf aan dat de Nederlandse maritieme kenniswereld vooral is geïnteresseerd in ontwikkelingen op het terrein van offshore in extreme omstandigheden, duurzame scheepvaart en de LNG supply chain met de daarmee samenhangende offshore-productie. Deze aandachtsgebieden zijn tevens de focuspunten van het MIP, dat in 2007 van start is gegaan en een subsidiebedrag van 39,5 miljoen euro toegekend heeft  gekregen van het Ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie voor een periode van vijf jaar. De sprekers die ochtend deelden hun nieuwste inzichten op het gebied van scheepsbouw, duurzame scheepvaart, LNG, offshore-operaties in het Arctische gebied en de wet- en regelgeving op zee.

Anti-fouling

Eén van de grote uitdagingen in de scheepsbouw is biofouling, een film van organismen zoals algen, slakvissen, zeewier en bacteriën die zich hechten aan de scheepshuid. Zo’n film vergroot de stroomweerstand, verhoogt het brandstofverbruik en leidt sneller tot corrosie. Ook kan het leiden tot soortenvervuiling als de organismen meereizen met het schip en elders in het water terechtkomen. Een biofilmlaag van 0,01 millimeter kan de brandstofefficiëntie al met één procent reduceren. De US Navy spendeert jaarlijks dan ook ongeveer een miljard dollar aan extra brandstof- en onderhoudskosten vanwege biofouling.
Al vanaf de zeventiende eeuw werd biofouling tegengegaan, vaak met controversiële methoden zoals het bewerken van de scheepsromp met koper. Bij contact met water leidt dit tot te grote hoeveelheden van het schadelijke oxychloride. Een tinhoudende beschermlaag met tributyltin (TBT) werd veel toegepast, maar was eveneens erg schadelijk voor mariene organismen. Toepassing ervan is dan ook sinds 2008 verboden. Maar hoe moet de industrie de miljoenenverslindende biofouling dan bestrijden?
Eén van de oplossingen komt van het Amerikaanse Sharklet Technologies, zo licht Chief Technology Officer van het bedrijf professor Anthony B. Brennan toe. In eerste instantie ontwikkelde Sharklet Technologies een coating die de hechting van bacteriën zoals streptokokken, E.coli en de ziekenhuisbacterie [msra?? er zijn er meer...], aan onder andere muren in ziekenhuizen tegengaat. Dezelfde technologie kan mogelijk ook voor scheepsrompen van nut zijn. De natuur vormde de inspiratiebron voor deze technologie in de vorm van de schubben op een haaienhuid. Deze liggen als dakpannen in dezelfde richting en zijn voorzien van kanaaltjes die de stroomweerstand verlagen en het water snel langs de huid geleiden. Hierdoor krijgen de organismen in het water weinig contacttijd met de haaienhuid. 
Sharklet heeft een dunne film ontwikkeld met een dakpanstructuur en groeven geïnspireerd op de haaienhuid. Toepassingen in de gezondheidszorg, de horeca en andere openbare ruimten zijn er al. Hij onderzoekt voor de US Navy of de technologie ook werkt voor typische mariene organismen, zoals de alg Ulva linza. Uit testresultaten blijkt dat het materiaal van Sharklet leidt tot gemiddeld 74 procent minder algenaangroei dan bij een normaal, glad oppervlak. Daar is juist een toename van 155 procent van algensporen waar te nemen. Een grootschalige toepassing voor de maritieme sector is er nog niet, maar te denken valt aan een coating waarin het materiaal van Sharklet wordt geïntegreerd.

Hoogwaardig staal

De scheepswand kan verder verbeterd worden door het gebruikte staal optimaal te produceren. Nippon Steel Corporation (NSC) uit Japan heeft zich hierop toegelegd. Japan produceert jaarlijks zo’n vijftien miljoen ton staal, waarvan vijf miljoen ton voor de scheepsbouw. NSC is de grootste staalproducent van Japan en behoort wereldwijd tot de top vijf. Hirofumi Kawasaki, executive counselor plate technical bij NSC, lichtte twee technologieën toe waarin NSC is gespecialiseerd. Thermo Mechanical Control Process (TMCP) is een technologie waarbij door middel van ‘in-line water cooling’, hoogwaardig staal ontstaat met een hele fijne microstructuur. Hierdoor nemen de sterkte en robuustheid toe en is er minder legering nodig. High Affected Zones Toughness Technology with Fine Microstructure Imparted by Fine Particles (HTUFF-staal) maakt gelaste staalsecties sterker dankzij nanodeeltjes. Door ‘pinning’-technologie ontstaan deze nanodeeltjes, die een grove korrelstructuur voorkomen. Gelaste staalsecties kunnen zwakker worden door de sterke verhitting tijdens het lassen, maar deze technologie voorkomt deze verzwakking. Daarnaast produceert NSC staal dat resistent is tegen broosheid en corrosie. Ook produceert het concern staal dat goed vervormbaar is, zodat bij een aanvaring van de boeg de schade aan het andere schip beperkt blijft.

Duurzame scheepvaart

De bijdrage van de zeescheepvaart aan de mondiale CO2-uitstoot is aanzienlijk. Het is dan ook niet verwonderlijk dat organisaties als de International Maritime Organisation (IMO) de uitlaatgassen van zeeschepen wil reduceren. Nieuwbouw is daarvoor niet de enige oplossing. Bestaande schepen kunnen namelijk een CSNOx-installatie van het Singaporese onderzoeks- en technologiebedrijf Ecospec krijgen. In één compact proces kan daarmee zowel SO2, NOx als CO2 worden verwijderd. Chew Hwee Hong, oprichter en algemeen directeur van Ecospec, licht de werking van deze technologie toe. Zeewater wordt langs een anti-fouling behandelingsunit geleid om vervuiling van het innamesysteem te voorkomen. Daarna gaat het water in twee fasen langs een ‘closed loop’. In de eerste fase wordt SO2 verwijderd. Hiervoor krijgt het water eerst een ‘Ultra Low Frequency’ (ULF) golfbehandeling. Hierdoor kan het zeewater de SO2 effectief absorberen en omzetten in sulfaat, een stof die van nature in zeewater aanwezig is. In de tweede fase wordt door middel van ‘Ultra Low Frequency Electrolysis’ (ULFELS) het basische niveau van het water verhoogd. Daardoor wordt het zeer reactief en reductief. NOx wordt hier omgezet in stikstof en zuurstof, en CO2 wordt omgezet in calciumcarbonaat, koolstof en zuurstof. De installatie mengt het waswater vervolgens met het water uit fase 1, waarna deze mix voldoet aan de eisen voor looswater. In dit proces verdwijnt 77% van de CO2, 99% van de SO2 en 66% van de NOx zonder dat chemicaliën nodig zijn. Het systeem is compact opgezet; het is slechts anderhalve meter hoog. Daardoor kan het op veel schepen worden toegepast. Voor een efficiëntere verbranding van koolwaterstofverbindingen in gas- en stookolie beschikt Ecospec over eenzelfde soort ULF-technologie, genaamd Uflame.

Offshore: floating LNG

In de offshore-industrie ligt de focus steeds meer op Liquefied Natural Gas (LNG). Aardgas wordt doorgaans uit de zeebodem gewonnen, vloeibaar gemaakt op zeer lage temperatuur en via een pijpleiding aan land bewerkt. Havens zijn niet altijd goed uitgerust om LNG-schepen te ontvangen. Dit vereist namelijk een complexe infrastructuur en strenge veiligheidsmaatregelen. Het offshore winnen, bewerken en opslaan van LNG wordt dan ook een steeds aantrekkelijker alternatief. Het Japanse JGC ontwerpt drijvende (floating) LNG-platforms, oftewel FLNG. Abe Shigeru, executive officer bij JGC, vertelt dat op  één Floating, Production, Storage and Offloading vessel (FPSO) het gehele LNG-proces kan worden uitgevoerd: het winnen, vloeibaar maken en opslaan van LNG, zonder dat er lange pijpleidingen naar de kust nodig zijn.  En als een gasbron is uitgeput kan het platform zich eenvoudig verplaatsen. JGC ontwikkelde onder andere een 3D-model om de dimensies van een FLNG-platform te berekenen. Ook ontwikkelde het bedrijf een innamesysteem voor koud oceaanwater om het aardgas te koelen. Daarnaast voeren de medewerkers van JGC uitgebreide bewegingsanalyses uit om te beoordelen hoe het platform reageert op golfbewegingen.

Offshore in Arctisch gebied

Offshore operaties worden steeds gebruikelijker in Arctische gebieden zoals Noord-Rusland en Groenland. Het Danish Meteorological Institute (DMI) helpt de offshore olie- en gasindustrie met het monitoren en voorspellen van wind-, weer- en ijscondities in de zeegebieden rond Denemarken, Groenland en de Faroer-eilanden. Projectmanager Klaus A.H. Krane vertelt dat het DMI over een uitgebreide toolbox beschikt om bedrijven te ondersteunen in hun Arctische operaties. Deze gereedschapskist bestaat onder andere uit het monitoren en voorspellen van weersomstandigheden, de aanwezigheid van ijs(bergen), getijden en oceaanstromingen. De organisatie heeft daarvoor een informatiesysteem op internet waar de weersomstandigheden en -voorspellingen in tabellen, grafieken en kaarten te zien zijn. Ook met de logistieke planning van ijsbrekers, bijvoorbeeld om te berekenen wanneer het schip ‘just-in-time’ bevoorraad moet worden, kan het DMI van dienst zijn. Het doel van de diensten is om de ‘ice window’ zoveel mogelijk te vergroten en het operationele seizoen op te rekken tot tien à elf maanden per jaar.

Juridisch kader

Zowel de scheepvaart als de olie- en gasindustrie hebben te maken met verschillende juridische condities bij het varen of opereren op zee. Prof. Dr. Alexander Proelss, vertegenwoordiger van het cluster of excellence ‘Oceans of the Future’ en hoogleraar aan de Universiteit van Trier, geeft inzicht in deze juridische verschillen. In zijn algemeenheid behoort de eerste twaalf zeemijl vanaf de laagwaterstand van de kust tot het territoriale gebied van een land. Hier heeft een staat exclusieve soevereine rechten. De eerste maximaal tweehonderd zeemijl is een exclusieve economische zone. Ook hier heeft de staat exclusieve soevereine rechten om de levende en niet-levende rijkdommen van de zee te exploreren, exploiteren en conserveren. De staat kan hier zelf beslissen of het bijvoorbeeld visserij en windmolens toelaat. Het  continentaal plat, zoals dat in de Noordzee, begint vanaf twaalf mijl uit de kust . In dit gebied met een maximale waterdiepte van tweehonderd meter en maximaal tweehonderd  mijl uit de kust wordt veel olie en gas gewonnen. Op het continentaal plat heeft de staat exclusieve rechten, maar de grootte van dit gebied is niet voor alle landen hetzelfde. Sommige landen hebben niet eens tweehonderd mijl zee vanaf de kust. Daardoor is er overleg nodig is om grenzen vast te stellen. Buiten de zone van tweehonderd mijl en in de diepzee gaat het om gemeenschappelijk bezit van de gehele mensheid. Er is een speciale commissie in het leven geroepen, de International Seabed Authority van de Verenigde Naties, die voorstellen om dit gebied te exploreren/exploiteren beoordeelt. Vooralsnog is de technologie nog niet geavanceerd genoeg en is het nog niet rendabel om op meer dan drie kilometer  diepte naar olie en gas te boren, maar het zou een serieus conflictpunt voor de toekomst kunnen worden. Een ander mogelijk conflictpunt  is, zoals Proelss het noemt, ‘the new ice-cold war’, refererend aan het Arctische gebied waar vermoedelijk veel olie en gas in de bodem ligt opgeslagen. Rusland claimt dat het gebied tot zijn territorium behoort, waardoor het land de rechten zou krijgen om olie en gas te winnen. Daarnaast zijn er nieuwe ontwikkelingen die mogelijk tot juridische conflicten gaan leiden, zoals het exploreren en exploiteren van gashydraten, een fossiele brandstof die in de diepzee voorkomt. Ook 'climate engineering techniques’ om klimaatverandering tegen te gaan  kunnen tot juridische conflicten leiden. Een voorbeeld vormt ‘ocean iron fertilization’: ijzerdeeltjes worden aan het wateroppervlak toegevoegd zodat er phytoplankton ontstaat. Dat kan ervoor zorgen dat er meer CO2 uit de lucht verdwijnt. De methode is echter controversieel omdat het onduidelijk is wat het effect op het mariene leven is. Al deze ontwikkelingen maken duidelijk dat er veel juridische kwesties spelen rond de exploratie en exploitatie van de zee en de zeebodem. 


Meer informatie:

• presentaties van de bijeenkomst op 11 november
• Maritiem Innovatie Programma
• Future Ocean
• Sharklet
• Ecospec
• Nippon Steel Corporation
• JGC Corporation
• DMI Centre for Ocean & Ice
• International Seabed Authority

Amanda Verdonk - 11-11-2010