Waar is het snelst CO₂-vermindering te halen bij vrachtvervoer: per schip of door de lucht?

Er zijn voor alle vormen van goederentransport vijf manieren om de CO₂-emissies te verminderen: 1) minder vervoeren, 2) bij het vervoer minder voertuigkilometers afleggen, 3) per voertuigkilometer minder energie gebruiken door zuiniger gebruik van de bestaande vloot, 4) de inzet van energie-efficiëntere voer-, vaar- en vliegtuigen en 5) de inzet van duurzame brandstoffen of energiedragers met een lage of nul CO₂-uitstoot per eenheid energie. Laten we opties 1 en 2 even buiten beschouwing, dan zien we dat verduurzaming van scheepvaart misschien sneller zou kunnen gaan dan van de luchtvaart omdat er voor scheepvaart meer opties voorhanden zijn. Een deel van die opties ook op de bestaande vloot kan worden toegepast. Voor zowel luchtvaart als scheepvaart geldt echter dat veel opties voor verduurzaming pas op langere termijn beschikbaar komen of betaalbaar worden. Ook duurt het lang om de vloot te vervangen omdat vliegtuigen, maar vooral schepen heel lang meegaan. Beheersing van de groei van het goederenvervoer over lange afstanden blijft dus een heel belangrijke maatregel om deze sectoren bij te laten dragen aan het halen van de mondiale klimaatdoelstellingen. En zorgen dat goederen niet per vliegtuig vervoerd worden als het ook per schip kan, want de CO₂-footprint per tonkilometer van scheepvaart is ongeveer een factor 100 kleiner dan van luchtvaart.

#vrachtvervoer

Vliegtuig en vrachtschip

Afbeeldingen van K. Bahr (vliegtuig) en Bernard Spragg (vrachtschip) via Flickr

Vervoerwijzen vergelijken op basis van de CO2-footprint

De gevolgen voor het klimaat van verschillende vervoerwijzen kunnen op verschillende manieren worden uitgedrukt. Allereerst is er de totale uitstoot van broeikasgassen, die bepaald wordt door hoeveel CO2 en andere broeikasgassen een vervoermiddel per kilometer uitstoot en het totale aantal kilometers dat die vervoermiddelen in een land of wereldwijd afleggen. Scheepvaart is met een uitstoot van ruim 900 Mton/jaar verantwoordelijk voor zo’n 3% van de wereldwijde CO2-emissies. De wereldwijde CO2-uitstoot van de luchtvaart is eveneens zo’n 900 Mton/jaar. Daarbinnen is 15% toe te rekenen aan luchtvracht [1][2][3][4][5]. Maar voor de vergelijking van vervoerwijzen is het handiger om te kijken naar de uitstoot per eenheid transportprestatie. Voor goederenvervoer wordt die transportprestatie bepaald door het product van de hoeveelheid lading en de afstand waarover die verplaatst wordt. Deze wordt vaak uitgedrukt in tonkilometer (tkm). De relatieve uitstoot, waarop de vervoerwijzen worden vergeleken, wordt dan uitgedrukt in gram CO2 per tonkilometer (gCO2/tkm). Dit wordt ook wel de CO2- of carbon footprint per eenheid transport genoemd. Voor scheepvaart kijken we in dit artikel vooral naar zeescheepvaart. Als in dit artikel gesproken wordt over CO2-emissies dan wordt daarmee de uitstoot van alle broeikasgassen bedoeld, die via hun effect op klimaatverandering zijn omgerekend naar CO2-equivalenten. De gepresenteerde cijfers omvatten voorts de emissies “uit de uitlaat” en de broeikasgasemissies die vrijkomen bij de productie en distributie van de gebruikte brandstoffen.

Vergelijking van de CO2-footprint van scheepvaart en luchtvaart

Per tonkilometer is scheepvaart, naast railvervoer, voor het klimaat de meest duurzame manier van goederenvervoer. De CO2-emissies van zeescheepvaart hangen af van het type lading en de grootte van het schip. Voor kleine schepen, zoals gebruikt bij de kustvaart, liggen de CO2-emissies rond de 20 tot 50 gCO2/tkm. Voor grote olietankers, bulkcarriers en containerschepen zijn de emissies typisch 2 tot 10 gCO2/tkm [6]. Scheepvaart beïnvloedt het klimaat niet alleen via de emissie van CO2. Scheepsmotoren op zware stookolie stoten ook veel roet uit. Dat slaat neer op het ijs van de polen en gletsjers die daardoor minder zonlicht weerkaatsen. Het effect hiervan op de opwarming van de aarde is ongeveer een vijfde (20%) van het opwarmend effect door de CO2-emissies van scheepvaart [5][7]. Bij luchtvaart is vooral de afstand bepalend. Luchtvracht over kortere afstanden stoot gemiddeld 700 tot 1400 gCO2/tkm uit. Bij vervoer door de lucht over middellange en lange afstanden zijn de emissies typisch 500 tot 600 gCO2/tkm [6]. Maar ook hier zijn de CO2-emissies maar een deel van de invloed op het klimaat. De uitstoot van waterdamp, roet en andere vervuilende uitlaatgassen door vliegtuigen op grote hoogte (10 km) veroorzaakt condenssporen en andere wolken die warmtehuishouding van de aarde beïnvloeden. Over het netto effect hiervan vindt nog wetenschappelijk debat plaats, maar volgens een aantal bronnen [4][8] draagt dit effect tenminste evenveel bij aan opwarming van de aarde als de CO2-uitstoot van vliegtuigen. De klimaatimpact van luchtvracht is daarmee per tonkilometer ongeveer een factor 100 groter dan van scheepvaart.

Maatregelen voor reductie van de CO2-uitstoot van scheepvaart en luchtvaart

Er zijn voor alle vormen van goederentransport vijf manieren om de CO2-emissies te verminderen: 1) minder vervoeren, 2) bij het vervoer minder voertuigkilometers afleggen, 3) per voertuigkilometer minder energie gebruiken door zuiniger gebruik van de bestaande vloot, 4) de inzet van energie-efficiëntere voer-, vaar- en vliegtuigen en 5) de inzet van duurzame brandstoffen of energiedragers met een lage of nul CO2-uitstoot per eenheid energie. In omgekeerde volgorde valt hierover voor scheepvaart en luchtvaart het volgende te zeggen:

Duurzame brandstoffen

Een belangrijke maatregel om de CO2-emissies van vervoerwijzen te verminderen is overstappen op een CO2-arme of klimaatneutrale brandstof. Dat kan gaan om een andere brandstof, die wordt verbrand in een verbrandingsmotor. Maar ook de overstap naar een andere aandrijftechnologie, zoals batterij-elektrische aandrijving of brandstofcellen op waterstof. Vliegtuigen stellen hoge eisen aan hun brandstof. Fossiele kerosine kan eigenlijk alleen worden vervangen door chemisch gelijkwaardige duurzame kerosine, die is gemaakt uit biomassa of, via chemische processen, uit CO2 en duurzame waterstof [9][10][11]. Een manco van duurzame brandstoffen voor de luchtvaart is dat ze wel een oplossing bieden voor de CO2-emissies maar niet, of in mindere mate, voor de klimaateffecten door uitstoot van waterdamp, roet en andere vervuilende uitlaatgassen op grote hoogte. Vliegen op waterstof is een optie die de komende decennia in beeld zou kunnen komen. Dit vereist wel drastisch andere vliegtuigontwerpen, omdat waterstof per eenheid energie wel zeer licht is maar ook een groter volume heeft dan kerosine. Er zijn andersoortige tanks nodig en daarmee ook een heel ander ontwerp van het vliegtuig. Er is momenteel ook veel aandacht voor elektrisch vliegen, maar dat lijkt, ook op langere termijn, toch echt alleen mogelijk voor kleine toestellen en korte afstanden.

Scheepsmotoren zijn minder kieskeurig. Die kunnen, eventueel met kleine aanpassingen, draaien op een breed spectrum aan brandstoffen. Ook hebben schepen minder beperkingen met betrekking tot gewicht en volume van de brandstof en de tanks. Er wordt geëxperimenteerd met onder andere waterstof, vloeibaar methaan, methanol, en verschillende biodiesels die uit duurzame bronnen gemaakt kunnen worden. Op termijn kunnen schepen zelfs varen op ammoniak dat kan worden geproduceerd door stikstof uit de lucht te binden aan duurzaam geproduceerde waterstof [9]. Het zal echter nog decennia duren voordat alternatieve, duurzame brandstoffen voor lucht- en scheepvaart in voldoende volume geproduceerd kunnen worden tegen acceptabele kosten. Op korte termijn komen er wel steeds meer pilots voor fabricage van de brandstoffen en voor toepassing ervan in schepen en vliegtuigen. Ook zullen duurzaam geproduceerde brandstoffen in toenemende mate bijgemengd worden bij fossiele kerosine of scheepsbrandstof. Dit zijn belangrijk stappen om die toekomst dichterbij te brengen.

Vermindering van energiegebruik

Verminderen van de weerstand is een andere verduurzamingsroute. Minder weerstand leidt tot minder energiegebruik, wat bij gebruik van fossiele brandstoffen tot minder CO2-emissies leidt. Voor zowel vliegtuigen als schepen wordt er via het ontwerp continu gewerkt aan vermindering van de lucht- c.q. vaarweerstand. Zolang er nog niet genoeg duurzame energiebronnen zijn om alle fossiele brandstof voor lucht- en scheepvaart te vervangen is dit een belangrijke reductieoptie. En op langere termijn zijn zuinige vaar- en vliegtuigen belangrijk om de vraag naar duurzame brandstoffen te beheersen. Brandstof besparende maatregelen worden al veel toegepast omdat ze de vlooteigenaren ook kostenbesparing opleveren. Er zijn echter ook energiebesparende maatregelen die meer aan investering kosten dan ze op brandstofkosten besparen. Die zullen pas worden toegepast als er voldoende streng beleid is. Voor zowel de inzet van duurzame brandstoffen als verbeteringen aan vaar- en vliegtuigen geldt dat het lang duurt voor ze een groot effect hebben. Schepen en vliegtuigen gaan allebei tot wel zo’n 30 jaar mee, waardoor het meerdere decennia duurt om de bestaande vloot te vervangen door een duurzamere. Dit effect lijkt wel sterker bij scheepvaart dan bij luchtvaart. Het merendeel van de luchtvloot gaat 12 tot 25 jaar mee en oudere toestellen worden vaak minder intensief gebruikt.

Operationele maatregelen

Op korte termijn zijn er ook operationele maatregelen die bijdragen aan het verminderen van de CO2-emissies. Bij scheepvaart kan veel bespaard worden door langzamer te varen. Bij luchtvaart wordt het verbruik al geoptimaliseerd met operationele maatregelen omdat het gewicht van de mee te nemen kerosine een belangrijke factor is. Wel wordt daar gewerkt aan verbeteringen in het Europese systeem voor luchtverkeersleiding, waardoor vliegtuigen rechtstreekser naar hun bestemmingen kunnen vliegen en daardoor brandstof besparen. Voor luchtvracht is er nog een extra mogelijkheid om CO2 te besparen. Als de laadruimte onderin passagiersvliegtuigen beter wordt benut, kan dat zorgen voor minder vrachtvluchten en dus minder CO2-uitstoot [12].

Beheersing van volumegroei

Of maatregelen die de CO2-uitstoot per tonkilometer verminderen ook netto tot minder opwarming leiden, hangt af van de groei van het transportvolume. De groei in goederenvervoer hangt sterk samen met economische groei en trends als globalisering. De verwachtingen zijn dat goederenvervoer per schip en vliegtuig tot 2050 allebei met nog wel met een factor 3 of meer zullen groeien als gevolg van economische groei, toenemende consumptie en globalisering van productieketens [13]. Om de CO2-emissies van deze transportsectoren netto te reduceren moeten de emissies per tonkilometer tussen nu en 2050 dus met meer dan een factor 3 dalen. Scheepvaart en luchtvaart hebben ieder nu nog maar een aandeel van enkele procenten in de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Zonder drastische CO2-reducerende maatregelen zullen beide modaliteiten bij de huidige voorziene groei echter samen tegen het eind van deze eeuw meer broeikasgassen uitstoten dan het totaal aan emissies dat dan volgens de doelstelling van het Parijse klimaatakkoord wereldwijd nog toegestaan zou zijn (zie o.a. [14]).

Conclusie

Vanwege het grotere aantal opties en de geringere technische beperkingen zou verduurzaming van scheepvaart dus sneller kunnen gaan dan van de luchtvaart. Voor beide geldt echter dat veel opties pas op langere termijn beschikbaar komen of betaalbaar worden en dat het lang duurt om de vloot te vervangen. Beheersing van de groei van het goederenvervoer over lange afstanden blijft dus een heel belangrijke maatregel om deze sectoren bij te laten dragen aan het halen van de mondiale klimaatdoelstellingen. En zorgen dat goederen niet per vliegtuig vervoerd worden als het ook per schip kan. Als er geen alternatief voor vliegen is, dan helpt het om er voor te zorgen dat de laadruimte van passagiersvliegtuigen volledig gebruikt wordt voordat de vracht met dedicated vrachtvliegtuigen wordt vervoerd.

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Dit antwoord is geschreven door Richard T.M. Smokers

Reviewer: Oscar van Vliet

Redacteur: Frida S. Hoem

Gepubliceerd op: 10-9-2021

Wat vond je van dit antwoord? Geef ons je mening!

[1] Greenhouse gas emissions from global shipping, 2013–2015, ICCT 2017 https://theicct.org/sites/default/files/publications/Global-shipping-GHG-emissions-2013-2015_ICCT-Report_17102017_vF.pdf

[2] Shipping and the environment, Transport & Environment https://www.transportenvironment.org/what-we-do/shipping-and-environment

[3] Shipping and the climate change, Transport & Environment https://www.transportenvironment.org/what-we-do/shipping-and-environment/shipping-and-climate-change

[4] Fact Sheet | The Growth in Greenhouse Gas Emissions from Commercial Aviation, EESI 2019 https://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-the-growth-in-greenhouse-gas-emissions-from-commercial-aviation#2

[5] CO2 emissions from commercial aviation: 2013, 2018, and 2019, ICCT 2020 https://theicct.org/sites/default/files/GACA-FS-EN-oct2020.pdf

[6] STREAM Goederenvervoer 2020, Emissies van modaliteiten in het goederenvervoer – Versie 2, Anne Klein et al., CE Delft, februari 2021, publicatienummer: 21.190235.011 https://cedelft.eu/publications/stream-freight-transport-2020/

[7] Black carbon emissions and fuel use in global shipping, Bryan Comer et al., ICCT 2015 https://theicct.org/sites/default/files/publications/Global-Marine-BC-Inventory-2015_ICCT-Report_15122017_vF.pdf

[8] The contribution of global aviation to anthropogenic climate forcing for 2000 to 2018, D.S. Lee et al., Atmospheric Environment 244 (2021) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231020305689

[9] E-fuels: towards a more sustainable future for truck transport, shipping and aviation, Voltachem en TNO, 2020 https://www.voltachem.com/news/e-fuels-are-crucial-to-sustainable-heavy-transport

[10] Duurzame vliegtuigbrandstoffen uit CO2 en water, TNO, https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/roadmaps/co2-neutrale-industrie/duurzame-energie-chemie-en-materialen-uit-biomassa-via-thermochemische-conversie/duurzame-vliegtuigbrandstoffen-uit-co2-en-water/

[11] How to reduce airline emissions, Transport & Environment https://www.transportenvironment.org/what-we-do/aviation-and-eu-ets

[12] Carbon Footprinting of Combined Passenger Freight Operations in Aviation Networks, Davydenko, I.Y., Hopman, M., & Smokers, R.T.M., TNO 2020 https://repository.tno.nl//islandora/object/uuid:b462ed81-cee1-4e84-8258-1af4895bf70c

[13] ITF Transport Outlook 2019, Chapter 1. How transport demand will change by 2050, OECD/ITF 2019 https://www.oecd-ilibrary.org/sites/57f51e1e-en/index.html?itemId=/content/component/57f51e1e-en

[14] Toekomst verduurzaming luchtvaart: een actualisatie, Paul Peeters en Joris Melkert, 2021 https://www.tweedekamer.nl/debat_en_vergadering/commissievergaderingen/details?id=2021A02775

[15] Toekomst verduurzaming luchtvaart: een actualisatie, Paul Peeters en Joris Melkert, 2021 (vervolg) https://www.tweedekamer.nl/downloads/document?id=cf283429-3690-4e06-ba0f-8e3a62c4ce51&title=Toekomst%20verduurzaming%20luchtvaart%3A%20een%20actualisatie.pdf