Международная федерация владельцев танкеров, загрязняющих окружающую среду (ITOPF), опубликовала доклад, в котором сравниваются последствия разливов водорода и традиционных разливов нефти. Основное внимание уделяется уникальным последствиям, связанным с токсичностью и реакционной способностью водорода.
В докладе «Судьба, поведение и потенциальный ущерб и обязательства, возникающие в результате разлива водорода в морскую среду» отмечается, что водород рассматривается как один из вариантов декарбонизации судоходства. Он является одним из немногих видов альтернативного топлива, которое можно классифицировать как «безэмиссионное» (при условии, что водород производится путем электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии, то есть является «зеленым водородом»).
Водород в качестве топлива для судоходства может использоваться в различных состояниях, например, в сжиженном или сжатом виде в двигателях внутреннего сгорания, или в виде сжиженного водорода (LH2) в топливных элементах. Из-за экономических и технических барьеров, с которыми сталкивается развитие водородных технологий и инфраструктуры, эта отрасль еще не достигла зрелости по сравнению с другими видами альтернативного морского топлива. Поэтому данные технологии могут развиваться в будущем, причем один из форматов потенциально может оказаться более технически жизнеспособным, чем другие.
Стандартная европейская классификация поведения (SEBC) относит водород к газам (G). Во время инцидента опасные свойства водорода будут определять первые действия и меры реагирования, за которыми последуют конкретные действия, связанные с его классификацией поведения.
Водород обладает рядом свойств. Температура кипения -253 °C. При нормальных условиях водород представляет собой газ. Удельный вес жидкости (при -253 °C): 0,071. Водород примерно в 14 раз менее плотный, чем вода, поэтому в жидком виде LH2 будет плавать на поверхности воды. Удельный вес газа (при -253 °C): 1,338. Насыщенный пар тяжелее воздуха и будет оставаться вблизи земли, пока температура не повысится. Удельный вес пара (при температуре окружающей среды): 0,067. Пары водорода при температуре окружающей среды значительно легче воздуха (обладают плавучестью) и легко рассеиваются на открытых или хорошо проветриваемых участках. Водород не растворяется в воде (в том числе сточной) или морской воде. Диапазон воспламеняемости: 4,0 – 75,0 (об.%). За пределами этого диапазона смесь водорода и воздуха не воспламеняется.
Опасности водорода при разливе в морской среде, в основном, связаны с его воспламеняемостью и взрывоопасностью, что может привести к прямым последствиям для здоровья и безопасности.
LH2 не воспламеняется, однако его пары имеют диапазон воспламеняемости 4 – 75 (об.%), который можно определить с помощью специального оборудования. За пределами этого диапазона смесь водорода и воздуха не воспламеняется. Этот диапазон шире, чем у обычных видов топлива, таких как дизельное топливо, которое имеет гораздо меньший диапазон воспламеняемости: 0,6 – 5,5 (об.%). В не замкнутом пространстве выброс LH2 из резервуара или трубопровода будет быстро смешиваться и рассеиваться в атмосфере, достигая концентраций ниже 4% нижнего предела воспламеняемости (НПВ). Только небольшая область вблизи места утечки, вероятно, достигнет концентрации, которая позволит водороду воспламениться.
В замкнутом пространстве, где горючие пары не могут рассеиваться, небольшая утечка приведет к образованию стратифицированного слоя водорода в высоких точках этого пространства (например, на высоте потолка), что может привести к образованию горючей смеси паров и воздуха. Внутри резервуара для хранения топлива процентное содержание водорода почти чистое, и поэтому условия не находятся в диапазоне его воспламеняемости. Однако после утечки/разрыва образуется облако паров, и как только оно смешается с воздухом, когда его концентрация достигнет между НПВ (4% объема) и верхним пределом воспламеняемости (ВПВ) (75% объема), смесь может поддерживать пламя при воспламенении. Если воспламенение происходит немедленно, вероятно, произойдет вспышка, которая будет продолжаться до тех пор, пока не израсходуется все топливо. Водородно-воздушное пламя бесцветно и поэтому плохо видно, особенно в дневное время. Водородное пламя также имеет низкую теплоотдачу, поэтому трудно определить местоположение пожара, пока не окажешься в непосредственной близости.
Водород имеет широкий диапазон пределов взрывоопасности (15 – 59 (об.%) ), и в результате даже небольшие утечки могут привести к возгоранию или взрыву. Если водород концентрируется в замкнутом пространстве, существует значительный риск возгорания и взрыва, а это означает, что даже невидимая искра или разряд статического электричества могут вызвать воспламенение. Воспламенение горючей смеси паров и воздуха может привести к переходу от дефлаграции к детонации (DDT) и последующему сильному взрыву из-за высокой скорости горения водородно-воздушного пламени и более коротких расстояний горения, необходимых для инициирования DDT. Такие случаи были зарегистрированы в прошлом, но они непредсказуемы и в настоящее время недостаточно изучены.
Выброс сжатого водорода в достаточных количествах может создать опасное избыточное давление, которое может привести к прямым и косвенным опасностям из-за повреждения зданий или разлетающихся обломков. Избыточное давление может возникать в результате невоспламенившихся выбросов газа, находящегося под давлением, или в результате воспламенения облака выброшенного горючего газа.
В определенных условиях LH2 потенциально может подвергнуться взрыву расширяющихся паров кипящей жидкости (BLEVE), который представляет собой взрыв, вызванный разрывом резервуара, содержащего жидкость под давлением, температура которой превысила температуру кипения -253 °C. Это может произойти, если температура резервуара повысится, а системы выпуска газа выйдут из строя.
При воздействии окружающей среды разлитый LH2 может привести к быстрой фазовой трансформации (RPT), которая представляет собой беспламенное избыточное давление из-за очень быстрого изменения фазы с жидкой на газообразную. Облако паров расширяется так быстро, что происходит звуковой удар и локализованное избыточное давление. Сообщается, что инцидентов RPT с LH2 не было, а некоторые исследования показывают, что вероятность возникновения RPT, вызванного LH2, значительно меньше, чем у СПГ. Как и события DDT, события RPT с участием LH2 в настоящее время недостаточно изучены.
Как и любой газ в замкнутом пространстве, высокие концентрации паров водорода вытесняют кислород из воздуха, снижая доступность кислорода и приводя к удушью в замкнутых помещениях.
Криогенная температура LH2 приведет к замерзанию любой ткани (растения или животного) при контакте и может привести к тому, что материалы станут хрупкими и потеряют свою прочность или функциональность.
Короткое время пребывания LH2 в морской среде и высокая летучесть означают, что претензии, возникающие в результате инцидентов с участием этого альтернативного топлива, будут сильно отличаться от тех, которые связаны с обычными разливами стойких углеводородных масел.
Претензии по очистке и превентивным мерам, как ожидается, будут связаны с различными мерами, такими как контроль источника, меры по тушению пожара, мониторинг с помощью экспертного моделирования или датчиков, установленных на БПЛА/ТНПА, и, возможно, удаление бункерного топлива. Традиционные меры по очистке будут невозможны, и, следовательно, претензии, связанные с затяжной операцией по очистке разлива, не возникнут.
Однако претензии, связанные с травмами и гибелью людей, могут быть значительными. Риски, связанные с пожаром, взрывами, криогенным повреждением и удушающими парами, могут привести к смерти или травмам, изменяющим жизнь, для экипажа, пассажиров, ближайших операторов и населения.
Претензии, связанные с ущербом окружающей среде, вероятно, будут географически ограничены по сравнению с ущербом от разливов нефти. В определенных обстоятельствах могут быть проведены исследования после разлива, чтобы установить серьезность и масштаб ущерба. Меры по восстановлению, вероятно, будут минимальными и ограничены небольшой территорией.
Вместо претензий о возмещении ущерба имуществу, связанных с очисткой и косметическим ремонтом загрязненного нефтью имущества, претензии, связанные с LH2, вероятно, будут связаны с пожаром, взрывом или криогенным повреждением. Следовательно, может потребоваться структурный ремонт или замена, что, вероятно, будет более дорогостоящим и потенциально трудоемким.
Претензии о возмещении экономических убытков в результате пожара или взрыва могут включать закрытие/нарушение работы порта и связанные с этим расходы на простой, убытки от поврежденного/уничтоженного имущества, потери местной аквакультуры из-за гибели запасов и местные потери в результате запрета на рыболовство. Также могут иметь место воздействия на коммерческие водозаборы и туризм.
