Het cat fine-probleem – oorsprong en risico’s
De scheepvaart is gewend aan grootschalige uitdagingen, van de ingewikkelde logistiek van de wereldhandel tot de risico’s van stormen en golven. Toch is een van de grootste bedreigingen waar ze mee te maken heeft de kleine deeltjes die bekendstaan als cat fines. Cat fines in residuaire stookolie vormen een aanzienlijk gevaar als ze niet effectief worden verwijderd, en de eerste stap in de bestrijding ervan is begrijpen waar ze vandaan komen en welke schade ze kunnen veroorzaken.
Wat zijn cat fines precies?
‘Cat fine’ is een afkorting van ‘catalytic fine’, een type microscopisch deeltje dat in residuaire olie achterblijft na raffinage. Moderne raffinaderijen gebruiken eerst atmosferische en vacuümdistillatie, waarmee de meest vluchtige, hoogwaardigere producten uit de top van de destillatiekolom worden gewonnen. Daarna maken ze gebruik van thermische en katalytische processen om de resterende ruwe olie verder op te delen in extra fracties. Bij katalytisch kraken worden synthetische kristallijne zeolieten gebruikt – poreuze minerale verbindingen van aluminium en silicium – om de hardnekkige oliemoleculen af te breken.
Onvermijdelijk belandt een deel van de zeolietkatalysatoren in residuaire olieproducten. De fijne deeltjes variëren in grootte van het submicronbereik tot ongeveer 100 micron, ofwel van een stofdeeltje tot de breedte van een menselijke haar. Ook hun dichtheid varieert, en terwijl grotere deeltjes zich in olie kunnen afzetten, kunnen kleinere cat fines met lagere dichtheid in de brandstof blijven zweven.
Het belangrijkste is dat cat fines schurend en extreem hard zijn, met een hardheid tot 8,2 op de schaal van Mohs. Dat is hard genoeg om staaloppervlakken te krassen of erin vast te komen zitten – vooral die tussen de bewegende delen van scheepsmotoren.
De schade die cat fines veroorzaken
Wanneer cat fines beschermingssystemen passeren en via de motorinjector binnendringen, kunnen ze vast komen te zitten tussen de zuigerveer en de cilinderwand – een opening die in microns wordt gemeten. Bij elke slag van de zuiger worden de deeltjes in de gladde oppervlakken vermalen, waardoor groeven ontstaan die zich na verloop van tijd ophopen. Schurende schade kan niet alleen in de cilinders optreden, maar ook in de injectoren en in componenten zoals brandstofpompen en kleppen.
Zelfs de kleinste deeltjes kunnen aanzienlijke schade veroorzaken, en het risico is niet alleen langdurige mechanische slijtage. In hoge concentraties kunnen cat fines acute, catastrofale schade veroorzaken in een opvallend korte tijd.
Een online beschikbaar rapport beschrijft een cat fine-aanval die een motor in slechts 100 uur gebruik verlamde. Toen de motor werd gedemonteerd, ontdekten technici dat “alle zuigers en cilinderwanden volledig vernietigd waren en vervangen moesten worden.” Zoals gerapporteerd aan CIMAC, wees MAN’s PrimeServ-team cat fines aan als oorzaak in 190 van de 226 gevallen (84%) van schade aan cilinderwanden in een periode van drie jaar.
Het repareren van dergelijke schade is extreem kostbaar, met meldingen van claims variërend van 300.000 tot 1,5 miljoen Amerikaanse dollar. Dit maakt cat fines tot een probleem niet alleen voor reders en exploitanten, maar ook voor degenen die hun schepen verzekeren.
Een blijvend probleem
Meldingen van schade door cat fines zijn al lange tijd een gegeven in de maritieme sector, en verschenen voor het eerst in de jaren tachtig. De stijgende olieprijzen in de jaren zeventig hadden raffinaderijen ertoe gebracht hun gebruik van katalytisch kraken uit te breiden, om zo meer waardevolle producten uit de beschikbare ruwe olie te winnen. Maar om te voldoen aan de huidige zwavelgrenswaarden voor scheepsbrandstof is nog intensiever kraken nodig, waardoor het proces meer voorkomt dan ooit – en daarmee ook het risico van cat fines. Nog erger, met de invoering van nieuwe katalysatoren kunnen er zelfs nog hardere cat fines ontstaan.
Aangezien de katalysatoren zelf duur zijn, zou men verwachten dat raffinaderijen meer moeite doen om ze uit bunkerolies te houden. In werkelijkheid winnen raffinaderijen zoveel mogelijk van de katalysator terug en hergebruiken ze deze. Na een bepaald punt is het voor hen echter niet langer praktisch of economisch haalbaar om verder te gaan.
Met andere woorden, het probleem van cat fines zal blijven bestaan. Sterker nog, de niveaus van cat fines in brandstof worden steeds onvoorspelbaarder, zowel in de bunkers zelf als door het mengen van brandstoffen. Wat zeker is, is het belang van een effectieve brandstoflijn die zich kan aanpassen aan brandstofvariaties, zelfs wanneer de brandstoffen aan boord veranderen.