Commercio marittimo ed energia nucleare: la vera opzione per rispettare il NetZero?

Immaginate una nave portacontainer in grado di raddoppiare il carico tipico della sua categoria, ma a emissioni zero. Una nave di questo tipo potrebbe conquistare rapidamente una quota di mercato enorme e avere un effetto drastico sulle dinamiche di mercato.
Si tratta di una realtà vicina, visto che le navi a propulsione nucleare riscuotono sempre più interesse, in quanto non avrebbero bisogno di essere rifornite di carburante per decenni e potrebbero operare quasi ininterrottamente per tutta la loro durata. Quindi, qual è la fregatura? In questo briefing analizziamo alcuni dei possibili problemi legati all’adozione dell’energia nucleare e le modalità di regolamentazione delle navi nucleari. 

Il nucleare non è una tecnologia nuova

Nel 1954, il mondo viveva da quasi un decennio con la minaccia di una guerra nucleare. Nel tentativo di sconfiggere la paura del nucleare, il presidente Dwight D. Eisenhower decise di dare una svolta all’energia nucleare e di cercare di commercializzarne i vantaggi. “Atomi per la pace” era un programma in tre fasi che mirava a riqualificare l’energia nucleare per attirare l’attenzione della popolazione statunitense. Le fasi dovevano concentrarsi su: energia nucleare domestica, medicina nucleare e trasporti a propulsione nucleare. La nave NS Savannah, costruita negli Stati Uniti e destinata al trasporto di merci e passeggeri, entrò in servizio nel 1962. Il reattore della nave era racchiuso in un metro e mezzo di cemento, acciaio e piombo.

Tra le altre navi mercantili nucleari sperimentali vi sono una nave tedesca (Otto Hahn) e una giapponese (Mutsu) che operarono negli anni ’60 e ’70. A parte questi esempi, la produzione di navi nucleari su scala più ampia non è andata oltre la fase sperimentale. Tuttavia, la spinta dell’industria navale a decarbonizzarsi e a tracciare un percorso verso l’azzeramento delle emissioni di gas serra (GHG) ha dato nuova linfa alle discussioni. In un mondo in cui si sta valutando la possibilità di passare dai carburanti marittimi convenzionali ad altre forme di carburante e propulsione, la propulsione nucleare sta emergendo come una possibile opzione pulita.

Oggi c’è un numero crescente di soggetti interessati all’industria navale che stanno valutando attivamente l’uso e l’adozione dell’energia nucleare come parte della più ampia iniziativa verde e della transizione verso le emissioni nette zero. Il governo britannico ha riconosciuto che la propulsione nucleare potrebbe essere una parte della soluzione al cambiamento climatico e sta ora spingendo attivamente le proposte tecnologiche per ottenere la necessaria riduzione delle emissioni di gas serra dal trasporto marittimo.

Nuove iniziative nucleari

Il nuovo Dipartimento per la Sicurezza Energetica e la Rete Zero (DESNZ) del governo britannico ha lanciato un concorso per ottenere un finanziamento fino a 20 miliardi di sterline per progettare e costruire un progetto di reattore nucleare di piccole dimensioni (SMR). Il 2 ottobre 2023, sei aziende sono state selezionate per passare alla fase successiva del concorso e sono state invitate a presentare offerte per i contratti governativi nel corso dell’anno, mentre le aziende vincitrici saranno annunciate nella primavera del 20241.

Oltre a quanto sopra, il governo britannico ha anche annunciato un pacchetto di sovvenzioni per l’industria nucleare del valore di 157 milioni di sterline. Le sovvenzioni sono state assegnate a una serie di progetti che abbracciano un’ampia gamma di tecnologie nucleari. La sovvenzione più consistente è di 77,1 milioni di sterline, disponibile per le aziende impegnate nello “sviluppo di attività nucleari avanzate”.2 Questa sovvenzione è presumibilmente destinata alle aziende che sviluppano la prossima generazione e progettazione di SMR da costruire entro il decennio.

Al di là delle iniziative britanniche, la società di classificazione American Bureau of Shipping (ABS) ha pubblicato i risultati di uno studio condotto in collaborazione con Herbert Engineering Corp. (HEC) sull’adozione di reattori nucleari avanzati a bordo di una nave portacontainer da 14.000 TEU e di una Suezmax da 157k DWT.3 I ricercatori hanno concluso che se la nave portacontainer fosse alimentata da due reattori veloci raffreddati al piombo (LFR), sarebbe sufficiente ad alimentare la nave per l’intero ciclo di vita di 25 anni. Inoltre, hanno riscontrato che ciò aumenterebbe probabilmente la capacità di carico e la velocità operativa della nave portacontainer.

Lo studio sulla nave Suezmax ha stabilito che l’alimentazione della nave con quattro microreattori a tubi di calore da 5 MW, pur riducendo la capacità di carico, potrebbe portare a un aumento della velocità operativa e alla necessità di rifornire la nave una sola volta durante i suoi 25 anni di vita. I risultati della ricerca hanno anche evidenziato che entrambe le navi concettuali non emettono CO2.

Sono in fase di sviluppo anche altri tipi di reattori alternativi agli LFR. I reattori a sali fusi (MSR) funzionano a temperature più elevate con una maggiore efficienza. Il combustibile nucleare (torio) è sospeso nel refrigerante (sale liquido fuso) e i due elementi sono collocati insieme in un contenitore. Questo riduce notevolmente il rischio di fusione del nucleo. Le MSR non sono pressurizzate e non contengono acqua, riducendo così il rischio di un’esplosione tipo Fukushima. Inoltre, producono flussi di rifiuti più ridotti e possono essere riforniti senza dover spegnere il reattore.

Molte parti interessate sono già in fase di discussione avanzata per l’adozione anticipata della propulsione nucleare. Alcuni esempi sono:

Nove organizzazioni coreane, tra cui H-Line Shipping, Hyundai Merchant Marine (HMM), Janggeum Merchant Marine (Sinokor) e Wooyang Merchant Marine, il Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), il Korea Register of Shipping e il Korea Ship & Offshore Plant Research Institute (KRISO), che hanno firmato un memorandum d’intesa per lo sviluppo di navi mercantili alimentate a MSR.4

Fortum ha firmato un memorandum d’intesa con la Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. (KHNP), proprietaria dell’impianto. (KHNP), proprietario e gestore della flotta nucleare sudcoreana e fornitore di tecnologia per l’energia nucleare, per la cooperazione e lo scambio di informazioni riguardanti le future centrali nucleari, i nuovi progetti di reattori e il funzionamento sicuro ed efficiente delle centrali nucleari esistenti.5
Samsung Heavy Industries (SHI) si è associata con una startup danese focalizzata sulla tecnologia dei reattori nucleari, Seaborg Technologies, e con KHNP, proprietario e operatore di centrali nucleari, in un consorzio che mira a sviluppare centrali nucleari galleggianti.6

La Korea Shipbuilding & Offshore Engineering (KSOE) ha presentato il progetto di una nave alimentata da SMR, in concomitanza con l’investimento di 30 milioni di dollari (circa 42,5 miliardi di won) in TerraPower, un’azienda di SMR fondata dal fondatore di Microsoft Bill Gates7.

Il cantiere navale Baltic Shipyard (Baltiysky Zavod) ha firmato un contratto con Atomflot per la costruzione di una nave di servizio multifunzionale a tecnologia nucleare, in grado di caricare e scaricare il combustibile nucleare dai reattori delle rompighiaccio nucleari e delle unità di potenza galleggianti.

Progetto di portacontainer nuclear

Nuove Sfide legali

In questo contesto, sorgono diverse questioni e domande su come verrebbero regolamentate le navi nucleari e quali sono le implicazioni legali.

Problema 1: come viene regolamentata attualmente la navigazione nucleare?

Sebbene le navi militari a propulsione nucleare siano in uso da decenni, le navi mercantili nucleari sono ancora una novità. Tuttavia, esistono regolamenti e linee guida dell’IMO sulla costruzione e il funzionamento delle navi nucleari, che sono stati recentemente integrati dalla legislazione nazionale del Regno Unito.

Il Capitolo VIII della Convenzione internazionale per la salvaguardia della vita umana in mare (SOLAS) e il Codice di sicurezza per le navi nucleari (res. A.491.XII) (Codice nucleare)9 stabiliscono i criteri per la progettazione, il funzionamento, la sicurezza e lo smantellamento delle navi nucleari. Il Codice nucleare accompagnava la Convenzione di Bruxelles del 1962 sulla responsabilità degli operatori di navi nucleari, che però non è mai entrata in vigore. Di conseguenza, l’attuale regolamentazione internazionale della navigazione nucleare costituisce una “soft law” non vincolante e le navi nucleari saranno soggette a qualsiasi legge e regolamento nazionale o regionale vincolante.

A questo proposito, il Regno Unito ha recentemente adottato misure per recepire il Capitolo VIII della SOLAS e il Codice Nucleare in una legislazione nazionale vincolante attraverso le Merchant Shipping (Nuclear Ships) Regulations10 (le UK Nuclear Ships Regulations) e le MGN 679(M) Nuclear Ships11 (le MGN). I proprietari e gli operatori di navi nucleari devono tenere a mente le seguenti norme della UK Nuclear Ships Regulations e le sezioni della MGN:

La Maritime and Coastguard Agency (MCA) deve approvare una valutazione di sicurezza e garantire che non vi siano radiazioni irragionevoli o altri rischi prima dell’inizio della costruzione (regolamento 7);

Un prerequisito per l’approvazione della MCA è anche lo sviluppo di un programma di garanzia della qualità che copra il ciclo di vita della nave, dalla progettazione allo smantellamento (regolamento 28);
La nave nucleare deve avere a bordo un manuale operativo dettagliato che includa tutte le informazioni necessarie per il funzionamento della nave in condizioni operative normali e le istruzioni per le azioni appropriate da intraprendere in caso di emergenza (regolamento 14);

Quando una nave nucleare è ormeggiata e vengono eseguiti lavori che comportano l’uso di radiazioni ionizzanti, devono essere rispettate le Radiation (Emergency Preparedness and Public Information) Regulations 2019 (sezione 7.3 MGN);

Una nave nucleare non battente bandiera britannica che intende fare scalo in un porto del Regno Unito deve fornire al porto una valutazione di sicurezza 12 mesi prima del suo arrivo nelle acque del Regno Unito (regolamento 13(5));
La mancata osservanza del Regolamento sulle navi nucleari del Regno Unito costituisce un reato penale punibile con un’ammenda o eventualmente con la reclusione (regolamento 31).

Un’altra preoccupazione fondamentale per i proprietari e gli operatori di navi nucleari è la possibilità di limitare la responsabilità in caso di perdite o danni derivanti dal funzionamento della nave. La Convenzione sulla limitazione della responsabilità per i crediti marittimi del 1976 (Convenzione LLMC) esclude esplicitamente le navi nucleari dal suo campo di applicazione (articolo 3) e quindi non offrirebbe alcuna protezione agli armatori. Inoltre, la Convenzione di Vienna sulla responsabilità civile per i danni nucleari del 1963 applica la responsabilità oggettiva ed esclusiva dell’operatore di un impianto nucleare12.

Anche la gestione e lo smaltimento delle scorie nucleari, così come l’esportazione di materiali nucleari, sono strettamente regolamentati e ci sono altre aree in cui una nave a propulsione nucleare può essere soggetta a ulteriori norme rispetto alle navi tradizionali alimentate a olio combustibile.

Infine, anche gli Stati di approdo e gli Stati di bandiera avranno già, o svilupperanno, regolamenti e requisiti per le navi nucleari. La Convenzione delle Nazioni Unite sul Diritto del Mare (UNCLOS) richiede esplicitamente alle navi a propulsione nucleare e a quelle che trasportano sostanze nucleari di “portare con sé documenti e osservare speciali misure precauzionali” quando attraversano le acque territoriali degli Stati portuali (vedi articolo 23 dell’UNCLOS).

Problema 2: Come verrebbe riconosciuta la navigazione nucleare nelle normative ambientali?

La navigazione nucleare potrebbe rivelarsi un’opzione interessante per conformarsi alle nuove normative sulle emissioni di gas serra, tra cui i regolamenti EEXI e CII dell’IMO e le misure Fit for 55 dell’UE, tra cui l’inclusione del trasporto marittimo nella direttiva sul sistema di scambio di quote di emissione (EU ETS) e il regolamento FuelEU Maritime (FuelEU Maritime). Una nave nucleare verrebbe costruita con un reattore che potrebbe funzionare per decenni senza produrre emissioni di gas serra. Al contrario, il settore nucleare è fortemente regolamentato da altre normative ambientali e la prospettiva di navi nucleari solleva preoccupazioni per le radiazioni nucleari e la contaminazione dell’ambiente.

L’energia nucleare è stata riconosciuta nelle Linee guida dell’IMO sull’intensità dei gas serra nel ciclo di vita dei combustibili per uso marittimo come fonte di elettricità/energia per produrre altri combustibili marittimi sostenibili come l’idrogeno e l’ammoniaca. In modo analogo, l’UE ha incluso attività specifiche nel campo dell’energia nucleare nell’elenco delle attività economiche sostenibili dal punto di vista ambientale ai sensi del Regolamento sulla tassonomia dell’UE.14 A fronte di questo scenario in cui le autorità di regolamentazione riconoscono (in una certa misura) il nucleare come un metodo sostenibile di produzione di energia, la domanda successiva è se le navi a propulsione nucleare siano attualmente riconosciute dalle normative ambientali come un metodo di trasporto sostenibile.

Considerando le normative sulle emissioni dell’IMO e dell’UE, è degno di nota il fatto che né le normative MARPOL EEXI e CII né le normative UE ETS e FuelEU Maritime menzionano specificamente il combustibile o la propulsione nucleare. L’IMO si è generalmente astenuta dall’identificare particolari metodi di conformità, quindi è probabile che gli armatori e gli operatori debbano testare e verificare come una nave nucleare sia conforme. Il Comitato per la protezione dell’ambiente marino dell’IMO potrebbe anche adottare delle linee guida in merito (come ha fatto di recente per l’uso dei biocarburanti nel contesto della conformità ai regolamenti CII). L’UE, invece, ha approfondito i possibili metodi di conformità, in particolare nel documento FuelEU Maritime. FuelEU Maritime regolamenta l’efficienza dei gas serra dei carburanti marittimi, calcolando i loro fattori di carbonio. L’allegato III del regolamento FuelEU Maritime include una tabella “non esaustiva” dei tipi di tecnologie che potrebbero essere considerate “a zero emissioni”, dove il nucleare è particolarmente assente. Sarebbe inoltre necessario considerare come valutare l’efficienza dei gas serra della propulsione nucleare in base alla scia.

Problema 3: Quali sono i requisiti pratici e le preoccupazioni per la sicurezza?

Sebbene i reattori come gli MSR sulle navi nucleari siano per molti aspetti più sicuri dei reattori nucleari convenzionali nelle centrali elettriche, il problema della percezione dei pericoli della tecnologia nucleare da parte dell’opinione pubblica potrebbe rappresentare un ostacolo significativo all’adozione delle navi nucleari nella navigazione mercantile. Inoltre, le navi nucleari richiederanno un equipaggio appositamente addestrato, con i requisiti specifici per la formazione dell’equipaggio stabiliti dalla normativa britannica sulle navi nucleari. Questi includono, come minimo, che l’equipaggio riceva una formazione sui principi di base dell’energia nucleare, sulla struttura e sulle prestazioni di una nave nucleare, sui principi di base dei rischi delle radiazioni e della protezione radiologica e sulle azioni da intraprendere in situazioni di emergenza.

Anche i combustibili alternativi a basso contenuto di carbonio, come l’ammoniaca e il metanolo, richiedono navi specializzate ed equipaggi appositamente formati. Pertanto, l’utilizzo di un reattore nucleare per rifornire una nave mercantile potrebbe essere considerato come un’altra opzione tra una serie di combustibili futuri che porranno ciascuno i propri requisiti e le proprie preoccupazioni in termini di praticità, economicità e, soprattutto, sicurezza. Tuttavia, l’addestramento e l’equipaggio di una nave nucleare costituiranno probabilmente una parte maggiore dei costi operativi rispetto a una nave convenzionale.

Altre domande e preoccupazioni riguardano le competenze specifiche necessarie per fornire servizi di salvataggio e/o rimozione di relitti a una nave nucleare e le modalità di acquisizione di tali competenze. Ma questa non è una novità: il sottomarino nucleare Kursk è stato recuperato con successo dal fondo marino da un consorzio olandese composto da Mammoet e Smit Salvage nell’ottobre 2001. La Russia ha anche annunciato di voler recuperare quattro reattori entro il 2030: due sul sottomarino K-159 e due sul K-2715.

Guardando più in là nel ciclo di vita di una nave, i cantieri di riparazione e di riciclaggio dovrebbero avere le conoscenze e le attrezzature necessarie per riparare e smantellare in sicurezza una nave nucleare. L’industria marittima può imparare dal settore petrolifero e del gas e le società di classificazione possono garantire che tutte le nuove navi costruite siano progettate tenendo conto della loro disattivazione sicura, in modo da garantire che questa possa avvenire in modo economicamente vantaggioso. La normativa britannica sulle navi nucleari prevede che una nave nucleare venga smantellata in conformità con il Codice Nucleare. Nel momento in cui una nave nucleare non è più idonea alla navigazione, si applicano i requisiti di autorizzazione previsti dalla sezione 1 del Nuclear Installations Act 1965 (vedi sezione 10 del MGN).

I porti potrebbero anche limitare l’accesso alle navi nucleari a causa di problemi di sicurezza, il che limiterebbe il commercio e le possibilità di noleggio. La percezione dell’opinione pubblica giocherà probabilmente un ruolo importante in questo caso. Le immagini di Three Mile Island nel 1979, Chernobyl nel 1986 o Fukushima nel 2011 saranno prevalenti fino a quando l’opinione pubblica non sarà convinta e rassicurata sul fatto che i “nuovi” reattori più piccoli montati sulle navi nucleari sono più avanzati e funzionano a temperature più basse, distinguendosi nettamente dai reattori commerciali degli anni Settanta, Ottanta e Novanta.

Problema 4: Una nave nucleare può essere adeguatamente assicurata?

Come già detto in precedenza, gli operatori delle centrali nucleari sono rigorosamente responsabili dei danni nucleari e in molti paesi gli operatori sono tenuti a stipulare un’assicurazione obbligatoria per la responsabilità civile. La maggior parte dei club P&I esclude la copertura della responsabilità per i danni derivanti dal combustibile nucleare, dalle scorie nucleari o dalla combustione del combustibile nucleare.16 Attualmente, una nave nucleare mercantile non può essere assicurata sul mercato assicurativo convenzionale e dovrebbe ottenere un’assicurazione speciale. La mancanza di opzioni assicurative e di riconoscimento da parte degli assicuratori commerciali avrebbe effetti a catena sulla redditività finanziaria delle navi nucleari.

Problema 5: Il trasporto marittimo nucleare può funzionare finanziariamente?

I problemi che la prima generazione di navi mercantili nucleari come la NS Savannah ha dovuto affrontare si riducono in gran parte alla sostenibilità finanziaria. I costi operativi superavano i profitti e queste preoccupazioni finanziarie rimangono attuali. Le navi nucleari richiedono un grosso costo iniziale per l’acquisto di combustibile nucleare e l’installazione di un reattore nucleare (sia in una nave di nuova costruzione che in un eventuale retrofit). A differenza delle opzioni di combustibile a basse emissioni a base di ammoniaca o metanolo, non sembra esserci un modo valido per preparare una nave nucleare “a doppio combustibile” che possa passare a un mezzo di propulsione alternativo quando è pratico.

Con gli SMR standardizzati costruiti e installati nei cantieri navali, la speranza è che questi costi possano essere ridotti. La società di classificazione DNV ha recentemente pubblicato il suo studio di settore Maritime Impact,17 che ha valutato il caso economico delle navi nucleari e ha concluso che potrebbero essere finanziariamente sostenibili se il prezzo dei reattori raggiungesse la fascia bassa delle loro stime (circa un costo annuale di 35-40 milioni di dollari). Anche se il costo iniziale rimarrà elevato rispetto ad altri combustibili alternativi, il vantaggio della propulsione nucleare è che i costi di gestione rimangono costanti e non sono soggetti alle fluttuazioni dei prezzi, poiché le navi nucleari possono funzionare per anni senza bisogno di rifornimento.

 Il nucleare è un’opzione valida per raggiungere le emissioni nette a zero nel settore marittimo?

La comunità internazionale ha previsto e adottato norme per le navi nucleari decenni fa e il recente Regolamento sulle navi nucleari del Regno Unito ha portato tali norme nel 21° secolo. Pertanto, esiste già il quadro giuridico per la costruzione e il funzionamento delle navi mercantili nucleari. Sebbene i regolamenti internazionali e dell’UE sulle emissioni non facciano espressamente riferimento alla propulsione nucleare, si tratta di un mezzo di trasporto a zero emissioni che viene seriamente testato dall’industria marittima. Sarà quindi importante che le autorità di regolamentazione tengano il passo con l’appetito che si sta sviluppando a livello commerciale per la navigazione nucleare.

È evidente che la navigazione mercantile nucleare deve affrontare una battaglia in salita per affermarsi come l’opzione preferita a zero emissioni nel momento in cui l’industria marittima cerca di decarbonizzarsi. Tuttavia, è certamente un concorrente credibile insieme ad altre opzioni di combustibili alternativi come il metanolo, l’idrogeno e l’ammoniaca. Ogni opzione deve affrontare le proprie sfide e, in ultima analisi, è necessario prendere in considerazione tutti i fattori per valutare dove e quando l’opzione nucleare ha senso, tenendo conto delle preoccupazioni relative alla sicurezza, ai requisiti pratici e ai costi. Queste misure si spera possano garantire il successo futuro della seconda generazione di navi nucleari.

Grazie HFW per i dati e i commenti che hanno permesso questo pezzo