IMO Tier III: cosa prevede per le navi e quale reagente per SCR

Per un impianto industriale a terra l’abbattimento degli ossidi di azoto è una questione di limiti allo scarico. Per una nave è una condizione di esercizio: in alcune aree di navigazione, senza un sistema conforme, non si può operare. E il problema non si risolve rallentando la produzione.

In questa guida vediamo cosa prevede lo standard IMO Tier III, dove si applica, come funziona la riduzione catalitica selettiva (SCR) che la maggior parte delle navi usa per rispettarlo, quanto reagente consuma e quali requisiti deve avere la soluzione da imbarcare.

Cos’è IMO Tier III

IMO Tier III è il terzo e più severo livello dei limiti alle emissioni di ossidi di azoto dei motori diesel marini, stabiliti dall’Organizzazione Marittima Internazionale (IMO) nella regola 13 dell’Annesso VI della Convenzione MARPOL. Riguarda i motori con potenza superiore a 130 kW, indipendentemente dalla stazza della nave, esclusi quelli destinati solo all’emergenza. Le modifiche alla regola e la designazione delle nuove aree ECA sono adottate dal Comitato per la protezione dell’ambiente marino dell’IMO (MEPC).

I limiti sono cresciuti per gradi. Tier I e Tier II sono validi in tutto il mondo, mentre il Tier III si applica solo nelle aree di controllo delle emissioni di NOx e chiede una riduzione di circa l’80% rispetto al Tier I. Fuori da queste aree resta valido il Tier II.

I limiti Tier I, II e III

I limiti sono espressi in grammi di NOx per kWh e dipendono dalla velocità di rotazione del motore (n, in giri al minuto): i motori lenti possono emettere di più di quelli veloci.

Limiti in g/kWh secondo la regola 13 dell’Annesso VI MARPOL.

A quali navi si applica

Il Tier III riguarda i motori installati sulle navi costruite dopo la data fissata per ciascuna area ECA. Per data di costruzione si intende di norma l’impostazione della chiglia: conta quando la nave è stata costruita, non quando naviga nell’area.

Le navi costruite prima della data applicabile non devono adeguarsi: possono continuare a navigare nelle ECA rispettando lo standard previsto per il loro anno di costruzione. Lo standard può cambiare in caso di interventi sui motori, con regole diverse a seconda del tipo di intervento:

• motore sostitutivo identico: resta valido il Tier della data di costruzione della nave;
• modifica sostanziale o aumento di potenza di un motore esistente: si applica il Tier della data di costruzione della nave (il Tier I per le navi costruite prima del 2000);
• motore sostitutivo diverso o motore aggiuntivo: si applica il Tier in vigore alla data di installazione, anche se in alcuni casi l’amministrazione di bandiera può accettare un motore Tier II al posto di un Tier III.

La regola esclude i motori usati solo in emergenza e prevede alcune esenzioni dal Tier III per determinate navi di piccole dimensioni. Per una nave specifica il riferimento sono la società di classificazione e l’autorità di bandiera.

Dove si applica: le aree ECA per gli NOx

Le aree di controllo delle emissioni (ECA, Emission Control Areas) sono zone di mare in cui valgono limiti più severi di quelli globali. Non tutte le ECA, però, riguardano gli ossidi di azoto: alcune regolano solo zolfo e particolato.

Situazione aggiornata a ottobre 2026. L’entrata in vigore dell’area e la data di costruzione da cui si applica il Tier III sono due cose distinte: per l’Artico canadese, per esempio, l’area è operativa dal 2026, ma l’obbligo riguarda le navi costruite dal 2025. Altre aree, come l’Atlantico nord-orientale, sono in fase di designazione.

Il caso del Mediterraneo genera spesso confusione. Dal 2025 è un’area a emissioni controllate, ma solo per lo zolfo, con l’obbligo di combustibili allo 0,10%: per gli ossidi di azoto valgono i limiti globali. Una nave che opera solo nel Mediterraneo non è quindi soggetta al Tier III, mentre lo è se entra in una delle ECA per gli NOx, per esempio nel Mare del Nord o nel Baltico.

Come si rispetta il Tier III: SCR e alternative

I soli interventi sulla combustione non bastano a raggiungere i limiti del Tier III. Servono sistemi dedicati o motori progettati diversamente, e la soluzione più diffusa è la riduzione catalitica selettiva (SCR).

Perché a bordo si usa la SCR

Le tecnologie di abbattimento degli NOx con un reagente azotato sono due: la riduzione catalitica selettiva (SCR) e quella non catalitica (SNCR). La differenza, spiegata nell’approfondimento sulla differenza tra SCR e SNCR, sta nel catalizzatore, che permette alla reazione di avvenire a temperature molto più basse.

La SNCR lavora indicativamente tra 850 e 1.050 °C, temperature tipiche dei forni e delle grandi camere di combustione, che i gas di scarico di un motore diesel marino non raggiungono. La SCR lavora invece tra circa 250 e 450 °C, un intervallo compatibile con lo scarico dei motori marini, e riduce gli ossidi di azoto fino al 90%.

Le vie di conformità a confronto

La SCR non è l’unica strada. La scelta dipende dal tipo di motore, dal combustibile e dal profilo operativo della nave:

Sulla flotta esistente, sui motori diesel convenzionali e su molte navi alimentate con combustibili alternativi, la SCR resta la soluzione di riferimento.

Come funziona la SCR: dalla soluzione di urea all’azoto

Il sistema SCR trasforma gli ossidi di azoto in due sostanze innocue, azoto e vapore acqueo. A fare il lavoro è l’ammoniaca, ma a bordo non si imbarca ammoniaca: è tossica e difficile da gestire. Si imbarca una soluzione di urea, che si trasforma in ammoniaca direttamente nel condotto di scarico, solo nel momento in cui serve. È lo stesso principio usato negli impianti industriali, descritto nell’articolo sull’abbattimento delle emissioni NOx negli impianti industriali.

Le fasi del processo

1. Stoccaggio: la soluzione di urea è conservata in un serbatoio dedicato, mantenuto nell’intervallo di temperatura corretto per evitare la cristallizzazione.
2. Dosaggio: una centralina calcola istante per istante la quantità di reagente necessaria, in base al carico del motore e alla quantità di NOx misurata dai sensori nello scarico.
3. Iniezione: la soluzione viene spruzzata nel condotto di scarico, a monte del catalizzatore, da un iniettore che la nebulizza in goccioline finissime, spesso con l’aiuto di aria compressa.
4. Decomposizione: a contatto con i gas caldi l’acqua evapora e l’urea si decompone, liberando ammoniaca e anidride carbonica.
5. Miscelazione: un tratto di condotto, spesso dotato di miscelatori statici, distribuisce l’ammoniaca in modo uniforme nella corrente gassosa.
6. Reazione catalitica: sulla superficie del catalizzatore l’ammoniaca reagisce con gli ossidi di azoto e li trasforma in azoto e acqua.
7. Controllo: un sensore a valle verifica il risultato e la centralina corregge il dosaggio.

Le reazioni chimiche

Il processo avviene in due tempi. Prima l’urea si trasforma in ammoniaca: per effetto del calore si scinde in ammoniaca e acido isocianico, che reagisce a sua volta con il vapore acqueo e libera altra ammoniaca. Il risultato complessivo è che da una molecola di urea si ottengono due molecole di ammoniaca e una di anidride carbonica:

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2 NH₃ + CO₂

Poi, sul catalizzatore, l’ammoniaca riduce gli ossidi di azoto. La reazione principale riguarda il monossido di azoto (NO), che costituisce la gran parte degli NOx emessi da un motore diesel:

4 NO + 4 NH₃ + O₂ → 4 N₂ + 6 H₂O

Quando nello scarico è presente anche biossido di azoto (NO₂), si attiva una seconda reazione più veloce, che coinvolge NO e NO₂ insieme. In entrambi i casi i prodotti finali sono gli stessi: azoto, che è il componente principale dell’aria, e vapore acqueo.

Il catalizzatore non si consuma nella reazione: offre la superficie su cui avviene e abbassa la temperatura necessaria. In campo navale si usano soprattutto catalizzatori a base di ossidi di vanadio, tungsteno e titanio, resistenti allo zolfo presente nei combustibili marini.

Cosa può compromettere il funzionamento

L’efficienza della SCR dipende da un equilibrio preciso tra temperatura, dosaggio e qualità del reagente:

• temperatura troppo bassa: sotto una certa soglia, indicativamente intorno ai 200-250 °C, l’urea non si decompone del tutto e forma depositi solidi nel condotto e sull’iniettore. Per questo molti sistemi non dosano il reagente ai bassi carichi;
• zolfo nel combustibile: a bassa temperatura l’ammoniaca può reagire con i composti dello zolfo e formare bisolfato d’ammonio, che sporca il catalizzatore. I combustibili a basso tenore di zolfo obbligatori in molte ECA riducono questo rischio;
• dosaggio eccessivo: l’ammoniaca che non reagisce esce dallo scarico (il cosiddetto ammonia slip). Alcuni sistemi montano a valle un piccolo catalizzatore di ossidazione che la elimina;
• reagente fuori specifica: una concentrazione diversa da quella prevista falsa il dosaggio, mentre impurità metalliche e minerali si depositano sul catalizzatore e ne riducono l’attività nel tempo.

L’ultimo punto è l’unico che dipende direttamente dalla scelta del fornitore, ed è per questo che la qualità del reagente conta quanto quella dell’impianto.

AUS40 e ISO 18611: il reagente per le navi

Qui sta la differenza che più spesso viene fraintesa negli uffici acquisti. Sulle navi con grandi motori diesel il reagente standard è l’AUS40, una soluzione acquosa di urea al 40% normata dalla ISO 18611. La soluzione al 32,5% usata nell’autotrasporto, nota come AdBlue, è un prodotto diverso e risponde a un’altra norma, la ISO 22241.

La concentrazione più alta è una questione di spazio e di peso: a parità di NOx da abbattere, una soluzione al 40% occupa meno volume, e a bordo volume e dislocamento sono vincoli reali.

Questa scelta ha una contropartita. L’AUS40 cristallizza intorno a 0 °C, quindi serbatoi e linee vanno mantenuti in temperatura. È un aspetto da concordare con il fornitore dell’impianto SCR, perché incide sulla gestione della cisterna in navigazione e in sosta. La concentrazione corretta resta comunque quella prevista dal costruttore del sistema installato: il dosaggio dell’SCR è calibrato su quella specifica.

Cosa comporta il Tier III a bordo

Oltre alla conformità del reagente, l’esercizio di un sistema SCR introduce alcune variabili di gestione:

• passaggio tra Tier II e Tier III: molti sistemi SCR vengono attivati solo all’ingresso nelle aree ECA per gli NOx, mentre fuori dalle ECA il motore può funzionare in modalità Tier II. Il cambio di modalità va registrato a bordo con data, ora e posizione della nave all’ingresso e all’uscita dall’area;
• certificazione: la conformità del motore si dimostra con il certificato EIAPP (Engine International Air Pollution Prevention), rilasciato secondo il NOx Technical Code, che per i motori con SCR riguarda l’insieme di motore e sistema di trattamento;
• spazio in sala macchine: reattore catalitico, sistema di dosaggio e serbatoio richiedono spazio, un aspetto da considerare fin dalla progettazione o in fase di refit;
• materiali e tracciabilità: la soluzione ureica richiede materiali compatibili lungo tutta la catena, dalla cisterna di terra al serbatoio di bordo, e la documentazione del prodotto imbarcato fa parte della dimostrazione di conformità.

Quanto reagente consuma un sistema SCR

Il consumo dipende da quanti ossidi di azoto il motore produce e da quanti ne deve eliminare per passare dal Tier II al Tier III. Come ordine di grandezza, per un motore diesel marino servono indicativamente 10-20 litri di AUS40 per MWh prodotto, cioè circa il 5-10% del consumo di combustibile in massa. I valori più alti riguardano i motori lenti a due tempi, che partono da emissioni più elevate.

Il dato serve a dimensionare la cisterna e a stimare l’autonomia in ECA, ma va confermato con il costruttore del sistema: il consumo reale cambia con il carico, il motore e il tempo effettivamente trascorso nelle aree controllate.

Come si rifornisce: il bunkeraggio dell’AUS40

Il rifornimento di AUS40 segue una logica simile al bunkeraggio del combustibile. Le modalità più comuni sono:

• autobotte in banchina, collegata direttamente al serbatoio di bordo durante la sosta in porto;
• tank da 1.000 kg (IBC), da caricare a bordo per quantità contenute o per navi con serbatoi piccoli;
• bettolina, cioè un mezzo navale di rifornimento, nei porti dove il servizio è disponibile.

La disponibilità di AUS40 conforme non è uniforme in tutti i porti. Conviene pianificare il bunkeraggio sulla rotta, tenendo conto dei consumi previsti in ECA, e non affidarsi all’ultimo scalo utile. A ogni consegna conviene richiedere la documentazione analitica del lotto, che attesta la conformità del prodotto imbarcato alla ISO 18611.

Controlli e conseguenze della non conformità

Il rispetto del Tier III viene verificato durante le ispezioni del Port State Control, cioè i controlli che lo Stato del porto di approdo effettua sulle navi straniere. Gli ispettori possono controllare i certificati (EIAPP e certificato internazionale di prevenzione dell’inquinamento atmosferico), il registro dei cambi di modalità Tier II/Tier III, il funzionamento del sistema SCR e la documentazione del reagente imbarcato.

Le carenze riscontrate possono portare a rilievi da risolvere entro un termine, al fermo della nave nei casi più gravi e a sanzioni previste dalla legislazione dello Stato del porto. Anche un guasto del sistema SCR durante la navigazione in ECA va gestito: in genere va comunicato all’autorità di bandiera e allo Stato del porto di destinazione, secondo le procedure previste. Per questo affidabilità dell’impianto e qualità del reagente sono anche una questione di continuità operativa.

Qualità del reagente e integrità del catalizzatore

Il catalizzatore è il componente più delicato del sistema SCR, ed è anche il primo a risentire di un reagente fuori specifica.

Impurità metalliche, residui minerali dovuti ad acqua non adeguatamente trattata e contaminazioni raccolte durante la logistica si depositano sulla superficie del catalizzatore e ne riducono gradualmente l’attività. L’effetto non è immediato né evidente: si manifesta come una perdita progressiva di efficienza, che diventa un problema nel momento meno opportuno, cioè durante un controllo.

Per questo la purezza dell’acqua di diluizione e il controllo analitico lotto per lotto non sono un dettaglio di capitolato: sono la condizione perché il sistema continui a fare quello per cui è stato installato.

Conclusione

Il Tier III non è un obbligo generalizzato, ma un requisito legato alle aree di navigazione: vale nelle ECA per gli NOx, che sono aumentate nel tempo e potrebbero aumentare ancora. Per le navi che operano in queste aree, il rispetto dei limiti passa quasi sempre dalla tecnologia SCR, che a sua volta dipende da un reagente conforme e da una fornitura affidabile.

Prima di scegliere un fornitore di AUS40, conviene fargli tre domande:

• Il prodotto è conforme alla ISO 18611 e per ogni lotto è disponibile la documentazione analitica?
• Come garantite che concentrazione e purezza restino costanti da un lotto all’altro e lungo il trasporto?
• In quali porti e con quali modalità potete consegnare, e con quale preavviso?

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Domande frequenti su IMO Tier III e SCR navale