Alternative baneavisingsmidler og -metoder - en litteraturstudie

Abstract

Formålet med denne litteraturstudien har vært å sammenstille informasjon som finnes om baneavisingsmidler og alternative metoder for å holde rullebaner snø- og isfrie. Målet har vært å finne en metode som ikke forårsaker korrosjon av flymaterialer og ikke er miljøskadelig. Det er besluttet at Evenes flystasjon skal etableres som fremskutt operasjonsbase (QRA) og hovedbase for maritime overvåkningsfly (MPA). Informasjon om forholdene på Evenes er derfor også viet plass, da det er prekært å få i stand en ordning for avising så raskt som mulig fordi Forsvaret etter planen skal være klar for QRA i januar 2022 og MPA sommeren 2022. For å holde rullebaner snø- og isfrie benyttes i hovedsak tre metoder: kjemiske, mekaniske og termiske metoder. Ved kjemisk fjerning av is og snø, benyttes baneavisingsmidler. De vanligste baneavisingsmidlene som benyttes i dag, er salter av acetat eller formiat, disse er miljøvennlige, men korrosive. Tidligere ble urea mye benyttet. Urea er lite korrosivt, men ikke miljøvennlig ettersom det inneholder nitrogen og har høyt kjemisk oksygenforbruk (KOF). Utlekking av urea kan føre til eutrofiering i nærliggende vassdrag. Betain er et relativt nytt baneavisingsmiddel. Det gir lavere miljøbelastning enn urea, men høyere enn acetat/formiat, mens de korrosive egenskapene likner de for urea. For å hindre at miljøskadelig utlekking fra avisingsmidler når resipient, kan avrenningsvannet infiltreres gjennom filtermedier som enten binder til seg eller bryter ned middelet. Avrenningen kan også samles opp og føres til et område som tåler høyere KOF-belastning, eller til kommunalt spillvannsnett eller et eget renseanlegg. God mekanisk fjerning av is og snø, og optimalisert bruk, kan minimere bruken av baneavisingsmidler. Tilstrekkelig bemanning, god opplæring av personell, nok og godt utstyr samt beslutningssystemer (intelligente rullebaner/rullebaneteknologi) er virkemidler som kan bidra til å redusere bruken. Disse virkemidlene er allerede på plass på mange flyplasser. Oppvarming av dekket på flyplasser kan redusere eller fjerne behovet for baneavisingsmidler helt. Oppvarmingen kan være hydronisk eller elektrisk. En ny metode som innebærer elektrisk ledende dekke/betong ser ut til å være relativt rimelig og effektivt sammenliknet med hydronisk oppvarming og vanlige elektriske varmekabler. I elektrisk ledende dekke blandes elektrisk ledende materiale (karbonfiber eller fiber av rustfritt stål) inn i betongen. Når spenning tilføres betongblokken utvikles varme på grunn av den høye motstanden i materialet. FFI anser at det med dagens kunnskap og teknologi er tre reelle alternativer for avising på Evenes: fortsatt bruk av formiat, bytte til betain eller elektrisk ledende dekke. Fortsatt bruk av formiat vil sannsynligvis føre til korrosjon på luftfartøyene. For å minimere korrosjon er det viktig å minimere bruken av avisingsmidler så mye som mulig og fokusere på vedlikehold og rengjøring av luftfartøyene. Ved bytte til betain må det innføres tiltak for å hindre stor KOFbelastning på nærliggende resipienter, slik som oppsamling. Ved installasjon av elektrisk ledende dekke, må hele dekket på flyplassen skiftes, men til gjengjeld vil bruken av avisingsmidler sannsynligvis kunne reduseres med ca. 90 %.

The purpose of this literature review was to gather available information regarding runway deicing. The goal was to find a deicing method that is neither corrosive nor environmentally harmful. It has been decided that Evenes Airport will be established as a quick reaction alert (QRA) and as the main base for the maritime patrol aircraft (MPA). Information regarding Evenes is therefore also present in the report because there is an urgent need for a deicing solution, as Evenes is supposed to be ready for QRA in January 2022 and for MPA summer 2022. To keep runways free from snow and ice, there are three main methods in use: chemical, mechanical and thermic methods. Chemical removal of snow and ice involves use of deicing agents. As of today, the most used deicing agents are salts of acetate and formate, which are environmentally friendly but corrosive. Urea is a deicing agent that was widely used in the past; it is not corrosive but not environmentally friendly as it contains nitrogen and has high chemical oxygen demand (COD). Leaching of urea can lead to eutrophication of nearby watercourses. Betaine is a relatively new deicing agent that has environmental impact between that of urea and formate/acetate, and its corrosive properties are close to those of urea. To prevent that environmentally harmful leachate from deicing agents reach the recipient, the leachate can be filtered through filter media that bind or break down the agent. The leachate can also be collected and led to an area that tolerates the elevated COD load, to a municipal wastewater network or a treatment plant. Good mechanical snow- and ice removal, and optimized use, can minimize the use of runway deicing agents. Sufficient staffing, good training of personnel, sufficient and good equipment as well as decision-making systems (intelligent runways/runway technology) may contribute to this. These means are already present at many airports. Heating the concrete/tarmac at airports can reduce or eliminate the need for runway deicing agents. Heating can be hydronic or electric. A new method involving electrically conductive concrete seems to be a relatively inexpensive and efficient method to heat the runway, compared to hydronic heating and normal electric heating cables. In electrically conductive concrete, electrically conductive material (carbon fiber or stainless steel fiber) is mixed into the concrete. When voltage is applied to the concrete block, heat develops because of the high resistance in the material. At Evenes, FFI considers that there are three realistic options for deicing: continued use of formate, switching to betaine, or electrically conductive concrete. Continued use of formate is likely to lead to corrosion of the aircrafts. To minimize the corrosion, it is essential to minimize the use of deicing agents as much as possible, and focus on maintenance and cleaning of the aircraft. If betaine is to be used, measures must be introduced to prevent a large COD load to nearby recipients, for instance collection of the leachate. If an electrically conductive concrete deck was to be installed, the entire deck at the airport must be replaced, but in return, the use of deicing agents could probably be reduced by approximately 90%.