מכלית נפט

מכלית נפט היא אוניית משא המיועדת לשינוע נפט בתפזורת. קיימים שני סוגים עיקריים של מכליות נפט: מכליות לנפט גולמי ומכליות לתזקיקי נפט. מכליות נפט גולמי מעבירות כמויות גדולות של נפט מאתר הפקתו לבתי הזיקוק. מכליות של תזקיקי נפט הן בדרך כלל אוניות קטנות הרבה יותר ומיועדות להעברת מוצרים פטרוכימיים מבתי הזיקוק לצרכנים.
מכליות מסווגות בדרך כלל גם בהתאם לגודלן. קטגוריות הגודל של מכליות נפט נעות בין מכליות המיועדות לשיט נהרות ותעלות, או לשיט חופים במעמס של אלפי טון בודדים, עד מכליות-על לנפט גולמי במעמס של 550,000 טון שהן האוניות הגדולות בעולם. מכליות נפט משנעות כ-2 מיליארד טון נפט בכל שנה. מידת יעילות שינוע נפט במכליות היא שנייה רק להעברת נפט בצנרת ועלותה כ-2–3 סנט לגלון אמריקאי.
במהלך השנים פותחו סוגים שונים של מכליות מתמחות, כמו מכליות תדלוק צבאיות היכולות לתדלק כלי שיט הנמצאים בתנועה, אוניות המשלבות יכולת נשיאת עפרות, מטעני צובר ונפט, ומכליות העוגנות באופן קבוע סמוך לאתרי הפקת נפט ומשמשות כמצבור שט. מכליות נפט היו מעורבות בכמה מאירועי זיהום נפט החמורים בהיסטוריה, ולכן מכליות נפט מאז שלהי המאה ה-20 נתונות לתקנות בנייה ותפעול מחמירים.

תולדות התפתחות מכליות הנפט

הטכנולוגיה לשינוע נפט התפתחה במקביל להתפתחותה של תעשיית הנפט. אף שקיימים ממצאים המצביעים על שימוש אנושי בנפט גולמי עוד בתקופות פרה-היסטוריות, הניצול המסחרי המודרני הראשון של נפט החל בשנות ה-50 של המאה ה-19 עם הפקת פרפין. באותה תקופה שונע נפט גולמי בכדי חרס ממקום הפקתו בצפון בורמה לגדת נהר שם נשפך למכל באונייה. בשנות ה-50 של המאה ה-19 הפכו שדות הנפט בפנסילבניה למקור בולט למוצר זה, לאחר שנמצא נפט בטייטוסוויל (Titusville) שבפנסילבניה. באר הנפט הראשונה בארצות הברית נקדחה בשנת 1859, ובתחילה הפיקה כ-10 חביות נפט ביום. בתוך שנתיים הפיק שדה הנפט בטיטוסוויל כ-3,000 חביות ביום. באותה תקופה החל הנפט לשמש כמקור בולט לדלק לתאורה, במקום שמן שהופק עד אותה עת מדגים, מלווייתנים וממקורות צמחיים, והחל יצוא של נפט בדרך הים.
בתחילה שונע הנפט בחביות עץ בנפח של 40 גלון (כ-150 ליטר). אולם לשינוע נפט בחביות עץ מספר חסרונות בולטים, בהם משקל החבית. משקלה של חבית ריקה היה כ-29 ק"ג, כ-20% מהמשקל הכולל של חבית מלאה. חסרונות נוספים היו עלותן הגבוהה של החביות, נטייתן לדלוף, והעובדה שהחביות היו ברובן לשימוש חד-פעמי. עלותן של חביות הנפט הייתה כה גבוהה בימיה הראשונים של תעשיית הנפט, עד כי, לדוגמה ברוסיה, הגיעה עלות החביות לכדי מחצית מעלות הפקת הנפט בתחילת ימיה של תעשיית הנפט הרוסית.
נעשו מספר ניסיונות להעברת נפט בתפזורת. צינורות הנפט הראשונים החלו לפעול כבר בשנת 1860. בשנת 1863 נבנו שתי מכליות נפט, שהיו אוניות מפרש, במספנה של נהר טיין באנגליה. בשנת 1873 נבנתה בחברת מספנת פלמר בצפון אנגליה עבור בעלים בלגים מכלית הנפט הראשונה שהייתה אוניית קיטור בשם ודרלנד (Vaderland). פעילות אונייה זו נתקלה בקשיים לאחר ששלטונות ארצות הברית ובלגיה העלו חששות מהיבטים בטיחותיים בהפעלתה. השימוש בחביות נפט בשדות הנפט בפנסילבניה צומצמה בשנות ה-70 של המאה ה-19, לאחר שנבנו קרונות מכל ונסללו מסילות רכבת לשינוע הנפט.

האחים נובל

בשנת 1876 הקימו שניים מאחיו של אלפרד נובל, לודוויג ורוברט נובל, את חברת ברנובל (Branobel) באימפריה הרוסית. החברה פעלה בעיקר באזור העשיר בנפט סמוך לבאקו (היום באזרבייג'ן). בשלהי המאה ה-19 הייתה ברנובל אחת מחברות הנפט הגדולות בעולם.
לודוויג נובל היה בין החלוצים בפיתוח מכליות הנפט הראשונות. תחילה ערך ניסויים בשינוע נפט בדוברות בעלות ספנה אחת, ואחר כך החל לפתח מכליות בעלות הנעה עצמית. אחת הדאגות העיקריות הייתה יצירת הפרדה בין הנפט ואדי הדלק לבין חדר המכונות, כדי למנוע שריפות. בעת פיתוח המכליות היה צורך להתמודד לראשונה אף עם שינויי נפח הנפט בטמפרטורות שונות והצורך לדאוג לאוורור מתאים של המכלים. המכלית המוצלחת הראשונה שפיתח, יחד עם מתכנן שוודי, נקראה זורואסטר (Zoroaster) ונבנתה בגטבורג. בינואר 1878 נחתם החוזה לבנייתה וכבר באותה שנה שטה לראשונה בין באקו לאסטרחן. הדגם על פיו נבנתה זורואסטר נלמד על ידי בוני אוניות אחרים והועתק פעמים רבות, לאחר שנובל סירב לרשום פטנט על היבט כלשהו בעיצובה. באוקטובר 1878 הוא הזמין עוד שתי מכליות מאותו דגם: בודהה (Buddha) ונורדנסקולד (Nordenskjöld).
זורואסטר יכלה לשאת 242 טונות ארוכות של קרוסין בשני מכלי ברזל מחוברים בצנרת. מכל אחד היה בקדמת הספינה, אשר מנועה מוקם באמצע, ומכל שני בירכתי הספינה. בספינה היו גם 21 תאים אנכיים ריקים ואטומים לשיפור הציפה. האונייה הייתה באורך כולל של 56 מטר, ברוחב 8.2 מטר ובשוקע של 2.7 מטר. בניגוד למכליות מאוחרות יותר של נובל, זורואסטר תוכננה כך שמידותיה יתאימו לשיט משוודיה לים הכספי דרך הים הבלטי, ימת לדוגה, ימת אונגה, תעלת מרינסק (היום חלק מנתיב המים וולגה-בלטי) והנהר וולגה.
לאחר דגמי המכליות הראשונים אימץ נובל את המכליות בעלת גוף אחוד (single hull), שבה מכל הנפט מהווה למעשה חלק מגוף האונייה. בנובמבר 1880 הוא הזמין את המכלית הראשונה בעלת גוף אחוד, מוזס (Moses). בתוך שנה הזמין בנייתן של שבע מכליות נוספות בדגם של גוף אחוד. חברת ברנובל הייתה אחת מחברות הנפט הראשונות שחוותה אסון מכלית נפט. בשנת 1881 התפוצצה נורדנסקולד בבאקו בעודה מטעינה קרוסין. הצינור דרכו הוטענה המכלית יצא ממקומו לאחר שהאונייה זזה במשב רוח פתאומי. הקרוסין שנשפך על הסיפון ולתוך חדר המנוע, שם עבדו המכונאים עם תאורת נורות קרוסין גרם להתפוצצות האונייה ומחצית מאנשי צוותה נהרגו. לאחר האסון יצר נובל צינור טעינה גמיש ועמיד לדליפות שהיה בטיחותי יותר.
בשנת 1883 הושגה התקדמות משמעותית בעיצוב מכליות נפט. קולונל הנרי פ. סוואן, אשר עבד עבור ברנובל, תכנן שלוש מכליות חדשות. במקום מכל גדול בודד, או שני מכלים גדולים, על פי תכנונו של סוואן חולק גוף האונייה במחיצות לרוחבה, וכל חלל בין המחיצות חולק במחיצה נוספת במקביל לשדרית האונייה, מכל ימני ומכל שמאלי. דגמים מוקדמים של מכליות נפט סבלו מקשיי יציבות בגלל תנועת הנפט הנוזלי שבמכלית בעת השיט. חלוקת המכלית למכלים קטנים יותר פתרה בעיה זו. גישה זו בעיצוב מכליות נהוגה עד היום כמעט בכל מכלית נפט.
בשנת 1903 בנו האחים נובל שתי מכליות שהונעו במנוע בערה פנימית, במקום במנוע הקיטור שהיה בשימוש עד אותה עת. המכלית ואנדל (Vandal) הונעה בשלושה מנועי דיזל של 120 כ"ס האחד, ונשאה 750 טונות ארוכות של נפט מזוקק. אחריה נבנו מכליות עם מנועי דיזל חזקים יותר.
המכלית גלוקאוף (Glückauf), אשר אף היא עוצבה על ידי הקולונל סוואן, צוידה לראשונה בשסתומי צנרת על הסיפון, צנרת עצמאית של האונייה, קווים לניקוז אדים, שוליים למניעת דליפות והיכולת למלא מכל זבורית במי-ים כאשר היא ריקה ממטען. הגלוקאוף ומכליות מאותו דגם נרכשו על ידי חברת סטנדרט אויל (Standard Oil) האמריקאית.

שבירת המונופול של חברת סטנדרט אויל

עד לשנות ה-80 של המאה ה-19 שלטה חברת סטנדרט אויל האמריקאית בשוק הנפט העולמי, להוציא את רוסיה. סטנדרט אויל באמצעות אוניותיה ייצאה קרוסין מארצות הברית לאירופה ולאסיה. בשנות ה-80 של המאה ה-19 החל המסחר בנפט באסיה ובשנת 1883 הושלמה מסילת רכבת, במימון משפחת רוטשילד, משדות הנפט הסמוכים לעיר באקו ועד לבתומי לחוף הים השחור, אולם משם התקשו לשווק את הנפט בעולם בגלל שליטתה הכמעט מוחלטת של סטנדרט אויל במכליות הנפט. משפחת רוטשילד יצרה קשר עם היבואן הבריטי מרקוס סמואל. הרעיון לשינוע הנפט הרוסי למזרח הרחוק דרך תעלת סואץ נולד במוחם של שניים: היבואן מרקוס סמואל ובעל האוניות פרד ליין. ניסיונות מוקדמים יותר להעביר נפט במכליות בתעלת סואץ נתקלו בהתנגדות של חברת תעלת סואץ בטענה שהדבר מסוכן מדי. סמואל פנה לפתרון הבעיה בדרך שונה, הוא ביקש מחברת תעלת סואץ מפרט למכלית נפט אשר לה יינתן אישור לעבור בתעלה. לאחר שבידו המפרט הדרוש למכלית, הוא הזמין שלוש מכליות בהתאם למפרט ממספנת ויליאם גריי בצפון אנגליה. כל אחת מן המכליות הייתה במעמס של 5,010 טון והיוו את שלוש האוניות הראשונות של סינדיקט הטנק (Tank Syndicate), גילגולה הראשון של חברת הענק של.
בזכות העובדה שאוניות חברת של לא היו צריכות להקיף את יבשת אפריקה בדרכן למזרח אסיה, הן קנו יתרון מיידי על סטנדרט אויל. החברה הקימה מתקני נפט בג'קרטה, סינגפור, בנגקוק, סייגון, הונג קונג, שנחאי וקובה והפכה למתחרה הראשונה של סטנדרט אויל בשוק הנפט באסיה. ב-24 באוגוסט 1892 הייתה המכלית מורקס (Murex) למכלית הנפט הראשונה שחצתה את תעלת סואץ. בשנת 1907, בעת שהתאחדה חברת של עם חברת הנפט המלכותית ההולנדית, היו לה 34 מכליות נפט עם מנועי קיטור, בהשוואה לארבע מכליות קיטור ו-16 מכליות מפרש של סטנדרט אויל.

מלחמת העולם הראשונה

מכלית הנפט של הצי האמריקני מאיומי (USS Maumee), אשר הושקה ב-17 באפריל 1915, פתחה עידן של תדלוק תוך כדי שיט. בעת שנבנתה הייתה זו מכלית גדולה במעמס של 14,500 טון ותדלקה משחתות של הצי בדרכן לבריטניה עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה. הטכניקה של תדלוק תוך כדי שיט איפשרה לצי האמריקני להותיר אוניות קרב בלב ים לתקופה ארוכה, להגדיל את טווח השיוט מנמל ידידותי. יכולת תדלוק זו הייתה מכרעת לניצחון הימי במלחמת העולם השנייה באוניות עליהן פיקד אדמירל נימיץ, זאת לאחר ששימש קצין זוטר על המאיומי עוד בעת בנייתה. טכניקת תדלוק תוך כדי שיט אומצה בתוך שנים ספורות על ידי ציים אחרים.
מדיניות גרמניה בתקופת מלחמת העולם הראשונה להסיר את ההגבלות על כללי מלחמת צוללות גרמו למחסור במכליות נפט, לאחר שהיו לאחת המטרות בים. שגריר ארצות הברית בבריטניה דיווח: "הצוללות מטביעות אוניות משא מהר יותר מקצב בנייתן בכל העולם. במצב דברים זה, גם בעניין זה הגרמנים מצליחים. אם המצב ימשך מספיק זמן, בנות הברית יפסידו. לדוגמה, לאחרונה הם הטביעו כל כך הרבה מכליות נפט, עד שמדינה זו תהיה בקרוב מאד בסכנה - אפילו הצי הגדול עשוי לסבול ממחסור בדלק."
ז'ורז' קלמנסו כתב לנשיא וודרו וילסון: "הדלק חיוני כמו דם בקרבות הקרובים... כשל באספקת דלק יגרום לשיתוק מיידי של צבאותינו." תגובתו של וילסון לקריאה הייתה נחרצת. סוכנות הספנות של ארצות הברית (United States Shipping Board), אשר הוקמה ב-7 בספטמבר 1916, נטלה פיקוד על כל האוניות בארצות הברית ועל כל המספנות, לצורך זה הוקצה תקציב ענק של 1.3 מיליארד דולר. בפנסילבניה נבנתה המספנה הגדולה בעולם ואוניות רבות נבנו במקום לצורכי המלחמה.
בין השנים 1916 ו-1921 נבנו 316 מכליות נפט עם מעמס כולל של 3.2 מיליון טונות ארוכות, בעוד שבטרם פרוץ מלחמת העולם הראשונה היה המעמס הכולל של המכליות בעולם כולו מעט יותר מ-2 מיליון טון.

מלחמת העולם השנייה ואחריה

למכליות הנפט, במיוחד למכליות מדגם T2, היה תפקיד מרכזי בהתפתחות מלחמת העולם השנייה. המכלית האמריקאית מדגם T2, במעמס של 16,613 טונות ארוכות, נבנתה בכמויות גדולות וכמעט 500 מכליות מדגם זה שטו במלחמת העולם השנייה. לאחר המלחמה נמכרו רבות מן המכליות כעודפי מלחמה לגורמים מסחריים שונים בעולם והמשיכו לשוט בצי הסוחר במשך שנים ארוכות. מכליות מדגם T2 אף היו האוניות הראשונות שהוסבו לאוניות מכולות.
עד לשנת 1956 תוכננו מכליות הנפט כך שתוכלנה לחצות את תעלת סואץ. מגבלת הגודל של מכליות נפט הפכה פחות נפוצה לאחר סגירתה של התעלה במהלך מלחמת סיני בשנת 1956. משנאלצו סוחרי הנפט לשנע נפט דרך כף התקווה הטובה, הבינו בעלי המכליות כי אוניות גדולות יותר ייעלו את שינוע הנפט.

עידן מכליות העל

מאז מלחמת העולם השנייה קיים גידול הדרגתי בממדיהן של מכליות הנפט. בעוד שמכלית טיפוסית מדגם T2 בתקופת מלחמת העולם השנייה הייתה באורך 162 מטר ובמעמס של כ-16,500 טון, מכלית-על טיפוסית שנבנתה בשנות ה-70 של המאה ה-20 הייתה באורך העולה על 400 מטר ובמעמס מעל 500,000 טון. מספר גורמים תרמו לשינוי זה: מלחמות ומעשי איבה במזרח התיכון גרמו להפסקות בשיט בתעלת סואץ, וכן הלאמת בתי הזיקוק לנפט במזרח התיכון. לתחרות העזה בין בעלי המכליות הנפט תרמה אף היא. אולם, הגורם העיקרי לשינוי בממדי המכליות היה השיקול הכלכלי: ככל שמכלית הנפט גדולה יותר, היא מוזילה את עלות שינוע הנפט הגולמי ומאפשרת התמודדות טובה יותר עם הצורך הגובר של השוק בנפט.
בשנת 1958 נבנתה בהזמנת איל הספנות האמריקאי, דניאל ק. לודוויג, מכלית נפט במעמס העולה על 100,000 טון. ה"יוניברס אפולו" (Universe Apollo) במעמס 104,500 טון, הייתה גדולה ב-23% ממחזיקת השיא הקודמת, "יוניברס לידר" (Universe Leader), אשר אף היא הייתה בבעלות לודוויג. בשנת 1979 הושלמה ביפן בנייתה של מכלית-על הגדולה בעולם עד היום (2012), הסיווייז ג'איינט (מאוחר יותר הוחלף שמה ל-Knock Nevis). המכלית נבנתה במעמס כולל של 564,763 טון, באורך 458.45 מטר, ובשוקע 24.61 מטר. במכלית היו 46 מכלים לאחסון נפט גולמי ושטח סיפונה היה 31,541 מ"ר. כאשר הייתה עמוסה בנפט מכלית-על זו לא יכלה לחצות את תעלת למאנש עקב מגבלת שוקע. בשנת 1989 שונה שמה של ה-Seawise Giant ל-Happy Giant, בשנת 1991 נקראה Jahre Viking, ובשנת 1999 נקראה Knock Nevis, אז הפכה למצבור צף של נפט גולמי. בשנת 2009 שונה שמה בפעם האחרונה ל-Mont כאשר שטה להודו ושם נגרטה.
נכון לשנת 2011, שתי מכליות העל הגדולות בעולם הן מדגם TI:‏ TI Europe ו-TI Oceania. אוניות אלה נבנו בשנים 2002–2003 עבור חברה ספנות יוונית ומאז נמכרו לחברות אחרות. כל אחת מן האוניות היא במעמס של 441,500 טון, באורך 380 מטר והיא מסוגלת לשאת 3,166,353 חביות נפט. אלה מכליות העל הראשונות בעולם עם גוף כפול (double hull), שהוא תוסף בטיחותי משמעותי למכליות.

מאפייני הצי

בשנת 2005 היוו מכליות הנפט 36.9% מכלל צי אוניות הסוחר בעולם במונחי מעמס. המעמס הכולל של מכליות נפט גדל מ-326.1 מיליון טון בשנת 1970 ל-960 מיליון טון בשנת 2005. המעמס המשותף של מכליות נפט ואוניות צובר מהווה 72.9% מכלל צי הסוחר העולמי.

שינוע מטענים

בשנת 2005 שונעו 2.42 מיליארד טון של נפט על ידי מכליות. 76.7% מתוכם היו נפט גולמי, והיתרה הייתה תזקיקי נפט שונים. כמות זו של מטענים שווה ל-34.1% מכלל המטענים ששונעו בעולם באותה שנה. הנמלים העיקריים בעולם להעמסת נפט מוקמו בשנת 2005 במערב אסיה, מערב אפריקה, צפון אפריקה ובקריבים. הנמלים העיקריים לפריקת נפט היו באותה שנה בצפון אמריקה, אירופה ויפן.

דגלי המכליות

החוק הבינלאומי דורש כי כל אוניית סוחר תהיה רשומה במדינה ותניף דגל ימי. הדגל הימי מזהה את המדינה שלה הסמכות לאכוף תקנות תפעוליות שונות על האונייה, היא נדרשת לבדוק את האונייה באופן תקופתי ולאשר כי ציוד האונייה וצוותה מתאימים וכי היא נושאת את האישורים המתאימים בתחומי הבטיחות ומניעת זיהומים. על פי נתוני ה-CIA בשנת 2007 שטו בעולם 4,295 מכליות נפט במעמס של מעל 1,000 טון. המספר הגדול ביותר של מכליות, 528 במספר, הניף את דגל פנמה. יותר מ-200 מכליות נפט היו רשומות בכל אחת משש מדינות אחרות: ליבריה (464), סינגפור (355), סין (252), רוסיה (250), איי מרשל (234) ואיי בהאמה (209). רישומי אוניות בפנמה, ליבריה, איי מרשל ובהמה פתוחים לכל ונחשבים על ידי הפדרציה הבינלאומית של עובדי תעבורה כדגלי נוחות. לשם השוואה, בארצות ובבריטניה רשומות רק 59 ו-27 מכליות נפט בהתאמה.

מחזור החיים של מכליות נפט

בשנת 2005 היה הגיל הממוצע של מכליות נפט בעולם, 10 שנים. מתוך כלל המכליות 31.6% היו בנות פחות מ-4 שנים ו-14.3% היו בנות יותר מ-20 שנים. בשנת 2005 נבנו 475 מכליות חדשות במעמס כולל של 30.7 מיליון טון. הגודל הממוצע של מכליות חדשות היה 64,632 טון מעמס. 19 מתוך המכליות שנבנו באותה שנה היו מכליות-על, 19 היו בגודל סואצמקס, 51 היו בגודל אפרמקס, ושאר המכליות היו קטנות יותר. לשם השוואה בשנת 1980 נבנו מכליות נפט במעמס כולל של 8.0 מיליון טון, בשנת 1990 במעמס כולל של 8.7 מיליון טון, ובשנת 2000 במעמס כולל של 20.8 מיליון טון.
משמסיימת מכלית את השנים בהן היא מועילה, היא נשלחת לגריטה. מחירה של המכלית כגרוטאה נקבע במשא ומתן בין בעליה לבין סוחרי גרוטאות בהתחשב במשקלה של האונייה כשהיא ריקה ומחיר השוק של גרוטאות מתכת. בשנת 1998 כמעט 700 מכליות נפט פורקו כגרוטאות באתרים המתמחים בכך: אלאנג בהודו, צ'יטגונג בבנגלדש ומקומות נוספים. בשנת 2004 נגרטו 7.8 מיליון טון מעמס של מכליות נפט ובשנת 2005 5.7 מיליון טון מעמס. מכליות גרוטות מהוות מעל למחצית מכלל מתכת הגרוטאות המופק מאוניות בעולם.

עיצוב מבני של מכליות נפט בתחילת המאה ה-21

במכליות נפט יש בדרך כלל בין 8 ל-12 מכלי נפט. כל מכל מחולק לשניים או שלושה מדורים נפרדים על ידי מחיצות אורך. המכלים ממוספרים בסדר עולה מחרטום האונייה אל ירכתיה. המדורים בתוך כל מכל מזוהים על פי מספר המכל והמיקום של המדור ביחס לאוניה, כך למשל "אחד שמאל", "שלוש ימין", או "שש מרכז". בין המחיצות קיים חלל קטן, לצורך הגברת בטיחות האונייה במקרה של התחממות, שריפה או התנגשות. במכליות נפט קיימים חללים שאינם משמשים לאכסון נפט גם בחרטום האונייה ובירכתיה, ולעיתים אף בין המכלים. במכליות מודרניות קיים חדר משאבות שבו מרוכזות כל משאבות האונייה המחוברות בצנרת אל המכלים. במכליות גדולות מאד קיימים שני חדרי משאבות. חדר המשאבות נמתח בדרך כלל לכל רוחבה של האונייה.

עיצוב גוף המכלית

מרכיב מרכזי באדריכלות מכליות נפט הוא עיצוב גוף המכלית, או המבנה החיצוני של האונייה. מכלית שבה הדופן החיצונית של האונייה היא המפרידה בין הנפט לבין המים בהם היא שטה מכונה אונייה בעלת גוף אחוד (single hull). רוב המכליות החדשות הן בעלות גוף כפול (double hull) ובהן קיים חלל בין הדופן החיצונית של האונייה לבין מכלי האכסון. קיימים עיצובי-ביניים של מכליות שלהן תחתית כפולה (double-bottom) או דופן כפולה (double-sided). על פי האמנה למניעת זיהום מאוניות משנת 1973 כפי שתוקנה בשנת 1978 (MARPOL 73/78) עד לשנת 2026 יפסיק בעולם השימוש במכליות בעלות גוף אחוד. בשנת 2005 החליט ארגון הימאות הבינלאומי של האומות המאוחדות להאיץ את תהליך הוצאתן משירות של מכליות גוף אחוד והמועד האחרון להפעלתן נקבע לשנת 2010.
בשנת 1998 נוהל סקר על ידי המועצה הימית של האקדמיה הלאומית למדעים על היתרונות והחסרונות של עיצוב אוניות בעלות גוף כפול. כמה מן היתרונות של גוף כפול שהוזכרו כוללים את הקלות שבאיזון מחודש של האונייה במצבי חירום על ידי מילוי מי זיבורית, הפחתת הצורך בהכנסת מי-ים לתוך מכלי הנפט כזיבורית מפחיתה תופעות שיתוך ובלאי, מגבירה את ההגנה על הסביבה, פריקת המטען מהירה יותר, מלאה יותר וקלה יותר, שטיפת מכלי הנפט יעילה יותר וקיימת הגנה טובה יותר לאונייה בעת התנגשויות בעוצמה נמוכה ובעת עלייה על שרטון.
באותו הסקר אף דווחו חסרונות לעיצוב הגוף הכפול, כולל תוספת עלות בבניית מכליות, הוצאות תפעול גבוהות יותר (לדוגמה, תעריפים יקרים יותר במעברים בתעלות ובכניסה לנמלים), קשיים באיוורור מכלי זיבורית, העובדה שמכלי זיבורית דורשים ניטור ואחזקה קבועים, הגדלת שטח הפנים של האונייה, הגדלת שטח האונייה הדורש אחזקה, סיכון להתפוצצות אדים בחללים שבין הדפנות אם לא מותקנים בהם מכשירי ניטור, ועלייה בקושי שבניקוי מכלי זיבורית באוניות כפולות דפנות.
קיימת הסכמה כי באופן כללי מכליות כפולות דפנות בטוחות יותר ממכליות בעלות גוף אחוד בעת עלייה על שרטון, במיוחד כאשר החוף אינו סלעי. היתרונות הבטיחותיים של מכליות כפולות דפנות בולטים פחות במכליות גדולות מאד ובמקרים שבהם מתרחשת התנגשות במהירות גבוהה. אף שקיים יתרון למכליות כפולות דפנות בעת התנגשות בעוצמה נמוכה ודליפת נפט עשויה להימנע במקרים כאלה, במקרים שבהם ההתנגשות בעוצמה גבוהה דיה כדי לקרוע פתח בשתי הדפנות, קיימת סכנה כי מידת הדליפה נפט לים תהיה גבוהה יותר מזו שבמכליות בעיצוב סיפון-כפול (mid-deck tanker), בעיצוב ביצת קולומבי (Coulombi Egg Tanker), או אפילו במכליות ישנות לפני תקופת אמנת MARPOL, כיוון שבהן מושג שיווי משקל הידרוסטטי מוקדם יותר.

מערכת גז אדיש

אחד מן המאפיינים החשובים ביותר בעיצוב מבנה מכלית נפט הוא מערכת גז אדיש. נפט גולמי קשה ביותר להצתה, אולם אדי פחמימן המתנדפים ממנו הם נפיצים ביותר כאשר הם מתערבבים באוויר בריכוזים מסוימים. מטרת המערכת היא ליצור בחלל המכלים אטמוספירה שבה אדי פחמימני הנפט אינם יכולים לבעור.
כאשר גז אדיש מוחדר לתערובת של אדי פחמימנים ואוויר, הוא מעלה את סף ההצתה הנמוך, או הריכוז הנמוך ביותר של האדים בתערובת המאפשרים הצתה. באותה עת הוא מוריד את סף ההצתה העליון, הריכוז הגבוה ביותר של האדים המאפשר הצתה. כאשר הריכוז הכולל של חמצן במכל מגיע לכ-11%, הסף העליון והתחתון של הצתה מתאחדים וטווח ההצתה נעלם.
מערכות גז אדיש מחדירות לחללי המכלים אוויר עם ריכוזי חמצן של פחות מ-5%. בעת תהליך ריקון המכל מנפט גולמי נדחס פנימה גז אדיש הנותר במכל עד לטעינת המשא הבא. המקרים היחידים שבהם גז אדיש אינו ממלא מכל ריק מנפט, הם כאשר יש צורך בכניסת עובדים למכל. בתהליך ריקון מכל מגז אדיש ומילויו באוויר חופשי, לצורך כניסה למכל, קיימת הקפדה על דילול אדי פחמימנים לריכוז של כ-1% בנפח, זאת כדי להוריד את טווח ההצתה. מערכות גז אדיש במכליות נפט מנצלות לעיתים פחמן דו-חמצני בגזי הפליטה של מנוע הדיזל של האונייה ודוחסות גז זה למכלים.

פעולות שינוע

עבודת מכליות נפט מתבצעת על פי כללים ותקנות הנקבעות על ידי גופים מקצועיים ומספר רב של חוקים בינלאומיים. קיימות מספר דרכים לטעינה ופריקה של נפט ממכלית. שיטה אחת היא בעגינת המכלית סמוך לרציף, וחיבור צנרת האונייה לזרועות טעינה ימיות הנמצאות על הרציף. שיטה אחרת היא עגינה והיקשרות למצוף ימי בלב ים וחיבור האונייה לצנרת שינוע תת-ימית המובילה ליבשה. שיטה שלישית היא בהעברת המטען ליבשה באמצעות אונייה או דוברת שינוע. בשיטה זו שני כלי השיט נצמדים זה לדופן זה בים הפתוח ומערכות הצנרת של שני כלי השיט מחוברות להעברת הנפט דרך צינור גמיש. שיטה זו נמצאת בשימוש במקומות שבהם ממדיה של מכלית נפט עמוסה
אינם מאפשרים את כניסתה לנמל.

הכנות לטעינה ופריקה

בטרם נעשות פעולות טעינה ופריקה במכלית, הקצין הראשון חייב להשלים תוכנית פעולה המפרטת את שלבי פעולת העברת המטען, כגון כמות המטען שתועבר, אלו מכלים ירוקנו או ימולאו, אלו מכלים ינוקו, וכיצד יש לשנות את מצב הזיבורית של האונייה כדי לשמור על יציבותה. בשלב הבא נערכת ישיבת תכנון בטרם תחילת פעולת העברה. בישיבה זו נסקרים נושאים שונים הקשורים בפעולת ההעברה המתוכנתת, כגון סדר הפעולות, השמות והתפקידים של אנשי המקצוע המעורבים בעבודה, הציוד על האונייה ועל הרציף שבו ייעשה שימוש, השלבים המכריעים של פעולת ההעברה, החוקים והתקנות שיש להקפיד ולמלאם, ההליכים בשעת חירום ובמקרים של דליפה, האחראים במשמרות בגשר הפיקוד וההליכים להדממת האונייה.
לאחר סיום ישיבת התכנון, עוברים קברניט האונייה והאחראי על המתקן היבשתי על רשימת מטלות וביקורת סופית. בארצות הברית מכונה רשימה זו בשם "הצהרת ביקורת" (Declaration of Inspection; ר"ת DOI) ובמדינות אחרות בעולם היא נקראת "רשימת בטיחות אונייה/חוף" (Ship/Shore Safety Checklist). הפריטים ברשימה זו כוללים בדיקת המכוונים והשלטים, אבטחת עגינת האונייה, החלטה בדבר שפת התקשורת בצוות, אבטחת כל החיבורים בין האונייה לחוף, בדיקת מיקום ותקינות ציוד חירום וכן בדיקה כי לא נעשות עבודות אחזקה כלשהן בעת הפריקה או הטעינה.

טעינת מטען

טעינת מכלית נפט כרוכה בעיקר בשאיבת והזרמת הנפט למכלי האונייה. כאשר הנוזל ממלא את מכלי האונייה, יש לרוקן את המכל מאדי הגזים שהצטברו בו בעת שהיה ריק. בהתאם לתקנות של המדינה שבה נעשית פעולת הטעינה, ניתן לפלוט את האדים לאוויר, או לשאוב אותם לתחנת המשאבות באמצעות צינור מיוחד לשאיבת אדים. בעת פעולת הטעינה נשאבים בדרך כלל אל הים מים מתוך מכל הזיבורית, כדי לשמור על שוקע מתאים.
פעולת הטעינה מתחילה בדרך כלל בקצב איטי ובלחץ נמוך, כדי לוודא שכל הציוד עובד כהלכה והחיבורים בין האונייה לחוף תקינים. לאחר מכן מואץ קצב ההזרמה למכלים עד שהם כמעט מלאים. מילוי המכלים בנפט גולמי למלוא נפחם היא פעולה מסוכנת המתנהלת בזהירות רבה. ציוד ניטור הנמצא במכלים משמש כדי לאמוד את החלל שנותר במכל, בכל מכל קיימים לפחות שני אמצעי ניטור למדידת נפח הנוזל במכל. ככל שהמכלית מתמלאת בנפט אנשי הצוות פותחים וסוגרים שסתומים המזרימים את הנפט למכלים השונים ונמצאים בקשר הדוק עם מתקן השאיבה שעל החוף כדי לתאם את האטת הזרמת הנפט ולבסוף להפסיק את הטעינה.

פריקת מטען

ההליך של פריקת מטען נפט ממכלית דומה להליך טעינתו בהבדלים בולטים אחדים. שלבי העבודה הראשונים, קודם לתחילת פעולת העברת הנפט, דומים לאלה הננקטים בטרם פעולת הטעינה. כאשר תהליך הפריקה מתחיל, משאבות האונייה הן המשמשות לפריקת הנפט ממכליה. אף בעת תהליך הפריקה, תחילת מוזרם הנפט בלחץ נמוך להבטחת תקינות הציוד והחיבורים ומועלה בהדרגה עד ללחץ פעולה רצוף. בעת פעולת השאיבה קיים ניטור הדוק על רמת הנוזל במכלים וכן בנקודות מפתח על האונייה, כגון חיבורי צנרת ראשיים וחדר המשאבות. חברי הצוות פועלים בניהולו של האחראי על הפריקה, פותחים וסוגרים בהנחייתו שסתומים על האונייה כדי לכוון את זרימת הנפט, ושומרים על קשר הדוק עם מתקן הנפט שעל החוף עד לגמר הפעולה.

ניקוי מכלים

יש צורך לנקות את מכלי הנפט של האונייה מפעם לפעם מסיבות שונות. אחת הסיבות המרכזיות היא כדי לשנות את תכולת המוצר במכלים, כך למשל, לשנע מוצרי נפט שונים, זה אחר זה, בתוך המכל. יש לנקות מכלים ולרוקנם מאדי פחמימנים אף בטרם נערכת בדיקה של תקינותם.
ברוב מכליות הנפט הגולמי מותקנת מערכת מיוחדת לשטיפת נפט גולמי. כיוון שנפט גולמי צמיג ודביק מטבעו, הוא עשוי להידבק בשכבות לדפנות המכלים ולהקטין נפחם. מערכת השטיפה שואבת נפט גולמי, מחממת אותו, והוא מותז בלחץ גבוה על דפנות המכלים. באופן זה ניתן לשאוב מן המכלים נפט גולמי נוסף בנפח של 0.3% עד 0.5% מן הנפח הכולל. כמויות משמעותיות בהינתן רמת מחירים גבוהה לנפט גולמי. על פי אמנת MARPOL, מכליות במעמס מעל 20,000 טון חייבות בהתקנת מערכת שטיפת נפט. מכלים שבהם נוזלים פחות צמיגים נשטפים בדרך כלל במים. במכליות מותקנות מערכות שטיפה אוטומטיות ניידות וקבועות המנקות מכלים אלה בהתזת מים בלחץ גבוה. בחלק מן המערכות המתקן מצויד בזרבוביות מסתובבות המתיזות מים חמים על כל דפנות המכל. במהלך תהליך השטיפה נשאבים המים המזוהמים מן המכלים.
בסיום שטיפת המכל, אם יש כוונה להיכנס אליו, יש לבצע פעולת "טיהור". מכל הנפט מטוהר על ידי הזרמת גז אדיש לחלל המכל עד אשר רמת אדי הפחמימנים יורדת לרמה בטוחה. בשלב שני נדחס לתוך המכל אוויר חופשי באמצעות מפוחי אוויר והעלאת אחוז החמצן באטמוספירה שבתוך המכל מעל 20%. בתהליך הדרגתי זה מבטיחים כי במכל לא נוצרת בשום שלב אטמוספירה הניתנת להצתה. האטמוספירה שבתוך המכל נמצאת בניטור תמידי על ידי אנשי צוות מיומנים למלאכה זו, המחזיקים בידיהם ציוד לניטור גז המודד את רמת אדי הפחמימנים באוויר. לעיתים, אף לאחר תהליך הכנת המכל לכניסת בני אדם, עובר המכל תהליך של ניקוי ידני בידי אנשי צוות. לפעולת ניקוי ידני קיימות הנחיות ותקנים מדויקים, הכוללות לבישת בגדי מגן, הצבת תצפית בטיחות ולעיתים אף שימוש במסיכות נשימה.

התבקעות מכליות נפט

עקב כמות הנפט הגדולה המצויה במכלית נפט, התבקעות מכליות נפט עלולה לגרום לאסון סביבתי רב-ממדים. להלן כמה מהאסונות הסביבתיים הבולטים שאירעו כתוצאה מהתבקעות מכליות נפט.
ב-18 במרץ 1967 הפליגה Torrey Canyon מכלית גדולה מאד באותם הימים, במעמס 120,182 טון, לעבר מילפורד הייבן בוויילס כשהיא עמוסה בנפט. בגלל מגבלות שוקע, המכלית יכלה להיכנס לנמל אך ורק בזמן הגאות וקברניטה חשש כי אם יאחר, יאלץ להמתין לגאות הבאה מחוץ לנמל. כדי לחסוך זמן החליט לנתב את האונייה בין איי סילי והשונית הסלעית Seven Stones reef מצפון מזרח להם. בגלל טעות ניווט עלתה המכלית על השרטון, מאוחר יותר התבקעה ויותר מ-800,000 חביות נפט גולמי נשפכו לים. כיוון שכשלו הניסיונות לחלץ את האונייה החליטו שלטונות בריטניה להפציץ את האונייה ואת כתם הנפט בפצצות נפלם בניסיון להקטין את ממדי הזיהום. כתם הנפט בער בים במשך 12 יום לאחר אירוע התאונה. התבקעות מכלית הנפט Torrey Canyon סימנה נקודת מפנה ביחס להיבטי הבטיחות בהפעלת מכליות נפט. האירוע היה אחד הגורמים שהובילו לקידום אמנת מרפול למניעת זיהום מאוניות.
ב-16 במרץ 1978 בשעות הבוקר שטה מכלית הנפט Amoco Cadiz, במעמס 233,690 טון, כשהיא עמוסה בנפט גולמי מול חופי ברטאן. המכלית הייתה בדרכה מן המפרץ הפרסי ומרוחקת רק יום אחד מנמל הפריקה, כאשר במהלך סערה אירעה תקלה במנגנון ההיגוי והמכלית נותרה ללא יכולת היגוי נסחפת בגלים אל החוף שהיה במרחק 16 ק"מ. ניסיונות גוררת גרמנית לגרור אל האונייה לנמל מבטחים כשלו והיא התנפצה אל החוף הסלעי 12 שעות לאחר התקלה. הנפט הגולמי דלף מן המכלית משך 12 ימים עד שהצי הצרפתי פוצץ את האונייה כדי לוודא שלא יוותר בה מאגר נפט נוסף. כתוצאה מהתבקעות המכלית נוצר כתם נפט גולמי באורך של כמעט 20 ק"מ לאורך חופי ברטאן ועד לחודש אפריל זוהמו כ-320 ק"מ מחופי ברטאן.
בערב ה-23 במרץ 1989 הפליגה מכלית הנפט אקסון ואלדז מטרמינל הנפט של העיירה ואלדז שבאלסקה ועליה כ-1.26 מיליון חביות נפט גולמי המיועדות לבתי זיקוק בקליפורניה. הייתה זו מכלית מודרנית בת פחות משלוש שנים, כפולת-גוף, אשר נבנתה בהתאם לתקני הבטיחות המחמירים של אמנת MARPOL. נווט הנמל הנחה את הספינה ביציאה דרך מיצרי ואלדז ולאחר המעבר החזיר את הפיקוד על המכלית לרב-החובל ג'וזף הייזלווד. על מנת להימנע מפגיעה בקרחונים המכלית נטשה את נתיב השייט הרגיל. לאחר התמרון, בסביבות השעה 23:00, עזב הקברניט את גשר הפיקוד ובזמן האסון נמצא בחדרו הפרטי. הוא השאיר בגשר הפיקוד את הקצין השלישי ומלח נוסף עם הוראות לחזור לנתיב השיט הרגיל בנקודה מוסכמת מראש. המכלית לא חזרה לנתיב השיט וקרוב לחצות היא פגעה בשונית בליי. התבקעות המכלית כתוצאה מהפגיעה בשונית הובילה לשפיכתן של 257,000 חביות נפט, או 41 מיליון ליטר, כ-20% מהמטען הכולל של המכלית, למימי מפרץ הנסיך ויליאם. הזיהום גרם לאסון סביבתי גדול במפרץ, אזור עשיר בעופות ובדגה, וגם למותם של מאות אלפי עופות. אף שממדי הנפט שנשפך בתאונה זו לא היה בין הגדולים בהיסטוריה, האירוע זכה לסיקור תקשורתי נרחב בארצות הברית ובעולם כולו והשפיע במידה משמעותית על החקיקה והתקנות הנוגעות להפעלת מכליות נפט. בשנת 1990, בהשפעה ישירה של התאונה, העביר הקונגרס האמריקני את חוק זיהום נפט (Oil Pollution Act of 1990).

היבטי בריאות בעבודה על מכליות נפט

נפט גולמי ותזקיקי נפט הם רעילים לבני אדם הבאים במגע ישיר עימם, או אדיהם, ומשכך ההשפעה הבריאות של עבודה ממושכת בשינוע כמויות גדולות של נפט גולמי ותזקיקיו, כפי שנדרש מאנשי צוות של מכליות נפט, הייתה במוקד מספר מחקרים בתחום הרפואה התעסוקתית. במחקר אחד נמצא כי אנשי צוות של מכליות תזקיקי נפט, הנחשפים לאדי דלק ותזקיקי נפט אחרים, הם בעלי סיכון גבוה יותר מן האוכלוסייה הכללית לחלות במחלות סרטניות של הדם וקשריות לימפה, הבולטות שבהן לימפומות שאינן הודג'קין. במחקר אחר שנערך בנורווגיה נבדקה מידת החשיפה של אנשי צוות במכליות נפט לחומרים מסרטנים באמצעות תצפיות על סיפון המכליות בעת פעולות טעינה ופריקת מטען וכן באמצעות שאלונים שעליהם ענו אנשי הצוות. בבדיקות שנעשו לא נמצאה חשיפה לרמות אדי פחמימנים מעל המותר בתקן הנורווגי, אולם נמצא שאנשי צוות נחשפים לחומרים מסרטנים בעת ביצוע עבודות תחזוקה באונייה, כגון עבודות צביעה.