Systems Analysis of Organic Waste Management in Denmark

Systems Analysis of Organic Waste Management in Denmark

Sammenfatning

I Danmark er organisk husholdningsaffald er en ressource, som i dag ikke udnyttes fuldt ud ved kompostering eller bioforgasning. Der indsamles årligt ca. 1.7 millioner tons husholdningsaffald, hvoraf den organiske del udgør ca. 700,000 tons. For at vurdere betydningen for samfundet, hvis biologisk behandling af organisk husholdningsaffald øges, har Miljøstyrelsen gennemført en samfundsøkonomisk analyse af øget biologisk behandling af dette affald. En samfundsøkonomisk analyse bygger på opgørelser over materialestrømme, ressourceanvendelse, energi, samt udledninger til luft, vand og jord. Denne rapport beregner og viser ressourceforbrug, udledninger til luft, vand og jord, energianvendelse og –fremstilling, samt miljømæssige virkninger på nationalt plan.

Systemerne for håndtering og behandling af organisk husholdningsaffald beskrives ved hjælp af systemanalyser. Beregningen af strømme, udledninger og miljøvirkninger af håndteringen af organisk husholdningaffald er foretaget ved hjælp af computermodellen ORWARE (ORganic WAste REsearch).

ORWARE er et redskab, der kan bruges til at vurdere miljøkonsekvenserne for et "materiale flow" - i dette tilfælde håndteringen af affald. ORWARE består af en række delmodeller, som tilsammen kan bruges til opstilling af et affaldssystem for f.eks. en by, en kommune eller en virksomhed. Materialet strømmer fra forskellige kilder (affald) gennem forskellige behandlingsmetoder (kompostering, bioforgasning osv.) til slutbrugerne (spredning af affald på landbrugsjord eller deponering på losseplads). Udledninger fra transport, behandling osv. indregnes som udledninger til luft, vand og jord. Ved hjælp af metoder for livscyklusanalyser (LCA) opgøres forskellige miljøpåvirkninger.

Undersøgelsen består af to sæt scenarier og en række følsomhedsanalyser. I det ene sæt scenarier indgår 5 multiscenarier, hvoraf det ene er et referencescenarie, som tager udgangspunkt i, hvordan de 700.000 ton organisk dagrenovation i Danmark blev håndteret i 2001. De øvrige scenarier implementerer forskellige niveauer for bioforgasning eller kompostering. Scenarierne dækker en kortsigtet tidsramme og en langsigtet tidsramme, baseret på anvendelse af organisk husholdningsaffald på nationalt plan. Resultaterne af analysen af multiscenarierne omfatter kerne, up-/downstream, samt kompenserende systemer.

I det andet scenariesæt, monoscenarierne, sammenholdes emissioner af tre forskellige behandlingsteknologier. Alt organisk affald behandles med én behandlingsmetode: forbrænding, bioforgasning eller kompostering. I hvert af disse scenarier beregnes udledningerne for de forskellige faser: indsamling, transport, behandling og efterfølgende downstreamprocesser (anvendelse af gas, udbringning af organisk gødning) Resultaterne af analysen af monoscenarierne fremlægges som udledninger til luft og vand. I disse scenarierne indregnes den kompenserende produktion ikke.

I tilslutning til analysen af de to sæt af scenarier er der gennemført følsomhedsanalyser med henblik på at vurdere betydningen af forskellige parametre og forudsætninger, som ikke indgår i scenarierne:

Ingen genanvendelse af slagger til vejkonstruktion.
Rejectandelen ændres fra 35% til 10% i forbindelse med bioforgasning og fra 15% til 5% ved kompostering.
Biogasproduktionen udgør 150 Nm³ i stedet for de oprindelige 125 Nm³ pr. ton forbehandlet organisk dagrenovation.
Landbrugsjord kan bruges som kulstofdræn og således reducere CO₂-udledningerne.
Anvendelse af naturgas som marginal elproduktion.
Varme fra kul erstattes af varme fra naturgas.

Undersøgelsen gav en lang række resultater, som indgår i den samfundsøkonomiske undersøgelse, som Miljøstyrelsen har gennemført. Generelt viser resultaterne, at sammenholdt med den nuværende situation indvirker bioforgasning både positivt og negativt på miljøet.

Øget milekompostering og reaktorkompostering til fordel for forbrænding er – med visse undtagelser – værre end den nuværende situation, især når det langsigtede komposteringsscenarie (nr. 5) sammenholdes med referencescenariet. Overordnet set er der en større forskel mellem langsigtede scenarier for kompostering end for de langsigtede scenarier for bioforgasning.

Til hvert enkelt scenarie er knyttet produktioner af forskellige mængder af næringsstoffer og energi:

Kg kvælstof (N-tot) tilbageført til landbrugsjord
Kg phosphor (P-tot) tilbageført til landbrugsjord
Kg kalium (K-tot) tilbageført il landbrugsjord
TJ elektricitet produceret i forbindelse med affaldsbehandling
TJ varme (som fjernvarme) produceret i forbindelse med affaldsbehandling

Når hovedparten af den organiske dagrenovation bioforgasses som i scenarie 3, opnås det største udbytte af kvælstof og el på henholdsvis 1.162 t N og 483 TJ el. Forbrændingsscenariet giver det største udbytte af varme med 1.761 TJ varme. Komposteres hovedparten af affaldet som i scenarie 5, fås det største udbytte af næringsstofferne P og K med henholdsvis 311 t P og 761 t K.

Følsomhedsanalyserne viser visse ændringer i forhold til de oprindelige scenarier. Inddragning af landbrugsjord som kulstofdræn indvirker på det globale opvarmningspotentiale GWP. Det er til gunst for de langsigtede scenarier for bioforgasning og kompostering, fordi der her er tale om en større grad af tilbageføring af kulstof til landbrugsjord.

Mindre rejectandel betyder at mere affald bioforgasses eller komposteres. Det resulterer i, at der bliver fremstillet mere elektricitet og tilført mere kvælstof, fosfor og kalium til jorden. Kun udbyttet af fjernvarme er det samme som i de oprindelige scenarier. Den globale opvarmning stiger i alle scenarier, og forskellene mellem referencescenariet og biogasscenariet udjævnes. Kompostering bliver mindre fordelagtig med hensyn til GWP end tidligere. Forsuring og eutrofiering bliver større, men deres indbyrdes rangordenen bevares. Samme resultat findes for fotokemiske oxidanter og forbruget af primære energibærere.

Når biogasproduktionen pr. ton affald øges, fås mere elkraft og mere kvælstof. For GWP er forskellene ringe, men biogasscenariet bliver bedre, sammenholdt med referencescenariet, og komposteringen værre. For de øvrige grupper af miljøvirkninger er forskellene meget små, og deres indbyrdes rangorden forbliver uforandret i de forskellige scenarier. Forbruget af primære energibærere undergår samme ændringer som GWP.

Omlægning af elproduktionen fra kul til naturgas mindsker udledningerne fra elfremstilling og ændrer den indbyrdes rangorden af scenarierne. Anvendelse af naturgas indvirker positivt på lomposteringsscenariet, som bruger større mængder kompenserende el. Skiftet af energibærer indvirker således negativt på biogasscenariet, fordi der fremstilles mest elektricitet på grundlag af biogas.

Den sidste følsomhedsanalyse omfatter et skift af brændstof fra kul til naturgas for kompenserende varme. Eftersom graden af kompenserende varme øges i scenarierne, påvirker ændringen i brændstofanvendelse scenarierne i forhold hertil. Ændringerne er dog ikke så store, at rangordenen mellem scenarier ændres.