Aluminium
3. Omsætning med affaldsprodukter3.1 Genanvendelse af metallisk aluminium 3.1 Genanvendelse af metallisk aluminium Aluminiumholdigt skrot Metallisk aluminium omsættes med flg. typer af aluminiumholdigt skrot:
"Skrot" betegner således i det følgende udtjente produkter og omfatter ikke metallisk produktionsaffald. Der foreligger ingen samlet opgørelse over mængden af aluminiumskrot, der indsamles i Danmark. Beregningsmetode Mængderne, der indsamles med skrot og metallisk produktionsaffald i Danmark, kan estimeres som følger: Indsamlet mængde = nettoeksport med skrot og affald + genanvendelse i Danmark + tab ved oparbejdning De enkelte elementer i denne beregning vil blive gennemgået i det følgende og sammenfattet i afs. 3.1.6, hvor den estimerede indsamlede mængde vil blive sammenlignet med opgørelsen af kilder til aluminium i skrot jf. afs. 2.1 og 3.2. Gennemgangen vil ud over at etablere grundlaget for denne beregning kort beskrive de enkelte processer i forbindelse med oparbejdning af skrot, samt beskrive de aktuelle muligheder og begrænsninger for anvendelse af sekundær-aluminium. Disse forhold bliver yderligere belyst i bilag 1. 3.1.1 Import og eksport af aluminiumholdigt skrot og affald Nettoeksport Statistiske oplysninger om import og eksport af aluminium med aluminiumskrot og produktionsaffald fremgår af tabel 3.1 En præcis opgørelse vanskeliggøres af det forhold, at aluminiumindholdet i affald og skrot, som i statistikken føres som aluminiumaffald/skrot, kan være meget varierende. Indholdet af aluminium i de forskellige fraktioner er skønnet på baggrund af oplysninger fra genanvendelsesbranchen. Baggrunden for de anvendte skøn fremgår af noterne til tabellen. Den generelle holdning i branchen til oplysningerne i statistikken er, at de er behæftet med så stor usikkerhed, at de ikke giver et realistisk billede af omsætningen. Opdelingen på de tre positionsnumre skal da også kun tages vejledende, da der ikke er tale om en entydig opdeling. Skrot af aluminium er i forklarende noter til Brugstariffen defineret som skrot af udtjente produkter, men metallisk produktionsaffald vil formentlig i høj grad blive ført under dette varenummer. Det vil her blive antaget, at de samlede mængder i store træk svarer til den reelle omsætning. Den gennemsnitlige pris for skrottet antages at kunne give en grov indikation på aluminiumindholdet. Dette er dog ikke helt tilfældet for blandede metalfraktioner (ikke-jern) fra shredderanlæg, som ud over aluminium indeholder andre værdifulde metaller. Aluminiumsindholdet i denne fraktion vil typisk ligge på 20-35%. Det er oplyst, at importeret blandet shreddermetal vil blive ført som aluminium, men det er usikkert, hvorvidt det også er tilfældet for eksporteret blandet shreddermetal. I perioden 1990-1995 ses en markant stigning i importen af affald og skrot, som korrelerer med stigningen i produktionen af sekundær-aluminium i Danmark (jf. bilag 5). Det importerede skrot bliver i Danmark anvendt til sekundær produktion. Herudover sker der som omtalt en import af blandet metal til oparbejdning, ligesom der i mindre udstrækning foregår opkøb med henblik på videre salg. På det foreliggende grundlag kan nettoeksporten af aluminium med skrot og affald i 1994 anslås til 6.000-10.400 tons Al. Tabel 3.1 Se her! 3.1.2 Sortering og oparbejdning af aluminiumholdigt skrot Aluminium vil enten optræde som enkeltdele, som sorteres manuelt, eller optræde i sammensatte produkter, hvor metallet kun udgør en mindre del af det samlede produkt. Med henblik på genanvendelse af aluminium fra sammensatte produkter er det derfor nødvendigt at udskille anvendelige komponenter fra produkterne gennem en oparbejdning. Oparbejdningen kan ske ved : Manuel demontering, hvor komponenterne fx. skrues fra hinanden Fragmentering i shredderanlæg (bilfragmenteringsanlæg) Fragmentering i kabeloparbejdningsanlæg Sortering Hos skrothandlerne sorteres aluminium i en række fraktioner. Der findes ingen danske normer for sorteringen, men der anvendes klassificeringer, der bygger på enten amerikanske eller tyske klassificeringer. I den amerikanske klassificering er der en opdeling på 35 forskellige typer. I Danmark anvender Uniscrap A/S eksempelvis 12 forskellige klassifikationer, med en vis underinddeling, således at der i praksis sorteres i ca. 20 fraktioner (incl. produktionsaffald). En indikation på, hvorledes der i store træk sorteres, kan fås ved at se på klassificeringen udgivet af Foreningen af Tyske Metalhandlere. Der er en række normer for produktionsaffald, mens der er følgende normer for gammelt skrot (efter materiale fra en stor dansk genvindingsvirksomhed): ACHSE og ADLER: Trådskrot af rent aluminium. Ubelagt trådskrot af ulegeret/legeret aluminium incl. luftledning. APRIL og ARMEE: Skrot af gammelt valset aluminium. Stort set samme produkter, men med forskellige tolerancer eksempelvis for jern. Følgende er for APRIL: Gammel skrot, husholdningsredskaber, såvel som andet valset materiale af legeret og ulegeret aluminium. Fri for Al/Cu og Al/Zn legeringer. Max 20% lakeret materiale, heraf må dåser kun udgøre halvdelen. Fri for løst støbegods, persienneskrot, flaskekapsler, tuber og andet metallisk og ikke metallisk materiale. Fri for knust skrot og shredderskrot. Tolerance: 2% ikke metalliske fremmede bestanddele. ARMIN og ARTUR: Skrot af aluminium stempler. Stort set samme produkter, men med forskellige tolerancer eksempelvis for jern. Følgende er for ARMIN: Hele stempler eller stykker af stempler af aluminiumlegering. Fri for bolte og stempelringe. Max. 10% materiale, som går gennem et 5 cm sold. ALTER: Aluminiumprofilskrot. Aluminiumprofilskrot Al-Mg-Si 0,5%. Fri for alle fremmede bestanddele, dog ikke eloxeret materiale. ASSEL: Blandet jernfrit støbt aluminium. Alle slags støbt aluminium med undtagelse af støvle og hatteforme og støbekasser. Max 5% materiale, som kan gå gennem et 5 cm sold. Fri for shredderskrot, knust skrot og andre ikke-metalliske fremmede bestanddele. Tolerance: 2% olie, fedt og støv. ASTER: Blandet støbt aluminium med jern. Som ASSEL, men med tolerance for 2% jern og fremmede metalliske bestanddele. APSIS: Aluminiums shredderskrot. Købes efter analyse, prøve eller aftale. Opdelingerne for de blandede fraktioner går i høj grad på tolerancen for jern, som viser, at det er et reelt problem af adskille jern fra det sammensatte aluminiumskrot. De amerikanske normer for metalskrot (US norm NF 1988) har en mere detaljeret opdeling med normer for skrot af gamle dåser, lofts-, væg og tagplader, rene offset aluminiumsplader, gammelt aluminiumfolie, skrot med belægning (markiser o.lign), støbt aluminium fra biler, aluminium-kobberkølere, støbt aluminium fra fly og aluminiumklip fra fly. Det generelle billede er, at produktionsaffald i form af klip o.lign, som ikke er tilsmudset med olie, håndteres for sig selv og i høj grad returneres til primær smelteværker. Det kan fx. dreje sig om klip af profiler eller kasserede øldåser. Skrottet ender for størstedelens vedkommende i de blandede fraktioner eller shredderskrot, som anvendes til fremstilling af støbelegeringer og stålværks-aluminium (se afs. 3.1.4) Af produkter, som håndteres særskilt, kan nævnes: Tråd og kabler af rent aluminium, som enten eksporteres til primær værker, stålværker (deoxideringsmetal) eller anvendes til justering af legeringer i forbindelse med sekundær-aluminium produktion. Offsetplader, som er velegnede til justering af legeringssammensætningen i forbindelse med sekundær-aluminium produktion. Dele til biler med særlige aluminiumlegeringer af høj kvalitet som motorblokke eller fælge. Store tanke eller lignende konstruktioner, hvor der er en stor mængde med en ensartet sammensætning. Disse eksporteres typisk til sekundærværker, som laver legeringer, hvor den pågældende legeringssammensætning har interesse. Legeringer med højt zink eller magnesium indhold (fx. søvandsbestandige legeringer eller motorsavshuse) som ikke er velegnede til de fleste former for støbelegeringer. Afsættes til udenlandske metalværker, som producerer Zn eller Mg legeringer. Sorteringen sker dels på baggrund af generel materialeerfaring, dels med transportabelt udstyr til spektralanalyse, hvormed man på pladsen kan lave en bestemmelse af legeringssammensætningen. Manuel demontering Manuel demontering kan enten ske ved autoophuggere, produkthandlere, kommunale genbrugsstationer eller ved oparbejdningsanlæg for elektronik. Aktuelle metoder er mere indgående beskrevet i bilag 1 og vil ikke blive yderligere omtalt her. Shredderanlæg Biler, hårde hvidevarer, landbrugsmaskiner, industriskrot og sammensat skrot fra kommunale genbrugsvirksomheder og metalcontainere oparbejdes ved fragmentering i shredderanlæg. Ved oparbejdning af sammensatte produkter i shredderanlæg ender ikke-magnetiske metaller i en metalfraktion. Metalfraktionen fra mindst 2 af landets 5 shredderanlæg sorteres efterfølgende i et flotationsanlæg, hvor aluminium sorteres fra det øvrige metal. Aluminium i den blandede metalfraktion fra de øvrige anlæg bliver eksporteret usorteret. Det har ikke været muligt at få præcise oplysninger om, hvor meget aluminium der omsættes i shredderanlæggene, men et forsigtigt skud på baggrund af foreliggende oplysninger vil være et årligt gennemsnit på 3.500-8.000 tons. I 1994 fragmenteredes der jf. afs. 2.2.5 ca. 50.000 flere biler end det normale gennemsnit, der ligger på ca. 100.000 pr. år. Hvis der regnes med et gennemsnitligt indhold på 40-50 kg pr bil, og at halvdelen af aluminiummet fjernes inden fragmentering, vil bilerne i 1994 alene tegnede sig for 3.000-3.800 tons af omsætningen i shredderanlæggene i 1994 var på 4.000-9.000 tons. Omkring halvdelen af aluminiummet, svarende til 2.000-4.500 tons, eksporteres i blandede metalfraktioner, som, så vidt det er oplyst, normalt ikke vil blive registreret som aluminiumskrot. Ved sorteringen kan små aluminiumdele følge med i affaldsfraktioner, som består af jord, slam fra vådskrubber og brændbare fraktioner. Der foreligger ingen analyser for aluminium i affaldet, men analyser for kobber indikerer, at affaldet indeholder 300-1000 tons kobber //. Kobber indgår i lang højere grad end aluminium i smådele (især ledninger), og det skal groft anslås, at tabet af aluminium til shredderaffald vil være i størrelsen 50-300 tons Al. Kabeloparbejdningsanlæg Kabeloparbejdning foregår i Danmark ved 3 anlæg. Oparbejdningen foregår ved enten tør fragmentering (shredder), våd fragmentering (fragmentering i sæbevand) eller ved afbrænding. Her ud over sker i begrænset omfang en oparbejdning ved mindre virksomheder ved at plastisoleringen mekanisk skrælles af kablerne. Kabler i forsyningsnettet har traditionelt haft ledere af kobber og anvendelse af aluminiumledere er først inden for de seneste årtier blevet udbredt. Mængderne, der bortskaffes i dag, må derfor formodes at være meget mindre end forbrugsmængden. En opgørelse af mængden af kabler, der indsamles i Danmark vanskeliggøres af det forhold, at der sker en omfattende import af kabler til oparbejdning i Danmark, og at der samtidig foregår indsamling og eksport af kabler fra små skrothandlere. På baggrund af oplysninger fra kabeloparbejdningsvirksomheder anslås det i //, at der i 1992 blev indsamlet 8.000-10.000 tons kabelskrot i Danmark. Det antages, at en tilsvarende mængde blev indsamlet i 1994. En gennemgang (i 1996) af 25 partier kabler hos én af oparbejdnings-virksomhederne gav, at 7% af kablerne havde aluminiumledere. Hvis der på det grundlag groft regnes med, at 4-10% af alle skrottede kabler har aluminiumledere fås en samlet tonnage på 320-1.000 tons aluminiumkabler. Hvis der regnes med, at aluminium udgør ca. 20-30% af kablet, svarer det til 60-300 tons Al. Ud over oparbejdning af gamle kabler, sker der også en genvinding af klip og affald fra produktionen af kabler i Danmark. På basis af råvareforbruget vurderes denne mængde at andrage 280-560 tons Al/år, som er medregnet under metallisk produktionsaffald i afs. 2.2.1 3.1.3 Indsamlingsordninger for aluminium De vigtigste kilder til skrothandlernes aluminium er produktionsaffald fra fremstillingsvirksomheder, direkte afleveringer fra kunder, ophugning af biler og større genstande samt nedrivningsopgaver. Aluminium fra indsamlingsordninger registreres ikke særskilt, men branchen skønner, at denne kilde mængdemæssigt er uden betydning for den samlede omsætning //. Bilag 2 indeholder en detaljeret gennemgang af eksisterende forsøg med indsamling af aluminium fra husstande, samt oparbejdning af aluminium. Alle de i bilag 2 beskrevne indsamlingsordninger er karakteriserede ved at være knyttet til eksisterende infrastruktur og systemer. Der er således ingen eksempler på forsøg, hvor man har opbygget en infrastruktur alene til indsamling af aluminium fra husholdninger. Den væsentligste årsag hertil er forholdet mellem omkostningerne ved indsamlingen og indtjeningen ved salg af det indsamlede aluminium. Økonomi Det er kendetegnende for alle forsøg og ordninger, at man ikke har overblik over dette forhold, men gætter på, at indsamlingen i bedste fald hviler i sig selv økonomisk. Man tror altså ikke, at det vil være muligt at få økonomisk overskud på ordninger, der alene er bygget op om aluminiumindsamling. Netop det forhold, at indsamlingen er koblet sammen med indsamling af andre materialer, er årsagen til, at man ikke kan give en præcis vurdering af de omkostninger, der specifikt knytter sig til aluminiumindsamlingen. Arbejdsbyrde Det giver ikke ekstra arbejdsbyrde, at aluminium er blandet med andre metalfraktioner. Dette kan forholdsvis let sorteres centralt. Indsamling af en samlet metalfraktion fremfor en ren aluminiumfraktion vil muligvis give bedre indsamlingsresultater, fordi det virker ansporende med det større volumen. Resultater De forsøg, som baserer sig på, at borgerne selv skal bringe aluminiumet til enten containerplads eller til en andetsteds centralt placeret container, har givet indsamlingsresultater på op til 77 g aluminium pr. borger om året. For hele landet vil denne mængde svare til 393 tons aluminium pr. år. I Tønder har man i modsætning hertil kunnet indsamle 268 g aluminium pr. borger i 1995 under en ordning, hvor der indsamles direkte ved borgernes bopæl. Det svarer til 3,4 tons for Tønder kommune og til 1.370 tons aluminium pr. år for hele landet. Hos Affaldsregion Nord blev der tilsvarende indsamlet 12-18 tons aluminium i 1995 under en ordning, hvor genanvendelige affaldsfraktioner indsamles direkte hos borgerne. For begge disse indsamlingsresultater gælder det, at de ikke er repræsentative for hele landet, da de i høj grad bygger på indsamlede dåser, som er indført over den tyske grænse. Det er værd at bemærke, at der generelt ikke blev fundet aluminiumfolier i indsamlingsbeholderne ved de forskellige forsøg. Det indsamlede aluminium var overvejende dåser, køkkengrej, cykeldele og andre relativt store enheder. I forprojektet blev det skønnet, at mængden af metallisk aluminium i husholdningsaffaldet i 1994 udgjorde ca. 32.000 tons fordelt på 21.000 tons i metalemballage, 1.400 tons i elektriske og elektroniske produkter og 9.400 tons i form af "andet af metal", som overvejende udgøres af folier. De fleste aluminiumemballager og folier er uegnede til genanvendelse, efter at de har været ude hos forbrugerne. De hidtil opnåede resultater ved indsamling af husholdningsaluminium vil altså ved opskalering til hele landet svare til, at mindre end 5% af det forbrugte aluminium indsamles og genanvendes. Erfaringerne fra Tyskland viser, at det er muligt ad lovgivningsvejen at opnå betydeligt højere genanvendelsesrater. Information For en række af indsamlingsordningerne har borgerne fået information om den separate indsamling af aluminium i form af skriftligt informationsmateriale. I andre tilfælde har der ikke været informeret om ordningerne. Der har ikke umiddelbart kunnet spores en sammenhæng mellem omdeling af informationsfoldere og indsamlingsresultaterne. I den forbindelse skal det dog nævnes, at grundlaget for at konkludere om mulige virkninger af informationskampagner er yderst spinkelt. Først og fremmest bemærkes det, at man ingen steder har sørget for systematisk omdeling af onformationsmateriale i forbindelse med en indsamlingskampagne for aluminium. Virkningerne af informationsmateriale kan derfor kun bedømmes ud fra, at forbipasserende har fået uddelt materiale, eller at borgerne selv har opsøgt informationen på eksempelvis genbrugspladserne. Den ringe virkning af at informere usystematisk er tydeligt eksemplificeret i Herning, hvor en "Grøn uge" og uddeling af foldere kunne forventes at føre til øget opmærksomhed om genindsamling. Her blev der over en 8 ugers periode i umiddelbar forlængelse af den grønne uge indsamlet 18 kg aluminium i et opland med 57.000 indbyggere. Det svarer til 2 g aluminium pr. borger om året. Ved indsamlingen af brugte aluminiumbakker fra de kommunale madudbringningsordninger er det muligt at samle mere end 9 kg aluminium pr. borger ind årligt. Det svarer til 95% af det samlede potentiale på ca. 80 tons/år. Systemerne fungerer alle således, at det indsamlede aluminium sælges til produkthandlere, som efter en eventuel sortering videresælger til smelterier i udlandet eller til Gotthard Aluminium. Fødevareemballager Da store dele af aluminiumet fra husholdningerne udgøres af fødevareemballage i form af bakker, emballagelåg og folier, er det et krav fra genanvendelsesbranchen, at materialet rengøres i en grad, der mindst svarer til "en skylning i det brugte opvaskevand". Dette skyldes arbejdsmiljøproblemer i forbindelse med biologisk aktivitet i tiloversblevne fødevarerester. Ressourceforbrug Der findes ikke tilgængelige informationer vedrørende energi-, vand- og råvareforbruget forbundet med indsamlingsordningerne for aluminium fra husholdninger. Konklusion Tynde aluminiumfolier fra husholdninger egner sig ikke til genanvendelse. Disse folier udgøres vægtmæssigt af meget små enheder, som har været i kontakt med levnedsmidler og derfor af arbejdshygiejniske hensyn skal rengøres, før de kan genanvendes. Det vurderes, at tykkere folier i emballagebakker og forskellige dåser og beholdere med fordel kan genbruges. Disse vejer pr. enhed typisk mellem 5 og 30 gram. Større enheder af aluminium, som eksempelvis cykeldele og køkkenudstyr er velegnede til genbrug. 3.1.4 Fremstilling af sekundær-aluminium i Danmark Sekundær-aluminium forstås her som aluminium, der er fremstillet ved omsmeltning af aluminiumskrot. Ved omsmeltningen anvendes ofte også rent produktionsaffald med en kendt legeringssammensætning til justering af legeringssammensætningen af det producerede sekundær-aluminium. Danmarks eneste større anlæg til produktion af sekundær-aluminium er Gotthard Aluminium A/S i Kolding. Herudover findes der nogle mindre støberier, som kan omsmelte aluminiumaffald, hvis dette har en høj renhed. Proces Processen, som den foregår ved produktion af sekundær-aluminium i Danmark skal kort gennemgås //: Indgangskontrol
Presning (evt.)
Smeltning
Legering
Spuling
Filtrering
Udstøbning
Andre processer Den her beskrevne proces er gældende for nedsmeltningen, som den foregår i Danmark, men der findes også andre metoder. I // beskrives hvorledes omsmeltning af aluminiumdåser til nye dåser foregår i en totrinsproces, hvor dåserne inden nedsmeltning forbehandles ved at brænde lak og sukkerrester af. Produktion I 1994 omsmeltedes der hos Gotthard Aluminium 23.900 tons aluminiumskrot //. Aluminiumindholdet i skrottet var i gennemsnit på 81%, og den omsmeltede mængde svarer således til 19.400 tons aluminium. 12.200 tons af skrottet (9.900 tons Al) kom fra indenlandske kilder, mens de resterende 11.700 tons (9.500 tons Al) blev importeret. Omkring halvdelen af det omsmeltede skrot var shredderskrot. For at opnå en bestemt sammensætning af det færdige produkt blev der i forbindelse med omsmeltningen tilsat 150 tons importeret forlegering, med et aluminiumindhold på 90%. Af skrottet blev der produceret støbelegeringer med et gennemsnitligt aluminiumindhold på 88% samt stålværksaluminium med et aluminiumindhold på ca. 96%. Af den samlede produktion, som indeholdt ca. 18.600 tons aluminium (jf. tabel 2.1), blev omkring 3.300 tons afsat i Danmark, mens resten blev eksporteret. Efterspørgslen efter støbelegeringer er aktuelt så stort, at der ikke er problemer med at afsætte sekundær-aluminium til dette formål. Stålværksaluminium eksporteres og anvendes som offermetal ved stålproduktion på udenlandske stålværker. Den samlede produktion og eksport på hhv. 21.200 tons og 17.400 tons aluminiumlegering svarer til den af Danmarks Statistik registrerede produktion og eksport af sekundær-aluminium (jf. tabel 2.1). Tab ved produktionen Ved produktionen opstår der som omtalt en saltslagge, som behandles med henblik på genanvendelse af saltet og reduktion af mængden af uanvendeligt restprodukt. I 1994 opstod der ca. 6.000 tons restprodukt, som blev deponeret på losseplads. Restproduktet indeholdt ca. 4% metallisk aluminium og 20-30% AlO2 (med ca.50% Al). Samlet indeholdt restproduktet således 880-1.200 tons Al svarende til 5-7% af omsætningen ved omsmeltningen. I en opgørelse fra European Aluminium Association, EAA, angives, at der som biprodukt ved produktion af 1.000 kg aluminiumblokke ud fra skrot af transportmidler dannes 119 kg AlO2 og 77 kg metallisk aluminium (1993/94 situation) //. Den totale affaldsmængde i form af støv o.lign angives til ca. 25 kg. I opgørelsen regnes der således med, at AlO2 anvendes som biprodukt, hvilket ikke er tilfældet i Danmark. Hvis en del af det metalliske affald ligeledes deponeres, som det er tilfældet i Danmark, svarer det samlede tab nogenlunde til de danske erfaringer. Der er ved produktionen og oprensningen af saltslagge ingen produktion af spildevand. Emissioner fra produktionen Røggassen fra smelte- og legeringsovne føres gennem kalkdosering, røggaskøler og posefilter, før den udledes. Der foreligger ingen målinger af aluminiumemissioner fra produktionen med den nuværende røggasrensningsteknologi. Dette hænger sammen med, at opmærksomheden er rettet mod emission af tungmetaller og organiske stoffer fra processen. En størrelsesorden kan indikeres på baggrund af ovenfor nævnte opgørelse fra EAA // hvor støvemissionen er angivet til 0,015 ‰ af den samlede produktion. Hvis der regnes med en sådan emission og at halvdelen af dette er aluminium (svarer til at det er AlO2) skulle der fra den danske produktion emitteres 0,14 tons Al. 3.1.5 Raffinering af aluminium Ved produktion af sekundær-aluminium sker der som nævnt en sammenblanding af legeringselementer. På sigt vil det derfor kunne blive nødvending at kunne adskille legeringselementerne gennem en raffinering. Det er i arbejdet med denne rapport ikke lykkedes at finde frem til teknologier eller metoder, som anvendes ved raffinering af sekundær-aluminium, således at dette kvalitetsmæssigt får karakter af primær-aluminium. Raffinering En enkelt undtagelSe her!fra er elektrolytisk raffinering, hvor aluminium bringes på ionform i en vandig opløsning og indfanges på en elektrode eller opløses i en saltsmelte (som fluorid eller chlorid) og herfra isoleres //. Dette indebærer, at aluminiumet oxideres. Den efterfølgende reduktion til metallisk aluminium er meget energikrævende. Tilsyneladende er det ikke muligt helt at slippe af med en række sporelementer, som vil følge med aluminiumet over i den metalliske fase. Elektrolytisk oprensning af sekundært aluminium udføres nu kun i USA hos Aluminiumplate men har tidligere også være udført i lille skala i bl.a. Holland. Processen beskrives som "high quality/high tech" og indebærer bl.a. håndtering af 80°C varm Toluen. Der kan indfanges 10-12 mm/time aluminium på elektroderne. Det er ikke muligt med saltsmelte eller elektrolyse at fjerne legeringselementer fra aluminiumet. Markederne for sekundært aluminium kan omsætte væsentligt mere aluminium, end der i dag er til rådighed via genanvendelseskredsløbet. Der er derfor ikke noget incitament til at udvikle raffineringsmetoder. 3.1.6 Anvendelsesmuligheder og -begrænsninger for sekundær-aluminium Der er grundlæggende tre forhold, der begrænser anvendelsesmulighederne for sekundær-aluminium:
Begrænsningerne behandles yderligere i men vil blive kort omtalt her. Sammenblanding af legeringer Rent aluminium er relativt blødt og aluminium anvendes næsten udelukkende legeret med en række andre metaller. Legeringselementerne indgår ofte i små andele og små forskelle i legeringssammensætningen kan have en stor indflydelse på materialets egenskaber. I tabel 3.2 er givet en kort oversigt over nogle typiske legeringer, som anvendes til henholdsvis valsede, ekstruderede og støbte emner. Til specialformål - eksempelvis inden for bil- eller flyindustrien - anvendes der en meget lang række af speciallegeringer. Legeringssammensætningen har indflydelse på emnernes egenskaber under såvel forarbejdning som brug. Det færdige produkt skal have en vis sammensætning for at opfylde krav til korrosionsbestandighed, hårdhed, styrke, sejhed, spændstighed osv. For produkter, hvor en optimering af produktets mekaniske eller statiske egenskaber er essentielt fx i transportmidler, er tolerancerne meget små. Til andre formål - eksempelvis plader eller ikke-bærende profiler i byggeriet - er tolerancerne mere brede, hvilket umiddelbart fremgår af produktkataloger. Der vil ofte være modsætninger i legeringselementernes indflydelse på de forskellige egenskaber; eksempelvis giver tilsætning af kobber legeringen mere styrke, men mindsker korrosionsbestandigheden og deformationsegenskaberne under bearbejdning. De mekaniske egenskaber af aluminiumprodukter er ud over legeringssammensætningen også bestemt af forskellige termiske og mekaniske påvirkninger under fremstillingen af produkterne. Det er også af betydning i forhold til forarbejdningen, at råvaren har en meget præcis og ensartet legeringssammensætning. Ved ekstrudering af profiler, spåntagende bearbejdning eller støbning vil små ændringer i legeringssammensætning fx. betyde, at spånerne ikke følger den præcise bane, at støbemassen ikke flyder rigtigt eller at profilerne ikke trækkes præcist. Krav til præcis og ensartet legeringssammensætningen ved forarbejdning af produkterne er formentlig en større hindring for anvendelse af sekundær-aluminium til valsede og ekstruderede emner end krav til de mekaniske/statiske egenskaber af det færdige produkt. Valsede emner Det generelle billede er, at der til valsede og trukne emner anvendes aluminiumlegeringer med et meget lavt indhold af legeringsmetaller. Selv små mængder af uønskede legeringselementer - især silicium - gør aluminiummet uegnet til valsning. Til trukne emner - eksempelvis rør - anvendes ofte mangan, som øger legeringens korrosionsbestandighed og gør emnerne velegnede til svejsning. Tabel 3.2
Til elektriske ledere og offsetplader anvendes 99,5% rent aluminium, hvilket betyder, at genanvendelse til disse formål kun vil være mulig inden for helt lukkede kredsløb. Der er ikke noget principielt i vejen for at fremstille valsede emner af sekundær-aluminium, som det fx gøres i de lukkede kredsløb af aluminiumdåser. På det norske aluminium valseværk i Holmestrand produceres årligt omkring 65.000 tons aluminiumplader på grundlag af skrot //. Ekstruderede emner Til ekstruderede emner anvendes legeringer med små mængder magnesium og silicium. Det generelle billede er, at legeringerne til ekstruderede emner svarer til angivelserne i tabel 3.2. På grund af indholdet af magnesium vil et stort indhold af profiler i skrottet være uønsket ved produktion af sekundære støbelegeringer. I relation til profiler vil små ændringer i legeringssammensætning især være af betydning under fremstillingsprocessen. Støbte emner Til støbte emner anvendes hovedsageligt legeringer med et stort indhold af silicium. Silicium foreligger, bortset fra en lille mængde der går i opløsning, som rene siliciumkrystaller i aluminiumgrundmassen. Siliciumlegeringer er letstøbelige, men rene silicium-aluminium legeringer er ikke så stærke, hvorfor der tilsættes mindre mængde af andre metaller; især kobber og magnesium. På grund af det høje indhold af legeringselementer kan støbelegeringer relativt nemt sammensættes ud fra blandet skrot, hvorimod blot en mindre del støbelegering i skrottet gør den sekundære aluminium uegnet til anvendelse til valsede, trukne eller ekstruderede emner. Magnesium og jern er de elementer som i praksis volder problemer ved fremstilling af støbelegeringer af sekundær-aluminium. De fleste støbelegeringer indeholder <0,5% Mg. Mg optræder i skrottet i profiler, som typisk indeholder 0,5-1%, men optræder i speciallegeringer fx. i køretøjer ofte i 2-5%. Tolerancerne for jern i støbelegeringer er typisk <0,45% Fe til sandstøbning, <0,6% til kokillestøbning og 0,7-1% til trykstøbning. Jern optræder i skrottet som legeringselement, som støv eller i skruer, bolte, bøsninger o.lign. Den rette legeringssammensætning opnås ved at gå ud fra en passende skrot-sammensætning og justere med rene skrotvarer og forlegeringer. Ved produktionen er det ikke altid muligt, at forudsige præcist, hvilken legering der kan fremstilles ud fra et givet parti skrot, men der er mulighed for i processen at sigte mod flere legeringer. Stålværksaluminium Stålværksaluminium, der bruges som deoxideringsmetal ved stålfremstilling, skal indeholde 96% aluminium eller magnesium. Legeringen må gerne indeholde jern, men der skal være <0,5% Cu og <0,5% Zn, som er uønskede ved stålfremstillingen. Skrot af støbelegeringer egner sig p.g.a det lave aluminiumindhold og høje kobberindhold ikke til stålværksaluminium. Stålværksaluminium produceres bl.a. af smelter, hvor magnesium- eller jernindholdet er for stort til at legeringen kan anvendes til støbelegeringer. Ved at kanalisere legeringer med højt jernindhold over i stålværkerne mindskes problemet med generelt stigende jernindhold ved gentagne recirkulationer. Lødighedstab Man taler ofte om, at der i forbindelse med omsmeltning sker et "lødighedstab" af aluminiummet. En sekundær støbelegering behøves dog ikke nødvendigvis at være mindre "lødig" end en primær støbelegering, men der vil med gentagne omsmeltninger ske en udjævning af indholdet af legeringselementer, der sætter større og større begrænsning på anvendelsesmulighederne. "Lødighedstabet" sker således i en løbende proces gennem flere omsmeltninger. En udvikling frem imod øget genanvendelse af lavtlegerede aluminiumkvaliteter i lukkede kredsløb, må forventes at gøre en justering af legeringssammensætningen ved omsmeltning af det øvrige skrot vanskeligere. Bortset fra det høje indhold af silicium kan støbelegeringer være meget forskelligt sammensatte og en vis tilsætning af lavlegeret aluminium er nødvendig for at kunne justere legeringssammensætningen. Overfladebehandlinger Emner af aluminium vil for at øge korrosionsbestandigheden næsten altid være overfladebehandlet. I det følgende gives en kort oversigt over typer af overfladebehandlinger, og hvilke problemer disse kan give i relation til genanvendelse.
Sammenfatning Sammenfattende giver overfladebehandlinger på aluminium umiddelbart ingen større problemer, hvis det sekundære aluminium anvendes til højtlegerede støbelegeringer. Kunststofovertræk eller laminering er kun et problem hvis indholdet af organisk stof overskrider et vist niveau. Det acceptable niveau vil afhænge af den aktuelle nedsmeltningsproces. Ved sekundær produktion i Danmark må indholdet af organisk stof ikke overskride 6% af aluminiumindholdet. Dette kan normalt undgås ved en passende opblanding af skrottet. De mest problematiske overfladebehandlinger er påføring af chrom eller nikkel ved kemisk oxidation, galvanisering eller termisk sprøjtning. Nikkel og chrom er uønskede elementer i de fleste aluminiumlegeringer. Nikkel og chrom kan ikke umiddelbart fjernes fra smelten og ved gentagne recirkulationer kan indholdet gradvist stige. Det skal i den sammenhæng bemærkes, at det aluminium der tabes til forbrænding og deponi, overvejende er lavtlegeret primær-aluminium, mens genanvendelsesgraden af de højtlegerede støbelegeringer er nær ved 100%. Urenheder Af urenheder er navnlig jern uønsket, når det forekommer i større mængder, hvilket let kan være tilfældet, da aluminiumskrot kan være forurenet med jernspåner eller skruer og bøsninger af jern. Jern kan ikke fjernes fra smelten. For højt jernindhold giver sprøde krystalarter, der nedsætter slagstyrken og udmattelsesstyrken //. Generelt har rent aluminium meget stor modstand mod korrosion, som svækkes betydeligt ved bare små forureninger med jern, fordi jern og silicium danner partikler i legeringen, som kan resultere i elektrokemisk angreb på den omgivende aluminium matrix. Andre urenheder så som natrium, magnesium og calcium kan fjernes fra smelten med chlor, mens vand, ilt og brint kan drives ud af smelten med inerte gasser eller vacuumafgasning. Det vil dog ikke være muligt at fjerne urenhederne 100% og til formål, hvor der stilles meget store krav til materialeegenskaberne, vil omkostninger til rensning være så store, at der aktuelt ikke vil benyttes sekundær-aluminium. Mængden af aluminium, der blev indsamlet i Danmark i 1994, kan på det foreliggende grundlag opgøres som følger:
Kilder til aluminiumsskrot I afs. 2.1.1 er det estimeret ud fra forbruget af aluminium med råvarer og halvfabrikata, at der i 1994 blev bortskaffet 8.600-12.400 tons Al med produktionsaffald om året. I afs. 2.2 bliver den samlede mængde, der med udtjente produkter bortskaffes til genanvendelse, estimeret til 13.900-32.000 tons. Samlet skulle der således bortskaffes 22.500-44.400 tons Al. De brede sikkerhedsintervaller på estimaterne betyder, at det er vanskelig at sammenligne kilderne til skrot med de faktisk bortskaffede mængder. Alternativt kan man i stedet beregne et 90% sikkerhedsinterval på de to mængder, ved at tage udgangspunkt i at alle størrelser der indgår i beregningerne repræsenterer 90% sikkerhedsintervaller (fra 5 til 95% fraktilen i en normalfordeling). Beregnet på denne måde kan det estimeres, at den indsamlede mængde med 90% sandsynlighed vil befinde sig inden for intervallet 29.100-34.200 Al, mens den bortskaffede mængde på grundlag af afs. 2.1.1 og 3.2. kan estimeres til 30.400-36.200 Al. Det skal bemærkes, at det har været meget vanskeligt at vurdere, i hvilke mængder aluminium bortskaffes med færdige produkter, og der har derfor ved opgørelsen af bortskaffelsesmængder i afs. 2.2 været skelet til oplysningerne vedrørende omsætningen med skrot, som det vurderes, er baseret på et bedre datagrundlag. 3.2 Omsætning af aluminium med jern- og stålskrot Det Danske Stålvalseværk blev i 1993 tilført ca. 700.000 tons jernskrot; heraf 448.000 tons fra Danmark // (data fra 1994 forelå ikke på skrivetidspunktet). Der blev i 1994 produceret ca. 633.000 tons færdige stålprodukter. På grundlag af årsregnskabet for 1994 //, samt tilsendt materiale //, er der i tabel 3.3 opstillet en massebalance for aluminium for 1994. Omkring 860 tons aluminium blev tilført værket sammen med skrottet. Der foreligger ingen detaljerede analyser af aluminium i skrottet, som af DDS er estimeret som den manglende faktor i balancen. Aluminium anvendes som tilsigtet legeringselement i visse ildfaste stål til fx. til kedler, men hovedparten af aluminiummet i skrottet findes formentligt som aluminiumdele. Det samlede aluminiumindhold i det producerede stål var således også på kun ca. 160 tons. Aluminium i skrottet stammer dels fra maling og lak (40-200 tons Al), dels fra aluminiumdele som sidder på større dele jern og stål fx. anoder (120-150 tons Al), cykler, klapvogne o.lign. Aluminium tilsættes endvidere til smelteprocessen som deoxidationsmiddel (offermetal, stålværksaluminium); især til smelter med et lavt siliciumindhold. Aluminium tilsættes i form af tråd og granulater af rent aluminium. Som det fremgår af tabel 3.3, ender aluminiummet overvejende som aluminiumoxid i restprodukter; især slagger som bliver anvendt til anlægsformål. Sammenlagt skal tilførslen af metallisk aluminium anslås til ca. 2.000 tons af en samlet tilførsel på ca. 2.900 tons (ca. 600 tons blev internt genbrugt). På de øvrige danske jernstøberier blev der i 1993 anvendt ca. 30.000 tons jernskrot //. Under antagelse af, at dette skrot ikke adskiller sig væsentligt fra det, som Stålvalseværket anvender, hvad angår indholdet af aluminium, vil skrottet indeholde 40-50 tons aluminium. Aluminium anvendes normalt ikke som offermetal ved produktion af støbejern, men aluminiumforbruget med andre råvarer skal groft regnes at udgøre 30-60 tons, således at der samlet fraføres 70-110 tons Al. Tabel 3.3
Noter: 2) Dækker langt overvejende aluminium som tilsættes som offermetal.3) Aluminium med andre råvarer og internt genbrug synes overvejende at være på ikke-metallisk form.4) Røgrensestøv, som eksporteres med henblik på oparbejdning, udgjorde kun omkring 30 tons. Resten var indeholdt i slagger, der anvendes til anlægsformål (ca. 2.500 tons) og i udhug til intern genbrug (ca. 500 tons). Aluminium i slaggerne må forventes at være på oxidform. Til ekstern genbrug afgik således 2.500-2.600 tons.5) Der forligger ikke oplysninger om tab af aluminium til spildevand.Der blev i 1994 eksporteret ca. 200.000 tons jern- og stålskrot. Dette skrot adskiller sig fra det skrot, som anvendes af Det Danske Stålvalseværk. Hovedparten består af skrot af støbejern, rustfrit stål, legeret stål samt dreje- stansning- og klipningsaffald, som kun vil indeholde små mængder af aluminium. Omkring 25.000 tons består af shredderskrot, som kan indeholde væsentlige mængder aluminium. Sammenfattende vurderes det, at der i Danmark omsættes 900-950 tons aluminium med jern- og stålskrot. Heraf anslås det groft, at 500-700 tons aluminium (incl. det som anvendes på støberierne) stammer fra jern- og stålskrot indsamlet i Danmark. Den samlede omsætning af aluminium i forbindelse med jern og stålfremstilling (excl. intern genanvendelse) kan anslås til 3.000-3.100, heraf 1.600-1.800 tons som metal. 3.3 Omsætning i øvrigt med fast affald Den samlede affaldsproduktion fra primære kilder i Danmark i 1994 var 11,0 mio. tons //. Affaldsmængden har været stigende med en gennemsnitlig årlig stigning på ca. 1% i perioden 1985-1993. Affaldsbehandling Behandlingsmæssigt blev 50% af affaldet fra primære kilder - excl. restprodukter fra renseanlæg og kulfyrede kraftværker - genanvendt, 26% blev forbrændt, 23% blev deponeret og 1% fik særlig behandling (jf. tabel 3.4). Tabel 3.4 Se her! Der foreligger ingen opgørelser af omsætningen af aluminium med fast affald. De totale mængder, der omsættes, kan estimeres ud fra følgende:
I de følgende afsnit vil det blive forsøgt at lave tre estimater af omsætning af aluminium med fast affald, på baggrund af de tre opgørelsesmetoder. De tre opgørelser vil blive sammenlignet i afsnit 3.3.5. Det er valgt at fokusere på aluminium, som ikke indgår i mineraler, da formålet primært er, at kunne estimere tabet af metallisk aluminium til forbrænding/deponi. Omsætningen med mineraler vil kun blive belyst i det omfang, det er nødvendigt for at kunne afgrænse analysen. Aluminium i dagrenovation I // er der lavet en undersøgelse af sammensætningen af dagrenovationen fra private husholdninger. I undersøgelsen er affaldet inddelt i 20 fraktioner, hvoraf 8 - bedømt ud fra fotodokumentationen af fraktionerne - indeholder aluminium. Aluminium vil primært kunne findes i fraktionerne "jern- og metalemballage" (aluminiumdåser og foliebakker), "andet af jern og metal" (husholdningsfolie, foliebakker og folier til fyrfadslys) samt "elektriske og elektroniske produkter". Herudover optræder aluminium i fraktionerne "andet ikke brændbart" (sokler på elpærer), "andet brændbart" (cigaretpakkepapir), "plastemballage" (laminerede folier), "papir- og papemballage" (drikkevarekartoner) og "miljøfarligt affald" (aluminiumrør til piller, tuber). Kun for fraktionen "jern- og metalemballage" er indholdet af aluminium opgivet. Det udgør 12%. Det samlede potentiale for fraktionen bliver i //, som beskriver 1992/93 forhold, skønnet at være 21.000 tons, svarende til 2.500 tons aluminium. For fraktionen "andet af jern og metal" haves blot udsagnet: "Denne fraktion er domineret af folie, som har været anvendt i husholdningen". Aluminiumfolier vil ved en visuel bedømmelse nemt synes at udgøre en større del end de faktisk gør, fordi de fylder relativt meget. Med en skelen til de opgjorte forbrug af aluminiumfolier i Danmark skønnes indholdet af aluminium i denne fraktion at være 30-60%. Det samlede potentiale for fraktionen bliver i // skønnet at være 9.400 tons, svarende til 2.800-5.600 tons aluminium. De "elektriske og elektroniske produkter" udgør kun en lille del af det samlede husholdningsaffald. I // regnes med et aluminiumindhold i disse produkter på omkring 3,5%. Det samlede potentiale for fraktionen bliver i // skønnet at være 1.400 tons, svarende til ca. 40-70 tons aluminium. Seks af de øvrige fraktioner indeholder som nævnt også aluminium. Hvor meget det drejer sig om, er ikke muligt at bedømme ud fra undersøgelsen, men ud fra fotodokumentationen det skal her groft antages, at disse andre fraktioner samlet bidrager med 1.000-2.000 tons Al. Med de ovenfor beskrevne sammensætninger fås et gennemsnitligt indhold af metallisk aluminium i dagrenovationen på 0,5-0,9%. Den absolut største del heraf stammer fra "andet af jern og metal", hvor aluminiumindholdet som nævnt blot er skønnet, ligesom der i øvrigt i undersøgelsen er opgivet usikkerheder på mellem 10 og 25% for mængdetallene. Ved disse vurderinger af indholdet af metallisk aluminium i affaldet udelukker man imidlertid store dele af affaldets samlede aluminiumindhold. Den største kilde til ikke-metallisk aluminium er indholdet af aluminium i papir. Det samlede forbrug af aluminium med papir anslås i afs. 2.4.1 til 6.000-12.000 tons; overvejende i form af lermineraler (excl. recirkulationen med genbrugspapir). I // angives indholdet incl. papir for schweiziske husholdninger at være 1,1%. I en canadisk undersøgelse fra 1979 // blev der i husholdningsaffald, som tilførtes forbrændingsanlæg, fundet et indhold af metallisk aluminium på 1,1%. Tabel 3.5
Storskrald Denne fraktion består af møbler, barnevogne, hårde hvidevarer og tæpper mv. Der foreligger ingen danske analyser af aluminium i storskrald. I det hele taget findes der ikke noget samlet overblik over, hvorledes storskrald håndteres i Danmark. I de seneste år er der over hele landet kommet containerstationer, hvor man i forbindelse med afleveringen sorterer storskraldet, sådan at produkter, som overvejende består af metal ender i en blandet metalcontainer. Men der er ikke noget overblik over, hvor stor en del der faktisk bliver sorteret. I en oversigt fra Videncenter for Affald og Genanvendelse fra 1994 angives det fx at belysningsarmaturer (som ofte er lavet af aluminium) primært bortskaffes til forbrænding //. I dag (1996) må man nok regne med, at en større del af belysningsarmaturerne ender i metalcontainere. I en svejtsisk undersøgelse estimeres det, at der årligt med separate indsamlingsordninger og egen aflevering af affald bortskaffes ca. 0,15 kg aluminium pr. indbygger til affaldsforbrænding/deponi. Dette ville omregnet til danske forhold svare til, at der samlet bortskaffes ca. 500 tons aluminium med storskrald. Ordningerne er dog næppe helt sammenlignelige, og det vurderes, at der ikke kan laves et estimat på dette grundlag. Erhvervsaffald Denne fraktion kan yderligere underinddeles i de tre fraktioner "erhvervsaffald fra institutioner, handel og kontor", "erhvervsaffald fra fremstillingsvirksomheder" og "erhvervsaffald fra bygge- og anlægsvirksomhed". Erhvervsaffald fra institutioner, handel og kontor kan for institutioner antages at være sammenligneligt med husholdningsaffald, mens affaldet fra kontorer næppe kan sammenlignes. De fleste af de effekter, der fandtes i husholdningsaffaldet, vil ikke bortskaffes med affald fra kontorer. Hvis det på den baggrund antages, at denne del af erhvervsaffaldet indeholder 0,2-0,5% metallisk aluminium, svarer det til en samlet mængde på 900-2.200. Sammenlignet med dagrenovationen synes der at være tale om ret beskedne mængder. Indholdet af aluminium i erhvervsaffald fra fremstillingsvirksomheder kan kun bestemmes ud fra en opgørelse af kilder. Der findes ingen analyser af aluminiumindhold i affald fra bygge- og anlægsvirksomhed. Dette affald består først og fremmest af murbrokker, opbrudt vej- og pladsbelægning, byggepladsaffald mv. Af byggeaffaldet blev kun 1% brændt. Metallisk aluminium i byggeaffald må forventes overvejende at følge med den forbrændingsegnede del. I afs. 2.2.3 vurderes det, at aluminium næppe vil udgøre mere end 0,1% af de 17% af byggeaffaldet, som ikke genvindes. Aluminium indeholdt i mineralske forbindelser i teglsten og beton udgør en væsentlig del af byggeaffald, der deponeres eller genanvendes. Den samlede omsætning vil være i størrelsen 30-50% af det aktuelle forbrug med mineraler eller groft regnet 20.000-50.000 tons Al. 3.3.1 Kilder til aluminium i fast affald I tabel 3.6 er kilder til aluminium i fast affald i 1994 opgjort på grundlag af estimerede bortskaffelsesmængder fra afsnit 2.2. I opgørelsen er der fokuseret på bortskaffelsen af metallisk aluminium og aluminium i kemikalier. For at kunne sammenligne opgørelsen af kilder til aluminium i affald bortskaffet til forbrændingsanlæg med opgørelsen af aluminium, der bortskaffes med restprodukter fra affaldsforbrænding (tabel 3.7), er der i tabel 3.6 også medregnet papir og jord, som vurderes at være de vigtigste kilder til mineralsk bundet aluminium i dagrenovation og storskrald. Jord, brokker og lignende affald fra bygge og anlægsvirksomhed, som bortskaffes til deponi eller anvendes til anlægsarbejder er ikke medregnet i opgørelsen. For hver enkelt produktgruppe er det estimeret, hvor stor en del der vil bortskaffes til henholdsvis forbrænding og deponi. Affald fra fremstillingsindustri, jern- og stålfremstilling og genvindingsvirksomhed antages forenklet kun at bortskaffes til deponi. Ved beregningen af fordelingen af det øvrige affald er der taget udgangspunkt i den angivne primære affaldskategori (fx dagrenovation). Fordelingsfaktorerne forbrænding:deponi er på basis af tabel 3.4 sat til 83:17 for dagrenovation og 45:55 for storskrald. Brændbart byggeaffald er i mangel på oplysninger groft antaget at fordele sig som dagrenovation. Tabel 3.6 Se her! 3.3.2 Aluminium i restprodukter og røggas fra termisk affaldsbehandling Forbrændinganlæggene tilførtes i 1994 (jf. tabel 3.4) 2,2 mio. tons affald, heraf 1,3 mio. tons fra dagrenovation (73% af dagrenovationen) og 0,3 mio. tons fra storskrald (39% af storskraldet). Som faste restprodukter fra affaldsforbrænding skelnes her mellem:
Der vil herudover ske en fraførsel med den rensede røggas, som er affaldsforbrændingsanlæggets luftformige emission. Røggassen kan være renset i forskellig grad ved udsendelsen til atmosfæren. Produktion f restprodukter I forbindelse med Miljøstyrelsens kortlægning af restproduktproduktionen i Danmark har RGS-Miljø i samarbejde med I/S Amagerforbrænding indhentet oplysninger fra forbrændingsanlæggene i foråret 1995. I følge // blev der i 1994 på landets 31 fungerende forbrændingsanlæg produceret i alt 480.000 tons restprodukter fordelt med 420.930 tons slagge og ca. 60.000 flyveaske og RGRP. Aluminium i slagger I // er der i 1991 analyseret for aluminium i 7 forbrændingsanlæg med røntgenfluorescensanalyse. Aluminiumindholdet i slaggerne lå i intervallet 42-61g Al/kg TS. Analyser i slagger fra 2 anlæg i 1990, ligeledes analyseret med røntgenfluorescensanalyse, gav værdier i intervallet 47-49 g/kg TS //. I // er der angivet værdier i slagge på op til 87 g/kg TS. Et anslået gennemsnit for hele landet skal dog vurderes at ligge inden for intervallet 42-61 g Al/kg TS. Røntgenfluorescensanalyse er en ikke-destruktiv metode, hvormed prøvens samlede indhold af det pågældende grundstof bestemmes. Aluminium i silicater, som tilføres med papir og jord, vil således blive detekteret med den anvendte metode. Analyserne er foretaget på den harpede slagge dvs. større metaldele er frasorteret inden analyse. Aluminium i større dele såsom konservesdåser eller håndtag vil forbrændes ufuldstændigt og delvist ende i skrotslaggen, som bortskaffes til deponi. Aluminiumindhold i de øvrige restprodukter behandles i noterne til tabel 3.7 Samlet indhold i restprodukter Baseret på den foreliggende viden om indhold af aluminium i restprodukter fra affaldsforbrændingsanlæg estimeres det i tabel 3.7, at der i 1994 samlet blev bortskaffet 18.000-30.100 tons aluminium med restprodukter fra affaldsforbrænding. Til dette skal det dog bemærkes, at estimatet er baseret på undersøgelser af restprodukter fra 1990, og at der i perioden 1990-1994 skete en udvikling hen imod en øget sortering af storskrald, som resulterede i, at en større del af metallerne i storskraldet bortskaffedes til genanvendelse. Opgørelsen vil formodentlig underestimere det faktiske indhold i restprodukterne fordi større aluminiumgenstande efter forbrænding vil ende i skrotslaggen, som der ikke foreligger analyser af. At der kan være væsentlige mængder aluminium i skrotslaggen indikeres af etableringen af et slaggesorteringssystem på et forbrændingsanlæg i den franske by Metz //. Ved hjælp af en hvirvelstrømsgenerator frasorteres ikke-jern metallerne, som primært består af aluminium (men også kobber, tin og bly) fra skrotslaggen. Aluminium fraskilles efterfølgende fra de øvrige metaller ved flotation. Det er på det foreliggende grundlag er ikke muligt at estimere aluminiummængden i skrotslaggen. Emission til luft Det har ikke været muligt at fremskaffe målinger af aluminiumindhold i røggas fra danske affaldsforbrændingsanlæg. Der findes ingen vejledende grænseværdi for aluminium i røggas. I // er emissionsdata fra 1979 for et amerikansk forbrændingsanlæg angivet. Hvis emissionsfaktorer fra dette anlæg anvendes, vil det svare til en samlet årlig emission fra danske forbrændingsanlæg på 70 tons Al. Aluminiumindholdet i det indfyrede affald lå dog på 1,8%, hvilket er noget højere end i Danmark. Emissionen vil også være afhængig af den anvendte røggasrensningsteknologi. Den samlede emission fra danske forbrændingsanlæg skal på dette grundlag forsigtigt anslås til 20-100 tons Al/år. Tabel 3.7
Noter: 1) Den samlede slaggemængde (incl. forbrændingsjern) er i // opgjort til 420.930 tons. Heri indgik forbrændingsjern. I følge opgørelsen i ISAG blev der i 1994 fraført 19.000 tons forbrændingsjern fra anlæggene. I en opgørelse for 1993 // er mængden af forbrændingsjern opgjort til 25.000 tons. Et gennemsnit for produktionen af forbrændingsjern antages at befinde sig inden for disse to værdier.2) Omfatter såvel flyveaske som røggasrensningsprodukter. Da der ikke er signifikant forskel på de målte aluminiumkoncentrationer i restprodukter fra anlæg med henholdsvis tør, semitør og våd røggasrensning er alle røggasrensningsprodukter her slået sammen. Mængderne dækker over 41.800 tons RGRP fra tør/semitør røggasrensning, 6.852 tons flyveaske, 11.160 flyveaske blandet med slam og 668 tons slam //.3) Et gennemsnit for hele landet skal her antages at ligge inden for intervallet 42-61 g Al/kg TS (se teksten). Med den anvendte analysemetode vil også aluminium i silikater være medregnet. Analyser er foretaget på harpet slagge, hvor større metaldele er frasorteret. Aluminium, der optræder i affaldet som større metaldele, vil således ikke være medregnet.4) Bygger på analyser på røggasrensningsprodukter fra forbrændingsanlæggene AF (semitør røggasrensning), KARA (semitør), NORD (tør), REFA (tør) og GRAAB (våd) //. Der er i undersøgelsen ikke målt aluminium i flyveaske. I røggasrensningsprodukterne måltes værdier mellem 22 og 71 g Al/kg TS med analyser fra anlæg med tør proces i den lave ende, mens analyser fra anlægget med våd proces repræsenterer den højeste værdi. Prøverne er analyseret ved røntgenfluorescensanalyse, hvorved prøvens totale indhold af aluminium bestemmes.I en enkelt undersøgelse fra 1990 blev der i flyveaske fra to anlæg målt henholdsvis 77 og 78 g Al/kg TS //. I tyske undersøgelser refereret i // blev der i røggas målt værdier i intervallet 59-86 g Al/kg TS. Samlet skal det gennemsnitlige indhold i røggasrensningsprodukter og flyveaske anslås at være indenfor intervallet til 22-86 g Al/kg TS. 5) Summer er afrundede.Aluminium i forbrændingsprocessen Aluminium med en stor specifik overflade brænder eksplosivt i en tilstrækkelig iltrig atmosfære. Mere kompakte aluminiumartikler brænder ikke ved temperaturer under 660-680 °C. Ved forbrænding kan i følge litteraturen op til 80% af energien i aluminiumet genvindes. Ved disse opgivelser skal man dog være opmærksom på, at der er tale om 80% af dannelsesvarmen for aluminiumoxid ud fra aluminium og ilt. Det er altså ikke 80% af den medgående energimængde ved fremstillingen af metallisk aluminium, som genvindes. Regnes med udgangspunkt i den samlede fremstillingsenergi, genvindes kun mellem 10 og 20% af energien ved forbrænding. Tilsyneladende er det eneste reaktionsprodukt ved forbrændingen dannelse af forskellige oxider med Al2O3 som det absolut mest dominerende. Ved forbrændingen af 1 ton aluminium dannes 1,9 ton aluminiumoxid, som fylder ca. 0,5 m3. Den årligt producerede aluminiumoxidmængde fylder således 17.000-28.000 m3. Den frigivne energimængde ved oxidationen af aluminium kan bedst beskrives ved en sammenligning med forbrændingsenergien fra to andre energibærere, nemlig fyringsolie og husholdningsaffald //:
Husholdningsfolier af aluminium og emballager som f.eks. leverpostejbakker, kaffeposer og juicekartoner har alle en så høj specifik overflade, at de forbrændes fuldstændigt. Mere kompakte materialer som konservesdåser, cykelfælge og lignende vil derimod helt eller delvist kunne genfindes intakte eller smeltede i slaggen efter forbrændingen. Er aluminiummet jævnt fordelt i affaldet, giver det, uanset hvordan det forekommer, ikke problemer ved forbrændingsprocessen /,/. Bortskaffelse af restprodukter I følge opgørelsen i ISAG // blev der i 1994 fraført 435.000 tons restprodukter fra forbrændingsanlæggene. Opgørelser af bortskaffelsesmønstret for restprodukterne vanskeliggøres af det forhold, at restprodukter, som midlertidigt deponeres på forbrændingsanlæggene, ikke registreres. Af opgørelsen af registrerede mængder slagge fra forbrændingsanlæggene for 1994 fremgår, at 231.000 tons blev anvendt til anlægsformål (genanvendt), mens 154.000 tons blev deponeret. 60% af de fraførte slagger blev således genanvendt. Hvis der på den baggrund regnes med at 60% af slaggeproduktionen i 1994 anvendes til anlægsformål, vil det svare til 10.200-15.000 tons Al. Resten af slaggerne vil sammen med røggasprodukterne, svarende til en samlet mængde på 7.800-15.000 tons Al, blive deponeret På baggrund af opgørelsen i tabel 3.7 kan det anslås, at der i 1994 blev deponeret 6.400-13.200 tons aluminium med fast affald (excl. restprodukter). Heraf vil 4.500-9.400 stamme fra anvendelser af aluminium som metal eller kemikalie. Hertil kommer deponering af restprodukter fra kulfremstilling, affaldsforbrænding, spildevandsbehandling samt jord og brokker med industriaffald og bygge-/anlægsaffald. Der vil ikke i detaljer blive redegjort for aluminium som med mineraler bortskaffes til deponi eller bygge-/anlægsformål. Som et groft skøn vurderes det, at der vil bortskaffes 100.000-300.000 tons Al incl. restprodukter fra kulforbrænding (excl. jord og grus). Emission ra deponier Aluminium forventes ikke at indgå i luftformige emissioner fra deponier. Ved målinger på perkolat registreres aluminium normalt ikke, og det har derfor ikke været muligt at kvantificere tabet ved nedsivning. pH har en stor indflydelse på mobiliteten af aluminium i jord. Mobiliteten af aluminium fra deponier må på samme måde forventes at være meget pH afhængig. 3.3.4 Biologisk affaldsbehandling Den dominerende kilde til aluminium i affald, som komposteres eller behandles med andre biologiske metoder, er aluminium bundet i lerpartikler. Der foreligger ingen oplysninger om aluminiumomsætningen ved denne form affaldsbehandling, men det vurderes, at kun marginale mængder af metallisk aluminium eller aluminium anvendt med kemikalier bortskaffes ad denne vej, og der vil her blive set bort fra denne behandlingsform. 3.3.5 Sammenfatning af omsætning af aluminium med andet affald Omsætning af aluminium ved affaldsforbrænding Baseret på en opgørelse af de forventede affaldsmængder bliver det i tabel 3.6 estimeret, at der i 1994 bortskaffedes 12.200-26.600 tons aluminium til affaldsforbrænding. Dette estimat er noget lavere end de 18.000-30.100 tons Al. som jf. tabel 3.7 skulle blive bortskaffet med restprodukter fra affaldsforbrænding. Det skal til dette bemærkes, at opgørelsen af aluminium i restprodukterne er baseret på målinger fra 1990, mens opgørelsen af kilderne er baseret på det forventede bortskaffelsesmønster i 1994, hvor en større del af storskraldets metalindhold antages at blive bortskaffet til genanvendelse. Sammenligningen indikerer dog, på trods af denne tidsmæssige forskel, at de nedre grænser på sikkerhedsintervallerne ved opgørelsen af kilderne i tabel 3.6 generelt er for lave og at de rigtige værdier skal findes i den høje ende af intervallerne. Især estimatet på mængden af aluminium, der bortskaffes med jord (lerpartikler), er meget usikker og muligvis for lav. Metallisk aluminium anslås at udgøre 10.700-21.200 tons af det faste affald opgjort i tabel 3.6. Hvis der ses bort fra industriaffald fås en mængde på 8.400-18.000 tons. I tabel 3.5 anslås det, at der med dagrenovation skulle bortskaffes 7.500-13.500 tons metallisk aluminium. Der er en rimelig overensstemmelse mellem de to overslag, men begge størrelser er ret usikkert bestemt. På det foreliggende grundlag vurderes det, at opgørelsen af kilder til aluminium i fast affald i tabel 3.6 giver et rimeligt estimat af mængden af metallisk aluminium, som bortskaffes til forbrænding/deponi. Denne opgørelse vil derfor danne grundlag for massebalancen for Danmark, som opstilles i figur 5.1. Hvis der tages udgangspunkt i opgørelsen af kilder til aluminium i affald, kan det under de i afs. 3.3.3 angivne forudsætninger vedrørende anvendelse af restprodukter fra affaldsforbrænding estimeres, at der via affaldsforbrænding til deponi og anlægsformål vil bortskaffes henholdsvis 2.700-4.900 og 4.100-7.400 tons Al, som stammer fra anvendelser af aluminium som metal eller kemikalie 3.4 Omsætning med kemikalieaffald Der foreligger ingen oplysninger om omsætningen af aluminium med kemikalieaffald. Den største kilde til metallisk aluminium i kemikalieaffald må forventes at være affald fra overfladebehandlingsvirksomheder. I tabel 2.4 estimeres det, at der med affald fra overfladebehandling i 1994 blev bortskaffet 255-610 tons Al til Kommunekemi. I de senere år er en del af dette affald dog i stigende grad blevet oparbejdet til genanvendelse. I mangel af yderligere oplysninger skal det her anslås, at der i 1994 til Kommunekemi blev bortskaffet 250-800 tons Al, som blev deponeret. 3.5 Omsætning med spildevand og spildevandsslam Aluminium og aluminiumforbindelser vil udledes med:
Der foreligger ikke et datamateriale, som tillader et præcist estimat af udledningerne fra alle disse kilder. Totalt set vil omsætningen af aluminium med spildevand være domineret af aluminium i mineraler, som kommer med jord og ler fra befæstede arealer eller siver ind i rørene under jorden. Resultaterne af målinger af opløseligt aluminium i tre renseanlæg, som er undersøgt i 1993/94 fremgår af tabel 3.8. I analyserne er prøverne ekstraheret med halvkoncentreret salpetersyre. Aluminium i mineraler vil generelt ikke oplukkes med denne metode, men det er ikke helt klart, hvor grænsen præcist vil være, og hvis bare en lille del af det mineralsk bundne aluminium oplukkes vil det have en stor indflydelse på målingerne. Der benyttes ikke aluminiumholdige fældningskemikalier i de tre anlæg. En størrelsesorden på omsætningen af opløseligt aluminium, som ikke stammer fra fældningskemikalier, kan fås ved at gange det gennemsnitlige indhold i slammet, 0,5-0,7%, med den samlede omsætning af slam, der i 1994 var på 170.000 tons //. Omsætningen af opløseligt aluminium (excl. fældningskemikaler) kan på den baggrund estimeres til 850-1.190 tons Al. Inklusiv aluminium i fældningskemikalier, som udgjorde 230-570 tons (jf. afs. 2.3.1), kan de totale mængder af opløseligt aluminium estimeres til 1.100-1.800 tons. Tabel 3.8
Noter: 1) Inden analyse blev prøverne filtreret gennem et 0,45 m m filter og filtratet og faststoffase oplukket hver for sig efter DS 204 og DS 259, dvs. med halvkoncentreret salpetersyre. Med denne oplukningsmetode vil aluminium i silicater, fx. lermineraler ikke blive oplukket.Alle de undersøgte anlæg har fosforfældning med jernsalte. Den samlede slamproduktion var i 1994 som nævnt på 170.000 tons //. Af dette blev ca. 114.000 tons (570-800 tons Al) udbragt på landbrugsjord, 36.000 tons (180-250 tons Al) blev afbrændt på renseanlæggene, mens ca. 20.000 tons (100-140 tons Al) endte på deponi. Ved afbrændingen vil aluminium altovervejende ende i restprodukter fra forbrænding og røgrensning, som deponeres på losseplads. Det skal således anslås, at der samlet endte 280-390 tons Al med slam eller restprodukter på losseplads. Som det fremgår af tabel 3.8 var koncentrationen af opløseligt aluminium i udløbsvandet kun omkring 3% af koncentrationen i indløb svarende til totalt 30-50 tons. Nedbørsbetingede udledninger Det er imidlertid ikke alt spildevand som udledes via de kommunale renseanlæg. Nedbørsbetingede udløb fra separatkloakerede områder og overløbsbygværker androg i 1994 210 mio. m3, eller omkring ¼ af udledningerne fra kommunale renseanlæg. Der foreligger ingen målinger af aluminium i nedbørsbetingede udledninger. Det må forventes, at der kan være et relativt højt indhold af aluminium i ler og jord i de nedbørsbetingede udledninger. Med den høje tilbageholdelse af opløseligt aluminium i renseanlæggene vil de nedbørsbetingede udledninger formentligt udgøre en meget væsentlig del af de totale udledninger til vandmiljøet. I mangel af data skal udledningen af opløseligt aluminium med nedbørsbetingede udledninger groft anslås til 50-400 tons Al. Kilder til aluminium i spildevand er opregnet i tabel 3.9. I forbindelse med spildevandsrensningen bliver aluminium tilført med fældningskemikalier (jf. afs. 2.3.1), og som følgestof i hydratkalk, der anvendes til pH justering af spildevandet. Det samlede bidrag fra kilder, der kan gøres rede for beløber sig således til 330-820 tons Al. Her ud over vil aluminium optræde i spildevandet i form af Al2O3 i lerpartikler, som udvaskes/afvaskes i forbindelse med regnskyl. Hvis blot en mindre del af dette aluminium vil blive oplukket i forbindelse med analyser på slam, kan dette forklare, at summen af de anførte kilder er mindre end den estimerede omsætning med slam på 1.100-1.800 tons Al. Det kan dog ikke afvises, at der kan være andre kilder til aluminium i spildevand og omsætningen med spildevand vil derfor blive baseret på analyserne af slam. Tabel 3.9
Noter: 1) I // vurderes det, at der til spildevandsrensning i 1996 vil blive anvendt 5.000-15.000 tons hydratkalk. Hydratkalk indeholder ca. 0,25% Al2O3 og forbruget svarer således, under antagelse af at forbruget i 1994 var på 5.000-15.000 tons, til 7-20 tons Al.2) Daglig indtagelse af aluminium med føden er i USA angivet til mindre end 20 mg/dag //, der både stammer fra fødevarer, drikkevand og afgivelse fra kogegrej. Der har ikke kunnet fremskaffes danske målinger, men baseret på de amerikanske erfaringer skal det anslås, at <40 tons Al/år vil bortskaffes med humane sekreter.3) Omkring 500 mio. m2 af spildevandet er drikkevand, mens resten er nedbørsbetingede tilførsler. Der har ikke kunnet fremskaffes et gennemsnit for indhold af aluminium i drikkevand, men hvis der regnes med at gennemsnittet vil være lidt under den vejledende værdi på 0,05 mg Al/l // fås et bidrag fra drikkevandet på 10-25 tons Al.Den foreliggende viden om tilførsel af opløseligt aluminium (minus mineraler) til omgivelserne og deponi ved omsætning af affaldsprodukter er sammenfattet i tabel 3.10. Tabel 3.10
______________________________ 1) Omfatter kun opløseligt aluminium.2) Summer er afrundede. Summer er afrundede.3) Mængderne der deponeres fra stålfremstilling og produktion af sekundær- aluminium også medregnet under deponering og medregnes derfor ikke ved sammenregningen. Det bemærkes, at der i de sammenfattende vurderinger og i resumé ikke skelnes mellem deponering og anvendelse til anlægsformål.4) Omfatter slagger, som anvendes til anlægsformål. Det bemærkes, at der i de sammenfattende vurderinger og i resumé ikke skelnes mellem deponering og anvendelse til anlægsformål. De angivne mængder er opløseligt aluminium. Omsætningen af aluminium med mineraler til deponi og anlægsformål med fx. byggeaffald anslås jf. afs. 3.3.4 at være i størrelsen 100.000-300.000 tons.5) Restprodukter fra jern- og stålfremstilling og sekundær-aluminium produktion er medregnet under "deponering" og indgår derfor ikke særskilt i sammenregningen. Angivelsen omfatter kun omsætningen af metallisk aluminium.6) "Deponering" omfatter ikke deponering af restprodukter fra energifremstilling, affaldsforbrænding og spildevandsrensning.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||