Livscyklusvurdering af 3 typer metalmaling

7. Bortskaffelsesfasen

7.1 Forudsætninger vedrørende bortskaffelse af referenceprodukterne
7.1.1 Fordeling af maling-mængder på bortskaffelsesveje
7.1.2 Shredder-anlæg
7.1.3 Klippe-anlæg
7.1.4 Omsmeltning på stålvalseværker
7.1.5 Affaldsforbrænding
7.1.6 Direkte tab til deponier

Formålet med denne fase i livscyklusvurderingen af TEKNOS SCHOU A/S' produkter er at præsentere størrelserne af de påvirkninger af det ydre miljø, der forekommer ved bortskaffelse af hver af de tre referenceprodukter. Bortskaffelsen afhænger stærkt af hvilket produkt, malingen følger. Der er i dette notat opstillet et scenarie, der er tilnærmet det gennemsnitligt bortskaffelsesforløb for hærdet maling på stålplade i Danmark.

Der er ikke foretaget en opgørelse af arbejdsmiljøeffekter ved bortskaffelsen, idet det ikke er muligt at opgøre hvor meget af en given arbejdsmiljøbelastning på f.eks. et forbrændingsanlæg der skal tilskrives maling på stål set i forhold til de mange forskellige kemiske stoffer der optræder i arbejdsmiljøet på forbrændingsanlægget.

Fordelingen af den brugte maling mellem de forskelllige bortskaffelses-processer i det gennemsnitlige bortskaffelsesforløb, samt de betydende faktorer for hver af disse teknologier, er undersøgt og beskrevet kvalitativt og kvantitativt (se kapitel 7.1). Herved er opstillet en række beregningsforudsætninger, der beskriver, hvad der sker under bortskaffelsen med hver af de indgående komponenter i malingerne.

Indholdsstofferne i en prøve fra hver af de tre serier af maling (hærdet) er bestemt ved kemiske analyser.

På grundlag af disse oplysninger er beregnet estimater for de væsentlige miljøpåvirkninger ved bortskaffelsen af maling.

Det har ikke været muligt at beregne eventuelle emissioner af toxiske stoffer som kulmonooxid (CO), blåsyre (HCN), PAH’er og uomsatte forgassede råvarer ved de involverede forbrændingsprosser. Disse kan forekomme ved forbrænding af de fleste komplekse organiske materialer, fx. træ, under ugunstige forbrændingsbetingelser.

Årsagen til den manglende kvantificering af disse stoffer er netop, at frigivelsen er stærkt afhængig af forbrændingsbetingelserne og at der ved visse af de aktuelle bortskaffelsesprocesser forekommer ukontrollable forbrændingsforhold, der er vanskelige at kvantificere.

Hvad angår tungtflygtige organiske stoffer som PAH’er og uomsatte råvarer fra malingerne udgør dette formodentligt ikke et stort problem, idet der vurderes at være en rimeligt effektiv tilbageholdelse af disse stoffer i luft- og røggasrensningssystemerne i de aktuelle bortskaffelsesprocesser.

Eventuelle letflygtige gasser som fx. kulmonooxid (CO) og blåsyre (HCN) fra forbrændingen af malingen i shredder-anlæg og stålværker vil derimod ikke med sikkerhed tilbageholdes ved rensningen af afkastluften.

Der er ved de kemiske analyser af malingstyperne fundet indhold af visse tungmetaller, der ligger ud over, hvad der kan forklares ud fra malingernes recepter. Forholdet undersøges nærmere af arbejdsgruppen.

På en række punkter har det ikke været muligt at skaffe præcise data om detaljer i bortskaffelsen, hvorfor det har været nødvendigt at foretage en række skøn med varierende usikkerhed og at simplificere visse problemstillinger. Skøn og simplificeringer er angivet i beskrivelsen i afsnit 7.1 og sammenfattet som en skønnet varitionskoefficient i tabel 7.1.

I tabel 7.1 er angivet de beregnede udslip for de tre malinger fordelt på de involverede bortskaffelses-processer.

Beregningerne er udført på baggrund af de forudsætninger, der er beskrevet i afsnit 7.1, samt analyseresultaterne fra de analyser, der er blevet udført på de tre udhærdede malinger. Der er foretaget røntgen-fluoriscens analyse og glødetabs-bestemmelse på DTI i Århus, samt elementaranalyser på H.C.Ørsted Instituttet, Københavns Universitet.

Røntgen-fluoriscens analysen viser det samlede indhold af samtlige grundstoffer tungere end kvælstof (ca.) med usikkerheder på op til +/- 20%. Elementar-analysen viser indholdet af de lette grundstoffer brint (H), kulstof (C) og kvælstof (N). Indholdet af grundstofferne He, Li, Be og B er således ikke bestemt, men de har ingen relevans for disse malinger.

Glødetabet er massen af den organiske stofmængde i malingerne plus eventuelle indhold af andre stoffer, som går på gasform ved høje temperaturer, fx. carbonater, der forkommer i visse pigmenter. Glødetabsbestemmelsen er foretaget ved 850 ° C.

Det skal bemærkes, at det ikke har været muligt at fremstille malingprøver til analyserne, der har været helt identiske med de gennemsnits-recepter, der er angivet i tabel 5.2. I betragtning af de betydelige usikkerheder forbundet med denne opgørelse, er der ikke gjort forsøg på at korrigere for disse afvigelser i beregningerne.

Tabel 7.1 Nøgletal for bortskaffelsesfasen Se her

I nedenstående fig. 7.1 er de vægtede effektpotentialer for ydre miljø vist ved bortskaffelsen af alle 3 typer maling. Det fremgår at farligt affald især fra pulvermaling og slagge/aske fra alle 3 typer malinger er de dominerende effekter. Luftemissioner fra afbrændning af malinger (drivhuseffekt og eutrofiering) betyder knapt så meget.

Potentielle arbejdsmiljøeffekter i bortskaffelsesfasen har ikke kunnet opgøres og der er ikke specielle ressourceforbrug forbundet med bortskaffelsen.

Som det fremgår af tabel 7.1 er der tale om meget store usikkerheder i opgørelsen af miljøbelastningerne.

Konklusionen om at farligt affald er det største miljøproblem afhænger af at farligt affald klassificeres som giftigt affald. Hvis det klassificeres som inert affald vil aske/slagge og forsuring være de største miljøproblemer ved bortskaffelsen. Som tidligere nævnt er farligt affald kun et reelt problem hvis det håndteres forkert.

Usikkerheden på opgørelsen af farligt affald er samtidigt så stor (+/- 100 %) at mængden reelt kunne være 0 ved det enkelte produkt. Disse mængder bør derfor verificeres.

Fig. 7.1 Vægtede miljøeffektpotentialer i brugsfasen

7.1 Forudsætninger vedrørende bortskaffelse af referenceprodukterne

Malede stålplader anvendes til meget forskelligeartede formål. Hvordan den malede stålplade bortskaffes, afhænger af hvilken produkttype, der er tale om. Der er ikke i dette projekt indsamlet viden om, hvordan de undersøgte malinger faktisk fordeler sig på forskellige produkter af stålplade, ligesom en lille del af malingen sælges til udlandet, hvor der kan være benyttet anderledes bortskaffelsesteknologi. Det er derfor valgt at betragte et scenarie, hvor malingen bortskaffes som den gennemsnitlige bortskaffelse for jern- og stålplader under danske forhold.

Det understreges, at der på denne måde er tale om beregning af miljøeffekter af et konstrueret bortskaffelsesscenarie, der dog er baseret på realistiske data.

Stål og jern bortskaffes/tabes af følgende veje i Danmark:

• Neddeling og sortering i fragmenteringsanlæg (shredder-anlæg) fulgt af omsmeltning på stålværker, her eksemplificeret ved Det Danske Stålvalseværk.
• Klipning og omsmeltning (uden shredning og yderligere maskinel sortering).
• Tilførsel til affaldsforbrænding via husholdningsaffald og brændbart storskrald. Malingen vil blive brændt helt her, mens jern og stål opsamles fra slaggen og føres til omsmeltning.
• Direkte deponering uden tilbageførsel til genanvendelseskredsløbet. Malingen herpå regnes tabt som volumenaffald.
• Diffust tab direkte til miljøet ved slitage og korrosion.

7.1.1 Fordeling af maling-mængder på bortskaffelsesveje

I figur 7.2 nedenfor er bortskaffelsen af maling på stålplade illustreret. Numrene i figuren henviser til beskrivelsen i teksten af hvert af de involverede trin.

Fig. 7.2 Bortskaffelsesveje for malede stålplader i Danmark Se her

I Danmark blev der i 1993/94 produceret ca. 510.000 tons jernskrot.

I 1991 blev der fragmenteret 292.000 tons skrot. Ca. 80% var jern svarende til ca. 234.000 tons jern.

Ifølge opgørelsen i ISAG blev der i 1994 fraført 19.000 tons forbrændingsjern fra forbrændingssanlæggene (sorteret fra forbrændingsslaggen). 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.

Ad fig. 7.2, pkt 1)

Det skønnes på dette grundlag, at af størrelsesordenen 50% af mængden af jern- og stålskrot i Danmark går gennem shredderanlæg, mens ca. 5% går via forbrændingsanlæggene. Genanvendelsen af jern og stål i Danmark regnes for at udgøre godt 95% af forbruget i Danmark. Omkring 40% må regnes for klippet, men ikke shreddet, mens knap 5% af forbruget tilføres affaldsdeponier direkte ellers tabes diffust til miljøet ved slitage og korrosion.

Der kan meget vel være forskel på dækningen (kg maling pr. ton stål) med maling på de forskellige fraktioner. Fx. vil jern/stål, der blot klippes ofte være af større godstykkelser, hvorved dækningen bliver lavere. På grund af manglende viden herom, regnes her med, at der er halvt så mange kg maling pr. tons jern/stål på den fraktion, der blot klippes inden omsmeltning, som på resten af jernet/stålet, men at mængden af maling derudover er direkte proportional med jern/stål-mængden.

På denne måde fremkommer beregningsforudsætningerne for det scenarie, der kan betragtes som en tilnærmelse til den sandsynlige gennemsnitsbortskaffelse af maling på stålplade i Danmark:

• 70% af malingen føres på stålplader til shredder-anlæg, hvorfra det går videre til omsmeltning.
• 20% af malingen følger stål, der klippes inden det føres til omsmeltning på stålværker.
• 5% af malinger går med stålprodukter til affaldsforbrænding.
• 5% af malingen regnes tilført deponier direkte (idet diffust tab i miljøet regnes 0%).
  

7.1.2 Shredder-anlæg

Det Danske Stålvalseværk /1/ Vejle Amts miljøtilsyn for shredderanlæg /2/ samt kilder i genanvendelsesbranchen oplyser samstemmende, at alt eller næsten alt maling fjernes fra jern/stål i shreddere. Denne vurdering er for alle kilder baseret på et visuelt indtryk. I scenariet regnes der med, at 20% af den maling, der passerer shredderen føres videre på stålpladerne til omsmeltning på stålværkerne.

Ifølge /2/ og en kilde fra genanvendelsesbranchen kan temperaturen visse steder i shredderen kan nå op på 600-800° C på grund af den mekaniske bearbejdning. Der ses røgudvikling ved shredningen /2/. Det er /2/’s opfattelse, at maling på de emner, der shreddes, dels krakelerer og falder af metallet, dels forbrændes helt eller delvist.

Ifølge en beskrivelse af fem af de i alt seks shredderanlæg i Danmark /3/ renses samtlige udgående luftstrømme for partikler i cyklon-udskillere. Udsugningsluften fra shredder-enheden føres efter cyklon-udskilleren desuden gennem en vådskrubber, der tilbageholder små partikler og vasker røggassen med vand. Vandet recirkuleres efter udskillelse af partikel-slam.

Tilbageholdelsen af partikler og røggasser i disse luftrensningssystemer er ikke undersøgt i /3/. Det skal her vurderes, at hele partikel-mængden (incl. aske) samt størstedelen af eventuelle tungtflygtige organiske gasser fra forbrændingen vil blive opfanget og udskilt. Systemet er ikke designet til tilbageholdelse af sure gasser (SO₂, NO_x, HCl) og CO_{2 .} Hvis andelen af nyt vand er høj i vaskevandet, kan der være en beskeden tilbageholdelse af disse gasser. Den regnes dog her som 0%.

Forbrænding generelt

Ved forbrænding af organisk materiale oxideres en del af luftens kvælstof, N₂, til NO_x. Dette vil også gælde ved forbrænding i shreddere og ved omsmeltning. Hvor meget NO_x , der dannes pr. kg brændt maling, afhænger stærkt af forbrændingsbetingelserne. Der regnes dog her generelt med, at der produceres 1,2 g NO₂ pr. kg brændt maling uanset, hvilken proces i bortskaffelsesscenarierne, der tale om (jf. UMIP for plasttyper, der forbrændes i affaldsforbrændingsanlæg /4/).

Fig. 7.2, pkt 2 og 3

Det kan ikke afvises, at der ved den ukontrollerede forbrænding i shredderen kan frigives toxiske organiske stoffer, fx. tungtflygtige som PAH’er og forgassede uomsatte råvarer, samt letflygtige gasser som fx. CO (kulmonooxid) og HC (cyanbrinte). Disse stoffer kan ligeledes frigives under ugunstige forhold ved forbrænding af andre organiske materialer, fx. træ.

Eventuelle tungtflygtige organiske gasser samt de små mængder af tungmetaller (i form af aske), der er målt i malingerne, vurderes som nævnt at blive tilbageholdt i shredderens filtersystemer.

De nævnte letflygtige toxiske gasser kan dannes ved ugunstige forbrændingsforhold. Forbrændingen i en shredder må som nævnt anses som stærkt varierende, hvorfor det ikke skal forsøges her at estimere eventuelle udslip af disse gasser.

Der er ikke kendskab til undersøgelser af, hvor stor en del af det tilledte organiske materiale, der forbrændes i screddere. Dette vil i øvrigt variere kraftigt afhængigt af den type skrot, der fødes ind i shredderen. En betydelig mængde brændbart materiale (gummi, plast, træ mm.) passerer imidlertid shredderen uden at blive brændt væk /3/. Det vurderes derfor, at en betydelig del af den maling, der kører igennem shredderen, ikke forbrændes, mens den resterende del forbrændes helt eller delvis. Da forbrændingsgraden er ukendt, regnes der her med en fuldstændig forbrænding (mineralisering) af sidstnævnte mængde.

Fig. 7.2 pkt. 2, 3 og 4

Skæbnen for den maling, der passerer shredder-anlæg kan simplificeret opsummeres som følger (beregningsforudsætninger):

• 70% af den totale mængde maling på plader regnes tilført shredderanlæg.
• 75% af tilførslen til shredder-anlæg regnes mængdemæssigt som ikke forbrændt. Denne mængde regnes fordelt som følger:
• 5% tilføres kemikalieaffald.
  
• føres videre til omsmeltning på stålværkerne.
  
• 50%, dvs. den resterende del, deponeres som volumenaffald.
  
• 25%af tilførslen regnes som fuldstændigt forbrændt, dvs. mineraliseret, i shredderen. Denne mængde regnes fordelt som følger:
• Malingernes glødetab (se analyseresultater i bilag 1) regnes forgasset til uorganiske gasser: Kuldioxid (CO₂), svovldioxid (SO₂), kvælstof-oxider (NO_x), saltsyre (HCl) og vand (H₂O).
  
• Malingernes gløderest bliver til aske.
  
• Der produceres 1,2 g forbrændings-NO₂ pr. kg brændt maling (ud over den NO_x, der kommer fra malingens indhold af kvælstof).
  
  

7.1.3 Klippe-anlæg

Det antages, at hovedparten af malingen bliver på metallet, når det neddeles ved klipning. Malingen bringes således videre med metallet til stålværket. Dvs. at 20% af den totale maling-mængde går direkte til stålværket med denne stålfraktion.

7.1.4 Omsmeltning på stålvalseværker

På Det Danske Stålvalseværk renses den indkomne jern- og stålskrot indledningsvist for jord og eventuelle rester af andre materialer. Den frasorterede mængde tilføres deponi. Det er uvist, hvor meget maling, der vil falde af her. Der regnes i scenariet med 0%.

Derefter tilføres skrottet ovnene, hvor det opvarmes ved hjælp af elektricitet ved lysbueeffekten (svarende til princippet ved svejsning). Opvarmningen fra rumtemperatur går relativt hurtigt, 6 tons smeltes på 20 minutter. Røggastemperaturen ved udgangen af ovnen er omkring 800-900º C. Afgasning fra ovnene opfanges i udsugningsanlæg og nedkøles i et rørsystem, inden det passerer posefiltre (partikelopsamling) og ledes ud gennem skorstenen. Temperaturen i skorstenen er nede på omkring 50º C /1/.

Ved omsmeltningen vurderes langt hovedparten af eventuelt resterende maling på det neddelte skrot at blive forbrændt fuldstændigt. De elektriske udladninger under opvarmningen kan muligvis forårsage dannelse af miljøfarlige organiske stoffer /5/ som vil kunne forlade ovnen. Med den anvendte proces kan det ikke afvises, at en mindre mængde organiske stoffer vil kunne forlade ovnen uden at blive forbrændt. Behandlingen af røggassen fra processen vil dog give en vis tilbageholdelse af eventuelle uomsatte eller dannede tungtflygtige organiske stoffer. Eventuelle letflygtige organiske stoffer, der undslipper ovnen uden at blive brændt, vil formodentlig kunne passere filtrene. Da der ikke er kendskab til den faktiske omsætning af maling, regnes der i scenarierne med, at der sker en fuldstændig mineralisering.

Fig. 7.2 pkt. 4, 5 og 6

Ved processen vil uorganiske gasser dannet ud fra indholdsstofferne i eventuelle malingrester (CO₂, SO₂, NO_x, HCl og H₂O) blive emitteret med røggassen, mens hovedparten af de øvrige uorganiske stoffer i malingen vil følge slaggerne fra smeltningen eller flyveasken, der opfanges i posefiltrene. En mindre del kan muligvis følge det omsmeltede stål videre ud i samfundet. Denne del er dog ikke indregnet i dette projekt.

Skæbnen for den maling, der tilføres omsmeltning på stålvalseværket regnes i gennemsnitsscenariet som følger:

• 20% af den totale mængde maling på plader regnes tilført omsmeltning på stålværker via klipning.
• 12% af den totale mængde maling (20% af 75%) regnes tilført omsmeltning via shredder-anlæg.
• Al maling tilført omsmeltning regnes mængdemæssigt mineraliseret, dvs:
• Malingernes glødetab regnes forgasset til uorganiske gasser: CO₂, SO₂, NO_x , HCl og H₂O.
  
• Malingernes gløderest bliver til aske.
  
• Der produceres 1,2 g forbrændings-NO₂ pr. kg brændt hærdet maling (ud over den NO_x, der kommer fra malingens indhold af kvælstof).
  
  

7.1.5 Affaldsforbrænding

Affaldsforbrænding i Danmark i dag er optimeret med henblik på at eliminere udslip af miljøfarlige stoffer. Ved forbrænding af disse malinger i danske affaldsforbrændingsanlæg vil langt størstedelen af det organiske materiale mineraliseres, her regnes med 100%. Hovedparten af den lille mængde tungtflygtige organiske stoffer, der ikke forbrændes, følger slagge/aske fraktionen, mens en del opfanges ved røggasrensningen, og kun en marginal mængde emitteres med røggassen (se fx. /6/ ). Indholdet af uorganiske stoffer i malingerne (bl.a. metaller), primært fra pigmenterne, følger slagge eller aske.

Røggasrensning

Ved røggasrensningen i affaldsforbrændingsanlæg opfanges partikler og sure gasser, dvs. SO₂ ,NO_x og HCl. De sure gasser opfanges ved at lede røggassen igennem kalkmel (tørt eller opslemmet i vand). Tilbageholdelsen er høj, her regnes med 98% tilbageholdelse. Ifølge /7/ produceres der af størrelsen 5-10 g (tørvægt) røggasrensningsprodukt ved sur røggasrensning pr. kg tilført affald. Der regnes her som groft skøn med, at der produceres 7g røggasrensningsprodukt ved forbrænding af 1 kg maling på stålplade.

Røggasrensningsprodukt er i beregningerne indregnet som aske, fordi det mht. indholdet af miljøfarlige stoffer ligner dette mest (og ofte deponeres sammen med flyveaske).

Malingernes brændværdi

Malingerne har en positiv brændværdi, dvs. der produceres energi ved forbrænding af dem (ca. 16 MJ/kg pulvermaling). Denne energi udnyttes til fjernvarme i affaldsforbrændingsanlæg, hvorved der kan spares andre brændsler, fx. kul. Emissionerne fra forbrænding af en tilsvarende mængde kul, kan derfor i princippet trækkes fra emissionerne ved forbrændingen af malingerne.

Da det kun er ved forbrændingen i affaldsforbrændingsanlæg, at varmen udnyttes, skal denne udligning naturligvis kun gøres for de 5% af den hærdede maling, der tilføres affaldsforbrænding og det er vurderet at denne godskrivning har så lille betydning for det samlede resultat, at den ikke er medtaget her.

fig. 7.2 pkt. 7, 8 og 9

Skæbnen for den maling, der tilføres affaldsforbrænding kan opsummeres som følger (beregningsforudsætninger):

• 5% af den totale mængde maling regnes tilført affaldsforbrænding. Denne mængde regnes som mineraliseret, dvs.:
• Malingernes glødetab regnes forgasset til uorganiske gasser: CO₂, SO₂, NO_x , HCl og H₂O. CO₂ og H₂O udledes. 98% af massen af hver af de øvrige gasser regnes opfanget ved sur røggasrensning.
  
• Malingernes gløderest bliver til aske.
  
• Der regnes produceret 7 g røggasrensningsprodukt pr. kg tilført maling. Dette tilføres volumenaffald.
  
• Der produceres 1,2 g forbrændings-NO₂ pr. kg brændt maling (ud over den NO_x, der kommer fra malingens indhold af kvælstof).
  
  

7.1.6 Direkte tab til deponier

De knap 5% af jern- og stålforbruget, der ikke tilføres genanvendelseskredsløbet tilføres dels affaldsdepoter direkte, dels tabes de i miljøet ved slitage og korrosion. Som nævnt ovenfor er hele denne mængde i scenarierne dog antaget tilført deponi, dvs. 5% af malingen regnes som tilført volumenaffald med denne fraktion.