Massestrømsanalyse for cadmium

Resumé

I perioden 1990 - 1996 har forbruget af nikkel-cadmium batterier og dermed forbruget af cadmium været i vækst. Nikkel-cadmium batterier anvendes især til batteridrevet håndværktøj, mobiltelefoner m.v. Miljøstyrelsen har på dette ene område valgt at følge udviklingen udover referenceåret 1996. Salget af nikkel-cadmium batterier har i perioden 1996 - 1998 vist sig at være for nedadgående, og forbruget af disse batterier synes derfor at have toppet. Væksten i forbruget i perioden 1990 - 1996 er til en vis grad modsvaret af en reduktion af forbruget af cadmium med plast og i handelsgødning. I 1996 skete der en ophobning af cadmium hos brugerne i det danske samfund på 10 - 22 tons, hvilket er mere end i 1990. Det atmosfæriske nedfald over Danmark er for 1996 anslået til 6,2 tons, hvilket er omkring 12 gange større end emissionen til luft fra Danmark.

Cadmiums regulering i Danmark

Cadmium og dets kemiske forbindelser kan være akut giftige for mennesker og dyr. Cadmium giver især grund til bekymring, fordi dette metal ophobes i menneskets krop og særligt i nyrerne.

Den danske lovgivning omfatter en række regler om begrænsning af anvendelsen af cadmium. Det drejer sig blandt andet om cadmiumholdige loddemidler, fosforholdig gødning, cadmiumholdige produkter, emballager, glasurer og dekorationsfarver, malinger og lakker, levnedsmidler, nydelsesmidler og kosmetik.

Herudover er der fastsat en regel om, at cadmiumholdige batterier skal mærkes med henblik på særskilt indsamling og efterfølgende nyttiggørelse eller bortskaffelse. Desuden er der en regel om, at der skal betales afgift af lukkede nikkel-cadmium batterier. Endelig er der en regel om indsamling af lukkede nikkel-cadmium batterier, hvor indsamleren får en godtgørelse for miljømæssig forsvarlig indsamling og bortskaffelse til genanvendelse.

Formålet med denne massestrømsanalyse har været at få et opdateret overblik over anvendelsen, forbruget og spredningen af cadmium i Danmark. Desuden vurderes den fremtidige udvikling af cadmium i affaldet. Herudover tilsigtes det at give et overblik over fremtidige anvendelsesmuligheder, hvor forbruget kunne tænkes at være stigende.

Undersøgelsen skal tjene som grundlag for Miljøstyrelsens overvejelser med hensyn til videre indsats for at begrænse cadmiumbelastningen af mennesker og miljø i Danmark.

Der er tidligere i begyndelsen af 1990-erne gennemført en massestrømsanalyse for cadmium i Danmark.

Tre delstudier af anvendelsen og bortskaffelsen af cadmium i Danmark

Undersøgelsen er gennemført og rapporteret i overensstemmelse med de retningslinier, der er angivet i Miljøstyrelsens paradigma for denne type undersøgelser. Med undersøgelsen er tilstræbt et niveau for detaljeringen og pålideligheden, som svarer til det niveau, der er karakteriseret som "detaljerede analyser".

Resultaterne, der præsenteres i projektet, bygger på statistiske oplysninger samt oplysninger fra omkring 200 offentlige institutioner, private virksomheder og videncentre, uden hvis velvillige indstilling denne viden ikke ville foreligge. De indhentede oplysninger gælder som hovedregel for året 1996, der er valgt som referenceår.

Det første delstudie vedrører tilsigtede anvendelser af cadmium, dvs. anvendelser hvor man bevidst har valgt at bruge cadmium på grund af dets tekniske og økonomiske egenskaber. Her er set på cadmium som metal, nikkel-cadmium batterier, pigmenter og stabilisatorer i plastlegetøj og andet plast, offeranoder, loddemidler, smykker m.v. Den helt dominerende anvendelse af cadmium i det hele taget er i lukkede nikkel-cadmium batterier, som især anvendtes til batteridrevet håndværktøj og mobiltelefoner m.v.

Det andet delstudie drejer sig om cadmium som følgestof, dvs. anvendelser hvor cadmium af naturlige årsager så at sige automatisk "følger med". Her er set på zink, handelsgødning, cement, kul, kalk og olieprodukter.

Det sidste delstudie omhandler den mængde cadmium, som går med affaldsprodukterne skrot, fast affald, kemikalieaffald, spildevand og spildevandsslam.

På basis heraf er der foretaget en sammenfattende vurdering af anvendelser og forbrug af cadmium i Danmark, bortskaffelse og tab af cadmium til omgivelserne samt opstillet en cadmiumbalance for Danmark.

Hovedkonklusioner

Det totale cadmiumforbrug er stagnerende. For 1996 kan forbruget af cadmium i alt anslås til 43 - 71 tons i afrundede tal. Forbruget kan opdeles på:

For 1990 er forbruget tidligere blevet opgjort til 50 tons. Der er således ikke grund til at antage, at det totale forbrug har været væsentligt forskelligt i de to år. I opgørelsen for 1990 er forbruget med produkter anslået til 39 tons, mens forbruget som følgestof er anslået til 11 - 12 tons. Her er der forskel i forhold til 1996, hvor forbruget med produkter var højere, mens forbruget som følgestof var lavere. Hovedforklaringen er en markant øget forsyning med lukkede nikkel-cadmium batterier i 1996, se figur 1, og en reduktion af cadmium med plast og i handelsgødning.

Til en række anvendelser er nikkel-cadmium batterierne ved at blive fortrængt af lithium-ion batterier eller batterier baseret på nikkel-metalhydrid. En ny type zink-offeranode med tin og indium i stedet for cadmium er ved at blive patenteret. Såfremt denne type anode vinder indpas, vil vandmiljøet blive sparet for en belastning på knap 0,6 tons cadmium om året. Antallet af solceller i Danmark udviser en stigning, men mængden af cadmium vurderes at blive lille; af størrelsesordenen 75 - 225 kg i år 2005. Antallet af elbiler med nikkel-cadmium batterier har også udvist stigning i Danmark. Forsyningen er opgjort til 0,8 tons cadmium i 1998 og i 1999 forventes en forsyning på 1,2 tons.

Figur 1 Se her!
Udviklingen i forsyningen af nikkel-cadmium batterier i perioden 1985 - 1996, middeltal i tons/år.

Det samlede tab af cadmium til miljøet i 1996 kan anslås til:

0,3 - 1,6 tons cadmium til luft

0,9 - 2 tons cadmium til vand

2,2 - 3,5 tons cadmium til jord

12 - 25 tons cadmium blev deponeret, herunder slagge/aske fra kul- og affaldsforbrænding, som delvist anvendtes til opfyldninger, veje, dæmninger og lignende.

Tabet til luft beroede i 1996 hovedsageligt på affaldsforbrænding og afbrænding af olieprodukter, mens tabet til vand især beroede på spildevand og regnvand fra kommunale renseanlæg samt offeranoder. Tabet til jord beroede væsentligst på anvendelse af handels- og husdyrgødning samt kalk i landbruget.

Ses der på de samlede tab i forhold til 1990, er tabet til luft reduceret væsentligt (fra 2 tons). Det skyldes især, at emissionen fra affaldsforbrændingsanlæg og fremstilling af jern og stål er blevet reduceret. Derimod er tabet til vand er øget væsentligt (fra 0,7 tons), hvilket hovedsagelig skyldes et øget tab fra offeranoder. Tabet til jord er reduceret (fra 5 tons); lovgivningen for handelsgødnings maksimale indhold af cadmium har således virket. Mængden til deponering må anses for at være reduceret (fra 31 tons). Forklaringen herpå er, at mængderne fra fremstilling af jern og stål, fragmentering af skrot samt direkte deponering er blevet mindre. Til gengæld er mængderne fra affaldsforbrænding øget.

Af cadmiumbalancen for Danmark fremgår, se figur 2, at den største post både i henseende til import og eksport er nikkel-cadmium batterier (kraftigt domineret af lukkede batterier), hvor importen udgjorde 36 - 54 tons, mens eksporten af udtjente batterier til genanvendelse udgjorde 13 - 16 tkons.

Figur 2  Se her!
Cadmiumbalance for Danmark i 1996. Alle tal angiver tons Cd/år.

Omsmeltning af plastemballage er langt den dominerende aktivitet for genanvendelsen af cadmium i Danmark, som udgjorde 1,3 - 1,4 tons. Det skal bemærkes, at der er tale om et kredsløb.

På grundlag af opgørelserne af forbrug, eksport af restprodukter samt tab til omgivelser og deponi kan det anslås, at der i 1996 skete en ophobning af cadmium hos brugerne i det danske samfund på 10 - 22 tons. For 1990 blev ophobningen bestemt til 6,6 tons. Ophobningen i 1996 må således anses for at være større end i 1990.

Til landjorden foregik i 1996 et atmosfærisk nedfald af cadmium på 3,9 tons, mens nedfaldet over de indre danske farvande kan anslås til 2,3 tons cadmium. Det fremgår, at nedfaldet over Danmark, i alt 6,2 tons, er mellem 4 og 21 gange større end emissionen til luft fra Danmark. Det atmosfæriske nedfald blev for 1990 opgjort til 4,7 tons over land og 4,2 tons over havet; i alt 8,9 tons. I forhold hertil er det samlede nedfald i 1996 reduceret med 2,7 tons eller 30%.

Projektresultater

Cadmium, med den kemiske betegnelse Cd, tilhører zink-undergruppen i det periodiske system. Cadmium forekommer vidt fordelt på jorden. I jordskorpen er indholdet skønnet at være mellem 0,08 og 0,5 ppm. I de øverste jordlag ligger cadmiumindholdet typisk på 0,1 til 1 ppm. Det er kun økonomisk rentabelt at udvinde cadmium, hvor det findes i koncentrationer på 0,05 til 0,8% sammen med zinkmineraler.

De fundne resultater for 1996 er gengivet mere detaljeret nedenfor. For at belyse udviklingstendenserne er disse sammenholdt med opgørelserne for 1990.

Tilsigtede anvendelser af cadmium:

Forsyningen af cadmium med åbne nikkel-cadmium batterier blev for 1996 opgjort til 1 - 2,3 tons, hvilket ikke kan anses for at væsentligt anderledes end de 1,6 tons, der blev opgjort for 1990. Til gengæld blev forsyningen af cadmium med lukkede batterier i 1996 opgjort til 35 - 50 tons mod 30 tons i 1990. Her er den væsentligste forøgelse af cadmiumforbruget i forhold til 1990. De to største anvendelsesområder for de lukkede batterier var batteridrevet håndværktøj og kommunikationsudstyr (mobiltelefoner m.v.), se figur 1.

Forbruget af cadmium med elektroniske komponenter (bestykkede printplader excl. batterier og loddemidler) er for 1996 opgjort til 0,07 - 0,2 tons/år. Dette blev ikke opgjort for 1990.

I 1990 blev forbruget opgjort til 6,7 tons for plast excl. legetøj. For 1996 er forbruget anslået til 0 - 0,5 tons cadmium. Forbruget er altså reduceret betragteligt. I Danmark anvendes cadmium ikke mere som pigment eller stabilisator. Lovgivningen må således siges at have virket. Tallene for 1996 udgøres af en skønnet import med plastprodukter fra Fjernøsten på 0 - 0,5 tons.

Forbruget af cadmium med legetøj er for 1996 opgjort til 0,2 - 3,6 tons. Hovedparten af mængden er cadmium som pigment og stabilisator i ikke-mærkevarelegetøj importeret fra Fjernøsten. Forbruget blev ikke opgjort for 1990.

For pigmenter til andre formål er forbruget i 1996 anslået til 0,04 - 0,05 tons (kunstnerfarver), mens det for 1990 kun var anslået til 0,007 - 0,012 tons. Her er der altså tale om en stigning, men forbruget er meget lille.

For 1996 er forbruget til cadmiering og med cadmierede dele opgjort til 0,1 - 0,2 tons. For 1990 blev forbruget opgjort til 0,05 - 0,235 tons. Forbruget må anses for at være stagnerende.

For 1990 blev forbruget for cadmiumholdige legeringer opgjort til 0,31 - 0,325 tons. For 1996 er forbruget opgjort til 0,6 - 0,8 tons. Der er tale om en fordobling af forbruget. De 0,6 tons hidrører fra offeranoder. Herudover dækker posten loddemidler og højspændingskabler.

For smykker er forbruget opgjort til mindre end 1,8 tons i 1996. Smykker blev ikke medtaget i undersøgelsen for 1990. Smykkerne er smykker af såkaldt "indisk sølv" importeret fra Indien og Nepal samt forsølvet eller forgyldt bijouteri importeret fra en række lande i Østen.

Endelig er der kemikalier og solceller. Forbruget i 1996 blev opgjort til 0,3 tons. Forbruget med kemikalier i 1990 blev opgjort til 0 - 0,1 tons, mens solceller ikke var medtaget. Forbruget må anses for at være stigende.

Cadmium som følgestof:

Fra naturens hånd findes cadmium sammen med zink og dermed også sammen med zinkoxid. Zink anvendes til galvaniserede produkter (blandt andet personbiler, lastbiler og busser), varer af zink, messing og nysølv. Zinkoxid anvendes som pigment, blandt andet i dæk. For 1990 blev der anslået et forbrug på i alt 2,5 - 2,6 tons, hvoraf de 2 tons stammede fra biler m.v. Disse 2 tons må anses for et ret højt estimat. Forbruget for 1996 er opgjort til 0,1 - 1,8 tons. Forbruget må anses for at være stagnerende. Praktisk taget hele mængden af cadmium stammer fra cadmium i zink med galvaniserede varer herunder biler m.v., som importeres, samt ren zink til galvanisering. Dæk, som indeholder zinkoxid, giver et mindre bidrag.

Tilførslen af cadmium med handelsgødning var for 1990 opgjort til 2,6 tons. For 1996 er den samlede tilførsel opgjort til 0,3 - 1,3 tons, hvoraf husdyrgødningen stod for ca. 0,2 tons. Her er således sket et klart fald i handelsgødningens indhold af cadmium som følge af lovgivningen.

Forbruget af cadmium med kalk var for 1990 anslået til 1,1 tons, mens det for 1996 er anslået til 0,9 - 1,9 tons. Forbruget må anses for at være stagnerende. Forbruget af kalk til landbrugsformål er dominerende. Kalkmængden til røggasrensning er i 1996 øget til 0,3 - 0,45 mio. tons svarende til 300 - 450% af 1990-niveauet, og mængden af cadmium er steget tilsvarende.

For 1990 blev tilførslen af cadmium med kul opgjort til 1,6 tons, hvilket må siges at være det samme som i 1996, hvor forsyningen blev opgjort til 1,4 tons.

Tilførslen af cadmium med olieprodukter blev for 1990 anslået til 1,2 tons. For 1996 er tilførslen anslået til 0,003 - 1,3 tons; denne må anses for at være stagnerende i forhold til 1990.

For cement blev tilførslen i 1990 anslået til 1,2 - 2,4 tons. For 1996 er tilførslen anslået til 2 tons; denne må anses for at være stagnerende i forhold til 1990.

For 1996 er forbruget af cadmium som følgestof i andre produkter (især træ, papir, halm og fødevarer) opgjort til 0,12 - 0,22 tons/år. Dette forbrug blev ikke opgjort for 1990.