Livscyklus-Screening af renseteknologier indenfor fiskeindustrien

10. Tilvejebrinelse af energi og erstattede produkter

10.1 Handelsgødning
10.2 El
10.3 Fueloliebaseret varme
10.4 Naturgasbaseret varme
10.5 Dieselolie

I det følgende er redegjort for tilvejebringelse af data for energi og for de erstattede produkter, som går igennem flere af LCA-screeningerne.

Beskrivelsen omfatter kvælstof og fosfor, dels fordi disse må vurderes at være de væsentligste næringsstoffer i slammet, dels fordi der foreligger oplysninger om indholdet af disse parametre i slammet fra renseløsningerne.

Kvælstof fremstilles ved syntese af atmosfærisk kvælstof og brint, fremstillet ud fra naturgas, fuelolie eller kul, som tillige benyttes som energikilde til processerne. Produktet er ammoniak, som bortset fra naturligt forekommende kvælstof i chilesalpeter, er udgangsmaterialet for fremstilling af kvælstofholdig gødning. Ved fremstilling af kvælstofgødning er ammoniaksyntesen den største energisluger, hvorfor de efterfølgende processers energiforbrug er af mindre betydning.

Fosfor fremstilles ved behandling af råfosfat med syre. Hovedparten af energiomkostningerne ved fosforgødning kan tilskrives minedrift, behandling ved minen og transport. Det er såvel fosfat som svovl, der udvindes ved minedrift. Svovl anvendes til svovlsyre, som skal bruges til at omdanne fosfat til fosforsyre og derefter til superfosfat. Energiforbruget til udvinding, varierer efter, hvorledes aflejringerne ligger. Energiforbruget til tilvejebringelse af fosforgødning er lavere end tilvejebringelse af kvælstofgødning.

Af nedenstående figur fremgår energiværdien for forskellige N og P gødninger, som indeholder energiforbrug fra såvel udvinding som produktion. Dataene er dels fra (Parsby/Fog, 1984), der baserer sig på oplysninger fra Superfos og Mudahar fra 1984. Dels fra (Koungshaug, 1992), d.v.s. Norsk Hydro. Det er ikke lykkedes at komme i besiddelse af sidstnævnte kilde, hvorfor dataene er hentet fra sekundærkilden (Weidema, 1995). Endelig er der data for moderne produktionsfaciliteter (Bøckman et al., 1990), det vil ligeledes sige Norsk Hydro.

Figur 10.1
Energiforbrug ved fremstilling af N- og P-kunstgødning MJ/kg rent stof.

Ved fremstilling af handelsgødning er den foretrukne energikilde naturgas (Bøckmann et. Al,1990), men der anvendes også olie og kul (Parsby/Fog, 1984).

Emissioner til luft og vand fra de vigtigste processer vil oftest ligge indenfor   de intervaller, som er vist figur 10.2, hvor de høje værdier repræsenterer gamle produktionsfaciliteter og de lave repræsenterer moderne produktionsfaciliteter (Bøckmann, et al., 1990).

Figur 10.2
Emissioner fra produktion af kvælstof.

Ammoniak er toksisk og brandfarligt og ammonium nitrat kan ved brand udsende toksiske nitrogen oxider.

Råfosfat indeholder tungmetaller. Det er primært cadmium, som er et problem, idet det forekommer i koncentrationer, som ligger væsentligt udover de gennemsnitlige værdier for jord (Bøckmann et. Al., 1990). Det gennemsnitlige indhold i dansk fosforgødning var i 1990-91 på 74,2 mg Cd pr. kg P (Brink & Bech, 1992). Nogle af de råfosfater, som har et lavt cadmiumindhold har derimod et forholdsvis højt arsenik-indhold. Indholdet kan variere meget, men verdensmarkedet er domineret af råfosfat med et indhold på under 100 mg pr. kg P (Bøckmann et al.,1990).

I beregningerne medtages 75 mg Cd pr. kg P og ikke noget arsenik-indhold. I UMIP-beregningerne opereres der ikke umiddelbart "med udledninger til jord", hvorfor værdien er medtaget som farligt affald.

Indhold af flour i råfosfaten bevirker udledning af flourid, dels til luften ca. 0-120 g pr. kg P (her forudsættes 60 g), dels til vand ca. 1-200 g pr. kg P (her forudsættes 100 g) og endelig udledning af fosfor til vand på 4-94 g pr. kg P (her forudsættes 50 g) (jf. Kromann, 1996).

Ved produktion af el produceres der samtidig fjernvarme. Data for tilvejebringelse af el er baseret på data vedrørende "Dansk Elproduktion fra 1992" fra UMIPīs enhedsprocesdatabase. Igennem projektet er det, som anført i databasen, antaget, at dataene bygger på, at en vis del af ressource- og miljøbelastningerne tilskrives varmen

I det følgende er der kort redegjort for de øvrige forudsætninger, som dataene bygger på.

Dataene er for den gennemsnitlige danske produktion af 1 kWh el fra 1992. Elproduktionen er baseret på følgende sammensætning af energikilder:

Stenkul: 91,2%, olie: 3,0%, naturgas: 3,3%, vindkraft: 1,3%, vedvarende energi: 1,2% og vand: 0,04 %.

I dataéne er medregnet selve produktionen samt 10 % ledningstab mellem elproducent og forbruget.

For stenkul, der udgør den største andel, er endvidere medregnet transport og udvinding af stenkul, hvor det antages, at 85% kommer fra underjordiske miner og 15% fra åbne miner.

Virkningsgraden for el produceret på de konventionelle kraftværker er 39%.

Restprodukter fra sur røggasrensning på konventionelle kraftværker er ikke medtaget.

Brændværdierne er sat til følgende: stenkul: 29,3 MJ/kg, olie: 40,5 MJ/kg,, naturgas: 48,8 MJ/kg.

De anvendte brændsler udgør følgende mængde pr. kWh: stenkul: 513,1 g, olie: 18,5 g, naturgas: 8,31 g.

Der produceres både el og fjernvarme på de konventionelle kraftværker. I   allokeringen mellem el og varme er det i UMIPīs database valgt at tillægge el-produktionen alle ressource- og miljøbelastninger.

At alle belastninger tillægges el blev i projektet først klart efter at LCA-screeningerne (incl. afrapportering) var gennemført. Dette skyldes forkert angivelse af forudsætninger i UMIP-databasen for "dansk elproduktion for 1992", hvor der er angivet en vis allokering af miljøbelastningerne til varmen (200% virkningsgrad for varmen samt fratrækning af brændselsmængden til varmeproduktion inden beregning af virkningsgraden for el).

Vi mener, at en 100% allokering til el er problematisk, da den hensigtsmæssige danske strategi med samproduktion af el og varme ikke "belønnes". Ændring af beregningerne til den ovenfor omtalte allokering vil berøre resultaterne for kemisk flotation og membranfiltrering, men vil ikke ændre på de samlede konklusioner.

Data for tilvejebringelse af fueloliebaseret varme er baseret på data fra UMIPīs enhedsprocesdatabase. I det følgende er der kort redegjort for de forudsætninger dataene bygger på.

Dataene indkluderer udvinding og raffinering af råolie, hvoraf 15% er Nordsøolie og 85% er OPEC-olie, samt afbrænding af olien i fyr. Der er her tale fyr baseret på trykforstøvnings-eller rotationsbrænder. Der er regnet med 0,87% svovl i olien, hvilket er oplyst af Statoil og Texaco i 1996. Udviklingen går i retning af en sænkning af svovlindholdet i olien.

Vedrørende transport er inkluderet transport af nordsøolie til kyst samt transport af OPEC-olie med skib til Europa.

Dataene er baseret på litteraturdata (målte data) fra 1991og 1993, hvor IPU har tilføjet precombustion.

Data for tilvejebringelse af fueloliebaseret varme er baseret på data fra UMIPīs enhedsprocesdatabase. I det følgende er der kort redegjort for de forudsætninger dataene bygger på.

Dataene inkluderer udvinding af naturgas fra Nordsøen og forbrænding af naturgas i fyr, her gasblæseluftbrænder (1-50 MW).

Dataene er baseret på litteraturdata (målte data) fra 1991 og 1993, hvor IPU har tilføjet precombustion.

10.5 Dieselolie

Data for tilvejebringelse og afbrænding af dieselolie i henholdsvis lastbil og skib (coaster) er baseret på data fra UMIPīs enhedsprocesdatabase. I det følgende er kort redegjort for de forudsætninger dataene bygger på.

Dataene inkluderer udvinding af råolie og raffinering af gasolie samt forbrænding af gasolie i dieselmotor. Brændværdien af dieselolie er sat til ca. 43 MJ/kg.

Afbrænding af dieselolie i lastbil er baseret på afbrænding i en lille 4-takt motor, som sidder i lastbil, traktor eller bulldozer. Svovlindholdet er forudsat at være 0,05%

Dataene er repræsentative for motorer, som kører med moderat belastning, som f.eks. ved normal by-, landevejs- og motorvejskørsel. CO, NO_x, NMVOC og CH₄ afhænger af driftsform og belastning, usikkerheden er 50%.

Dataene er baseret på litteraturdata (målte data) fra 1995, og er gennemsnit af emissionsfaktorer for tog samt store og små lastbiler på motorvej, landevej og i by. Precombustion er tilføjet af IPU.

I relation til fangst af fisk er data baseret på afbrænding i en stor 4 takt motor, der f.eks. anvendes i skibe af typen coaster ro-ro eller i mindre kraftværker. Svovlindhold i olien er på 0,1% (1996).

Dataene er baseret på litteraturdata (målte data) fra 1995 som gennemsnit af emissionsfaktorer for 4-takt skibsdieselmotorer. Precombustion er tilføjet af IPU.

Udviklingen går imod mindre svovlindhold i dieselolien og motorer, der forbrænder renere.