Substitution af overfladeaktive og bioakkumulerbare stoffer i vaskemidler

4 Screening af mulige stoffer

4.1 Principper og metoder
4.1.1 Introduktion
4.1.2 Screening
4.1.3 Scoringsmodellen
4.2 Vurdering af stoffer
4.2.1 Datagrundlag
4.2.2 Søgekriterier
4.3 Vurdering af nye produkter
4.3.1 Produkter til stærkt besmudset tøj
4.3.2 Produkter til let besmudset tøj
4.4 Sammenfatning

4.1 Principper og metoder

4.1.1 Introduktion

De vaskemidler, der anvendes på erhvervsvaskerier, har tidligere været sammensat, så de primært virkede mest effektivt til en rimelig omkostning. Et stigende krav om mindre miljøbelastende udledninger har bevirket at vaskemiddelproducenterne jævnligt har forbedret/optimeret deres vaskemiddelrecepter til imødegåelse af disse krav.

Tidligere blev forbedringer væsentligst baseret på kemikalieproducenternes udvikling af nye tensider og vaskemiddelproducenternes viden og erfaringer med anvendelsen af disse.

I de senere år har effekter som påvirkning af miljø, udledningskrav også påvirket valg og sammensætning af vaskemiddelprodukterne. De principper og metoder, der væsentligst har været benyttet, har været anvendelsen af forskellige scoringsmodeller, hvor en vurdering af de enkelte indholdsstoffer (komponenter) har været en væsentlig del.

I forlængelse af et tidligere projekt (Larsen et al. 1998) er det vurderet at der stadig var problematiske stoffer, der måske kunne substitueres med andre mindre miljøbelastende stoffer. Kemikalieproducenterne har også været opmærksom på de stigende krav til deres stoffer og markedsført nye.

Det blev derfor besluttet at lave en vurdering af udvalgte recepter, se på hvilke stoffer der kunne være problematiske, og derefter søge stoffer der kunne erstatte dem med samme effektivitet og funktion.

Der er især søgt erstatningsstoffer for miljøproblematiske tensider. De tensider der er søgt erstattet er primært stoffer der er eller skulle mærkes som særligt giftige for miljøet (N:R50) samt potentielt bioakkumulerende (R53 mærkede) stoffer.

4.1.2 Screening

I første omgang er søgt efter erstatningsstoffer baseret på firmaernes erfaringer og de tilbud de kunne få fra kemikalieproducenterne (se firmaernes input ovenfor). Disse enkeltstoffer er så vurderet enkeltvis i samarbejde mellem Teknologisk Institut og firmaerne. Det er sket uafhængigt og hver for sig af konkurrencehensyn.

Stofferne er vurderet ud fra nedbrydelighed, økotoksicitet og potentielle bioakkumulerende egenskaber. De fundne baggrundsdata er sammenlignet med oplysninger fra produktdatabladene, og i de tilfælde de var ufuldstændige eller sammenfaldende søgt bekræftet eller suppleret med data fra åben litteratur eller direkte fra producenten.

De til sidst udvalgte få mulige er derefter vurderet med den reviderede DTI-scoringsmodel (se kapitel 3) til vurdering af hele recepten i forhold til den tidligere anvendte recept.

4.1.3 Scoringsmodellen

Det blev besluttet at anvende den tidligere udviklede DTI model til vurdering af vaskemidler, der anvendes på industrielle erhvervsvaskerier i Danmark. Den havde den fordel at den tog hensyn til en del faktorer, som ikke indgik i de eksisterende vurderingssystemer/scoringssystemer for vaskemidler, som anvendes i forbindelse med forskellige miljømærkeordninger (Svanemærket, EU miljømærke, og en vurderingsmodel for industrielle erhvervsvaskerier (Toxicon-modellen). Det bemærkes, at Nordisk miljømærke i løbet af projektet har foreslået og godkendt en vejledning i miljøkriterier for vaskerier (Nordisk miljømærke 2002), hvor DTI-modellen indgik som en del af forslaget til vurderingsmetodens (baggrundsdok).

I den forbindelse er det vigtigt at gøre opmærksom på, at der på en række punkter er afgørende forskelle mellem vurdering af vaskemidler til husholdningsbrug og vaskemidler, der anvendes i industrielle erhvervsvaskerier:
Vaskemidler til industrielle erhvervsvaskerier anvendes sammen med hjælpekemikalier i såkaldte recepter, således at en recept sammensættes af flere produkter eksempelvis vaskemiddel, vaskeforstærker, blegemiddel og skyllemiddel.
Det samme vaskemiddel kan doseres forskelligt afhængig af vasketøjstype og tilsmudsningsgrad. I recepten angives en dosering i g/kg tøj for de forskellige kemikalier.

For vaskemidler, der anvendes i industrielle erhvervsvaskerier, gælder det derfor, at det ikke er de enkelte produkter alene men deres forbrugsmængder i vaskerecepterne, der er afgørende for den resulterende miljøbelastning. Derfor er det vaskerecepterne, som danner grundlag for den miljømæssige vurdering.

Den eksisterende DTI model for erhvervsvaskerier er bevaret med få ændringer i sin nye version (DTIvask_2).

DTI-modellen blev fundet velegnet til vurderingen, fordi industrielle erhvervsvaskerier anvender forskellige typer og forskellig dosering af vaskemidler afhængig af vasketøjets art og tilsmudsning. Et vaskeri, der primært vasker stærkt tilsmudset arbejdstøj, som kræver relativt høje doseringer af tensider, vil derfor belaste miljøet mere end vaskerier, der primært vasker let tilsmudset sengetøj.

For at undgå, at visse vaskerier på forhånd er udelukket fra at opfylde kravene til en miljøvenlig vask på grund af typen af vasketøj, der behandles, er der derfor anvendt forskellige kriterier for forskellige typer vask.

Der er anvendt følgende opdeling:
Let tilsmudset (f.eks. sengetøj)
Middel tilsmudset (f.eks. duge og institutionsundertøj)
Stærkt tilsmudset (f.eks. industriarbejdstøj. Hvidt og kulørt arbejdstøj kan eventuelt vurderes separat)

På opfordring af vaskeindustrien har Nordisk miljømærkesekretariatet defineret deres vasketøj som vist i Tabel 4.1.

Tabel 4.1
Fordeling af vasketøj efter besmudsningsgrad (Nordisk Miljømærkning 2001)

Besmudsningsgrad

Vasketøj

Let besmudset

Hotelvasketøj, sengetøj
Institutionsvasketøj, sengetøj og tæpper

Middel besmudset

Duge,
Industrihåndklæder,
Arbejdstøj fra let industri,
Entremåtter,
Håndklæderuller
Institutionskitler, -personaletøj, patienttøj, stiklagner

Kraftigt besmudset

Køkkenvasketøj
Hvidt og kulørt vasketøj fra slagteri og charcuteri
Arbejdstøj fra mekanisk industri
Gulvklude
Institutionsbeklædning der er særlig besmudset ("Trikå, OP" ?? operationsbeklædning

Extra kraftigt besmudset

Industriklude

4.2 Vurdering af stoffer

4.2.1 Datagrundlag

Vurderingen af de enkelte stoffer baseres på de data, man er blevet enige om internationalt. Disse data er nedfældet i to datalister som bruges lidt forskelligt og derfor varierer lidt:

4.2.1.1 DID-listen

EUs Detergent Ingredient Database (DID listen) er udarbejdet i forbindelse med miljømærkning af vaskemidler i EU. Listen er udarbejdet af det tyske Umweltbundesamt (UBA) og det østrigske Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familien (BMUJF) og er baseret på en lang række undersøgelser af de kemiske stoffer der indgår i vaskemidler. Den seneste liste kan findes i EC1999, Appendix 1.

4.2.1.2 K-listen

Nordisk miljømærke har vedtaget en fælles kemikalieliste (K-liste) (Nordisk miljømærke 2001). Listen er baseret på DID-listen, men varierer lidt i rækkefølge og parameteropbygning.

4.2.2 Søgekriterier

Som udgangspunkt og for at gøre metoden sammenlignelig med andre vurderingsmetoder (Svanen og Blomsten) er oplysningerne fra K-listen anvendt. I de tilfælde kemikaliet ikke er omtalt i K-listen er der indhentet oplysninger fra producenten af stoffet suppleret med litteraturoplysninger. I enkelte tilfælde har der været tale om to alternativer i samme gruppe (samme K-nr). I sådanne tilfælde er de reelle oplyste eller fundne værdier vurderet og anvendt for at kunne gennemføre en reel sammenligning.

I eftersøgningen efter stoffer, der var potentielt egnede som substituerede stoffer, har der været specielt fokus på stoffernes:

Nedbrydelighed
Stofferne skulle være let aerobt bionedbrydelige. Stofferne skulle helst være anaerobt nedbrydelige.
Økotoksicitet
Stofferne skulle have en giftighed overfor vandlevende organismer på >1 mg/l. Det vil sige stoffer uden mærkningskrav R50).
Bioakkumulering
Stoffet skulle ikke være bioakkumulerende. Vurderingen er baseret på målte data eller oplysninger om BCF<100 eller log Kow<3. Det vil sige stoffer uden mærkningskrav R53.


I praksis foregik det efter at firmaerne havde haft møde med kemikalieleverandørerne om, hvilke stoffer de kunne tilbyde til det ønskede formål. De foreslåede stoffer er herefter vurderet mod det tidligere anvendte og mod hinanden.

Oplysninger om stoffernes miljømæssige egenskaber er først vurderet ud fra leverandørens oplysninger på sikkerhedsdatablade. Da oplysningerne her tit er lidt usikre, er der hvis oplysningen f.eks. er EC50 1-10 mg/l anvendt laveste tal, med mindre leverandøren har kunnet fremvise mere præcise data.

Metoden blev retfærdiggjort f.eks. ved et tensid, hvor databladet angav toksiciteten for henholdsvis fisk, dafnier og alger til 1-10, 1-10 og 1-10 mg/l. De reelle værdier viste sig senere at være for fisk, dafnier og alger henholdsvis 2, 1,1 og 1,3 mg/l. Der kan således infor et interval, som f.eks. 1-10 være stoffer som er bedre end andre.

Data er derefter eftersøgt i åben litteratur, database osv. til konfirmering eller ændring. Sidstnævnte kunne være nødvendigt for de alternativer, der tilhørte samme gruppe i K-listen, hvor en differentiering var nødvendig.

4.2.2.1 Lineære alkylbenzensulfonsyrer

De lineære alkylbenzensulfonsyrer (LAS) der er skiftet ud har været af typen dodecylalkylbenzensulfonsyrer (C10-13). I K-listen er de tildelt en toxi værdi for akuttoksicitet på 5 mg/l men mange stoffer af LAS typen er kendetegnet ved en højere toksicitet.

Tabel 4.2:
Linære alkylbenzensulfonater

Navn

CAS

LC50
fisk

EC50 dafnier

EC50
alger

Toxi

SF

NF

ILN

IFN

IAN

LAS, C10-13

K-liste

 

 

 

5

1

1

N

N

J

 

25155-30-0

0,7

15

0,9

0,7

1

1

N

N

J

 

85536-14-7

5,6

5,2

14

5

1

1

N

N

J

Anionisk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alkylsulfat, C12

151-21-3

2,8

0,6

1,3

0,6

1

1

N

N

N

Alkylsulfat, C12-18

 

0,5

0,6

1,3

0,6

1

1

N

N

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


4.2.2.2 Nonioniske tensider

De nonioniske tensider der er anvendt som alternativer kan ikke angives af konkurrencehensyn, men visse indgåede overvejelser kan dog fremføres. De nedennævnte tensider er omtalt i åben litteratur og derfor omtalt frit som demonstration af principper.

Tensiders giftighed er afhængig af alkylkædelængde og ethoxyleringen. I henhold til Rent hjem er angivet data som vist i Tabel 4.3.

Tabel 4.3
Alkoholethoxylater (forbruger info: www.renthjem.dk)

Navn

CAS

LC50
fisk

EC50
dafnier

EC50
alger

Toxi

SF

NF

ILN

IFN

IAN

C12-14, 3-9 EO

68439-50-9

0,8

0,1-1

0,1-1

0,1

1

1

N

N

N

C12-14, 5EO, 4PO

68439-51-0

0,7-5,7

2,4-6,0

1-10

0,7

1

1

N

N

 

C12-15 A 7EO

68131-39-5

1-2

1-2

0,85

0,85

1

1

N

N

N

C13 A 7EO

69011-36-5

-

5

5

5

5

1

N

 

 


Baseret på målte værdier kan man skønne en estimeret giftighed hos analoge ikke testede stoffer. Metoden der kaldes Quantitative Structure Activity Relationships (QSAR) benyttes i stigende grad til sådanne estimater.

Tabel 4.4
Estimerede akut toksicitet for fisk (LC40, 96 timer og dafnier Ec50, 48 timer) baseret på QSAR vurderede fedtalkoholethoxylater (US EPA 1988)

Antal C

5 EO

10EO

15EO

20EO

25EO

8

40

180

800

>1000

>1000

9

25

100

400

>1000

>1000

10

16

60

200

800

>1000

11

6

20

60

200

800

12

2

6

20

60

200

13

1

4

10

30

80

14

0,9

2

6

20

50

15

0,7

2

4

10

25

16

0,4

0,9

2

5

10

17

0,2

0,4

0,9

2

4

18

0,1

0,2

0,5

0,9

2

 

Tabel 4.5
K-liste nonioniske tensider

K-nr.

Komponent

TOXi

SF

NF

ILN

IFN

IAN

20

C 9/11 A, > 3-6 EO liniær el. enkeltgrenet

1.2

1

1

N

N

N

21

C 9/11 A, > 6-9 EO liniær el. enkeltgrenet

10

1

1

N

N

N

22

C12/15 A, 2-6 EO liniær el. enkeltgrenet

0.6

1

1

N

N

N

23

C 12/15 (Middel C < 14) A >6-9 EO

1.2

1

1

N

N

N

24

C 12/15 (Middel C > 14) A >6-9 EO

0.3

1

1

N

N

N

25

C 12/15 A > 9-12 EO

2.5

1

1

N

N

N

26

C 12/15 A >12-< 20 EO

5

1

 

 

 

 

27

C 12/15 A 20-30 EO

10

1

1

N

N

N

28

C 12/15 A > 30 EO

100

2

10

J

J

N

29

C 12/18 A 0-3 EO

0.3

1

1

N

N

N

30

C 16/18 A 2-6 EO

2.5

1

1

N

N

N

31

C 16/18 A > 9-12 EO

1.2

1

1

N

N

N

32

C 16/18 A 20-30 EO

5

1

1

N

N

N

33

C 16/18 A > 30 EO

30

2 ?

10

J

J

N

34

C12/18 Alkyl aminoxid

0.3

1

1

N

N

N

35

Blokpolymerer

100

2

10

J

J

J

36

Glycerin (6-17 EO) cocoat

100

1

1

N

N

N

37

C 12/14 Glukosamid

10

1

1

N

N

N

38

C 16/18 Glukosamid

1.2

1

1

N

N

N

39

C 12/14 Alkyl polyglykosid

2.5

1

1

N

N

N

40

C 8/10 Alkyl polyglykosid

30

1

1

N

N

J

4.3 Vurdering af nye produkter

De involverede firmaer fandt derefter selv frem til, hvilke alternativer der bedst opfyldte deres vasketekniske krav.

DTI-modellen blev anvendt på de udpegede produkter og på de alternativer, der blev udviklet.

Oplysninger om produkternes sammensætning er fortrolig, og kendes kun af det pågældende firma, og den der har gennemført miljøvurderingen. I det efterfølgende gives derfor ingen detaljerede forklaringer på årsagen til de opnåede miljøforbedringer.

4.3.1 Produkter til stærkt besmudset tøj

Begge firmaer havde valgt at forbedre et produkt, der består af et grundmiddel og en vaskeforstærker, og begge havde arbejdet på at få miljøbelastningen minimeret for vaskeforstærkeren.

Når der anvendes en vaskeforstærker vil det almindeligvis være sådan at vaskeforstærkeren udgør en lille del af den samlede kemikaliemængde og en stor del af den samlede miljøbelastning. Dette er også tilfældet for de produkter, der her er set på.

Novadan havde under projektet arbejdet med to alternativer, hvoraf det viste sig under testen for effektivitet, at den der var bedst var den der under udviklingsforløbet blev betegnet som N1S1.

I det følgende er vist resultater fra anvendelse af DTI-modellen på de to oprindelige midler og de valgte alternativer. For alle 4 produkter er der vist 2 beregninger, - en hvor grundmiddel og vaskeforstærker er vurderet under ét og en beregning, hvor bidragene er opdelt. En gengivelse af alle resultaterne findes i bilag B. Nøgletal fra beregningerne er samlet i Tabel 4.6 og Tabel 4.7.

Tabel 4.6:
Miljømæssige nøgletal for forbedring af produkt til stærkt besmudset tøj, Novadan.

Parameter

Oprindeligt produkt
N1

Alternativt produkt
N1S1

Hele produktet

Heraf vaske-
forstærker

Hele produktet

Heraf vaske-
forstærker

K:

Kemikaliemængde

12.34

19%

12.34

20%

GN:

score for giftighed og nedbrydning

18.388

95 %

2.312

57%

SOO:

tungt opløselige uorganiske stoffer

0

 

0

 

Loo:

letopløselige uorganiske stoffer

8,8

 

8,8

 

IFN:

Ikke fuldstændigt nedbrydelige

0,2

 

0,2

 

IAN:

ikke anaerob nedbrydelige

0,2

 

0,2

 

Fosfor:

fosfor som STPP

1,5

 

1,5

 

R50:

1,24

 

0

 

S R50/53, R50/51,52/53

0,10

 

0

 

A

Efter spildevandsvejl.

0,1

 

0

 

B

0,2

 

0,2

 

C

3,24

 

3.38

 

Pointsum

-37,5

 

58,4

 


Af Tabel 4.6 ses at vaskeforstærkeren udgør 19% af kemikaliemængden, men repræsenterer 95% af miljøbelastningen for det oprindelige middel. For det alternative middel er mængden af vaskeforstærker omtrent det samme, mens miljøbelastningen er faldet meget. Det skal bemærkes at der ikke er ændret på grundmidlet.

Den samlede miljøbelastning udtrykt ved GN er reduceret kraftigt, og udgør for det nye produkt kun 12,6% i forhold til det oprindelige produkt.

Det nye produkt indeholder ikke stoffer, der er mærket R50 eller R50/53, R51/53, R52/53. Som det ses af tabellen er der ligeledes sket en fjernelse af A-stoffer.

Pointsummen er blevet hævet fra –37 til over 50, hvilket må ses som værende meget positivt, da den maksimale pointsum kan blive 60.

Tabel 4.7
Miljømæssige nøgletal for forbedring af produkt til stærkt besmudset tøj, Henkel-Ecolab.

Parameter

Oprindeligt produkt
H1

Alternativt produkt
H1S1

Hele produktet

Heraf vaske-
forstærker

Hele produktet

Heraf vaske-
forstærker

K:

Kemikaliemængde

26,0

23 %

25,8

23%

GN:

score for giftighed og nedbrydning

126.915

97 %

8.657

62 %

SOO:

tungt opløselige uorganiske stoffer

0

 

0

 

Loo:

letopløselige uorganiske stoffer

16,8

 

16,8

 

IFN:

Ikke fuldstændigt nedbrydelige

0,2

 

0,26

 

IAN:

ikke anaerob nedbrydelige

0,2

 

0,26

 

Fosfor:

fosfor som STPP

4,80

 

4,80

 

R50:

9,0

 

8,1

 

S R50/53, R51/53, 52/53

2,40

 

0,06

 

A

Efter spildevandsvejl.

2,4

 

0

 

B

0,2

 

0,26

 

C

6,6

 

8,7

 

Pointsum

-1.127

 

54

 


I eksemplet vist i Tabel 4.7 gælder det ligeledes at der ikke er sket ændringer i den anvendte kemikaliemængde, men at miljøbelastningen er blevet reduceret kraftigt, - det nye produkt udgør målt som GN 7% af det oprindelige.

Den kraftigste reduktion i miljøbelastning stammer fra reduktion i anvendelsen af stoffer som er mærket med R50 og R50/53, R51/53, R52/53. Dette giver sig også udtryk i en mindre mængde A-stoffer.

Pointsummen, som tidligere var relativt lav, under –1.000 er blevet hævet til over 50, hvilket må anses for at være meget positivt.

De foretagne vurderinger udtrykt som f.eks. GN eller i pointsummen er relative mål, og de to udgangsprodukter lader sig ikke umiddelbart sammenligne. Man kan derfor ikke konkludere at det ene produkt er bedre end det andet. Man kan derimod slutte, at der er sket en væsentlig miljømæssig forbedring i arbejdet med begge produkter.

4.3.2 Produkter til let besmudset tøj

Begge firmaer arbejdede med alternative produkter til vask af let besmudset hvidt eller kulørt tøj. Produktet er her et en-komponent middel.

I det følgende er vist resultaterne fra anvendelse af DTI-modellen for de to oprindelige midler og de to alternative valgte midler. En gengivelse af alle resultaterne findes i bilag B. Nøgletallene er vist i Tabel 4.8.

Tabel 4.8:
Miljømæssige nøgletal for forbedringer af produkter til let besmudset tøj.

Parameter

Novadan

Henkel-Ecolab

Oprindeligt produkt

Nyt
produkt

Oprindeligt produkt

Nyt
produkt

K:

Kemikaliemængde

15

15

9,75

9,55

GN:

score for giftighed og nedbrydning

6.820

1.963

5.208

708

SOO:

tungt opløselige uorganiske stoffer

0

0

0

0

Loo:

letopløselige uorganiske stoffer

12,3

12,6

8,5

8,5

IFN:

Ikke fuldstændigt nedbrydelige

0,3

0,3

0,5

0,5

IAN:

ikke anaerob nedbrydelige

0,38

0,38

0,55

0,55

Fosfor:

fosfor som STPP

3,75

3,75

1,5

1,5

R50:

0,98

0

0,7

0,5

S R50/53, R51/53, 52/53

0,38

0,3

0,2

0,0

A

Efter spildevandsvejl.

0,075

0

0

0

B

0,675

0,675

0,55

0,55

C

1,98

1,75

0,50

0,50

Pointsum

-10

36

10,9

53


Af nøgletallene i ovenstående tabel ses, at der for begge de nye produkter er sket en væsentlig reduktion af miljøbelastningen.

Scoren for giftighed og nedbrydning GN, er i det ene tilfælde reduceret til knapt 30% af det oprindelige, og i det andet tilfælde til under 15% af det oprindelige.

Mængden af ikke fuldstændigt nedbrydelige stoffer og ikke anaerobt nedbrydelige stoffer er ikke blevet reduceret, men der er sket en reduktion i mængden af stoffer der klassificeres som R50 og R50/53…RR52/53.

Pointsummen for begge produkteksempler er blevet forhøjet væsentligt.

4.4 Sammenfatning

I forbindelse med udviklingsarbejdet blev der gennemført en række miljøvurderinger af forskellige recepter ved hjælp af DTI-modellen.

Der blev ledt efter alternative tensider, der ikke skal mærkes med R50, Meget giftige eller R53, Potentielt bioakkumulerbare.

I udviklingsarbejdet blev det opnået at udvikle recepter, der indebærer at kemikaliemængden forbliver den samme pr. mængde vasket tøj. Samtidig er der opnået en væsentlig reduktion i miljøbelastningen.

Begge firmaer har opnået en reduktion af miljøbelastningen ved at skifte især meget toksiske og persistente midler ud med mindre giftige og lettere nedbrydelige stoffer. Den store forbedring består væsentligst i substituering af persistente og meget toksiske stoffer med alternativer indenfor gruppen af nonioniske tensider.

Miljøbelastningen målt som GN, score for giftighed og nedbrydning er for produkter til stærkt besmudset tøj reduceret til omkring 10% af den oprindelige belastning. For produkter til let besmudset tøj ligger reduktionen på 15-30%.

Et eksempel viser at det har været muligt fuldstændigt af fjerne stoffer, der er meget giftige og potentielt bioakumulerbare (mærket R50 og R50/53…R52/53), mens det i et andet tilfælde var muligt at reducere mængden af disse stoffer. Fjernelse og reduktion af disse stoffer ses både indenfor midler til meget og let besmudset tøj.