|
Central sortering af dagrenovation Sammenfattende artikelEn ny undersøgelse "Central sortering af dagrenovation" viser at det ved brug af mekanisk sortering er muligt at udskille en væsentlig del af det biologiske materiale fra blandet husholdningsaffald uden brug at kildesortering. Undersøgelsen bygger på et projekt med forsøgsdrift på et såkaldt Dewaster [1] anlæg opstillet på affaldsforbrændingsanlægget i Odense. Forsøgsanlægget blev leveret af den danske virksomhed Ewoc A/S. Under projektet blev der gennemført ca. 30 testkørsler af 1-2 dages varighed, og i alt behandlet ca. 400 tons dagrenovation. Projektet blev gennemført i samarbejde mellem energiselskabet Elsam A/S og miljøfirmaet NLM Combineering ApS med sidstnævnte som projektleder og med maskinleverandøren Ewoc A/S som operatør af anlægget. Miljøstyrelsen ydede finansiel støtte til undersøgelsen, som havde en følgegruppe bestående af repræsentanter fra Miljøstyrelsen, Affald Danmark, Reno-Sam, Danmarks Tekniske Universitet, Arbejdstilsynet, Århus Kommunale Værker og PK Miljøteknik. Baggrund for projektet Der er i årenes løb gjort mange forsøg på at udnytte det biologiske affald fra danske husholdninger gennem bioforgasning og efterfølgende udspredning på landbrugsjord. Anvendelsen i biogasanlæg indebærer at det biologiske materiale skal være befriet for mekaniske urenheder, som plast, glas og metal mens anvendelsen i jordbruget indebærer at det biologiske materiale kan overholde en række kemiske grænseværdier. Hidtidige forsøg på bioforgasning af husholdningsaffald har været baseret på kildesortering og tostrenget indsamling af affaldet. Til trods herfor har affaldet de fleste steder ikke været rent nok til at kunne anvendes direkte i et biogasanlæg, hvorfor en mekanisk forbehandling under alle omstændigheder er nødvendig. Dewaster systemet er oprindeligt udviklet til at fjerne plastik og andre urenheder i kildesorteret biologiske affald forud for bioforgasning. Systemet har på nuværende tidspunkt været afprøvet til dette formål i bl.a. Ålborg, Holbæk, Hamborg og Kristianstad og der er installeret et kommercielt storskalaanlæg på forbrændingsanlægget i Århus. Da kildesortering dels er relativt besværlig og dyr og ofte har være så dårlig at der alligevel skulle etableres mekanisk efterbehandling opstod der interesse for at afprøve Dewaster processen på usorteret husholdningsaffald. Sorteringsanlægget og testprocedure Det Dewaster anlæg, som er benyttet ved undersøgelsen er i sin grundopbygning identisk med tidligere Ewoc-anlæg til kildesorteret affald, dog er der foretaget modifikationer der tager højde for det procentvist lavere indhold af biologisk materiale. Princippet er baseret på en indledede skånsom oprivning af affaldsposerne og blotlægning af affaldet, denne proces fjerner også store fremmedlegemer (storskrald), som egentligt ikke bør forefindes i dagrenovationen. En størrelsessortering udtager en let fraktion af plast, papir og emballageaffald (sigterest). Magnetisk udtages en metalfraktion. Herefter udtages større hårde emner (knogler, vandhaner) i en Desizer enhed. Som sidste trin separeres affaldet i en totrins skruepresse (Dewaster) i biopulp og rejekt.
Herover ses princippet i anlæggets opbygning og de fraktioner affaldet blev opdelt i. Dewaster anlægget leverede automatisk sorteringsfraktionerne i hver sin container. Resultater og diskussion Under hele projektet blev alle indgående og udgående fraktioner vejet og for hver ca. 15 tons dagrenovation blev der udarbejdet en massebalance. Fire gange i løbet af forsøgsperioden deltog Danmarks Tekniske Universitet, Miljø og Ressourcer (M&R DTU) ved prøvetagning og validering. På disse testdage blev der udtaget repræsentative prøver af sigterest, rejekt og biopulp til analyse for en række parametre. Nedenstående diagram viser fordelingen af de sorterede fraktioner.
Biopulp Generelt kan biopulpen beskrives som en brun/grå pastøs grød, der minder om spildevandsslam, men uden spildevandsslammets karakteristiske rådne lugt. Kun i forbindelse med tømning af container kan der opstå lugt som følge af anerobe forhold, ellers er lugten svagt sur-sødlig. Biopulpen kan direkte omsættes i ethvert eksisterende biogasanlæg. Ud fra et indledende pilotforsøg var det ventet at der kunne opnås et udbytte af biologisk materiale (biopulp) på 20 - 25% ved ca. 28% tørstofindhold (pilotforsøget gav 21% udbytte). Disse forventninger blev rigeligt indfriet, idet udbyttet på testdagene i gennemsnit var 23% (230kg/tons) med et tørstofindhold på 29 – 34%. Af den seneste offentlige undersøgelse af husholdningsaffalds sammensætning fremgår det at i Odense området udgør det biologiske materiale omkring 390 kg/tons affald. Udbyttet på 230kg/tons svarer altså til at 59% af det biologiske materiale sorteres ud af husholdningsaffaldet som biopulp, hvilket er mere end der typisk kan leveres til et biogasanlæg ved kildesortering. Det var målet at biopulpen skulle overholde slambekendtgørelsens krav mht. indhold af tungmetaller og miljøfremmede stoffer. Dette mål er stort set opfyldt – for de fleste stoffers vedkommende med god margin. For DEHP er der dog en overskridelse på gennemsnitligt 62%. For tungmetallerne var der kun én prøve som mht. kviksølv ikke overholdt gældende lovgivningskrav om udspredning på landbrugsjord. Beregninger viser at den samlede kviksølvmængde i det læs, som prøven stammede fra, svarer til mængden i et kviksølvtermometer og overskridelsen kan formodentlig tilskrives et termometer eller anden tilsvarende punktkilde. På længere sigt forventes det ikke at udgøre et større problem, da kviksølv er under kraftig udfasning i EU. Nedenstående tabel viser tungmetalindholdet i otte prøver opgjort i procent af grænseværdierne.
Gennemsnitlige indhold af tungmetaller opgjort som procent af grænseværdien for hvert enkelt stof. Værdierne er baseret på to målinger, spredningen er angivet med småt. For kviksølv overskrider P016 slambekendtgørelsens regler mens P017 må gøre brug af reglen om at enkelte analyser må overskride med op til 50%. Nedenstående tabel viser indholdet af miljøfremmede stoffer i reelle tal og i procent af grænseværdierne i Slambekendtgørelsen.
Værdierne er angivet i mg/kg TS. Tallene i kursiv angiver det relative indhold i forhold til grænseværdierne i Slambekendtgørelsen (NPE 10, PAH 3, DEHP 50, LAS 1300 mg/kg TS) Biogaspotentialet (heraf 65% metan) ligger teoretisk på 193 Nm3/tons biopulp hvis der regnes med 100% omsætning af VS. Analyser af nedbrydeligheden (EFOS - kvæg) [2] har vist at omkring 93% af VS kan omsættes, men det er ikke målt i praksis. EFOS-kvæg viser typisk et lidt højere udbytte end der kan opnås i praksis. I forhold til Biopulp opnået ved kildesortering, som typisk giver 100 – 150 Nm3/tons ved 80% omsætning, ligger den mekanisk udvundne biopulp således i den høje ende. De 80% omsætning af biopulp fra kildesorteret affald svarer nogenlunde til at indholdet af træstof (plantefibre) ikke nedbrydes. EFOS analysens indikation af en højere nedbrydelighed stemmer godt overens med et tilsvarende lavere indhold af træstof i den mekanisk udvundne biopulp. Sigterest Sigteresten er en meget luftig/let fraktion med lav vægtfylde. Visuelt består den hovedsageligt af plast, men indeholder også en del pap og tekstil. Komponenterne er relativt store og intakte og kan derfor let genkendes. F.eks. indeholder sigteresten aviser/ugeblade, plastikposer, fødevareemballage og bleer. Et formål med undersøgelsen var at vurdere, om mekanisk forsortering af husholdningsaffald kan muliggøre anvendelse af fraktioner til medforbrænding på anlæg med højere elvirkningsgrader end affaldsforbrændingsanlæg, alternativt som medforbrænding i industrielle anlæg, f.eks. cementfremstilling. Det var således målet at øge brændværdien og reducere indholdet af klor, svovl og alkalimetaller. Nedenstående tabel viser en række forbrændingsrelevante parametre i forhold i gennemsnitlig dagrenovation.
Middelværdien er fundet som et vægtet gennemsnit af indholdet i biopulp, sigterest og rejekt. Det fremgår umiddelbart at sigteresten har højere brændværdi end den gennemsnitlige dagrenovation. Dette skyldes dels at der er fjernet en del uorganisk materiale og dels at en stor del af sigteresten består af plastik med høj brændværdi. Regnes brændværdien på våd basis er den i dagrenovationen ca. 9,8 GJ/tons men den for sigteresten er ca. 15,1 GJ/tons, hvilket er en forøgelse på 54%. Tørstofindholdet er desuden øget omend mindre end forventet. Rejekt Rejekt er den tørre fraktion fra presningen i Dewaster enheden. Fraktionen består hovedsageligt af plante- og papirfibre samt plastik og uorganiske komponenter som aluminium, glas og kattegrus mv. Der er umiddelbart tre mulige anvendelser for rejektet: forbrænding i et affaldsforbrændingsanlæg, medforbrænding i industrielle anlæg, f.eks. cement eller kompostering og efterfølgende anvendelse som afdækningsjord ved affaldsdeponering. Nedenstående tabel viser forbrændingsparametre for rejekt fraktionen.
Middelværdien er fundet som et vægtet gennemsnit af indholdet i biopulp, sigterest og rejekt. Det fremgår umiddelbart at brændværdien er lavere end for den gennemsnitlige dagrenovation, hvilket formentlig skyldes det relativt højere indhold af uorganiske komponenter. Klorindholdet er lavere mens alkalimetallerne er højere end for den gennemsnitlige dagrenovation. Metal Metal fraktionen udgør ca. to procent af dagrenovationsmængden. Sorteringskvaliteten var under forsøget ikke optimal med den valgte magnettype. Til trods herfor var renheden tilstrækkelig til at metallet kunne genanvendes hos Uniscrap A/S uden problemer. En tidligere undersøgelse viser at kun ca. 30% af det tynde metal (blik) kan genanvendes efterfølgende. Da hovedparten af det frasorterede metal vurderes at være blik (øldåser, kapsler, konservesdåser mv.), er der dermed grundlag for at konkludere at mekanisk sortering af husholdningsaffald kan være basis for øget genanvendelse af metal. ØKONOMISK VURDERING Kapacitet Kapaciteten målt i input har i gennemsnit ligget på 1,8 tons/time på én Dewaster enhed, med en variation på ca. 1,4 – 2,4 tons/time. Hvis der korrigeres for den ekstra tid der er brugt i forbindelse med opstart og nedlukning i forhold til et kommercielt anlæg vil kapaciteten være ca. 2 tons/time. Det primære mål med driften under forsøget har ikke været opnåelse af høj kapacitet, men derimod velafgrænsede massebalancedata. På anlægget i Århus til kildesorteret affald er der indført en række forbedringer i forhold til anlægget brugt i dette projekt. Indput til Dewaster anlægget i Århus ligger omkring 2 tons/time per Dewaster enhed, selv om kildesorteringen langt fra er optimal. Det vurderes at en tilsvarende kapacitet vil kunne opnås med usorteret dagrenovation. Korrigeret for sigteresten svarer det således til en total kapacitet på ca. 3 tons dagrenovation per time. Slid Ved drift af et sorteringsanlæg, som anvendt i projektet, er mekanisk slid på skruepressen den væsentligste årsag til udgifter til service og vedligehold. Under udformningen af anlægget i Århus var der, på baggrund af tidligere erfaringer fra et Dewaster anlæg hos I/S NOVEREN i Holbæk, fokuseret meget på optimering af sliddele og konstruktive ændringer, der kunne nedbringe sliddet. På det nuværende udviklingsniveau skal pressesneglene renoveres for hver ca. 1000 tons, mens stavene der danner pressekammer holder noget længere. Det har i løbet af forsøgsperioden ikke været muligt at sætte præcise tal på sliddet ved behandling af usorteret husholdningsaffald, men vurderingen er at sliddet ikke er væsentligt større end for det kildesorterede affald. Derfor er der i de økonomiske vurderinger taget udgangspunkt i det reservedelsforbrug og de serviceintervaller som er estimeret for kildesorteret affald. Økonomiske scenarier Der er i undersøgelsen opstillet tre scenarier for de økonomiske forhold ved kommerciel drift på usorteret dagrenovation. Scenarierne tager udelukkende stilling til omkostningerne til sorteringen af affaldet. Der er således ikke indregnet "værdien" af de opnåede fraktioner i forhold til det oprindelige affald, ligesom afgiftsmæssige forhold ikke er indregent. Desuden er der ikke medregnet udgifter til bygninger, køretøjer og containere mv. I scenario 1 tages der udgangspunkt i et nyt anlæg i samme størrelse som det under forsøget anvendte. Kapaciteten pr. time er sat 4 tons målt på dagrenovation indput, idet anlægget er udstyret med 2 Dewaster enheder. Anlægget drives i etholds skift med anslået 2100 driftstimer årligt. Afskrivningstiden er 5 år med en rentesats på 6%. Nyanskaffelses prisen for anlægget er ca. 7,5 mill. Driften regnes som fritstående operation, så mandskab (én mand) ikke har andre opgaver. Den samlede sorteringsomkostning bliver her ca. 324 kr./tons dagrenovation. I scenario 2 tages der udgangspunkt i samme anlæg som i scenario 1, men anlægget drives i toholds skift med anslået 4200 driftstimer årligt. Driften regnes som delvist integreret operation, så mandskab (én mand) kan have andre opgaver 50% af tiden. Den samlede sorteringsomkostning bliver her ca. 192 kr./tons dagrenovation. I scenario 3 tages der udgangspunkt i behandling af ca. 100.000 tons dagrenovation pr. år Anlægget er baseret på tohold skift med 8 Dewaster enheder med en samlet kapacitet på 20 tons/time målt på dagrenovation indput. Afskrivningstiden forlænget til 8 år med en rentesats på 6%. Nyanskaffelses prisen for anlægget er ca. 23 mill. Driften regnes som automatiseret og integreret operation, men der regnes med to operatører på anlægget i hele driftstiden. Den samlede sorteringsomkostning bliver her ca. 117 kr./tons dagrenovation. Hvis det antages at kun biopulp og metal genanvendes opnås en reduktion af affald til forbrænding på ca. 25%. Med en antaget behandlingspris til affaldsforbrænding på 500 kr./tons incl. afgifter, får man en besparelse på 125 kr./tons dagrenovation. Det vurderes at bortskaffelse af metalfraktionen til genanvendelse er omkostningsneutralt. Biopulpen giver et teoretisk biogasudbytte på 193 Nm3/tons biopulp. Regnes omsætningen til 70% opnås 136 Nm3 biogas. Biogasdata fra Energistyrelsen (December 2001 / Juni 2002) viser at indtægten for energisalg ligger på ca. 2,00 kr./Nm3 biogas uafhængig af årstid, dog med en væsentlig variation mellem de forskellige biogasanlæg. Den teoretiske indtægt for salg af energi fra biopulpen er således ca. 272 kr./tons biopulp. Sættes driftsomkostningen til udrådning og udspredning til 70 kr. er netto energiværdien ca. 202 kr./tons biopulp. Med et 23% biopulp (230 kg/tons dagrenovation) findes biogasgasværdien af dagrenovationen at være ca. 46 kr./tons dagrenovation. Samlet set giver sorteringen således en "besparelse" på 125 kr./tons og en "indtægt" på 46 kr./tons, i alt 171 kr./tons dagrenovation. Dette overstiger omkostningerne i scenario 3 med go margin, og giver derfor grund til at antage, at mekanisk forsortering af husholdningsaffald med Dewaster systemet kan være økonomisk rentabelt i stor skala. Det skal dog understreget, at ovenstående beregningseksempel er er foretaget på baggrund af en virksomhedsøkonomisk betragtning og indregner således besparelse på forbrændingsafgift. Der er desuden ikke indregnet omkostninger til bygninger, administration og transport mv. I en mere konkret vurdering må der naturligvis tages hensyn til den faktisk mulige afregningspris i forhold til biogasproducenterne, evt. udnyttelse af andre fraktioner samt de omkostninger og besparelser, der ikke er kvantificeret i scenarierne. miljømæssige perspektiver af projektet Evalueringen af tidligere projekter omkring udnyttelse af det biologiske potentiale i husholdningsaffald ved kildesortering, har vist at den miljømæssige gevinst er begrænset og samtidig dyr at opnå. Det er der to hovedårsager til. Dels er den tostrengede indsamling af en "grøn" og en "sort" fraktion uforholdsmæssig dyr i såvel etablering som drift. Dels er det kun det biologiske materiale der udnyttes mens resten forbrændes uden udsortering af metal og andre fraktioner, som kunne udnyttes mere optimalt end ved affaldsforbrænding. Desuden mistes en del af det biologiske affald under kildesorteringen ved at borgerne kommer det i den forkerte fraktion. Enstrenget indsamling uden kildesortering har potentialet til at vende dette billede fordi man både sparer investering, drift og miljøomkostning til den tostrengede indsamling og fordi det potentielle udbytte af biologisk materiale øges når hele dagrenovationsmængden underkastes behandling og der ikke forsvinder biologisk materiale ved fejlsortering. Yderligere åbner en mekanisk sortering mulighed for at genanvende metal samt medforbrænde plast/papir fraktioner på anlæg med højere virkningsgrader end traditionelle affaldsforbrændingsanlæg. I forbindelse med etablering af nye affaldsforbrændingsanlæg kan der ligge en miljømæssig såvel som økonomisk gevinst i at foretage en mekanisk sortering og nøjes med et mindre, eller slet intet affaldsforbrændingsanlæg. Dette har dog begrænset relevans i Danmark fordi vi har rigelig eksisterende forbrændingskapacitet, men besparelser på investeringer i ny forbrændingskapacitet er højaktuelt i f.eks. England og det sydlige Europa. Referencer:[1] Ordene Dewaster og Desizer er registrerede varemærker ejet af EWOC A/S. [2] EFOS – kvæg bestemmer mængden af enzymfordøjeligt biologisk materiale til simulering af fordøjeligheden hos drøvtyggere.
|
