|
Miljømæssige fordele og ulemper ved genvinding af plast 7. Fortolkning
7.1 FølsomhedsvurderingI de foregående kapitler er følgende områder/antagelser udpeget til følsomhedsvurdering:
7.1.1 Valg af energiscenarie og fortrængt energiValg af energiscenarie har altid betydning i systemer, der forbruger eller fortrænger energi, og hvor energi er en betydende faktor, således som tilfældet er for plastens fremstilling og bortskaffelse ved genvinding eller affaldsforbrænding. I afsnit 3.4.2 blev der redegjort for valg af stedspecifikke gennemsnitlige energiscenarier i dette studie, hvor der er valgt dansk gennemsnit el og varme 1997 (DK97 i de følgende figurer) for genvinding og forbrænding (Energi E2, 2001). Varmen er kraftvarme eller varme fra centrale elværker. El forbruges ved genvinding. El og varme fortrænges ved affaldsforbrænding. Med hensyn til plastfremstilling er data for elforbrug integreret i de benyttede plastdata (Boustead, 1999) og er derfor ikke byttet ud med andre data; men det vides, at der er benyttet gennemsnit af stedspecifik el for de lande, hvori plasten er fremstillet. Elforbruget udgør en mindre del af energiforbruget i forhold til termisk energi. Da studiets resultater er følsomme overfor valg af energiscenarier, er beregning og diskussion af andre scenarier ønskelig. Her vil blive diskuteret:
7.1.1.1 Marginal el/varme Ved valg af marginal, også kaldet mest følsomme leverandør (se afsnit 3.4.2), er den såkaldte langtidsmarginal som regel mest relevant, dvs. i forbindelse med dette studie den påvirkning (øget forbrug eller fortrængning), der på sigt vil føre til opførelse eller nedtagning af kraftværker. Valg af marginal er i sig selv usikker og bygger på økonomiske kriterier og vurdering af begrænsninger i leverancen (Weidema et.al., 1999). I (Weidema et.al., 1999) er der argumenteret for, at naturgas er den mest sandsynlige marginal for el og kraftvarme i Danmark, produceret på et moderne combined cycle anlæg (ngas CC i de følgende figurer). Kul regnes ikke for at være en realistisk marginal i Danmark p.t. af politiske årsager, selvom kul forsyningsmæssigt og økonomisk er et mere oplagt valg. En eventuel bortskaffelse af CO2 kvoten kan dog ændre på dette forhold (Energistyrelsen, 2001), men el og varme produceret fra naturgas og vedvarende energi vil blive prioriteret til hjemligt forbrug, og eventuel øgning af kulbaseret el vil gå til eksport. Tilbage er dog varmen fra den kulbaserede elproduktion, som må afsættes herhjemme, som tilfældet er det for varme produceret fra naturgas og vedvarende energi. På baggrund af ovennævnte diskussion er det i dette studie valgt at benytte el og kraftvarme produceret på naturgas combined cycle anlæg (ngas CC). Det kan diskuteres, om den valgte marginal er den mest sandsynlige for kraftvarmen, da den energifortrængning, som fjernvarmen fra affaldsforbrænding medfører, kan føre til nedlukning af ældre kulfyrede værker (Energistyrelsen, 2001). Kul er derfor en anden mulig marginal ved energifortrængning, men den vil ligge tæt på de eksisterende data for kraftvarme, som indgår i scenariet "Forbrænding, DK97". Endelig kan det diskuteres, hvorvidt en energifortrængning finder sted i situationen, hvor forbrændingsanlæg og kraftvarmeværker konkurrerer om det samme marked. Forbrændingsanlægget skal primært afsætte sin varme, og kraftvarmeværket skal som hovedregel opretholde den nødvendige elproduktion, som det er muligt at producere uden eller med nedsat udnyttelse af spildvarmen. I perioder med overskud af varme vil varmen fra forbrændingsanlæg altså blot resultere i, at elproduktionen fra kraftvarmeværker sker med nedsat udnyttelse af spildvarme. Valg af allokeringsprincip mellem el og varme spiller også en rolle. Den valgte allokering efter energikvalitet lægger en større del af miljøbelastningen på elproduktionen og en mindre på varmeproduktionen i forhold til allokering efter energiindhold, og da der fortrænges mest varme, bliver den fortrængte miljøbelastning derved mindre, end den ville være blevet for allokering efter energiindhold og den resulterende miljøbelastning større. Jfr. diskussionen om hvorvidt energifortrængning finder sted, er der ingen tvivl om, at den foretagne allokering efter energikvalitet er mindst følsom overfor de usikre forudsætninger og dermed mest retvisende. Anvendelse af naturgas som marginal energi er beregnet for PE-LD folie, se afsnit 5.1, og resultaterne er vist i Figur 25 - Figur 29. Med hensyn til miljøeffekter sker der en forbedring ved genvinding af plast og en markant forværring ved affaldsforbrænding. Dette skyldes, at naturgasproduceret energi er "renere" end kulproduceret, dvs. afgiver en mindre emissionsmængde. De undgåede emissioner ved affaldsforbrænding er således væsentligt mindre for naturgasproduceret energi end for det overvejende kulbaserede gennemsnit, DK97, se Figur 28. Med hensyn til miljøeffekter er det i virkeligheden bedre at deponere plasten end at forbrænde den under fortrængning af naturgasproduceret energi. Med hensyn til affaldsmængder sker der igen en forbedring ved genvinding af plast og en forværring ved affaldsforbrænding. Dette skyldes, at de affaldsmængder, og dermed undgået affald, er væsentlig mindre for naturgasproduceret energi end for det overvejende kulbaserede danske gennemsnit. Bemærk at det negative bidrag for forbrænding, DK97 i Figur 26 skal trækkes fra det positive bidrag. Med hensyn til ressourcer sker der en forværring for genvinding af plast og en forbedring for affaldsforbrænding. Dette skyldes, at naturgas er en mere begrænset ressource end kul, og forbruget henholdsvis fortrængningen derved bliver større, se Figur 29. Figur 25 Figur 26 Figur 27 Figur 28 Figur 29 7.1.1.2 Fremtidig el og varmeproduktion "DK 2012" Det har ikke været muligt i projektet at finde data for fremtidig elproduktion, som er præcise nok til at konstruere LCA data for fremtidig el- og varmeproduktion. Der er fundet data for forventet forbrug af brændsler til både el og varme og nogle grove gæt på produktion og forbrug af el og kraftvarme, men det vurderes, at et estimat af fremtidige virkningsgrader og allokering mellem el og varme er lovlig usikker til beregning af energiprocesser. I stedet diskuteres fremtidig el- og varmeproduktion ud fra beregningerne for naturgasproduceret marginal energi i forrige afsnit. Forbruget af brændsler til det hjemlige forbrug af dansk el og varmeproduktion fordelte sig således i 1998 (Energistyrelsen, 2000):
Det ses at forbruget af naturgas og vedvarende energi vil stige, og forbruget af olie og kul vil falde. Vedvarende energi regnes CO2 neutral, og naturgas udleder mindre CO2 per energienhed end kul og olie. Det samme vil gælde andre udledninger fra vedvarende energi og naturgas. Derfor vil miljøeffekterne fra et fremtidigt energiscenarie antageligt gå i retning af scenariet for marginal energi (ngas CC), se Figur 25, og det samme vil gælde affaldsmængder, se Figur 26. For ressourcer vil en større andel af "ressourceneutral" vedvarende energi føre til mindre ændringer af, hvad Figur 27 viser, eller måske endda en forbedring for genvinding og forværring for forbrænding. 7.1.1.3 Fortrængning af olie og naturgasfyring. Alternativt til fortrængning af kraftvarme er der også den mulighed, at varme fra affaldsforbrænding fortrænger fyring med olie og naturgas. Denne situation kan optræde, hvor man har udbygning af fjernvarme fra affaldsforbrænding i områder, hvor der ikke eksisterer eller er planer om kraftvarme. Benyttes CO2 som indikator, har energisystemerne disse emissioner:
Det ses, at fordelen ved energifortrængning bliver større, når det er olie- eller naturgasfyring, der fortrænges, end kraftvarme allokeret efter energikvalitet. Fordelen bliver ligeledes større, hvis varmen er allokeret efter energiindhold. Graferne i Figur 25 - Figur 29 vil altså gå modsat i forhold til energifortrængning af naturgasbaseret kraftvarme, allokeret efter energikvalitet. Vejledende anbefaler man, at der allokeres efter energikvalitet, hvis varmen kan opfattes som et spildprodukt til elproduktion. Omvendt, hvis varmeproduktionen er prioriteret, allokeres efter energiindhold, men det ser ud til at være en bedre idé at producere varme ved fyring direkte eller som spildprodukt fra elproduktion, end at have varmeproduktion med el som "spildprodukt". Hensynet til forsyningsflexibilitet kan dog gøre sidstnævnte nødvendigt. 7.1.2 Stratosfærisk ozonnedbrydning ved undgået energiproduktionSom nævnt i afsnit 3.5.3 er der ikke præsenteret resultater for stratosfærisk ozonnedbrydning, da man normalt ikke finder nævneværdige bidrag herfor for produkter, der ikke bruger ozonnedbrydende stoffer. Mod forventning har der vist sig et væsentligt negativt bidrag til stratosfærisk ozonnedbrydning. Effekt er negativ, fordi den stammer fra undgået energiproduktion ved affaldsforbrænding. Det negative bidrag for genvinding skyldes affaldsforbrænding af produktionsaffald. Den stratosfæriske ozonnedbrydning er sporet til brug af trichlorethan i data fra (Energi E2, 2001) for energiproduktion. Størrelsesorden af den stratosfæriske ozonnedbrydning er vist normaliseret i Figur 30 og vægtet i Figur 31. Det vægtede resultat kan sammenlignes med resultatet for LD-PE i Figur 8 og det ses, at den undgåede produktion af stratosfærisk ozonnedbrydning er meget dominerende. Dette skyldes imidlertid, at der er benyttet en høj vægtningsfaktor for denne effekt sammenlignet med vægtningsfaktorerne for de øvrige miljøeffekter. For bedre at kunne sammenligne med størrelsesorden af de andre miljøeffekter er de normaliserede resultater vist (se forklaring på normalisering i afsnit 3.5.2). Det ses heraf, at den stratosfæriske ozonnedbrydning er af samme størrelsesorden som de øvrige effekter tilsammen, målt i forhold til bidraget per borger for de enkelte effekter. For et køleskab er bidraget til stratosfærisk ozonnedbrydning ca. 6 gange større end de øvrige miljøeffekter, før udfasningen af ozonnedbrydende stoffer (CFC11) begyndte. Da energiproduktionens (mulige) bidrag til stratosfærisk ozonnedbrydning er generel og ikke direkte produktrelateret, som det er tilfældet for køleskabe, må problemet betegnes som alvorligt. Energiproduktionens (mulige) bidrag til stratosfærisk ozonnedbrydning er således heller ikke specifikt relateret til affaldsforbrænding af plast, men nævnes her som et generelt problem. Der er i skrivende stund (forår 2001) ikke tidligere benyttet data fra (Energi E2, 2001), og derfor er der er ikke fra andre og hidtil benyttede energidata rapporteret om effekt vedrørende stratosfærisk ozonnedbrydning. Derfor være ikke sagt, at det ikke forekommer, men hvis der virkelig gøres så udtalt brug af trichorethan i forbindelse med energiproduktion (el og kraftvarme), som resultaterne indikerer, må det betegnes som et overset og temmelig alvorligt problem. Figur 30 Figur 31 7.1.3 COD og indsamlingseffektivitetAfsnit 6.1 gennemgik bortskaffelse af PP husholdningsaffald med forskelligt COD indhold forudsat 100 % indsamling til genvinding eller 100 % til affaldsforbrænding. Afsnit 6.2 gennemgik bortskaffelse af en "ren", dvs., ingen COD, PE-HD plastfraktion ved forskellig indsamlingseffektivitet eller affaldsforbrænding. Undersøgelserne viste, groft sagt, at høj indsamlingseffektivitet er en fordel for rene plastfraktioner, men en ulempe for plastfraktioner med et højt COD indhold. Konklusionerne er imidlertid følsomme over for det faktum, at ingen af undersøgelserne tager højde for forskellig indsamlingseffektivitet af emballager med forskelligt COD indhold. Formålet med dette afsnit er derfor at belyse, hvad der sker ved forskellig indsamlingseffektivitet i forhold til COD indhold. Beregningerne er foretaget for PP, men da PP og PE-HD resultatmæssigt er meget tæt på hinanden, kan resultater herimellem umiddelbart sammenlignes. Resultaterne fra afsnit 6.1 peger på, at det er en fordel at frasortere plastflasker, dunke og bøtter med et højt og måske også middelhøjt COD indhold, før plasten indsamles til genvinding. Det er ikke muligt ud fra tilgængelig statistik at kortlægge, hvor stort forbruget er af husholdningsemballager, som giver forskelligt COD indhold efter brug, men det er her antaget, at forbruget af disse emballager fordeler sig jævnt mellem ingen, lav, middel og høj COD, dvs. med 25 % til hver. Beregningerne og den tilsvarende tolkning af resultaterne i Figur 32 - Figur 34 er derfor udført med følgende antagelser: 100 % genvinding:
75 % genvinding:
50 % genvinding:
25 % genvinding:
Forbrænding:
Antagelsen om frasortering er naturligvis idealiseret ved, at man tænker sig fuldstændig frasortering af én/flere bestemte fraktioner og fuldstændig, dvs. 100 %, indsamling til genvinding af den/de tilbageblevne fraktioner. Resultaterne kan derfor kun vise nogle tendenser. Vurderingen af resultaterne er foretaget ud fra de samlede resultater, dvs. summen af de enkelte effekter. Bemærk derfor, at det negative bidrag for affald og ressourcer skal trækkes fra det positive. Det negative bidrag skyldes netto fortrængning af især volumenaffald og stenkul fra den fortrængte energiproduktion ved affaldsforbrænding. Resultaterne viser, at for miljøeffekterne er der et tilsyneladende optimum ved 50% indsamling, dvs. at fraktionerne med høj og middel COD er frasorteret, og den rene fraktion og fraktionen med lav COD genvindes. For affaldsmængderne er lav indsamlingseffektivitet eller forbrænding tilsyneladende at foretrække, men fra 50 % indsamling og ned sker der kun et beskedent fald i affaldsmængder, så 50 % indsamling er her acceptabelt. Med hensyn til ressourcer er en høj indsamlingseffektivitet tilsyneladende at foretrække, men 75 % og 100 % indsamling er nogenlunde lige store, og ressourceforbruget for 50 % indsamling er ikke meget større og er hermed acceptabelt. Alt i alt synes 50 % indsamling at være mest optimal, dvs. en indsamling, hvor fraktionerne med højt og middelhøjt COD indhold frasorteres til affaldsforbrænding, og den rene fraktion og fraktionen med lavt COD indsamles til genvinding. Figur 32 Figur 33 Figur 34 Man kan ikke ud fra disse resultater lægge sig fast på bestemte målsætninger for indsamlingseffektivitet. For det første er det faktuelle mix af de forskellige COD fraktioner ukendt, og for det andet er den indsamlingseffektivitet, der kan realiseres for fraktionerne, som ønskes genvundet, vanskelig at vurdere, jfr. diskussionen i afsnit 4.2.3. Opgørelsen i (Dall, O. og Toft, J. 1996) tyder dog på, at forbruget af levnedsmidler, som giver anledning til højt COD (sennep, mayonnaise, remoulade), udgør en betydelig del i forhold til øvrige levnedsmidler og andre COD bidragende husholdningsprodukter emballeret i plast flasker, dunke, bøtter, og at antagelsen om, at 25 % af emballagemængden er "høj COD", derfor ikke er urealistisk. Omvendt viser et forsøg med bringeordning af husholdningsplast i Nyborg (Ottosen og Tønning, 2000), at der indsamles påfaldende få sennep, mayonnaise og remoulade flasker til genvinding, hvilket kan tages som et udtryk for, at forbrugerne smider dem i skraldespanden, formentlig fordi de er umulige at rengøre, som det blev forlangt i forsøget. Indsamlingseffektiviteten af de relativt rene fraktioner, som blev indleveret til genvinding, kan derfor godt være endda en del større end de ca. 40 %, som forsøget målte, beregnet på det samlede potentiale. Hvis ovennævnte tolkning holder stik, indikerer det også, at det vil være muligt at udforme en vejledning for frasortering af disse produkter til dagrenovationen. 7.2 UsikkerhedsvurderingMed hensyn til datausikkerhed vurderes data generelt at være temmelig pålidelige. Data for primær plastfremstilling og genvinding skønnes at have lille usikkerhed. Også de anvendte energiscenarier skønnes at have lille usikkerhed på de væsentligste emissioner. Data for affaldsforbrænding er ældre og er derfor antageligt behæftet med en del usikkerhed på NOx og CO. Den væsentligste usikkerhed vedrører data for rengøring af emballager og dermed resultaterne, der knytter sig til problematikken omkring rengøring og COD for husholdningsemballager. Forsøget, som lå til grund for disse data, er udført af én person efter instruktion lydende på "normal tømning og rengøring". Dette er dog nok et meget variabelt begreb for det brede udsnit af forbrugere, og en mere repræsentativ undersøgelse kunne være ønskelig. Usikkerheden knytter sig til:
For at undgå usikkerhed omkring opvarmning af vand er beregningerne også udført for koldt vand, selvom det meste rengøring fandt sted i varmt vand. Det anslås at være umuligt at rengøre emballage med højt COD indhold uden brug af varmt vand og sæbe, men det er muligt, at et fornuftigt resultat kan opnås med koldt vand for lavere COD indhold, hvilket kræver forsøg. Opvarmning af vand er kritisk for, om genvinding kan svare sig eller ej. Hvor godt emballagen er tømt, er bestemmende for, vor meget COD renseanlægget belastes med fra de udvaskede produkter. Typisk sad 10 % af produktet tilbage i emballagen for plastflasker med de mest COD belastende produkter. Det er muligt, at bedre tømning kan opnås med ihærdighed og tålmodighed. Data for spildevandsrensning skønnes pålidelige, dvs. kun behæftet med lille usikkerhed, men der er aspekter ved spildevandsrensningen, som ikke er belyst, så som behandling eller brug af slam, der ikke forbrændes og mængden af restaffald fra slamforbrænding. Endelig fremgår de udledte emissioner fra det rensede spildevand ikke, men de er antageligt små.
|
