3.3.1 Beregning af energiforbrug

I MEKA-skemaerne er vist baggrundsdata til beregning af energiforbrug.

Når energiforbruget for posernes livscyklus skal sammenlignes, er det vigtigt at normere korrekt. Da posen anvendes med henblik på håndtering af et givet volumen affald, skal der normeres med henblik på håndtering af samme volumen affald.

Ved normeringen er endvidere anvendt den filmtykkelse som er vurderet nødvendig (ca. 25 mm). Normering er beskrevet nærmere i afsnit 3.5.2.

Energiforbruget for posernes levetid =

Energiforbrug for Råvareproduktion +
Energiforbrug til Fremstilling af poser +
Energiforbrug i Brugsfase +
Energiforbrug til Affaldsbehandling (energiforbruget er negativt her da der genvindes energi som godskrives) +
Energiforbrug til Emballering og transport i alle ovenstående faser.

Vurderingen er baseret på data fra UMIP gengivet i håndbog for miljøvurdering af produkter. For de råvarer hvor der ikke findes data, er forbruget anslået ud fra beslægtede stoffer.

3.3.1.2 Fremstilling af poser

De bionedbrydelige poser kan opdeles i de stivelsesbaserede poser, poser udelukkende baseret på bionedbrydelig polyester og poser baseret på polylactat. Produktion af poser af polylactat og polyester kræver en ekstrudering hvor der produceres granulat, samt en efterfølgende ekstruderingsproces hvor posen opblæses.

De stivelsesbaserede poser kræver derudover et ekstra ekstruderingstrin, idet stivelse, glycerin, vand og polyethylenglycol først blandes og ekstruderes. Herefter iblandes e -polycaprolacton eller tilsvarende bionedbrydelige polyestere, og der ekstruderes atter hvorefter posen i det tredje ekstruderingstrin opblæses.

Ved hver ekstrudering kræves mekanisk energi til at trække sneglen i ekstruderen samt opvarmningsenergi. Dette energiforbrug er uafhængigt af materiale sat til 10 MJ/kg hvilket svarer til et gennemsnitligt energiforbrug beregnet for Teknologisk Instituts ekstruder i Taastrup.

3.3.1.3 Brugsfase

Brugsfasen er kort; fra 1 dag op til højst 1 uge. Fasen medfører ingen belastning af miljø eller forbrug af energi.

Ved affaldsbehandlingen antages at poserne føres til behandling i et bioforgasningsanlæg. Hvis poserne er bionedbrydelige, forventes hovedparten at blive omsat til biogas der dermed kan godskrives (fratrækkes) det totale energiforbrug med den del af brændværdien der udnyttes. Hvis poserne ikke er bionedbrydelige, skal de frasorteres og vil med sigteresten blive tilført forbrændingsanlæg hvor energiindholdet udnyttes og dermed godskrives med den mængde energi der udnyttes af brændværdien.

Den del af brændværdien der ikke kan godskrives, er et evt. tab af poserne som findelt materiale der tilføres med afgasset biomasse til marker. Mængden som vil gå med sigterest til forbrænding, er anslået i Tabel 3.1 og godskrives med virkningsgraden. Tabet af brændværdi gennem afgasset biomasse ved den del der bioforgasses, er endvidere anslået i tabellen, og tabet er fratrukket den del af brændværdien som godskrives fra bioforgasning.

Der er ikke taget hensyn til forskelle i energiforbrug i forbindelse med frasortering af poser med sigterest samt energiforbrug til returtransport til forbrændingsanlæg. Det vurderes dog at energiforbrug til transport kun udgør en mindre del af det totale energiforbrug. Ligeledes vil energiforbruget til den mekaniske del af et bioforgasningsanlæg typisk udgøre en mindre del af brændværdien.

Det totale elforbrug for biogasanlæg er således estimeret til 0,6 GJ/ton i /Tønning, K. et al. (1997)/. Vaarst-Fjellerad biogasanlæg opgiver deres forbrug til det mekaniske separations- og transportudstyr (snegle, dewaster mv.) til 30 kWh/ton svarende til 0,1GJ/ton. Energiforbruget af det optiske sorteringsanlæg i Århus er opgivet til 0,52 kWh/ton tilført affald og er således negligeabelt i forhold til brændværdien af poser og affald.

3.3.1.5 Emballering og transport

Energiforbruget til emballering negligeres, idet det antages at der maksimalt anvendes 5-10% emballage til indpakning af poserne. Ved en sammenligning må det endvidere forventes at der benyttes nogenlunde samme mængde emballage for alle posetyper.

Beregningen er lavet med Trafikministeriets Tema 2.0, og der er valgt en 24 tons lastbil med 50% last, 70% kørsel på motorvej, 15% kørsel på landevej og 15% kørsel i byzone. Containerskibet er 75% lastet. Med disse data fås et energiforbrug for lastbilen på 2,2 MJ/kg og for containerskibet ligeledes 2,2 MJ/kg; i alt 4,4 MJ/kg. Det kan derfor samlet vurderes at transporten vil udgøre mindre end 5 MJ/kg uafhængigt af posevalg.

3.4 Data for poser

I MEKA-skemaerne er angivet de fundne data for poserne.

Affaldsposerne baseret på Biotec- og Mater-Bi-folie (nr. 1, 2, 3 og 4) er fremstillet af fornyelige råvarer (stivelse). Det anslås at stivelsen udgør ca. 50-60% af posernes vægt.

De kinesiske affaldsposer (nr. 5 og 6) er ligeledes stivelsesbaserede og indeholder som råvare ethylenacrylsyrecopolymer og polyethylen som begge er baseret på råolie, og evt. naturgas.

Hovedparten af poserne (nr. 1-6) udgøres af stivelse (for Biotecs vedkommende ca. 58%), mens resten kan være polymerer, blødgørere og andre additiver. Ud fra en formodet sammenlignelig sammensætning er energiforbruget til produktion af råvarer til de 6 poser anslået til ca. 62 MJ/kg.

De polylactatbaserede poser (nr. 7) er fremstillet på basis af majsstivelse der omdannes til mælkesyre ved en fermentering og derefter polymeriseres. Energiforbruget til produktion er anslået til det samme som for de stivelsesbaserede poser; ca. 62 MJ/kg.

De polyesterbaserede poser (nr. 8 og 9) er baseret på polymerer fremstillet fra ikke-fornyelige ressourcer som råolie/naturgas. Da der er tale om et mere højtforædlet produkt end for de stivelsesbaserede poser, er energiforbruget højere; fælles anslået til ca. 100 MJ/kg for de to typer af polyestere.

Polyethylenposer (nr. 15) er fremstillet på basis af ikke-fornyelige råvarer, naturgas og råolie. De er ikke-bionedbrydelige så energiindholdet kan ikke udnyttes ved bioforgasning, men vil dog kunne udnyttes hvis poserne sigtes fra sammen med andre sigterester og tilbageføres til forbrænding.

Papiraffaldsposerne (nr. 14) er fremstillet af ny papirmasse. Papirposerne har større vægt pr. pose med samme volumen så materialeforbruget er højere.

3.5 Sammenlignende miljøvurdering af poser

3.5.1 Vurdering af kemiske stoffer

Datagrundlaget der er tilgængeligt fra leverandørerne vedrørende anvendelse af kemikalier til fremstillingen af de bionedbrydelige polymerer, er af forretningsmæssige grunde begrænset.

Analyser af poserne ved infrarød analyse og gaschromatografi med massespektroskopisk detektion viser ikke tilstedeværelse af phthalatblødgørere i de tre undersøgte stivelsesbaserede affaldsposer leveret af Sækko A/S og Trioplast Nyborg A/S til husstandsomdeling i Århus Kommune i forbindelse med nærværende projekt.

Der er ikke oplysninger om indhold af andre stoffer som findes på Miljøministeriets liste over farlige stoffer eller på Arbejdstilsynets lister over grænseværdier og kræftfremkaldende stoffer. Producenterne giver dog ikke oplysninger om den nøjagtige sammensætning af additiver som kan findes i de færdige poser, men oplyser eksempelvis at kravene i EU-direktiv 90/128 er overholdt.

Med hensyn til råvaren der anvendes til fremstilling af den grønne 60° C-pose fra Sækko A/S i materialet Mater-Bi ZF03V/A fra Novamont, er der fra leverandørside oplysninger om at poser i dette materiale overholder bestemmelserne for plast til anvendelse i forbindelse med fødevarer i henhold til følgende regelsæt:

Sækko A/S har telefonisk bekræftet at Mater-Bi NF-kvaliteten også er i overensstemmelse med EU-direktivet 90/128 og med FDA-regelsættet (USA) for plastmaterialer i kontakt med levnedsmidler.

Med hensyn til råvarer fra Biotec der anvendes til fremstilling af affaldsposerne leveret fra Trioplast Nyborg A/S, har Teknologisk Institut modtaget leverandøroplysninger vedrørende Bioplast–produkters egnethed til kontakt med levnedsmidler.

Biotec bekræfter at alle råstoffer til fremstilling af firmaets Bioplast-typer er listet i EU-bekendtgørelse 90/128/EWG senest ændret med bekendtgørelse 96/11/EG. Alle Biotecs råstoffer er af god teknisk kvalitet; størstedelen i levnedsmiddelkvalitet. Råstofferne som anvendes til Bioplast, er i overensstemmelse med kravene i FDA (USA).

Det påpeges af Biotec at man ikke garanterer at migrationsgrænser er overholdt i relation til enhver tænkelig levnedsmiddelapplikation, og man anbefaler kunderne selv at sikre sig dette.

Med hensyn til affaldsposer i PLA har Teknologisk Institut modtaget oplysninger om at den blødgører man anvender, ikke er af phthalattypen. På baggrund af de i fortrolighed givne oplysninger om den anvendte blødgører skulle der ikke være anledning til betænkelighed i sundhedsmæssig henseende med affaldsposer i PLA.

Med hensyn til Eastar Bio Copolyester oplyser leverandøren af folien at råvaren ikke indeholder blødgørere der kan migrere, fyldstoffer eller additiver, og at den ikke ved kompostering efterlader sig skadelige restprodukter.

Med hensyn til Walocomp-folien fra Bayer som nu ikke længere produceres, angiver informationsbladet ligeledes at der ikke er biologisk skadelige stoffer til stede i folien, eksempelvis i form af blødgøringsmidler eller proceshjælpestoffer.

Ud fra BASF´s oplysninger om den kemiske opbygning af Ecoflex er der heller ikke begrundet formodning om miljøskadelige stoffers tilstedeværelse i denne folietype.

3.5.2 Vurdering af energiforbrug

I Tabel 3.2 er vist hvor meget der forventes fjernet af poserne med sigterest til forbrænding samt et minimum- og et maksimumscenario for tabet med afgasset biomasse i form af ikke-nedbrudt materiale af poserne.

Tabet med afgasset biomasse er den mængde af poserne som ikke nedbrydes ved bioforgasningen. De anslåede tab er baseret på litteratur om bionedbrydelighed af materialerne ved bioforgasning samt for poserne nr. 1-9 på resultaterne af bioforgasningsforsøg beskrevet i kapitel 2.

For poserne (nr. 1, 3, 5 og 6) var disse hele ved fuldskalabioforgasningsforsøgene og stadig elastiske hvorfor det er vurderet at poserne maximalt mister 20% ved bioforgasningen. Posen fra Sækko/Mater-Bi, grøn, 60ºC (nr. 2) har nogenlunde samme egenskaber som posen Wenterra Biosack (nr. 4).

Vægttabene ved bioforgasning af disse to poser i laboratoriet og på fuldskalaanlægget ligger mellem 36% og 65%. Dette svarer til at der tabes henholdsvis mellem 35% og 64% med den afgassede biomasse. Tab med afgasset biomasse svarende til 35% er en mindste grænse da noget af posematerialet under 5 mm vil have passeret netmaskerne i nylonnettet i fuldskalaforsøget med bioforgasning hvorfor dette materiale ikke er vejet med.

De to polyesterbaserede poser (nr. 8 og 9) mistede ca. 20% vægt ved fuldskalabioforgasningsforsøget, mens tabet var 44% for nr. 8 i laboratorieforsøget hvorfor tabet med afgasset biomasse er sat til 56-80%.

Vedrørende tab med sigterest til forbrænding i Tabel 3.2 er antaget at det mekaniske for- og efterbehandlingsudstyr ved bioforgasningsanlægget er indrettet, så de bionedbrydelige poser tilsættes 100% til rådnetanken, mens polyethylenposer frasorteres 100% inden det organiske affald tilsættes rådnetanken.

Tabel 3.2
Forventet mængde poser med sigterest og tab med kompost

De anslåede energiforbrug opgivet som primær energi er vist i Tabel 3.3 for produktion af kemikalier, fremstilling af poser og maksimalt forbrug til transport under forudsætningerne angivet i Tabel 3.1.

Tabel 3.3
Energiforbrug til råvarer, produktion af poser og transport

I Tabel 3.4 er vist et minimum- og et maksimumscenario for energiforbrug til affaldsbehandling og det totale energiforbrug. Energiforbruget til affaldsbehandling er negativt da der genvindes energi enten ved bioforgasning eller forbrænding af frasigtede poserester.

Der er anvendt en virkningsgrad på forbrændingsanlæg på 80% og ved bioforgasningsanlæg på 90% ved godskrivning af udnyttelse af brændværdien.

Tabel 3.4
Energiforbrug til affaldsbehandling og totalt energiforbrug i posens livscyklus

Ved sammenligningen af den forbrugte energi for poserne skal energiforbruget omregnes til en normeret størrelse der er et udtryk for den funktionelle størrelse, nemlig transport af samme volumen affald pr. pose, hvor posen samtidig overholder de ønskede egenskaber mht. styrke mv. Det normerede energiforbrug beregnes som:

hvor korrektionsfaktoren er volumen af organisk affald i standardpose divideret med volumen af organisk affald i aktuel pose. Standardvoluminet af plastposerne er som nævnt i afsnit 3.2 sat til 8 liter organisk affald.

For papirposen fås dermed følgende korrektionsfaktor da papirposen er vurderet til at indeholde 5 liter:

Korrektionsfaktor = 8 liter divideret med 5 liter = 1,6 hvilket svarer til at man skal bruge 1,6 gange så mange papirposer som plastposer pr. standardvolumen organisk affald.

Af Tabel 3.3 og Tabel 3.4 ses at transport for bionedbrydelige poser og plastposer udgør mindre end 5-10% af det samlede forbrug af primærenergi pr. kg. For papir kan energiforbruget til transport udgøre op til ca. 15-20%.

Det skal bemærkes at usikkerheden på de indgående produktionsenergier vurderes i størrelsesordenen 10-20%.

I Tabel 3.5 er vist beregninger af normeret energi for de to scenarier og med en filmtykkelse som angivet i Tabel 3.1. Der er valgt ens filmtykkelse for alle bionedbrydelige plastposer da styrketests i afsnit 1.4.3 og forsøg med kemisk accelereret nedbrydning i afsnit 2.1 ikke viser tilstrækkelig forskel i styrkeegenskaberne til at retfærdiggøre en skelnen mellem nødvendige filmtykkelser.

Tabel 3.5
Normeret energi

Ud fra beregningerne af den normerede energi ses at man med det forhåndenværende datagrundlag knap kan skelne mellem de stivelsesbaserede bionedbrydelige poser (nr. 1 til nr. 6), idet den normerede energi ligger inden for usikkerheden på 10-20% i de to scenarier. Posen fra Sækko/Mater-Bi, grøn, 60ºC (nr. 2) og den beslægtede Wenterra Biosack (nr. 4) nedbrydes dog i højere grad i bioforgasningsanlægget end poserne nr. 1, 3, 5 og 6 hvilket giver en anelse bedre samlet energiregnskab.

Hvis man sammenligner de stivelsesbaserede poser med papirposens (nr. 14) normerede energiforbrug, er dette i samme størrelsesorden som de bionedbrydelige poser med den tykkelse man har valgt i projektet (25 m m), men papirposen forventes ikke at kunne klare den mekaniske behandling og er derfor kun relevant med et andet indsamlingssystem.

Ved polyethylenposer (nr. 15) er energiforbruget ligeledes væsentligt lavere end for de stivelsesbaserede poser under forudsætning af at bioforgasningsanlægget er indrettet, så poserne sigtes fra og forbrændes hvorved den høje brændværdi godskrives.

Polylactatposens (nr. 7) energiforbrug befinder sig mellem papirposens og polyethylenposernes og de stivelsesbaserede poser. Det er dog som tidligere nævnt vigtigt at posen opbevares under betingelser hvor den ikke udsættes for fugt da den ellers hurtigt bliver skør og falder fra hinanden.

De polyesterbaserede poser (nr. 8 og 9) bruger lidt mere primærenergi end de stivelsesbaserede poser grundet et højere indhold af energiforbrugende polymerer.

3.5.3 Andre faktorer

Ved behandling i bioforgasningsanlæg af affald som indsamles i ikke- bionedbrydelige poser, kræves at den mekaniske sorteringsproces er indrettet, så poserne frasorteres med sigteresten som efterfølgende forbrændes. Ved denne frasortering risikeres at en forøget mængde bioforgasningsegnet affald bliver frasorteret og dermed går til forbrænding. Dette betyder at en større massestrøm passerer forbrændingsanlægget end ved benyttelse af bionedbrydelige poser. Resultatet er et større energiforbrug til transport, en lidt lavere termisk virkningsgrad, større mængder restprodukt og mistet gødningsværdi.

3.5.4 Samlet miljømæssig vurdering af poser

Der er ikke fundet miljøproblematiske stoffer som benyttes i forbindelse med produktionen af de bionedbrydelige poser, herunder phthalater i de bionedbrydelige stivelsesbaserede poser som er undersøgt herfor (nr. 1, 2 og 3).

Vedrørende det samlede energiforbrug i posens levetid domineres dette af energiforbruget til fremstilling af råvarer. Det laveste totale energiforbrug ses for polyethylenposerne (nr. 15), herefter følger poserne af polylactat fra Cargill-Dow/Eco-PLA (nr. 7), og dernæst følger de stivelsesbaserede poser fra Sækko/Mater-Bi, 60ºC (nr. 2), Wenterra Biosack (nr. 4) og papirposen fra Bates (nr. 14). En anelse større samlet energiforbrug ses for Trioplast/Biotec (nr. 1), Sækko/Mater-Bi, 90ºC (nr. 3) og Nordexport/Kina (nr. 5 og 6). Poserne med det højeste energiforbrug er de polyesterbaserede poser fra Eastman Chemical/Eastar (nr. 8) og fra Rosenlew/Ecoflex (nr. 9).

Det skal her bemærkes at de stivelsesbaserede poser og posen af polylactat overvejende er baseret på fornyelige ressourcer, mens de polyesterbaserede poser fra Eastman Chemical/Eastar og Rosenlew/Ecoflex samt polyethylenposerne er baseret på ikke-fornyelige ressourcer som råolie og gas.

Det skal endvidere bemærkes at Nordexport/Kina (nr. 5 og 6) ifølge fremsendt patentskrift indeholder polyethylen som ikke i sædvanlig forstand anses som bionedbrydelig.