| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Bionedbrydelige plastposer til indsamling af den organiske del af dagrenovationen til biogasanlæg

Sammenfattende artikel

Bionedbrydelige plastposer - erfaringer og miljøvurdering

Teknologisk Institut har sammen med Århus Kommunale Værker undersøgt muligheden for at anvende bionedbrydelige plastaffaldsposer til indsamling af organisk dagrenovation.

Undersøgelsen har vist en meget stor brugertilfredshed med tre typer stivelsesbaserede bionedbrydelige plastposer der har været husstandsomdelt.

Inspektion af poserne efter indsamling har vist at poserne ikke har kunnet klare den indsamlingspraksis der anvendes i Århus Kommune.

Der er opnået ny viden om bionedbrydelige plasttypers nedbrydning ved bioforgasning, og der er foretaget en miljømæssig helhedsvurdering af poserne.

Baggrund og formål

I forbindelse med en beslutning taget af Århus Kommune om at den organiske dagrenovation fra samtlige kommunens 131.304 husstande fra medio 2001 skulle bioforgasses i kommunens anlæg i Spørring, blev Teknologisk Institut i foråret 1999 anmodet om at undersøge mulighederne for at anvende bionedbrydelige plastaffaldsposer til opsamling af den organiske fraktion.

De fordele man forventede at opnå ved at anvende bionedbrydelige plastposer, var en mere rationel håndtering under indsamling, sortering og bioforgasning, herunder at poserne blev nedbrudt i bioforgasningsprocessen. Flere af posetyperne er baseret på fornyelige ressourcer, fx stivelse, hvorfor man også så en mulighed for en miljømæssig gevinst.

Den forundersøgelse som Teknologisk Institut gennemførte, viste at den tilgængelige viden med hensyn til posernes kemiske og biologiske nedbrydning i relation til bioforgasning var meget begrænset.

Nærværende projekt er derfor gennemført med det formål at opnå praktiske danske erfaringer med bionedbrydelige plastposer til opsamling af den organiske del af dagrenovation med særlig opmærksomhed på bioforgasning.

Formålet har endvidere været at foretage en miljømæssig og økonomisk vurdering af de bionedbrydelige poser med papir- og polyethylenposer som sammenligningsgrundlag.

Supplerende har projektet haft til formål at give en orientering om den seneste teknologiske udvikling inden for polyethylen med anvendelse af mere effektive og specifikke katalysatorer i fremstillingsprocessen og denne udviklings betydning i relation til materialeminimering.

Undersøgelsen

Projektet er gennemført i et tæt samarbejde mellem Teknologisk Institut, Århus Kommunale Værkers Affaldskontor og biogasanlægget i Spørring.

Teknologisk Institut har foretaget laboratoriescreeninger med kemisk påvirkning og har sammen med biogasanlægget i Spørring udført bioforgasningsforsøg i laboratorieskala.

Biogasanlægget i Vaarst-Fjellerad har været samarbejdspartner ved forsøg hvor de bionedbrydelige plastposer er blevet nedsænket i selve rådnetanken.

Endelig har pose- og råvareleverandører været meget imødekommende med at hjælpe til med fremskaffelse af prøvningsmateriale og oplysninger til brug for projektet som helhed.

Hovedkonklusioner

Projektet har gennem de gennemførte forsøg og undersøgelser bidraget til en bedre karakterisering og sammenligning mellem de bionedbrydelige/ komposterbare plastposer der findes på markedet i øjeblikket. Især er der opnået ny viden om posernes nedbrydning under anaerobe betingelser i et termofilt biogasanlæg.

Poser baseret på fornyelige ressourcer af polymeriseret mælkesyre (PLA) der tidligere er blevet fremstillet af Trioplast Nyborg A/S, nedbrydes under termofile bioforgasningsbetingelser inden for 18 dage. Poser fremstillet af stivelse i Mater-Bi ZF-kvalitet (60ºC) nedbrydes delvist dog med tilbageblivende mindre stykker, mens de resterende bionedbrydelige poser nedbrydes i mindre grad. Den begyndende nedbrydning ved nogle af disse poser ses som en ændring af de mekaniske egenskaber.

Poser i polyvinylalkohol er fuldstændig uegnede som affaldsposer i kontakt med vand/fugt. Poser i dette materiale brister meget hurtigt i kontakt med vand. Dette gjaldt også for en pose garanteret til at kunne klare vand ved 60° C.

Hovedparten af de undersøgte bioplastposer er ifølge leverandøroplysninger testet som værende komposterbare ifølge internationale standarder.

I forbindelse med laboratoriebioforgasningsforsøg af posematerialerne er nedbrydning af materialerne i fugtig jord testet efter bioforgasningsforsøgene.

Forsøgsresultaterne indikerer at de stivelsesbaserede poser i kvalitet Mater-Bi ZF-kvalitet har en hurtigere nedbrydning end de øvrige poser.

Forsøgene tyder samlet på at det anaerobe miljø i et termofilt biogasanlæg ikke er tilstrækkelig til at nedbryde de bionedbrydelige plastposer der er fremstillet af andre materialer end polymeriseret mælkesyre fuldstændigt, og at en efterkompostering er nødvendigt hvis poserne ønskes nedbrudt fuldstændigt inden spredning sammen med gødning på landbrugsjord.

En brugerundersøgelse har vist stor tilfredshed med tre typer stivelsesbaserede bionedbrydelige affaldsposer.

Projektet har imidlertid vist at poserne ikke er egnede til det indsamlingssystem der anvendes i Århus Kommune, og som indebærer indsamling fra enfamilieboliger hver 14. dag og efterfølgende optisk sortering af poser med organisk dagrenovation og poser med restaffald.

Der er foretaget et skøn over de bionedbrydelige plastposers miljømæssige egenskaber i sammenligning med polyethylen- og papirposer som viser at der anvendes mindre energi ved fremstilling af polyethylenposer end ved fremstilling af de øvrige bioplastposer og papirposer.

I Schweiz har man i flere kommuner gode erfaringer med brug af bionedbrydelige plastposer til indsamling af organisk dagrenovation eller haveaffald både til kompostering og til bioforgasning.

Indsamlingssystemet er imidlertid anderledes end i Århus Kommune, idet organisk dagrenovation og haveaffald indsamles separat i Schweiz, og indsamlingen sker med ugeintervaller i stedet for med fjorten dages intervaller.

I Italien indsamles organisk dagrenovation nogle steder dagligt separat i bionedbrydelige plastposer.

Miljøvurderingen af bionedbrydelige poser udført i forbindelse med indsamlingssystemerne i Schweiz og Italien er positive for de bionedbrydelige plastposer i forhold til polyethylen og papirposer dels som følge af bionedbrydeligheden, dels som følge af muligheden for at kontrollere renheden af det organiske affald på grund af plastposens gennemsigtighed.

Ifølge Polargruppen har man videreudviklet Mater-Bi-poserne i 90° C, NF-kvaliteten så de har bedre egenskaber end den Mater-Bi NF-pose der har været testet ved husstandsomdeling i Århus Kommune.

Der sker således en løbende forbedring af de bionedbrydelige plastposers egenskaber der gør at det stadig må anses for interessant for Århus Kommune at overvåge området.

For andre kommuner med andre indsamlingssystemer end det system Århus Kommune har valgt, kan der være interessante perspektiver i at gå i gang med praktiske projekter hvor man drager nytte af erfaringerne i nærværende projekt og erfaringer fra udlandet, eksempelvis Schweiz og Norge.

Projektresultatet

Fremskaffelse og analyser af affaldsposer til opsamling af organisk dagrenovation

Teknologisk Institut har sammen med Århus Kommunale Værker anskaffet et repræsentativt udsnit af affaldsposer fremstillet i bionedbrydelig plast. Disse posetyper har dannet baggrund for de undersøgelser, analyser og praktisk orienterede forsøg der er foretaget i projektet med henblik på at fremskaffe ny viden om poser fremstillet i bionedbrydelig plast. Undersøgelserne og analyserne har været tilrettelagt således at fokus har været på posernes egnethed i forbindelse med op- og indsamling af den organiske fraktion af dagrenovationen til bioforgasning. Men der er også sket en mere generel vurdering af de bionedbrydelige plastposers miljømæssige fordele eller ulemper ved indsamling af organisk dagrenovation.

De affaldsposer eller posematerialer der er anskaffet til forsøg og analyser, har dels været baseret på fornyelige ressourcer, dels på råolie og naturgas. De førstnævnte typer har omfattet stivelsesbaserede posetyper og poser baseret på polymeriseret mælkesyre (PLA). De sidstnævnte har omfattet poser baseret på bionedbrydelige polyestere, polyesteramid og polyvinylalkohol. To af de undersøgte stivelsesbaserede poser har ifølge det af leverandøren tilsendte patentskrift et indhold af polyethylen som ikke anses for bionedbrydelig i gængs terminologi. Det skal tilføjes at bionedbrydelighed ikke er en særlig præcis definition af de indsamlede posers nedbrydningshastighed. Derfor specificerer leverandørerne også de bionedbrydelige posers egenskaber ved henvisning til overholdelse af krav beskrevet i bredt accepterede internationale eller nationale standardiserede metoder for egenskaber, først og fremmest i relation til kompostering.

Som sammenligningsgrundlag for analyser eller systematisering af oplysninger om mekaniske egenskaber af de bionedbrydelige poser har man anvendt den henholdsvis grønne og sorte affaldspose i polyethylen som Århus Kommunale Værker anvender i sit nye optiske sorteringssystem.

De mekaniske egenskaber for polyethylenposerne er bedre end de egenskaber der enten er målt eller oplyst fra leverandørside for de bionedbrydelige plastposer. Det er endvidere væsentligt for bevarelse af mekaniske egenskaber før brug at de bionedbrydelige plastposer opbevares efter leverandøranvisning. Vigtigheden heraf illustreres af at de poser i polymeriseret mælkesyre som Teknologisk Institut havde fået stillet til rådighed, var fuldstændig sprøde på grund af en fremadskridende nedbrydning.

Opbevaring af 3 typer af de stivelsesbaserede poser indeholdende organisk affald i varmeskab ved 30° C viste en betydelig nedbrydning af posen fremstillet i Mater-Bi ZF-kvalitet. Forsøget blev gennemført for at simulere opbevaring i 14 dage i varme perioder om sommeren. Da indsamlingsintervallet i Århus Kommune er 14 dage, vurderes det at denne pose ikke er egnet under disse forhold. De to andre stivelsesbaserede poser i Mater-Bi NF-kvalitet der blev udsat for samme påvirkning, var stadig intakte efter de 14 dage.

Egnethed af de bionedbrydelige plastposer i relation til bioforgasning

De forskellige typer af bionedbrydelige plastposer der har været til rådighed for projektet, har været udsat for kontakt med vand ved 55° C, både neutralt og ved tilstedeværelse af syre eller base. Endvidere har de været underkastet bioforgasning i laboratorieskala ved 55° C samt i fuldskala for de typer hvor det blev anset for relevant.

Resultaterne fra de tre forsøgstyper (kemisk nedbrydning, bioforgasning i laboratorieskala og fuldskala) stemmer fint overens med hinanden med hensyn til de forskelle i nedbrydningshastighed der blev observeret i forsøgene.

Det vurderes på baggrund af disse resultater at kun poser fremstillet af polymeriseret mælkesyre (PLA) og af stivelse i materialet Mater-Bi ZF (60° C) samt den bionedbrydelige polyester Ecoflex vil undergå en nedbrydning til stykker mindre end 1 cm i et termofilt biogasanlæg ved en gennemsnitlig opholdstid på 18 dage.

Forsøg med opbevaring af posemateriale i våd jord efter bioforgasning i laboratoriereaktor indikerer at poser fremstillet af Mater-Bi ZF-materiale undergår en hurtigere nedbrydning end de andre testede bionedbrydelige plastposer. Poserne i polymeriseret mælkesyre (PLA) blev ikke opbevaret i våd jord da de allerede var nedbrudt i bioforgasningsforsøget.

Erfaringer fra indsamlingsforsøg

De tre bionedbrydelige plastposetyper som alle er baseret på stivelse, og som har været husstandsomdelt i tre områder i Århus Kommune, er alle blevet særdeles godt modtaget af brugerne. Indsamlingsforsøg viste imidlertid at poserne ikke kunne klare de påvirkninger som de blev udsat for under indsamlingen hvor der bl.a. sker en betydelig komprimering. Den posetype der klarede indsamlingsbetingelserne bedst, var en pose i kvaliteten Mater-Bi NF. Dette er i overensstemmelse med de bedre mekaniske egenskaber som denne pose fremviser i forhold til de øvrige to posetyper der indgik i indsamlingsforsøget. Det skal dog påpeges at selv poser i polyethylen i samme godstykkelse ikke i alle tilfælde klarer indsamlingen uden at gå itu.

Økonomi

Med hensyn til prislejet for de bionedbrydelige plastposer er det vanskeligt at få helt præcise tal frem, idet prisen naturligvis hænger sammen med stykantal og konkurrencesituationen. Det vurderes dog at priserne på bionedbrydelige plastposer vil være ca. 3 – 4 gange højere end for poser i polyethylen, men på niveau med papirposer. Dog tyder det på at bionedbrydelige poser i polymeriseret mælkesyre(PLA) vil kunne komme tæt på prisen for polyethylenposer da der i øjeblikket er ved at blive færdiggjort et anlæg til fremstilling af PLA med en kapacitet på 140.000 tons pr. år.

Miljøvurdering

Der er i projektet foretaget en miljøvurdering af forskel i miljøbelastning ved brug af forskellige materialetyper til affaldsposer der skal benyttes til dagrenovation der skal behandles i biogasanlæg. Vurderingen omfatter således ikke valg af materiale der bruges til affaldsposer der behandles ved andre metoder såsom forbrænding, kompostering eller deponering. Vurderingen er baseret på en forenklet livscyklusvurdering (MEKA). Endvidere er der for de tre husstandsomdelte stivelsesbaserede posers vedkommende foretaget en analyse for phthalater der viste at phthalatblødgørere ikke er til stede i disse posetyper. Leverandøroplysninger for alle de anskaffede bionedbrydelige posetyper giver ingen anledning til at mene at der skulle findes andre miljøproblematiske stoffer i poserne.

Det samlede energiforbrug i posernes levetid domineres af energiforbruget til fremstilling af råvarer. Dette er lavest for poser af polyethylen som til gengæld ikke er en fornyelig ressource.

Næstefter følger poser baseret på polymeriseret mælkesyre. Herefter kommer de stivelsesbaserede typer og papirsposen. De poser der har det højeste energiforbrug, er de rent polyesterbaserede.

I forbindelse med en studietur til Schweiz gennemført i slutningen af projektperioden blev deltagerne præsenteret for resultaterne af en LCA-analyse udført på bionedbrydelige plastposer til affaldsindsamling. I denne miljøvurdering medregner man i analysen en større renhed af affaldet fordi man går ud fra at posernes transparens motiverer beboerne til at være mere omhyggelige i deres sorteringsarbejde. Dette aspekt er ikke medtaget i Teknologisk Instituts egne miljøvurderinger af de bionedbrydelige plastposer.