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

Livscyklusvurdering af deponeret affald - Del I

10 Opgørelse af data for de vurderede systemer

10.1 Beregningsmodel
     10.1.1 Restprodukter fra affaldsforbrænding
     10.1.2 Modeller for emissioner fra restprodukter fra kraftvarme produktion

10.1 Beregningsmodel

I de foregående kapitler har der været fokus på at definere de systemer vi ønsker at vurdere. Dette indebærer bl.a. med udgangspunkt i nuværende danske forhold at definere, hvilke scenarier der skal indsamles og estimeres data for. Ligeledes er der indsamlet data for sammensætningen af de under-søgte affaldsfraktioner (ikke forbrændingsegnet affald (bilag 5), restprodukter fra affaldsforbrænding og restprodukter fra kraftvarmeproduktion) samt data vedrørende deponeringsanlæg og udvaskning fra to af disse fraktioner.

Med henblik på at estimere produktspecifikke emissioner fra affaldsdepon-eringsanlæggene må der opstilles modeller, som baseres på årsagssammen-hænge mellem de bortskaffede restprodukters materialesammensætning og emissioner fra deponeringsanlæggene. De indsamlede data vedrørende emissioner fra affaldsbehandlingen/deponeringsanlægget skal således relateres til de input, som tilføres deponeringsanlægget/behandlingssystemet.

I nedenstående eksemplificeres modellen for restprodukter fra røggasrensningen ved affaldsforbrænding, mens principperne for de øvrige fraktioner kort gennemgås i de følgende afsnit.

10.1.1 Restprodukter fra affaldsforbrænding

I EUREKA-projektet EUROENVIRON 1296:LCAGAPS, støttet af Erhvervsministeriet (Erichsen & Hauschild, 2000) er der samlet tekniske data for affaldsforbrændingsanlæg. Disse data tjener som baggrund for opstillinger af modeller for affaldsforbrændingsanlæg som kan anvendes til opgørelser i livscyklusvurderinger. Der er defineret syv forskellige teknologiske løsninger.

Input til og output fra anlægget (også kaldet udvekslinger) består af henholds-vis forbrændingsegnet affald (produkter) og af emissioner til luft, røggasrens-ningsprodukt (herunder spildevand/slam), flyveaske og slagge. Udvekslingerne kan være procesafhængige eller de kan være produktafhæng-ige. De procesafhængige udvekslinger, der er uafhængige af produktets sammensætning, fordeles ligeligt til de indgående produkter på baggrund af masse. For de produktafhængige udvekslinger opstilles modeller for affaldsforbrændingsanlægget som tager udgangspunkt i selve affaldets eller produktets sammensætning af grundstoffer. Modellerne opstiller relationer mellem materialerne/grundstofferne i affaldet og de resulterende mængder i de forskellige restfraktioner. Der kræves således en viden om mængden af de relevante stoffer i produktet.

I nærværende projekt er det formålet, at opstille modeller for den videre skæbne af de outputs fra affaldsforbrændingsanlægget, som ikke umiddelbart kan vurderes i LCA, dvs. de deponerede fraktioner (røggasrensningsprodukt, flyveaske og slagge). Hvad angår røggasrensningsprodukterne skelnes her mellem tørre og semitørre på den ene side og våde røggasrensningsprodukter på den anden side.

Det antages, at de ændringer et produkt medfører i affaldssammensætning er marginal, dvs. at ændringer i et produkt ikke påvirker de basale egenskaber af restprodukterne.

Modellen
Figur 10.1 giver en skematisk illustration af de affalds- og stofstrømme som dette projekt har til formål at kvantificere når det gælder affaldsforbrænding. De parametre, som skal kvantificeres er i illustrationen angivet som fordelingsfaktorer (fxx). Disse fordelingsfaktorer anvendes på stofniveau, dvs. de angiver, hvorledes et specifikt stof, eksempelvis kobber, fordeler sig i de forskellige affalds- og stofstrømme. Selve fordelingen af affaldet mellem forbrænding og andre bortskaffelsesmetoder er kun illustreret i figuren ved angivelse af den fraktion af affaldet som forbrændes (fordelingsfaktoren ff). Denne fordeling antages at blive bestemt ved afgrænsningen af LCA'en og definition af bortskaffelsesscenarier. Som nævnt i ovenstående er der allerede i LCAGAPS udarbejdet en model for outputs fra affaldsforbrændingen, dvs, fordelingsfaktorerne fa, ffa, fs, og frp er bestemt. For at opnå koblingen mellem produkt og emissioner fra deponeringsanlæg resterer således at bestemme fordelingsfaktorerne f100 og f. Disse faktorer angiver udvaskningen af det specifikke stof fra deponeringsanlæg henholdsvis indenfor de første 100 år og i et uendeligt tidsperspektiv. Fordelingsfaktorerne er bestemt af udvaskningen og varierer afhængig af mange forskellige forhold, bl.a. hvilket restprodukt der er tale om. Der er således forskellige fordelingsfaktorer afhængig af, om det er slagge eller om det er vådt røggasrensningsprodukt, som deponeres. Forhold af betydning for udvaskningen er beskrevet mere indgående i kapitel 2.2, og input og output fremgår af kapitel 7.1.

Bestemmelsen af fordelingsfaktoren foretages på baggrund af en række standardscenarier for deponering. Forudsætningerne for disse scenarier fremgår af kapitel 4.3.

Figur 10.1 Skematisk illustration af de forhold, som beskrives i nærværende projekt
På baggrund af de opstillede scenarier og de indsamlede data om sammensætning af og udvaskning fra forskellige typer af restprodukter bestemmes eksempelvis fordelingsfaktoren ffa,100 for udvaskning af metal M fra flyveaske de første 100 år, fra følgende forhold:

hvor Q_M,fa er den samlede mængde af metal M i flyveasken og Q_M,perkolat er den udvaskede mængde af metallet i løbet af de første 100 år.

Der udarbejdes tabeller som for forskellige restprodukter angiver fordelingsfaktorerne for de relevante elementer. Disse tabeller fremgår af det følgende for de elementer, som er udvalgt i dette projekt.

Når fordelingsfaktorerne kendes, kan emissionen af metal M til vand beregnes ud fra følgende udtryk, under den antagelse, at også perkolat fra deponeringsanlæg ender i vand:

Emission af metal M til vand < 100 år = Q_M x (andel til vand (f_w) + andel udvasket fra deponi (f_fa x f_fa100 + f_s x f_s100 + f_rp x f_rp100).

Fordelingsfaktorer
Tabel 10.1 viser, hvorledes outputs fra affaldsforbrænding fordeler sig mellem restprodukter, slagge og spildevand/slam. Det antages i dette projekt, at hverken flyveaske eller slam deponeres særskilt men som en del af restprodukterne. Som det fremgår, har det ikke været muligt at beskrive alle stoffer i restprodukterne, en mere detaljeret beskrivelse af dette findes i kapitel 7.

Tabel 10.1 Den gennemsnitlige fordeling af de udvalgte elementer i slagge og restprodukt (semitør/tør og våd i forholdet 1:2), samt i spildevand og slam fra våd proces. Den resterende mængde af elementerne emitteres til luft. (Erichsen & Hauschild, 2000)

Til illustration af, hvorledes fordelingsfaktorerne beregnes er der beregnet fordelingsfaktorer for en gennemsnitlig deponering af stabiliseret røggasrenseprodukt fra affaldsforbrænding. Som repræsentation af en gennemsnitlig sammensætning af restprodukt er der anvendt oplysninger fra bl.a. IAWG, jf. tabel 4.2 i kap. 4.2. Det er antaget, at fordelingen mellem røggasrensningsprodukter fra den våde proces og tør/semitør proces i Danmark er ca. 2:1. Tabel 10.2 viser indholdet af de udvalgte metaller i det gennemsnitlige restprodukt og slagge.

Tabel 10.2 Sammensætningsdata for gennemsnitlig restprodukt (røggasrenseprodukter og flyveaske) og slagge.

Ved stabiliseringen af restproduktet anvendes forskellige teknikker, som giver anledning til emissioner til overfladevand (f), jf. kap. 4.3.2. Ved en antaget fordeling på ca. 1:2 mellem VKI-processen og Ferrox-processen emitteres stofferne i koncentrationer, som fremgår af tabel 10.3.

Tabel 10.3 Udledninger med processpildevand fra stabiliseringsprocessen

På samme måde er der emissioner fra slagge, som oftest deponeres midlertidigt på en slaggemodningsplads. I tabel 10.4 gives et overslag over udvaskningen herfra.

Tabel 10.4 Overslag over udvaskning fra slaggemodningsplads

Når restprodukterne deponeres afhænger udvaskningen af en række forskellige forhold vedrørende deponeringsanlægget som det fremgår af kapitel 4. Der er foretaget en række antagelser vedrørende deponeringsanlægget, som beskrevet i kapitel 4.

Med udgangspunkt i disse antagelser kan det estimeres, at den samlede udvaskning af forskellige metaller fra deponi af restprodukter vil være som vist i tabel 10.5. Tabellen viser den samlede udvaskning fra deponi af flyveaske og restprodukter.

Tabel 10.5 Den samlede udvaskning af forskellige elementer fra stabiliseret restprodukt i løbet af de første 100 år i deponerings-anlæg.

Tilsvarende kan en tabel opstilles for udvaskningen fra slagge på deponeringsanlæg, jf. tabel 10.6.

Tabel 10.6 Den samlede udvaskning fra slagge de første 100 år efter deponering.

De viste tabeller fra tabel 10.1 til tabel 10.6 giver den nødvendige information til at beregne emissioner ved forbrænding af affald indeholdende de udvalgte elementer. I nedenstående eksemplificeres beregningen med Cadmium og til sidst vises en tabel med den samlede fordelingsfaktor fra forbrænding til emission.

Eksempel
Der anvendes et eksempel, hvor et batteri indeholdende 2,5 g Cadmium bliver bortskaffet ved forbrænding. Ved at multiplicere 2,5 med Cd's fordelingsfak-torer i tabel 10.1 beregnes det, at af de 2,5 g cadmium indfyret i forbrænd-ingsanlægget havner 1,94 g i restproduktet, 0,5 g i slaggen, 0,0038 g i spildevand og 0,03 g i slammet, som antages deponeret med restproduktet. De resterende 0,0262 g emitteres til luft fra forbrændingsanlægget.

Ved stabilisering af restproduktet og modning af slaggen emitteres Cd til spildevand som angivet i tabel 10.3 og tabel 10.4. Ved multiplikation af indholdet i henholdsvis restprodukt og slagge med fordelingsfaktorerne i disse tabeller beregnes en udledning til spildevand på henholdsvis 0,000095 g Cd og 0,00036 g Cd fra stabilisering af restprodukt og slaggemodning.

Emissioner fra den gennemsnitlige deponering af restprodukterne og slaggen i løbet af de første 100 år er angivet i tabel 10.5 og tabel 10.6. Emissionerne fra det endelige deponi beregnes ved multiplikation af indholdet i restprodukt og slagge med fordelingsfaktorerne i disse tabeller til at være henholdsvis 0,000003 g Cd og 0,0007 g Cd fra restprodukter og slagge.

Når det antages, at den samlede mængde Cd, der emitteres ender i overfladevand, dvs. såvel spildevand direkte udledt til overfladevand som emissioner fra deponi, er den totale udledte mængde 0,0038+0,000095+0,00036+0,000003+0,0007 = 0,0049 g Cd.

Emissionen af Cd kan nu indgå i påvirkningsvurderingen på lige fod med andre emissioner til vand i produktets livsforløbet, dvs. ved multiplikation med karakteriseringsfaktorerne for økotoksicitet og toksicitet for emissioner til vand. Den mængde cadmium, som resterer i deponeringsanlægget er den mængde som fordelte sig til slagge, restprodukt og slam (0,5 + 1,94 + 0,03 = 2,47 g Cd) minus den mængde som er udvasket i de første 100 år (0,0049 g) dvs. 2,465 g Cd. Denne mængde indgår i påvirkningsvurderingen via de nye påvirkningskategorier deponeret økotoksicitet og deponeret toksicitet som beskrevet i delprojekt 2.

De beregninger, som fører frem til den totale udledning er operationaliseret i et regneark med tilhørende manual, som kan downloades på LCA-centers hjemmeside. I dette regneark er det desuden muligt, hvis det ønskes, at ændre på scenarierne for f.eks. røggasrensning. Scenariet for deponering kan dog ikke ændres da der udelukkende er taget udgangspunkt i et dansk gennemsnitsscenarie.

10.1.2 Modeller for emissioner fra restprodukter fra kraftvarmeproduktion

I forbindelse med livscyklusvurderingen af Dansk el og kraftvarme (Anon, 2000) er der gennemført indsamling af data for syv forskellige teknologier til fremstilling af el og kraftvarme. Som nævnt i kapitel 5 tages der i nærværende projekt udgangspunkt i afgrænsninger og data fra denne undersøgelse. Der er fokuseret på restprodukttyperne flyveaske, slagge, gips og bioaske. I forhold til affaldsforbrænding, er det nemmere at estimere de produktspecifikke emissioner, fordi produkterne kun er energi i form af enten el (kWh) eller varme (MJ). Input og output skal således kun allokeres mellem disse to produkter. Der er derimod knyttet andre vanskeligheder til vurderingen af el og kraftvarme bl.a. fordi der er mange forskellige produktionsmetoder for el og kraftvarme og der skal opstilles et scenarie for gennemsnitlig dansk el, jf. kapitel 5. Specielt er det meget usikkert at definere fremtidens deponering/opfyldning. Der er imidlertid gjort en række antagelser, bl.a. at der hovedsageligt vil blive anvendt opfyldninger og at der er anvendt et gennemsnitsdeponeringsanlæg. Ved opfyldning er der stor kontakt mellem restprodukt og vand, hvilket medfører en væsentlig større udvaskning i etableringsfasen. Det er dog vurderet, at den samlede udvaskning over de første 100 år ikke påvirkes heraf.

Ligesom for affaldsforbrænding er der også for kraftvarme produktion udviklet et regneark, som beregner emissioner og forbrug ved deponering af restprodukterne. Det er muligt i dette regneark at ændre scenariet for gennemsnitlig dansk el, men som default anvendes fordeling på produk-tionsteknologier som angivet i LCA af dansk el og kraftvarme (Anon, 2000). Data for emissioner og forbrug vedr. standard scenariet er gengivet i bilag 2.

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

Version 1.0 December 2004, © Miljøstyrelsen.