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

Metoder til behandling af tungmetalholdigt affald - Fase 3

Sammenfatning og konklusioner

• Baggrund og formål
• Identifikation og undersøgelse af relevante teknologier
• Konklusioner
• Sammenligning af behandlingsteknologier
• Danske strategier
• Belægningsdannelse og korrosion
• Afslutning

Baggrund og formål

Projektet "Metoder til behandling af tungmetalholdigt affald" er igangsat af Miljøstyrelsen med baggrund i debatoplægget "Erhvervsaffald og udvalgte affaldsfraktioner" fra 1997. Debatoplægget fremhæver udviklingen af alternative behandlingsmetoder som et nødvendigt indsatsområde, der skal gøre det muligt at udnytte affaldets energi- og råstofressourcer.

Målet med projektet er at give aktører i den danske affaldssektor en fuldt opdateret baggrundsviden om internationale erfaringer med behandlingsteknologier til de tungmetalholdige affaldsfraktioner shredderaffald, CCA-imprægneret affaldstræ og læder- og garveriaffald. Den nye viden vil kunne danne baggrund for den danske strategi på området og dermed valget af de teknologier, der skal indføres eller udvikles i Danmark.

Identifikation og undersøgelse af relevante teknologier

I projektet har vi identificeret, undersøgt og sammenlignet internationale anlæg eller teknologier, der kan behandle affald med høje koncentrationer af tungmetaller og foreslår strategier for, hvordan især tre problematiske affaldsfraktioner (shredderaffald (SHR), CCA-imprægneret affaldstræ og læder- og garveriaffald) kan behandles i Danmark. Mulighederne for at behandle andre problematiske affaldsstrømme med de samme teknologier er også blevet vurderet. Vi har desuden fokuseret på mulige løsninger af problemer med korrosion og belægningsdannelse i anlæg, der udnytter energien i affaldet.

Teknologierne er blevet vurderet ud fra følgende kriterier:

• Effektivitet i forhold til genanvendelse af metaller og andre stoffer
• Økonomi
• Miljøbelastning
• Arbejdsmiljø
• Driftssikkerhed
• Energiudnyttelse / -forbrug
• Mulighed for tilpasning til den danske affaldsstruktur

Projektet er gennemført i følgende faser 1, 2A, 2B og 3.

Fase 1

Opgaverne i projektets første fase, der sluttede i 1999, var:

• Afklaring af størrelsen og genanvendelsespotentialet for de affaldsfraktioner, der kunne komme på tale
• Vurdering af den forventede sammensætning af de relevante affaldsfraktioner
• Indhentning af information om internationale erfaringer med behandling af affaldsfraktioner med høje koncentrationer af tungmetaller.
• Evaluering af disse erfaringer.
• Udvælgelse af de mest lovende teknologier til dyberegående analyse.

Resultaterne af første fase, der er offentliggjort i rapporten: "Metoder til behandling af tungmetalholdigt affald - Fase 1" var, at de videre undersøgelser burde fokuseres på behandling af shredderaffald, CCA-imprægneret affaldstræ og læder- og garveriaffald. Projektet identificerede og vurderede 11 relevante teknologier, som arbejdede med shredderaffald, mens vi ikke fandt fuldskala-erfaringer med behandling af CCA-træ eller læder- og garveriaffald.

De mest lovende anlægsleverandører og behandlere til shredderaffald var på dette tidspunkt (1999):

Tre processer blev identificeret som måske egnede til at behandle CCA-træ, idet ingen af disse tre processer genvinder eller stabiliserer tungmetaller, men udnytter kun energien.

Fase 2A

Projektets næste fase (2A), som sluttede i år 2000, havde til formål at:

• kontakte alle virksomheder prioriteret under fase 1 med henblik på at:
  • fastslå deres udviklingsmæssige status
  • opdatere tekniske og økonomiske oplysninger fra fase 1
  • indhente detaljerede oplysninger om nye processer
  • beskrive og vurdere disse nye processer
  • afklare muligheden for at overvære drift/forsøg med relevant affald i længere tid
  • afklare behovet for korte besøg på relevante anlæg
• at udvælge de fem mest relevante virksomheder til et længerevarende besøg
• at udvælge 1-2 virksomheder til korte besøg

Resultatet af fase 2A var en prioriteringsplan med arbejdsplan og budget for besøg på disse processer/virksomheder (L: langt besøg, K: kort besøg):

Der er i hele projektets forløb sket en meget hurtig udvikling af teknologier, der kan behandle affald med højt indhold af tungmetaller. Der udvikles stadig nye metoder, mens andre har skiftet ejere, har stoppet udviklingen eller er gået konkurs. Vi har derfor igennem alle projektets faser løbende holdt kontakt til udviklingsvirksomhederne og omprioriteret vores indsats mod de mest væsentlige teknologier. Flere af de relevante anlæg/processer var desværre kun i drift med affald med andre men dog sammenlignelige typer affald.

Fase 2B

I fase 2B, der sluttede i 2001, gennemførte vi efter en løbende prioritering længere besøg hos:

og korte besøg hos:

Alle de besøgte anlæg er valgt med fokus på termisk behandling af shredderaffald. De syv relevante teknologier er nøje beskrevet i form af besøgsrapporter i: "Metoder til behandling af tungmetalholdigt affald - Fase 2B". Rapporten indeholder desuden en beskrivelse af teknologien udviklet hos Citron AG og EPR-processen, som vi dog vurderer ikke er relevante til behandling af nogen af de tre affaldsfraktioner.

Fase 3

Projektets fase 3, som beskrives i denne rapport, er en direkte forlængelse af fase 2B og indeholder en detaljeret undersøgelse af 11 teknologier. De studerede teknologier var dels de processer, som det ikke var muligt at bearbejde i af økonomiske årsager i fase 2B - specielt mekaniske sorteringsprocesser til shredderaffald - og dels ny interessante processer til læder- og garveriaffald og CCA-imprægneret affaldstræ.

Fase 3 indeholdt følgende delopgaver:

1. Ajourføring af viden om behandlingsmetoder.
2. Undersøgelse af teknologier.
3. Sammenligning af behandlingsteknologier.
4. Forslag til danske strategier.
5. Mulige løsninger på problemer med korrosion og belægningsdannelse på hedeflader.

Under ajourføringen af viden fandt vi flere nye mekaniske separationsteknologier som R-plus, S+S og SSE samt tidligere kendte processer, som var kommet til et udviklingsniveau, der krævede en detaljeret undersøgelse, fx Pyroarc-processen, Salyp og Procone.

I fase 3 har vi prioriteret, besøgt og vurderet følgende teknologier:

De 11 teknologier er nøje beskrevet i form af besøgsrapporter i bilag B-L.

Konklusioner

Ved dette projekts start i 1998 blev vi præsenteret for en hel række teknologier og virksomheder, der tilsyneladende var egnede til behandling af de prioriterede affaldsfraktioner. Nu ved projektets afslutning næsten 5 år senere, må vi i 2003 konstatere, at der nu kun består en lille håndfuld af tilsyneladende levedygtige teknologier og virksomheder, der kan være interessante for danske investorer og affaldsbehandlere.

Investering i en eller flere af disse teknologier må dog fortsat betragtes som risikofyldt, og den foreslåede danske strategi må derfor betragtes mere som en udviklingsstrategi end som en færdig og klarlagt vej til behandling af de aktuelle danske affaldsfraktioner.

Sammenligning af behandlingsteknologier

Behandling af shredderaffald

Alle de undersøgte processer til shredderaffald udskiller frie metaller af affaldet og udnytter energien. Flere processer producerer udelukkende stabile produkter, der enten kan sælges, benyttes som vejfyld eller byggematerialer eller deponeres på almindelige lossepladser.

De samlede behandlingsomkostninger varierer fra ca. 470 til 1.091 DKK/t SHR for et anlæg med en kapacitet på 50.000 t SHR/år.

Procesteknologierne til shredderaffald deler sig i to grupper:

1. Mekanisk sortering efterfulgt af termisk proces (pyrolyse, forgasning, forbrænding, etc.)
2. Termisk proces uden forbehandling

Mekanisk sortering efterfulgt af termisk proces

Mekanisk sortering

Metoderne hos H. J Hansen og R-plus opnår stort set de samme resultater. Begge processer fungerer så godt og fjerner så mange metaller fra shredderaffaldet, at dette er egnet til termisk behandling. Suppleres metoderne med plastseparation (som fx Salyp) eller en simpel vægtfyldeseparering, vil der af den grove fraktion i begge processer kunne genvindes plast.

Udviklingen inden for mekanisk sortering er i rivende udvikling både hvad angår sensorsystemer og sorteringsmekanismer (Salyp, SSE, S+S, LLA, m.fl.)

Efterfølgende termiske processer

CT-Environment og von Roll har i større pilotforsøg vist, at deres teknologier kan behandle sorteret shredderaffald.

CT-Environment har i fuld skala vist, at deres smeltecyklon kan behandle shredderaffald samtidig med røggasrensningsprodukt fra affaldsforbrændingsanlæg. Processen fremstiller en metalsmelte og en glasagtigt mineralsk slagge, hvis sammensætning sandsynligvis vil medføre, at slaggen kan overholde de danske krav i slaggekategori II. CT-Environment har ikke eftervist, at de selv behersker teknologi til forbehandling. Schweiz har medio 2002 valgt CT-Environments teknologi til oparbejdning shredderaffald. Moderselskabet til CT-Environment, Babcock Borsig Power er i skrivende stund under konkursbehandling. CT-Environment er netop blevet rekonstrueret med en ny ejerstab.

Von Roll behersker teknologier til termisk behandling af shredderaffald (bl.a. riste-pyrolyse). Von Rolls slaggebehandlingsovn giver en helt speciel mulighed for at kontrollere slaggesammensætningen, en interessant mulighed som ikke er set praktiseret af andre. Von Roll tilbyder både ristepyrolyseprocessen og deres smelteteknologi på kommercielle vilkår til behandling af shredderaffald.

Sammenligning CT-Environment og Von Roll:

• von Rolls proces kræver etablering af en ekstra mekanisk forsorteringsproces, hvis den skal kunne udvinde metaller af høj kvalitet.
• von Rolls smelteteknologi vil kunne reducere oxider af kobber og jern til de frie metaller. Oxider af jern og kobber vil i CT-Environments teknologi indgå i slaggen.
• von Rolls behandlingspris anslår vi til 1.091 DKK/t SHR ved 45.000 t/år, mens CT-Environments pris er lavere, ca. 470 DKK/t SHR ved 100.000 t/år, idet CT's anlæg samtidigt behandler en tilsvarende mængde røggasrensningsprodukt fra affaldsforbrændingsanlæg.
• Begge teknologier har i andre sammenhænge vist sig driftsikre, men langtidsdriftserfaringer med shredderaffald findes ikke.
• Begge teknologier vil kapacitetsmæssigt kunne tilpasses den danske affaldsstruktur og vil kunne behandle andre affaldstyper samtidigt, hvilket CT-Environment har demonstreret.

SVZ's, KSK's og PyroArcs skaktovnsprocesser og Kawasakis kombination af pyrolyse i en kanal og en skaktovn kan med visse begrænsninger behandle shredderaffald. Skaktovnsprocesserne kræver alle, at shredderaffaldet tilføres som briketter, der er stabile over 1000 °C. SVZ og PyroArc mener at have løst dette problem, men egentlige driftserfaringer findes ikke. Kawasakis proces kræver supplerende tilførsel af kul. Pyrolysekanalen og indfødningssystemet har problemer med shredderaffald.

Termisk processer uden forbehandling af shredderaffald

Ebara og Takuma er de to eneste dokumenterede velfungerende termiske og mekaniske processer, der behandler shredderaffald. Ebara og Takuma har 3 og 4 års driftserfaringer fra hvert sit kommercielle anlæg og kan tilbyde anlæg internationalt med garantier.

Sammenligning Ebara og Takuma:

• Begge processer udvinder jern, kobber og aluminium i blandinger af affaldet og fremstiller et mineralsk granulat, som sandsynligvis vil kunne overholde de danske krav i slaggekategori II. Størsteparten af Zn og Pb ender i røgrensningsproduktet, som deponeres.
• Behandlingsomkostningerne forventes for begge processer at ligge i størrelsesordnen 880 DKK/t SHR.
• Begge teknologier kan uden problemer tilpasses de danske krav til arbejdsmiljø og miljøpåvirkninger.
• Takuma har været i drift i ca. 4 år og har behandlet ca. 100.000 tons shredderaffald. EBARA har været i drift i snart 3 år og har behandlet over 120.000 tons shredderaffald.
• Ebaras og Takumas processer har samme energiudnyttelse af affaldet.
• Begge teknologier vil kunne tilpasses den danske affaldsstruktur. Kapacitetsmæssigt vil dette ikke give problemer, ligesom begge processer vil kunne behandle andre affaldstyper som røggasrensningsprodukter samtidigt.

PKA har udviklet en proces, hvis energi-output er en brændbar gas. PKA har ikke fuldskalaerfaringer med shredderaffald, men har gennemført forsøg på et pilotanlæg. PKA er pt. under konkursbehandling.

Mitsuis proces er næsten identisk med Takumas, men Mitsui har koncentreret sig om husholdingsaffald.

Behandling af CCA-imprægneret affaldstræ

Der findes kun én kommerciel proces til behandling af imprægneret affaldstræ - et finsk genbrugssystem til imprægnerede stolper, sveller, mm., men det har ikke været muligt at få nogen form for detaljeret information om de anvendte teknologier. Processen består af en patenteret forbrændingsproces efterfulgt af en kemisk oparbejdning af asken til nyt imprægneringsmiddel. Selve oparbejdningsprocessen kan ikke umiddelbart overføres til Danmark, da CCA-imprægnering ikke er tilladt, og da typen af den termiske proces er ukendt.

Flere processer er under udvikling:

• Kommunekemi A/S har gennemført pilotforsøg med modtrømsforgasning og kemisk oparbejdning af asken og arbejder også med en proces baseret på lavtemperaturpyrolyse.
• Watech A/S arbejder med separationsprocesser, der kan fjerne tungmetaller i aske fra CCA-imprægneret træ, PVC, shredderaffald, mm.
• Udviklingsarbejde med PyroArc-processen indikerer, at denne og lignende skaktovnsprocesser sandsynligvis vil kunne behandle CCA-imprægneret affaldstræ sammen med jernholdigt materiale fx oparbejdet shredderaffald. Processen vil da producere et hårdt bundet arsen-restprodukt og en slagge, som sandsynligvis vil kunne afsættes.

Behandling af læder- og garveriaffald

På Borges Garveri i Norge findes det eneste kommercielle anlæg, der behandler læder- og garveriaffald. Anlægget er baseret på Enviroarcs skaktovnsforgasser (Pyroarc) og producerer en jern-krom-legering og smeltet slagge til genanvendelse. Anlægget har været i drift i ca. 1 år. Enviroarc har med succes af prøvet processen i pilotskala med shredderaffald og imprægneret affaldstræ.

Danske strategier

Strategi for behandling af shredderaffald

Vi forventer, at der i den nærmeste fremtid skal behandles ca. 100.000 t SHR/år i Danmark. Sammensætningen af affaldet vil stort set være som i 1996, men med en lidt lavere brændværdi (12 MJ/kg).

Procesteknologierne til shredderaffald deler sig i to grupper:

1. Mekanisk sortering efterfulgt af termisk proces (pyrolyse, forgasning, forbrænding, etc.).
2. Termisk proces uden forbehandling.

Der eksisterer i dag teknologier, som kan genvinde energien og nyttiggøre shredderaffaldet i en sådan grad, at EU-direktivet om udrangerede køretøjer kan opfyldes såvel i 2006 som i 2015.

De umiddelbart tilgængelige teknologier fra gruppe 2 er: EBARA og Takuma, der må betegnes som første generationsprocesser. Til gruppe 1 hører sandsynligvis CT-Environment i kombination med mekaniske sorteringsprocesser som hos R-plus eller H. J. Hansen. CT-Environment endnu ikke er nået til første generation.

Ved fastlæggelsen af strategien for den fremtidige behandling af shredderaffald bør indgå overvejelser om:

• Medsmeltning af andet problematisk affald (fx røggasrensningsprodukt)
• Nye muligheder for udsortering med ny sensor- og computerteknologi
• Reduceret brændværdi pga. udsortering af plast
• Medforbrænding af trykimprægneret træ for at opnå tilstrækkelig brændværdi til smeltning af slaggen
• Behandling sammen med trykimprægneret træ i en kombineret proces hvor træet tilsættes i smelteprocessen for at opnå tilstrækkelig brændværdi til smeltning af slaggen (fx skaktforgassere som Pyroarc)

Før der vælges teknologi, råder vi derfor til, at der gennemføres studier af:

1. De økonomiske og miljømæssige muligheder for yderligere udsortering af plast.
2. Relevansen af genvinding af tungmetaller enten i den mekaniske forsortering eller i en efterfølgende termisk proces.
3. Andre muligheder for energiudnyttelse end kraft/varme-produktion.
4. Mulighederne for opgradering af slaggen fra den termiske proces til højværdigt konstruktionsmateriale eller råmateriale.
5. Miljømæssige og økonomiske aspekter ved medforbrænding af husholdnings- og industriaffald.

Strategi for behandling af CCA-imprægneret affaldstræ

Hovedindsatsen i behandlingen af CCA-imprægneret affaldstræ bør koncentreres om løsningen af problemerne med det meget giftige As, der skal stabiliseres, så det på den billigste måde kan deponeres uden risiko for miljøet. En mulighed er at behandle affaldstræet sammen med en mindre mængde shredderaffald, som er oprenset for frie metaller eller læder- og garveriaffald med jern fra slam behandlingsprocesser i en proces, der binder As i stabile jern- eller kobberforbindelser.

Brændværdien i affaldstræet skal udnyttes effektivt for at sikre en så stor CO₂-fortrængning som muligt.

Genvindingen af Cu og Cr fra CCA-imprægneret affaldstræ må vurderes nøje i forhold til de behandlingsomkostninger, som er forbundet med oparbejdningen. I det omfang Cu og Cr ikke genvindes, bør de under alle omstændigheder stabiliseres, så aske, slagge og andre restprodukter kan deponeres uden risiko for miljøet.

Detaljerne omkring det finske genbrugssystem, som producerer nyt imprægneringsmiddel, er ukendte. På grund af den manglende information om processen kan vi derfor ikke anbefale at overføre dette system til Danmark.

Ved fastlæggelsen af strategien for den fremtidige behandling af imprægneret affaldstræ bør indgå overvejelser en kombineret proces, hvor shredderaffald eller garveriaffald behandles samtidigt med trykimprægneret træ (fx muligvis Pyroarc).

Strategi for behandling af læder- og garveriaffald

Enviroarcs proces, som den er demonstreret hos Borge Garveri, vil kunne overføres til Danmark. Det danske potentiale for denne type affald er kun ca. 4.700 t affald/år, hvilket forventes at medføre forholdsvis høje behandlingsomkostninger på 1.500-2.000 DKK/t affald. Tilføres andet affald vil behandlingsprisen kunne reduceres væsentligt.

I valget af strategi bør også indgå overvejelser om at behandle læderaffald sammen med aske fra neddelt imprægneret træ, som forgasses, forbrændes i fluid bed anlæg eller behandles i andre anlæg uden smelteenhed. Krom og kobber vil sandsynligvis kunne udvindes af asken i en smelteovnsproces.

Belægningsdannelse og korrosion

Shredderaffaldets høje indhold af Cl, alkali og tungmetaller i forhold til normalt husholdnings- og industriaffald betyder, at der er en kraftigt forøget risiko for korrosions- og belægningsproblemer i kedler til kraftvarmeproduktion.

Der er kun meget få driftserfaringer under de rette betingelser i de nødvendige 1-2 år, hvilket betyder, at disse problemer endnu ikke kan kvantificeres.

I rapporten angiver vi en række muligheder for at løse de meget sandsynlige problemer med nedbrydning af ildfaste foringer, korrosion af fordamperhedeflader under ildfaste foringer og efter afslutning af ildfaste foringer samt korrosion af fordampere.

Vi vurderer, at korrosionsbeskyttelse af især fordamperhedeflader med Inconel oversvejsninger vil give en reduktion af vedligeholdelsesomkostninger og forbedret rådighed, som langt overstiger de ekstra anlægsomkostninger.

Afslutning

Ved afslutningen af projektet må vi konstatere, at der stadig er et stykke vej endnu før de idriftværende anlæg kan betegnes som velafprøvede og robuste teknologier.

Ebara og Takuma kan betegnes som 1. generations anlæg, medens CT-Environment må betegnes som et 0. generations anlæg.

Dette betyder, at der kan forventes ukendte problemer ved længere tids drift, men til gengæld også, at der er uafprøvede muligheder for optimering af anlæggene, deres produkter og deres drift, hvilket på sigt sandsynligvis vil medføre væsentlig lavere omkostninger pr. behandlet ton affald.

Der er stadig behov for at følge erfaringerne i de få anlæg, der kører kommercielt og de anlæg, der er under planlægning eller konstruktion. Flere interessante teknologier er på vej hos Enviroarc, Kommunekemi, Watech, mfl.

Der er behov for at opstille krav til idealanlæg(gene), der skal behandle de prioriterede affaldsfraktioner.

Det bør overvejes, hvor danske virksomheder og udviklingsmiljøer kan være med i udviklingen/afprøvningen af nye teknologier.

Mange af processerne vil med få eller ingen tilpasninger vil kunne overføres til behandling af MSW.

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

Version 1.0 Februar 2006, © Miljøstyrelsen.