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

Sortering af affaldstræ fra byggeri og nedrivning

1 Teknologier til identifikation og udsortering af affaldstræet

1.1 Relevante fraktioner

Danske affaldsbehandlere som DSV, Marius Pedersen, m.fl. modtager træaffald, som ved manuel sortering opdeles i fire fraktioner:

  1. Rent træ
  2. Malet eller overfladebehandlet træ
  3. Salt-imprægneret affaldstræ (”trykimprægneret træ”)
  4. Kreosotbehandlet træ

Vi har i den efterfølgende vurdering af teknologier til identifikation benyttet en opdeling, som baserer sig på østrigske forhold (se 2.6 Østrig), som også skelner mellem træ med/uden behandling med halogenholdige stoffer.

1.2 Teknologier til identifikation og måling

Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 2002, “Håndtering af imprægneret træaffald” beskriver flere metoder til identifikation af imprægneret affaldstræ:

  1. Tre metoder baseret på farveidentifikation
  2. To apparater baseret på røntgenfluorescensanalyse (XRF) med håndholdt sonde
  3. Én ny, ubeskrevet metode baseret på Prompt Gamma Neutron Activation Analysis (PGNAA)

Den sidste metode er siden blevet færdigudviklet og kan nu vurderes på lige fod med de øvrige.

Vores undersøgelse efter nye metoder har afsløret to nye teknologier, som vi vurderer, har potentiale til en hurtig, berøringsfri identifikation af forurenet træ. Den ene af de nye metode benytter også røntgenfluorescensanalyse (XRF), men berøringsfrit og som en online-måling. Den anden teknologi benytter UV-fluorescense, som er en metode, der måler refleksionen af UV-lys fra overflader. Afsnit 1.2.2 og 1.2.4 beskriver den nye metode.

Kravene til sorteringshastighed er altdominerende, når det drejer sig om at vurdere egnetheden af metoderne. Ref. 13 taler om kapaciteter på op mod 50 t/h.

Nedenstående afsnit vurderer mulighederne for at anvende metoderne til identifikation af forskellige fraktioner affaldstræ.

1.2.1 Metoder til farve-identifikation

Metoderne virker både på helt træ, træflis og forvitret træ. Farvningen er stærkere ved en højere koncentration af CCA, men er fuldt identificerbar ved en koncentration på 4x10-³ g/cm³. Metoden virker kun på overfladen af træet og ikke, hvis fx CCA-træet er malet. Metoderne kan ikke identificere andre former for forureninger i træet, og man vil derfor kun kunne benytte den til udsortering af saltimprægneret affaldstræ (Ref. 5, Ref. 13, Ref. 22, Ref. 28).

Få dråber indikatorvæske på CCA-imprægneret træ skifter meget hurtig farve, som fx et farvekamera vil kunne identificere.

En industriel anvendelse vil kræve, at alle træstykker skal være fritliggende inden påsprøjtningen af indikatorvæske, og at træstykkerne efterfølgende ikke kan bevæge sig, så siden med indikatorvæske ikke er synlig for kameraet/erne. Der eksisterer ikke færdigudviklede vision-systemer til udsortering af fraktioner af træ fra blandet træaffald, men det vil sandsynligvis være muligt at udvikle et system til opgaven med de begrænsninger, som overflademålingen og håndteringen giver. Vi skønner dog, at metoden vil have en relativ stor fejlmargin på grund af håndteringsproblematikken. Farve-indikatormetoden kan kun identificere salt-imprægneret træ.

1.2.2 XRF, røntgen-fluorescens

XRF er en overflademåling, som i princippet kan detektere og måle indholdet af alle grundstoffer, dog med en begrænsning for de letteste grundstoffer typisk fra aluminium (atomnr. 13) og nedefter. Metoden vil derfor ikke kunne måle fx kvælstof, bor eller fluor, som forekommer i limtræ, CCB-imprægneret træ eller overfladebehandlinger.

Alle måleapparater baseret på XRF, som Miljøstyrelsens arbejdsrapport beskriver, er håndholdte instrumenter med en relativ lang måletid – typisk flere sekunder, som vil betyde, at sorteringskapaciteten i et industrielt anlæg vil blive for lav. Der eksisterer flere konkurrerende producenter af disse instrumenter, Ref. 10.

Vores undersøgelser har imidlertid fundet en kommerciel XRF-teknologi, som firmaet Bruker Baltic, markedsfører til online identifikation og koncentrationsmåling af mineraler i malm på et transportbånd, Ref. 14.

Figur 1. XRF-teknologi fra Bruker Baltic til online identifikation og koncentrationsmåling af mineraler i malm på et transportbånd

Figur 1. XRF-teknologi fra Bruker Baltic til online identifikation og koncentrationsmåling af mineraler i malm på et transportbånd

Vi vurderer, at metoden sandsynligvis vil kunne tilpasses detektion og måling af koncentrationer af de fleste stoffer i affaldstræ. Sammenfattende

  1. er der stadig tale om en overflademåling,
  2. hvis tungmetallerne eller andre stoffer er udvaskede fra overfladen, måler metoden ikke noget.
  3. vil arsen, kobber og krom kunne måles direkte,
  4. vil identifikation af tungmetalholdig maling være meget let,
  5. vil identifikation af halogen (overflade)behandling være let
  6. fx rester af pentaklorfenol på overfladen
  7. dog ikke fluor-holdig overfladebehandling.
  8. vil teknologien ikke kunne identificere limtræ eller kreosotbehandlet træ,
  9. kan et projekt tage udgangspunkt i et kommercielt apparat i stedet for at skulle udvikle det fra grunden (apparatet skal dog måske modificeres),
  10. bør den forventede målehastighed verificeres med simulationer, før man starter et egentligt udviklingsprojekt.

1.2.3 Prompt Gamma Neutron Activation Analysis, PGNAA

Siden Miljøstyrelsens arbejdsrapport er PGNAA-teknologien blevet videreudviklet, så man kan vurdere anvendeligheden af metoden til identifikation og måling af stoffer i affaldstræ, Ref. 2 og Ref. 3. PGNAA har vist sin styrke til identifikation af NiCd-batterier, PVC, PCB, og imprægneret affaldstræ. Metoden er karakteriseret ved at

  1. detektere grundstoffer
  2. være uafhængig af den kemiske sammensætning
  3. være uafhængig af emnernes form
  4. måle flere grundstoffer samtidig og i dybden
  5. være berøringsfri
  6. være ikke-destruktiv
  7. være hurtig
  8. Den nødvendige detektionstid afhænger af de aktuelle grundstoffer og mængden af dem.

PGNAA-sensoren vil desuden meget let kunne detektere træ med klor- eller cadmiumholdig (overflade-)behandling.

Sensoren vil ikke kunne detektere kreosotbehandlet træ eller træ med kvælstofholdige limrester.

En PGNAA-sensor vil kunne detektere saltimprægneret affaldstræ og træ imprægneret med pentaklorfenol (fx paller) uanset

9 om det er overfladebehandlet eller ej

10 om imprægneringen er udvasket fra overfladen.

De nedenstående afsnit beskriver kort sensorens følsomhed over for de forskellige grundstoffer i saltimprægneret træ, Ref. 2.

Træ imprægneret med CCA. (Cu, Cr, As) og CCP (Cu, Cr, P)

  1. PGNAA kan lettere analysere for krom end for kobber, der igen er lettere at bestemme end arsen.
  2. Krom og kobber kan bestemmes semikvantitativ i CCP-træ.
  3. Hvis man ikke analyserer for arsen, vil træ med højt indhold af kobber og navnlig krom kunne identificeres hurtigere.
  4. Analyse af arsen er demonstreret på referencemateriale.
  5. I et fuldskala-apparat med en eller flere store neutronkilder vil såvel CCA- som CCP-træ kunne bestemmes tilfredsstillende i kraft af kobber og kromindholdet.
  6. Fastlæggelse af ydeevnen over for CCA-træ skal fastlægges gennem en forsøgskalibrering.
  7. FORCE Technology, som har patent på PGNAA-teknologien til affaldssortering, har tilbudt et sorteringsanlæg til telefonmaster.

Træ imprægneret med CKB (Cu, Cr, B)

  1. Følsomheden over for borimprægneret træ er overordentlig høj. Sensoren adskiller CKB-træ fuldstændigt og med stor margen.
  2. Hvis sorteringsopgaven kun består i at sortere borholdigt træ fra ikke-borholdigt, vil konstruktion af et fuldskala-apparat være ganske ukompliceret.

1.2.4 UV-baseret fluorescence

UV-baseret fluorescence bliver benyttet til detektion af små koncentrationer af tjære og kreosot i forurenet jord (se Ref. 12). Flere leverandører (fx EMX Industries, Inc.) markedsfører billige uv-sensorer, som kan detektere lim og træ (se Ref. 11). Vores undersøgelser har imidlertid ikke fundet kommercielle sensorer målrettet mod detektion af affaldstræ eller fraktioner af affaldstræ. Vi vurderer imidlertid, at der er god sandsynlighed for, at man vil kunne videreudvikle eller tilpasse kendte UV-fluorescence sensorer, så de kan detektere kreosotimprægneret træ og træ med kvælstof-baseret lim. Metoden er dog en overflademåling, som kræver, at evt. kreosot og lim er til stede på træets overflade.

1.2.5 Delkonklusion på målemetoder til træfraktioner

Med den østrigske klassificering af affaldstræ (se afsnit 2.6 Østrig) som udgangspunkt viser Tabel 1 projektets vurdering af de fire aktuelle målemetoder – dels hvilke grundstoffer og materialer, de kan måle, og dels hvilke typer affaldstræ de vil kunne identificere. Endelig indeholder tabellen en vurdering af metodernes egenskaber som sensor i et industrielt sorteringsanlæg.

Klik her for at se: Tabel 1. Oversigt over sensorteknologier

Vi vurderer, at PGNAA-, XRF-online og UV-fluorescence-teknologierne med stor sandsynlighed vil kunne leve op til industrielle krav om sorteringshastighed og nøjagtighed, mens farveidentifikation og håndholdte XRF-instrumenter ikke er egnede til industrielle applikationer dels pga. håndteringsproblemer dels pga. målehastigheden.

PGNAA og XRF-online vil begge i kombination med UV-fluorescence kunne adskille affaldstræ i fraktionerne:

  1. Salt-imprægneret træ (CCA, CCP, (CKB))

  2. Halogenholdigt plast/træ-kompositer og overfladebehandling med halogener og træ imprægneret med pentaklorfenol

  3. Kreosot-behandlet træ

  4. Limtræ

  5. Restfraktion bestående af

    1. kemisk ubehandlet træ

    2. træ med halogenfri overfladebehandling

    3. bark

PGNAA har den fordel, at den måler i dybden, til gengæld måler metoden et begrænset antal grundstoffer.

XRF har den fordel, at den kan måle stort set alle relevante grundstoffer, mens den til gengæld kun måler på overfladen af emnerne.

Begge målemetoder er robuste over for fremmedlegemer i træaffaldet fx sten, jord, beton, jern, pap, papir, isoleringsmaterialer.

UV-fluorescence er en optisk måling, der ligesom XRF kun måler på overfladen. UV- fluorescence måler ikke grundstoffer, men det ultraviolette lys som overfladen reflekterer. Sensoren skal derfor tilpasses og kalibreres til den aktuelle anvendelse.

Ingen af metoderne er kommercielle standard-instrumenter (når fokus er på sortering af træ), men fungerer i andre industrielle anvendelser. Alle tre teknologier kræver et tilpasnings/videre-udviklingsforløb, før man kan afprøve dem i praksis til sortering af affaldstræ, men vi vurderer, at der god sandsynlighed for, at man vil kunne tilpasse/videreudvikle XRF og UV-fluorescence til sortering af affaldstræ. PGNAA er betydeligt tættere på en industriel anvendelse, idet sensoren bl.a. er udviklet til og afprøvet på saltimprægneret træ.

1.3 Mekanisk håndterings- og udsorteringsteknologi

Vores omfattende undersøgelse efter erfaringer med automatiske, industrielle sorteringsanlæg til affaldstræ har ikke givet brugbare resultater. I Europa eksisterer få automatiske sorteringsanlæg, som kan udsortere en samlet fraktion af affaldstræ fra byggeri- og anlægsaffald, men ingen som kan sortere affaldstræ i yderligere fraktioner. Mange maskinproducenter annoncerer med sorteringsudstyr til affald, men ingen producerer eller leverer andet en neddelingsudstyr til træaffald. Alle relevante kilder i undersøgelsen har bekræftet dette, Ref. 8, Ref. 9,

Det vil derfor være nødvendigt at udvikle helt ny mekanisk håndterings- og sorteringsteknologi, som kan leve op til branchens ønsker til

  1. behandlingshastighed
  2. mekanisk robusthed
  3. robusthed over for fremmedlegemer
  4. håndtering af stykker med stor forskel i form og størrelse
  5. investering og driftsomkostninger.

Håndteringsudstyret skal kunne

  1. modtage træaffald direkte fra en container eller lastvogn,
  2. neddele store stykker træ,
  3. placere alle indkomne træstykker inkl. neddelte stykker på et hurtiggående transportbånd eller lignende,
  4. føre træet forbi sensoren.

Selve sorteringsmekanismen vil være relativ enkel, da træstykkerne forlader sensoren stykvis.

Udviklingen af mekanisk håndterings- og sorteringsteknologier er sandsynligvis en større opgave end tilpasningen af PGNAA- og XRF-online-sensorerne. Der eksisterer danske virksomheder, som vil kunne løfte opgaven, og man vil sandsynligvis sammen med europæiske partnere kunne få støtte fra EU’s ECO-innovition programmet eller lign.

 

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



Version 1.0 Marts 2010, © Miljøstyrelsen.