LCA, water footprint og scenarier - beslutningsstøtte til fremtidens vandhåndtering

Transkript

1 LCA, water footprint og scenarier - beslutningsstøtte til fremtidens vandhåndtering Martin Rygaard Med hjælp fra Karsten Arnbjerg-Nielsen, Sarah Brudler, Anders Damgaard, Linda Fang, Berit Godskesen, Benedek Plosz, Borja Valverde-Perez

2 Sundhedsrisici Miljøpåvirkninger (Brudler, 2015) Økonomi Fremtidens bæredygtige vandsystemer Water footprint 2

3 Livscyklusvurdering Life Cycle Assessment (LCA) Life Cycle Assessment (LCA) is a structured, comprehensive and internationally standardised method. It quantifies all relevant emissions and resources consumed and the related environmental and health impacts and resource depletion issues that are associated with any goods or services ( products ) International Reference Life Cycle Data System Handbook (Joint Research Center) 3

4 Life Cycle Assessment Ressourcer Materials Transport Construction Operation Disposal Process Process Process Process Process Impact (PE) Category 1 Category 2 Category 3 Category 4 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Process Process Process Process 1 PE Emissioner X kg 4

5 Formål med miljøvurdering Indflydelse Data tilgængelighed Scenarier Planlægning Projektering Drift 5

6 Indflydelse LCA på scenarier Data tilgængelighed Udvikling Nordhavn indbyggere job Vandforbrug: 90 L/d = 33 m 3 /person/yr (2012: 105 L/person/d) Vandforbrug erhverv: 30 L/job/dag Totalt: m 3 per år (~6% københavns nuværende forbrug) Scenarier Planlægning Projektering Drift (Rygaard et al., Sci.Tot.Env., 2014) 6 DTU Miljø, Danmarks 6 Tekniske Universitet Martin Rygaard IDA Miljø 6. April 2016

7 Fire koncepter for alternativ vandforsyning i Nordhavn K0 Business-as-usual: Rent grundvand K1 Let forurenet grundvand K2 Afsaltning som sekundavand K3 Afsaltning som drikkevand K4 Regnvand og gråvandsopsamling Til brug i husholdning

8 Environmental effects: Desalination Copenhagen 2 A shift towards treatment intensive water supply in Copenhagen Environmental impact (mpet/m3) DK Energy mix Groundwater based supply Desalination DK Energy mix target 2020 Rygaard, M., et al., Holistic assessment of a secondary water supply for a new development in Copenhagen, Denmark. Sci. Total Environ C,

9 Påvirkning af ferskvandsressourcen fra grundvandsindvinding K0 K1 K2 K3 K PE/m 3 T0 T1-T4

10 LCA på scenarier - blødgøring

11 /m 3 Godskesen, B., et al., Life cycle assessment of central softening of DTU very Miljø, hard Danmarks drinking Tekniske water. J. Universitet Environ. Martin Rygaard IDA Miljø 6. April 2016 Manage. 105,

12 Miljøpåvirkning - følsomhedsanalyse Væsentligste læringer Påvirkningen af ferskvandsressourcen dominerer miljøpåvirkningerne fra vandforsyning Vandkvalitet har stor betydning Energiintensiv vandbehandling er problematisk i dag, men måske ikke i 2050 DTU Miljø, Danmarks 12 Tekniske Universitet Martin Rygaard IDA Miljø 6. April 2016

13 Livscyklusvurdering i planlægning Indflydelse Data tilgængelighed Scenarier Planlægning Projektering Drift Brudler et al

14 Livscyklusvurdering til teknologiudvikling 1 Baseret på Fang et al Water Research Scenarier for en ny teknologi under udvikling Tilbagemelding fra LCA til teknologiudviklere Beregning af forventede miljøpåvirkninger

15 Resource-genindvinding fra spildevand TRENS Dyrke alger designet til at optag næringsstoffer, der kan bruges direkte som gødning, eller separeres til senere brug

16 Teknologien: TRENS A Conventional watewater treatment 10% 90% B Agricultural reuse: Irrigation & Fertilization

17 A Conventional watewater treatment B Agricultural reuse: Irrigation & Fertilization 10 km

18 LCA metoden kort Funktionel enhed: 1m 3 spildevand (indløb) J Clavreul et al., 2014 Env. Mod. Software Data: Driftsrapporter, LCA databaser for infrastruktur og modellering af slam- og algeprocesser (ASM-2d and ASM-A) EASETECH Bestemmelse af miljøpåvirkninger: International Reference Life Cycle Data System (ILCD 2011) Contribution analysis Pertubation analysis (sensitivity ratios) Usikkerhedsanalyse Uncertainty assessment

19 Allokering af påvirkninger B Agricultural reuse: Irrigation & Fertilization

20 Væsentligste beskeder til TRENS-udviklerne TRENS kan medføre ca 10-15% reduktion af miljøpåvirkningen i forhold til konventionel spildevandsbehandling Reduktionen næringsstofbelastning er meget afhængig af kontrolleret frigivelse af kvaælstof fra algerne Tungmetallernes skæbne i TRENS er ukendt men vigtig for den samlede miljøpåvirkning Produktionen af lattergas N 2 O i fotobioreaktoren bør undersøges nærmere Materialevalg bør overvejes nu

21 Water footprint T Gleeson et al. Nature 488, (2012) doi: /nature11295

22 Vandforsyningens water footprint - formål Hvordan kvantificeres ferskvandspåvirkningen fra grundvandsindvinding til vandforsyninger: Kilde: Forsyning Ballerup Benchmarking Beslutningsstøtte ved indvindingsplanlægning Vanddeklaration Esbjerg Aarhus København

23 To forskellige indikatorer for grundvandspåvirkning Withdrawal-To-Availability ratio WTA Water Stress Index WW = VVVVVVVVVVV WW = GGGGGGGGGGGGGGGGGG EEE = Økkkkkkkk bbbbb AAAA i m 3 år

24 Metode: Tre skalaer Esbjerg Grundvandsforekomst (Level 1) Vandoplande (Level 2) Region

25 Metode: Grundvandsforekomst (Level 1) Forekomster direkte påvirket af indvindingen Påvirkningen af den enkelte forekomst tæller med vægt proportional med indvindingen i den enkelte forekomst Case A: Esbjer 3 grundvandsforekomster, alle fra same opland Case B: Aarhus 3 Tre deloplande, alle fra vandopland Aarhus Bugt Case C: HOFOR 12 grundvandsforekomster; fra 4 vandoplande

26 Metode: Vandoplande (Level 2) Case A: Esbjerg WS Samtlige grundvandsforekomster i vandopland Vadehavet Case B: Aarhus Water Samtlige grundvandsforekomster i Aarhus Bugt vandopland Vadehavet Aarhus Bugt Isefjord og Roskilde Fjord Øresund Køge Bugt Smålandsfarvandet Case C: HOFOR Samtlige grundvandsforekomster i 4 vandoplande

27 Metode: Regional skala Regional level Jylland Sjælland Bonus skala: Hele landet Samtlige grundvandsforekomster i Danmark Jutland Zealand

28 Hybel, A-M, et al 2015, 'Selection of spatial scale for assessing impacts of groundwater-based water supply on freshwater resources' Journal of Environmental Management, vol 160, pp , /j.jenvman Resultater WTA

29 Resultater: Water Stress Index Område Vores opgørelse Gleeson et al. (2012) Jylland (+83%) Sjælland (-38%) Danmark 0.29

30 Konklusioner Livscyklusvurdering og water footprint på vandsystemer Vi er i den spæde begyndelse i Danmark og internationalt Der opbygges flere og flere erfaringer og dermed data at trække på Værktøjerne er til stede og resultaterne er anvendelige for beslutningsstøtte til scenarieudvikling, planlægning og teknologiudvikling Tidskrævende, især for begynderen, men med erfaringen bliver det nemmere Indflydelse Data tilgængelighed Det udestår stadig at få forsyninger og andre beslutningstagere til at indarbejde værktøjerne i deres daglige arbejde Scenarier Planlægning Projektering Drift 41