Hvad ved vi om de flygtige isoleringsstoffer i B&A-affald?

Transkript

1 Hvad ved vi om de flygtige isoleringsstoffer i B&A-affald? Peter Kjeldsen DTU Miljø Danmarks Tekniske Universitet Møde i Netværk for bygge- og anlægsaffald København, 27. august 2013 Introduktion Bygge- og anlægsaffald (B&A-affald) udgør en stor og stigende affaldstype i Danmark (40% in Denmark) B&A-affald bliver deponeret direkte i mange lande B&A-affald indeholder isoleringsmaterialer indeholdende halocarboner (CFCs, HFCs and HFCs) Halocarbonerne er kraftige ozon-nedbrydende stoffer or/eller kraftige drivhusgasser Isoleringsmaterialet indeholder også andre tilsætningsstoffer Flammehæmmere Stabilisatorer?? 1

2 Halocarbonerne Chlorofluorocarbonerne CFC-11 og CFC-12 blev brugt som opskumningsmiddel (OM) i isoleringsskum benyttet i kølemøbler og bygningsisolering indtil 1996 (i den industrialiserede verden ) Andre halocarboner blev benyttet herefter i mange lande (HCFC-141b, HCFC-22, HFC-134a, etc) Potentielle miljøeffekter: Ozon-nedbrydning (især CFCer, tildels HCFCer) Global opvarmning (alle halocarboner som er benyttet som OM) 3 CFCer og HCFCer? 2

3 Scheutz et al., 2009 WMR Egenskaber af isoleringsskum Skummet består af en polyurethan (PUR) struktur med små bobler indeholdende OM Densitet: 25 g/l Porøsitet: Typisk total OM indhold 10-15%(w/w) Fraktion sorberet til PUR: 25-40% Halocarboner er en god varmeisolator Opskumningsmidlet frigives meget langsomt under brug via diffusion gennem celle-vægge (intakt struktur) 3

4 Global CFC Bank hvor er det indeholdt? Isolering er langt den største CFC bank Levetid for kølemøbler: år Problemet ved at være ovre i DK Levetid for bygningsisolering: år Mest et problem som lige er startet og for fremtiden CFC banker i bygninger Japan: tons UK: ca tons EU: tonnes (svarende til ét års totale EU emission af CO 2 - ækvivalenter for alle sektorer!!) 4

5 Skum-isoleringsprodukter og CFC Produkter med CFC: Isoleringspaneler (evt. lamineret med alufolie, papir eller gips) Sandwich paneler (metal/skum/metal) køle/fryserum, døre mm Spray-skum (tagisolering, hulrum, opbevaringstanke) Især to polymerer blev brugt: Polyurethan(PUR) OM var CFC-11 Polystyren (PS) (populært: Flamingo) OM var CFC-12 Isoleringsskum og B&A affald - DK Isoleringspaneler Sandwich: stål-skum-stål benyttet i kølerum Fjernvarmerør Bygningsisolering Paneler af PUR-skum især i industrien (især 80 erne) Porte og døre (industribygninger) Fugeskum Sprayskum til sammenføjninger/hulrum omkring døre og vinduer Anden skum Polystyren blæst med CFC-12 ikke udbredt i DK 5

6 Mængder og tidsrum - Danmark Miljøprojekt nr 1076, 2006 Perspektivering over dansk CFC bank Total CFC i bank: tons CFC (primært CFC-11) hvilket svarer til x 5000 =66 millioner tons CO2-eq. Den årlige totalemission af CO2-eq i DK er af samme størrelse HCFCer ikke betydelig da fleste produkter blev eksporteret HFCer benyttet en smule i fugeskum (HFC-134s, HFC-152a) i DK 6

7 Mængder og tidsrum - Danmark Miljøprojekt nr 1076, 2006 Lovgivning vedr CFCer i B&A-affald Håndteringen af isolerings-skum-affald er reelt ureguleret i EU i nedrivningssektoren I relativ ny EU regulering: member states should ensure that recovery of ODS in building foams is carried out when economical and technical feasible I USA er State of Califonia i gang med at analysere problemet I EU er det faktisk Storbritanien som er længst fremme med regulering og håndtering 7

8 Konceptuel model for CFC frigivelse fra skum-affald Øjeblikkelig frigivelse åbne celler Kort-tids-frigivelse diffusion gennem sprækker og små huller i celle-væggene Lang-tids-frigivelse meget langsom diffusion i PURmaterialet Kjeldsen & Scheutz (2003) ES&T OM-frigivelse over seks uger - Skum batch metode Frigivelse fra skum-partikler i lukket system (1 L flaske) Formål Frigivelse som funktion af partikel (cylinder) størrelse (HCFC-141b) mm 8

9 Fraction of initial mass released Mass frigivelse vs. partikelstørrelse Forudsigelse af lang-tids frigivelse CFC-11 cylindical shape mm 12 mm 6 mm 24 mm 48 mm Time (months) Kjeldsen & Scheutz (2003) ES&T 9

10 Skæbnen af CFCer under B&Aaffaldshåndtering fra nedrivning til deponering Dexpan Isoleringsskum og nedrivning Demolition or dismantling/deconstruction? På dansk:? Ukontrolleret eller selektiv nedrivning Produkter med skumisolering ikke lavet med let og bæredygtig genbrug i tankerne Ukontrolleret nedrivning vil formentlig alene under selve nedrivningen lede til et væsentligt øjeblikkeligt udslip (25% udslip under neddeling af kølemøbler i amerikansk shredderanlæg, Scheutz et al, 2007) 10

11 Skæbnen af CFCer under B&A-affaldshåndtering fra nedrivning til deponering Nedrivning Genbrug på genbrugscentre Udnyttelse af ressourcer (gips, beton, metaller, mursten, glas og træ, sten/glasuld?) Ikke-genbrugelige materialer tilbage (isoleringsskum, pap, plastic, mm.) Behandling af ikke-genbrugelige materialer Forbrænding Deponering af ikke-genbrugelige materialer Hvad sker der med CFCer på lossepladsen? 11

12 CFC processer i lossepladser Metan-oxidation og nedbrydning af CFCer 12

13 Conc. of CFC11(mmol/m 3 ) Conc. of HCFC21, HCFC31 & HFC41(mmol/m 3 ) Conc. of CFC11(mmol/m 3 ) Conc. of HCFC21, HCFC31 & HFC41(mmol/m 3 ) Anaerob nedbrydning Batch eksperimenter med affald Waste - anaerobic (80% N 2 and 20% CO2) 3 types of waste CFC-11 inoculated Waste and foam - anaerobic (80% N 2 and 20% CO2) 1 by 1 cm cylinders Foam Waste Anaerobic degradation of CFC CFC11 HFC41 HCFC31 HCFC CFC11 HFC41 HCFC31 HCFC Time(day) Sludge B) Time(day) Sludge C) 1. CFC-11 was completely decomposed. 2. Metabolites of CFC-11 were HCFC-21 and HCFC-31 in minor fractions. Scheutz et al.(2007) ES&T 13

14 Kan deponering af skumaffald være en bæredygtig løsning? Lossepladser/deponeringsanlæg stadig en del af affaldshåndteringssystemet CFCer kan potentielt nedbrydes i lossepladser efter deponering Minimér tab under nedrivning og videre B&A affaldshåndtering Minimér tab pga af yderligere neddeling og kompaktering på lossepladsen Optimér anaerobe forhold er der anaerobt nok i moderne affaldsceller indholdende affald med generelt lavt indhold af nedbrydeligt organisk stof? I Storbritanien deponeres skumaffaldet på specielle celler for farligt affald (formentlig uden generelt organisk stof) Konklusioner B&A affald indeholder isoleringsmateriale hvor ozon-nedbrydende og høj potente drivhusgasser er benyttet som opskumningsmidler (især CFC-11, tildels HCFCer og HFCer under et: halocarboner) Total indholdet typisk svarende til total CO2-eq udslippet for et helt år (for EU; for DK) Opskumningsmidlet har et helt andet udslipsmønster end andre indholdsstoffer Frigivelsen kan minimeres i hele håndteringskæden hvis man er opmærksom og stiller krav dertil!! I øjeblikket ingen EU-regulering for håndtering af opskumningsmidler i isoleringsskum i B&A affald Forbrænding er en effektiv metode til destruktion af halocarboner (hvis stofferne kommer helt ind i ovnen!) Biologisk nedbrydning i lossepladser er en mulighed men om det kan fungere i praksis er ikke undersøgt 14

15 Tak for opmærksomheden! Peter Kjeldsen Danmarks Tekniske Universitet 15