NOTAT Jord & Affald J.nr. MST-763-00032 Ref. Thfru Den 6. juli 2016 Konsekvenser ved forbrænding af shredderaffald 1. Baggrund og formål Øget nyttiggørelse af materialerne i shredderaffald er et af fokusområderne i strategien Danmark uden affald fra 2013. Shredderaffald er en samlet betegnelse for produktionsaffald, som fremkommer hos virksomheder, der nedknuser metalholdigt affald, såsom biler, hårde hvidevarer, jern fra genbrugspladser, jern fra nedrivningsvirksomheder, etc. Shredderaffald består af materialer, såsom plast, tekstil og gummi, som har været del af det affald (formateriale) shredderanlægget har modtaget, jern og metal, som ikke er blevet udsorteret efter shredning, samt en rest af sten, støv, glasskår, mv. Det er anslået, at i 2012 blev omkring 80 % af formaterialet udsorteret til genanvendelse (hovedsageligt jern og metal), mens 20 % blev til shredderaffald (Hansen et al., 2013a). Tidligere blev hovedparten af shredderaffaldet deponeret, men de seneste år er der sket en ændring mod øget udnyttelse af ressourcerne i shredderaffaldet. Den forventede effekt af strategiens Danmark uden affald initiativer er, at der fra 2018 højst deponeres 30 % af shredderaffaldet, mens 70 % nyttiggøres (hvoraf mindst 10 % skal genanvendes). Udgangspunktet for disse procentsatser var situationen i 2012. En stor del af den fremtidige nyttiggørelse forventes at ske ved forbrænding med energiudnyttelse. Shredderanlæggene skal ligeledes sikre en høj genanvendelseseffektivitet for de udtjente køretøjer (person- og varebiler), de modtager til behandling. Fra 2015 skal mindst 95 % (vægtbaseret) af en bils materialer genbruges, genanvendes eller nyttiggøres ved forbrænding med energiudnyttelse, heraf skal mindst 85 % genbruges eller genanvendes (jf. Bilskrotbekendtgørelsen (BEK nr. 1312 af 19/12/2012)). Der er ligeledes fastsat målsætninger for genanvendelse og nyttiggørelse af elektronikaffald (jf. Elektronikaffaldsbekendtgørelsen (BEK nr. 130 af 06/02/2014)). Målsætningerne afhænger af den konkrete type elektronikaffald. Også shredderanlæggene skal opfylde disse målsætninger i det omfang, de modtager elektronikaffald. Der skelnes i strategien Danmark uden affald mellem nyproduceret shredderaffald og allerede deponeret shredderaffald. Fokus i strategien er især på det nyproducerede shredderaffald, men da det allerede deponerede shredderaffald også indeholder ressourcer, der kan udnyttes, er der en forventning om, at udviklingen frem til 2024 vil indebære, at en vis andel af det allerede deponerede shredderaffald vil blive gravet op og behandlet. Dette vil samtidigt kunne frigive plads på deponeringsanlæggene.
Miljøstyrelsen offentliggjorde i foråret 2016 en livscyklusvurdering og samfundsøkonomisk vurdering af forskellige behandlingsalternativer for nyproduceret såvel som allerede deponeret shredderaffald. Rapporterne peger på, at der kan opnås både miljømæssige og samfundsøkonomiske gevinster ved at reducere deponering og i stedet genanvende og forbrænde en større del af shredderaffaldet (Boldrin et al., 2015; Møller et al., 2015; Enevoldsen et al., 2016). Siden strategiens offentliggørelse i 2013 er der foregået en teknologiudvikling hos de to danske shreddervirksomheder, som gør, at der nu sker en efterbehandling af shredderaffaldet. Der pågår stadig en udvikling, og på et af anlæggene vil det affald, der produceres, igen være ændret fra udgangen af 2016. Det betyder, at betegnelsen shredderaffald kun kan betragtes som en meget generel beskrivelse af det affald, der kommer ud af shredderen. Reelt er der således tale om flere forskellige delstrømme med meget forskellige karakteristika. Afhængigt af koncentrationer af farlige stoffer kan affaldet være farligt eller ikke-farligt affald. Shreddervirksomhederne genererer i dag flere ikke-farlige shredderaffaldsstrømme tiltænkt forbrænding. Undersøgelser viser, at der er risiko for, at shredderaffald kan indeholde PCB, som er et POP-stof, hvilket er afgørende for muligheder for genanvendelse og disponering af restfraktionen (Hansen et al.,2013b). Det kan ikke udelukkes, at også andre POPstoffer som f.eks. bromerede flammehæmmere kan forekomme i shredderaffald. Grænseværdierne, som er fastlagt i Forordning (EF) nr. 850/2004 om persistente organiske miljøgifte (POP-forordningen), er bestemmende for hvordan affald, der indeholder POP-stoffer, skal håndteres. Som udgangspunkt skal POP-stoffer i affald destrueres. POP-stoffer er karakteriseret ved sine giftige egenskaber, ved at de nedbrydes meget langsomt i naturen og ophobes i levende organismer, samt ved at de kan transporteres over lange afstande via luft- og vandstrømme, således at de kan findes i miljøet langt væk fra de oprindelige kilder, fx i de arktiske områder. Information om disse POP-stoffer findes her: http://mst.dk/media/135924/bilag-tilinformationsbrev.pdf 1.1 Forbrænding af shredderaffald Shredderaffald er tidligere blevet klassificeret som deponeringsegnet affald, men i 2012 udsendte Miljøstyrelsen en vejledende fortolkning om, hvornår shredderaffald kan betragtes som forbrændingsegnet affald. Det anbefales i den vejledende fortolkning, at metalindholdet i shredderaffald ikke overstiger 5 % (50.000 mg/kg), heraf må kobberindholdet maksimalt udgøre 2,5 % (25.000 mg/kg). Disse værdier refererer til shredderaffaldets indhold af frie metaller og er fastlagt af genanvendelseshensyn, dvs. for at sikre en væsentlig udsortering af metaller inden forbrændingsprocessen. Ud fra et forbrændingsteknisk synspunkt kan også andre metaller være betydende, f.eks. de oxiderede metaller, og de metaller, der findes i shredderaffaldets finfraktion samt metalforbindelser, der skifter tilstandsform under forbrændingen. Dertil kan PVC sammen med kobber (f.eks. i form af ledningsaffald) danne kobberklorid og virke som katalysator for dioxindannelse. Også risikoen for et forhøjet indhold af POP-stoffer i shredderaffaldet i forhold til almindeligt affald bør adresseres i forbindelse med øget forbrænding af shredderaffald. 2
Den vejledende fortolkning fra Miljøstyrelsen er ikke gjort permanent og er hidtil blevet forlænget med et år ad gangen. Årsagen til, at fortolkningen kun er midlertidig er, at Miljøstyrelsen har ønsket større viden om de miljømæssige konsekvenser ved at forbrænde shredderaffald, herunder betydningen for slaggen. Miljøstyrelsen ønsker imidlertid med igangsættelsen af dette projekt at opnå et grundlag for at kunne fastsætte permanente kriterier for shredderaffalds forbrændingsegnethed. Der ønskes især viden om, hvorvidt den fastsatte grænse for indhold af metaller skal fastholdes eller ændres, og om der eventuelt bør fastsættes andre kriterier, f.eks. knyttet til metaloxider, indhold af PVC, indhold af PCB og bromerede flammehæmmere, brændværdi, askeindhold eller partikelstørrelse, herunder frie metaller med meget lille partikelstørrelse. 1.1.2 Vurdering af shredderaffald til forbrænding Shredderaffalds egenskaber i forhold til energiudnyttelse ved forbrænding er blevet vurderet og diskuteret i et partnerskab for shredderaffald ud fra følgende parametre: brændværdi, askeindhold, indhold af potentielle ressourcer samt indhold af problematiske stoffer (Hansen et al, 2013a; Hansen et al., 2015). Det vurderes, at shredderaffaldets finfraktion (mindre end 4-6 mm) ikke udgør en energiressource i sig selv pga. lav brændværdi og højt askeindhold. Det vurderes ligeledes, at et højt indhold af finfraktionen i shredderaffald bidrager til sænke brændværdien og giver øget produktion af slagge og flyveaske. Mht. til indhold af potentielle ressourcer, indeholder shredderaffald især jern og metal, men også plast. Det skønnes, at det samlede metalindhold i nyproduceret shredderaffald typisk ligger mellem 3 7 %. I de mindste størrelsesfraktioner udgøres metalindholdet dels af frie metaller, dels af metaloxider (Ahmed et al., 2014). Betydningen af den sidste parameter, problematiske stoffer, er belyst i Hyks et al. (2014). Miljøstyrelsen igangsatte i 2014 et projekt for at afdække konsekvenserne for især slagge, hvis tilførslen af metalholdigt affald til forbrænding øges. Projektet, der blev udført som et litteraturstudie med efterfølgende modellering, viste, at medforbrænding af 10 % shredderaffald (med et metalindhold større end 5 %) resulterede i et forøget indhold af en række metaller i slaggen, hvor en del dog efterfølgende kan udsorteres fra slaggen (Hulgaard et al., 2015). Det blev vurderet, at udsorteringseffektiviteten for metallerne, dvs. den procentdel af metallerne i affaldet, det forventes muligt at udsortere fra slaggen efter forbrændingsprocessen, varierer mellem 34 til 88 %. I Hulgaard et al. (2015) redegøres der ligeledes for sorteringsgrader fra slaggen. Det fremgår blandt andet, at erfaringer fra slaggesorteringsanlæg viser, at graden af metaludsortering er meget afhængig af størrelsesfraktionering. Der refereres ligeledes til erfaring fra et dansk slaggesorteringsanlæg, som på nuværende tidspunkt formår at udsortere 85 % af de magnetiske metaller i slaggen, og 75 % af de ikke-magnetiske. Virksomheden er i færd med at udvikle et nyt sorteringsanlæg, hvor udsorteringsgraden af de ikke-magnetiske metaller forventes at stige til 90 %. Det er udsortering af fraktionen 0,5-2 mm, der fokuseres på i det nye anlæg. 3
1.2 Formål Det overordnede formål med dette projekt er at opnå det nødvendige grundlag for at kunne fastsætte permanente kriterier for shredderaffalds forbrændingsegnethed, herunder at afdække hvorvidt der kan fastsættes de samme kriterier for allerede deponeret shredderaffald som for nyproduceret shredderaffald, og hvad kriterierne kan være. De mere specifikke formål med projektet er følgende: Via erfaringsindsamling at afdække konsekvenserne af at forbrænde shredderaffald, både de anlægstekniske, driftsmæssige og miljømæssige, f.eks. i form af emissioner fra forbrændingsanlægget via røggasser, spildevand og slagge. Karakterisere udvalgte shredderaffaldsstrømme fordelt på størrelsesfraktioner med henblik på at opnå øget viden om affaldets sammensætning. Formålet hermed er særligt at generere viden om de shredderaffaldsstrømme, der forbrændes i dag og de strømme, der er tiltænkt forbrænding, at opnå viden om mulige konsekvenser af at forbrænde shredderaffaldets mindste partikelstørrelser (størrelser mindre end 6 mm) samt at kortlægge indholdet af problematiske stoffer (f.eks. POP-stoffer) og metalstørrelser i affaldet. Vurdere mulighederne for at udsortere og genanvende metal fra shredderaffald efter forbrændingsprocessen. Der skelnes i strategien Danmark uden affald mellem nyproduceret og allerede deponeret shredderaffald. På flere deponeringsanlæg er der udført forsøg med opgravning og efterfølgende sortering af det opgravede shredderaffald. Resultaterne fra disse forsøg varierer men har indtil nu medført, at flere forbrændingsanlæg har søgt om godkendelse til at forbrænde opgravet shredderaffald uden forudgående behandling (dvs. f.eks. hvor partikelstørrelser mindre end 6 mm ikke frasorteres) eller udsortering af jern og metal. Både nyproduceret og allerede deponeret shredderaffald er omfattet af dette projekt, men fokus er på det nyproducerede shredderaffald, idet der allerede foreligger detaljerede analyser af deponeret shredderaffald fra forsøg udført på Renodjurs, Odense Nord og AV Miljø (Ahmed et al., 2014); Hansen et al., 2013b; Hansen et al., 2012). Resultater fra disse undersøgelser skal inddrages i projektet, men karakterisering af shredderaffald skal foretages på nyproduceret shredderaffald. Følgende spørgsmål skal som minimum besvares i projektet (spørgsmålene uddybes i afsnit 2: Leverancer og metode): a) Baseret på konkrete erfaringer fra anlæg, som har tilladelse til at forbrænde shredderaffald eller har lavet forsøg med forbrænding af shredderaffald, fastlægges følgende: a. Hvilke kvantitative konsekvenser har forbrænding af shredderaffald for emissioner via røggassen og evt. spildevand? b. Hvilke kvantitative konsekvenser har forbrænding af shredderaffald for slaggens faststofindhold og udvaskningsegenskaber? c. Hvilke forbrændingstekniske og driftsmæssige konsekvenser har forbrænding af shredderaffald for forbrændingsanlæggene? d. Kvaliteten af de indhentede oplysninger. 4
b) Hvilke affaldsstrømme genererer shredderanlæggene i dag, og hvilke ændringer forventes i fremtiden (på kort og langt sigt)? Hvilke konsekvenser forventes ændringerne at have for affaldsstrømmenes sammensætning? c) Hvilke problematiske stoffer og metaller findes i shredderaffald fordelt på størrelsesfraktioner, jf. nedenstående beskrivelse af leverancen? d) Hvor små jern- og metalstykker kan i dag udsorteres fra slaggen, og hvilke effektiviteter forventer slaggesorteringsanlæggene i fremtiden? Hvor store bør metalstykkerne i shredderaffald være for at blive udsorteret fra slaggen? e) Hvilken betydning har det for metallernes genanvendelsesmuligheder, at de har gennemgået en forbrændingsproces? f) Hvad kan der samlet set konkluderes på baggrund af de projektets resultater? 2. Leverancer og metode De væsentligste elementer i projektet er indsamling af erfaringer fra forbrændingsanlæg, der forbrænder eller har forbrændt shredderaffald, karakterisering af shredderaffaldsstrømme samt en vurdering af mulighederne for at udsortere og genanvende metaller fra slagge efter forbrændingsprocessen. Det er op til konsulenten at fastlægge, hvordan projektet gennemføres for at kunne opfylde de ønskede formål, men som minimum forventes følgende udført: a) Indhentning af erfaringer og data fra de anlæg, der forbrænder shredderaffald (både erfaringer fra anlæg, der kontinuerligt forbrænder eller har forbrændt shredderaffald og fra anlæg, der har udført forsøg med forbrænding). Der skal indhentes erfaringer fra danske såvel som udenlandske anlæg, herunder især de svenske anlæg. Fokus skal være på anlæggenes luftemissionsmålinger, spildevandsmålinger og slaggemålinger (faststofindhold og udvaskning, jf. kravene i restproduktbekendtgørelsens bilag 7 (BEK nr. 1414 af 30/11/2015), samt anlæggenes forbrændingstekniske og driftsmæssige erfaringer med forbrænding af shredderaffald. Det forventes relevant at se på data, der repræsenterer forbrænding med og uden shredderaffald, samt beskrive hvilken type shredderaffald, der er blevet forbrændt, sammensætningen af shredderaffaldet (hvis oplysningerne foreligger), samt de forbrændte mængder. Endelig skal der foretages en kvalitativ vurdering af de indsamlede data, herunder om data tilvejebringer et tilstrækkeligt grundlag til at kunne vurdere effekterne af at forbrænde shredderaffald. b) En redegørelse for, hvilke affaldsstrømme shredderanlæggene genererer i dag, og hvordan strømmene behandles. En tilsvarende redegørelse skal udføres i forhold til den forventede teknologiske udvikling hos shredderanlæggene (på kort og langt sigt), herunder hvilke konsekvenser ændringerne kan have for affaldsstrømmenes sammensætning. c) Detaljeret karakterisering af shredderaffald tiltænkt forbrænding fordelt på mindst 5 størrelsesfraktioner, inkl. størrelsesfraktioner mindre end 1 mm (de nøjagtige størrelser fastlægges i forbindelse med projektets opstart). Der forventes analyseret for følgende: jern, ikke-jernholdige metaller, POPstoffer, kulbrinter og PAH er. Konsulenten bedes give et begrundet forslag til, hvilke parametre der bør indgå i analysen, men som minimum forventes analyseret for følgende metaller: Al, Ba, Cu, Cr, Fe, Pb og Zn. Følgende POPstoffer vurderes at være relevante: PCB, kortkædede klorparaffiner (SCCP), bromerede flammehæmmere (PBDE), PFOS og HBCDD. Det forventes, at de prøver, der skal karakteriseres, er udtaget på en sådan måde, at de 5
repræsenterer produktionen af den konkrete shredderaffaldsstrøm over 3-4 uger. Prøvetagnings- og analyseusikkerhed skal adresseres ved replikatforsøg. Endeligt skal affaldet beskrives visuelt i materialefraktioner for de fraktioner, hvor det er muligt. Det forventes også relevant at foretage en karakterisering af den shredderaffaldsstrøm, der deponeres, særligt med henblik på at afdække indholdet af problematiske stoffer i denne strøm. For denne strøm forventes det ikke nødvendigt at foretage en inddeling på størrelsesfraktioner. d) Kvantitativ vurdering af hvilke metalfraktioner i shredderaffaldet, der forventes udsorteret på slaggesorteringsanlæg nu og i fremtiden, samt vurdering af hvilke minimumstørrelser, der kan udsorteres. e) Vurdering af metallernes kvalitet efter udsortering fra slaggen vha. prissammenligninger, dvs. hvilken pris kan jern og metal fra slagge afsættes til i forhold til jern og metal, der ikke har gennemgået en forbrændingsproces. f) På baggrund af de resultater, der er opnået gennem projektet, foretages en opsamlende konklusion, som skal danne grundlag for, at Miljøstyrelsen kan fastsætte permanente kriterier for shredderaffalds forbrændingsegnethed. Plan for erfaringsindsamling, valg af shredderaffaldsstrømme, prøvetagningsplan og karakteriseringsanalyser skal forelægges Miljøstyrelsen til godkendelse inden projektets igangsættelse. 3. Projektledelse og kvalitetssikring Konsulenten udpeger en projektleder, som har erfaring med og uddannelse i projektledelse. Projektlederen redegør løbende for fremdriften i projektet overfor Miljøstyrelsen og anvender gængse projektstyringsværktøjer til at sikre projektets gennemførsel til tiden og i høj kvalitet. Konsulenten sikrer desuden løbende evaluering og kvalitetssikring af projektet, herunder af proces og resultater. 4. Krav til afrapportering Den afsluttende projektrapport skal kunne klargøres til publicering efter Miljøstyrelsens retningslinjer og designguide for miljøprojekter. Det er et krav, at alle leverancer i forbindelse med dette projekt gennemgår en kvalificeret kvalitetssikring inden aflevering. Herunder at der udarbejdes mindst to udkast til projektrapport, som sendes til revision hos Miljøstyrelsen. 5. Tidsplan Konsulenten udarbejder på baggrund af den foreslåede tidsplan i sit tilbud, senest 1 uge efter projektopstart en endelig tids- og aktivitetsplan for projektet, som godkendes af Miljøstyrelsen. Tidsplanen skal indeholde hovedmilepæle i projektet. 6. Økonomi Kontraktens anslåede værdi er DKK 1 mio. Fakturering skal ske bagudrettet efter godkendelse af leverancer og timeforbrug. Sidste rate betales først, når der foreligger en endelig godkendt rapport. 7. Projektets organisering Miljøstyrelsen er projektejer og projektets leverancer skal derfor endeligt godkendes af Miljøstyrelsen. 6
Der skal nedsættes en følgegruppe med relevante aktører, der skal bidrage med faglig sparring på analyser og konklusioner og hermed kvalificere projektets resultater. Konsulenten er ansvarlig for arrangering og afholdelse af møder, herunder udarbejdelse af referater fra møderne. 8. Baggrundsinformation Allerede gennemførte kortlægninger/projekter om shredderaffald skal inddrages i gennemførsel af projektet og tjene som inspiration til udvikling af metode og tilgang i løsning af opgaven. Der findes oversigt over nogle af de væsentligste rapporter med tilhørende links til rapporterne her: http://mst.dk/virksomhedmyndighed/affald/affaldsfraktioner/shredderaffald/ (boks til højre på siden) 9. Referencer Ahmed, N., Wenzel H., Hansen J.B. (2014.): Characterization of Shredder Residues generated and deposited in Denmark. Waste Management, 34 (7), 1279-1288 Boldrin, A., Damgaard, A., Brogaard, L.K.-S., Astrup, T.F. (2015): Life cycle assessment of shredder residue management. Environmental project no. 1814, Miljøstyrelsen Enevoldsen, M.K., Jørgensen, K.B., Oddershede, J. (2016): Samfundsøkonomisk vurdering af behandling af shredderaffald. Miljøprojekt nr. 1836, Miljøstyrelsen Hansen, J.B, Hjelmar, O., Christensen, C.H., Cramer, J., Kølby, T.L., Andersen, L.K. (2013a): Partnerskab for shredderaffald. Statusrapport efter 1. år. Miljøprojekt nr. 1467, Miljøstyrelsen Hansen, J.B., Hyks, J., Ahmed, N., Therkildsen, M., Andersen, F., Nedenskov, J., Wellendorph, P., Wenzel, H. (2013b) Landfill mining of shredder Residues, Sardinia Proceedings 2013 Hansen, J.B, Hyks, J., Ahmed, N., Wenzel, H., Wellendorph, P., Nedenskov, J., Andersen, F., Thrane, J., Therkildsen, M. (2012): Lavteknologisk genanvendelse af ressourcer i deponeret shredderaffald via størrelsesfraktionering. Miljøprojekt nr. 1440, Miljøstyrelsen Hansen, J.B, Hjelmar, O., Cramer, J., Astrup, T.F., Andersen, L.K., Kølby, T.L. (2015): Partnerskab for shredderaffald. Statusrapport efter 2. år (2013/2014). Miljøprojekt nr. 1632, Miljøstyrelsen Hulgaard, T., Kahle, K., Riber, C., Poulsen, O. (2015): Vurdering af metalholdigt affald til forbrænding. Miljøprojekt nr. 1654, Miljøstyrelsen Hyks, J., Oberender, A., Hjelmar, O., Cimpan, C., Wenzel, H., Hu, G., Cramer, J. (2014): Shredder residues: problematic substances in relation to resource recovery. Environmental project no. 1568, Miljøstyrelsen Møller, J., Damgaard, A., Brogaard, L.K.-S., Astrup, T.F. (2015): Livscyklusvurdering af behandling af deponeret shredderaffald. Miljøprojekt nr. 1813, Miljøstyrelsen 7