Organiska mikroföroreningar från avfallsförbränning
Underlagsrapport för Statens Energiverks och Naturvårdsverkets utredning 'Energi ur avfall'.
Bergström, J., Öberg, T.
Miljökonsulterna, rapport MKS-86/26, 1986.

Sammanfattning
Miljökonsulterna har genomfört mätningar vid avfallsförbränningen i Bäckelundsverket, Borlänge, och värderat mätresultat från publicerade mätningar genomförda i Sverige och utomlands. Uppdraget har utförts inom ramen för utredningen - Energi ur avfall (ENA-utredningen).

Uppdragets målsättning är att ge ENA-utredningen underlag för att värdera inverkan av driftförhållandena på utsläppen av organiska föreningar och kväveoxider från avfallsförbränning.

Kväveoxidutsläppet från avfallsförbränning är normalt av samma storleksordning som från träbränsleeldade pannor. Utsläppet brukar vara 1.5 kg per ton avfall räknat som NO₂. Det motsvarar 0.15 g/MJ bränsleenergi. Mätningarna i Borlänge visar att optimering av förbränningen genom att reducera halten O₂ i rökgasen och höja energitätheten i ugnen kan halvera utsläppet av kväveoxider.

Förbränning av avfall sker i samtliga svenska anläggningar för att reducera avfallets volym men energin som därvid utvecklas nyttiggörs som fjärrvärme. De system för rökgaskondensering som nu håller på att introduceras i Sverige är ett uttryck för önskemålet att öka energiutvinningen utan att öka bränsleförbrukningen. Rökgaskondenseringen kan i vissa fall kombineras med rökgasrening men ger inte lägre utsläpp än rökgasreningssystem utan avloppsvatten.

Vid avfallsförbränning i svenska ugnar sker en mycket effektiv oxidation av den organiska substansen i avfallet. Avfallet har varierande styckestorlek och mycket stor skillnad i sammansättning. Trots detta är det normalt mindre än 2% av avfallets organiska substans som lämnar ugnen med slagg eller flygaska. Mer än 99.5% av den mängd avfall som brinner oxideras till koldioxid och vatten. Den mängd oförbrända gaser som lämnar ugnen med rökgasen utgörs huvudsakligen av kolmonoxid och lätta kolväten av samma art som vid all förbränning. Avfallsförbränningen utmärks i jämförelse med t ex träbränsleeldning av väsentligt högre klorhalt. I rökgasen förekommer ungefär 75% av kloren i bränslet som saltsyra. Mindre än en promille av kloren producerar kloraromater. Bildningsreaktionerna för dessa organiska mikroföroreningar är i huvudsak okända.

Polyklorerade dibensodioxiner (PCDD) och dibensofuraner (PCDF) utgör en mycket liten andel av de klorerade aromater som produceras. Trots detta tilldrar de sig ett mycket stort intresse. Av samtliga mer än 200 möjliga PCDD och PCDF har man i Sverige valt att beskriva förekomsten genom ett vägt medelvärde av 12 isomerer som betraktas som särskilt giftiga. Beräknade enligt en modell utarbetad av Eadon uppgår TCDD-ekvivalenterna som släpps ut med rökgaserna till mellan 1 och 50 ng per m³ rökgas. Det är med hänsyn till osäkerheten i bestämningsmetoderna mycket små skillnader och ger inte stort utrymme för inverkan av enskilda eller kombinationer av parametrar som styr produktionen i förbränningen. Förbränningsförhållandena har avgjort större inflytande på många av de övriga organiska mikroföroreningarna t ex polycykliska aromatiska kolväten (PAH). PCDD och PCDF har samtliga hög kokpunkt och binds bl a därför till stoftpartiklar och avskiljs med flygaskan. Utsläppet med rökgaserna bedöms vara ungefär hälften av den mängd som produceras i ugnen, men stora skillnader redovisas från olika anläggningar. Det är också långt ifrån klarlagt hur stor del av kloraromaterna som bildas i förbränningen och hur stor del som tillförs med avfallet.

Det är tre faktorer som man kan ta fasta på för att begränsa produktionen av kloraromater vid avfallsförbränning. De är:

1. klorlasten i förbränningen
2. förbränningseffektiviteten
3. energitätheten i ugnen

Utöver förändringar av klormängden i bränslet överensstämmer de möjliga praktiska åtgärderna i nya och gamla ugnar med de som utpekats för att höja energiutnyttjandet och minimera utsläppet av t ex PAH. Åtgärderna för att reducera produktionen av kloraromater är desamma vid förbränning på rost- och i FB-ugnar.

Bränslets homogena sammansättning, styckestorlek och värmevärde är erkända faktorer av stor betydelse för möjligheterna att genomföra god förbränning i FB-ugnar. Rosteldade ugnar medför ingen artskillnad i kraven på bränslets homogenitet. Betydelsen av att bränsle, ugnskonstruktion och driftparametrar är avpassade till varandra belyses väl av mätningarna inom ENA-utredningen.

Avfall innehåller mycket mer klor än vad som krävs för att producera de mängder kloraromater som uppstår vid förbränningen. Åtgärder för att minska kloraromatproduktionen bör inriktas på att eliminera klorens reaktiva former. För att uppnå detta fordras forskning och produktutveckling.

Trots detta är det redan nu möjligt att påverka bränslet och genom luftförvärmning höja energitätheten i ugnarna så att driftförhållandena medger ökad förbränningseffektivitet. Det leder till väsentligt mindre produktion av kloraromater. Det finns emellertid inga metoder för avfallsförbränning som totalt förhindrar kloraromatproduktionen och är applicerbara i stor skala under 1980-talet.

Rökgasrening är vid avfallsförbränning inte i något känt avseende utnyttjad för att reducera mängden föroreningar. Rökgasreningen förhindrar spridningen av vissa föroreningar med rökgaserna. Det är allmänt accepterat att föroreningar gör mindre skada i fasta och flytande restprodukter. Både rökgasrening med enbart torra restprodukter och rökgasrening som kondenserar rökgasens fukt kan dimensioneras för samma avskiljningsgrad av föroreningarna. Rökgasrening kombinerat med kondensering av rökgaserna kan motiveras genom den väsentligt ökade energiutvinning som är möjlig genom kondenseringen. Energiutvinningen kan ökas upp till 25% utan att föroreningarna från avfallsförbränningen ökar. Utsläpp med rökgasen vid förbränning av svenskt hushållsavfall kan med både torra och kondenserande rökgasrening beräknas bli som tabellen anger förutsatt att ett textilt spärrfilter ingår i systemet. Utsläppen anger riktvärden vid användning av bästa förbrännings- och rökgasreningsteknik. Utsläppsvärden kan inte överföras till generella gränsvärden för enskilda anläggningar.

Riktvärden för utsläpp med rökgas vid förbränning av svenskt hushållsavfall med utnyttjande av bästa teknik

	Mängd i rökgas m3 ntg 10% CO2	Utsläpp g/ton avfall
Stoft	10 mg	50
HCl	40 mg	200
HF	1 mg	5
SO2 som svavel	100 mg	500
NOx som NO2	200 mg	1000
Hg	80 µg	0.4
Cd	20 µg	0.1
Pb	300 µg	1.5
Zn	1000 µg	5
PAH	<0.1 µg	<0.5 x 10-3
TCDD-ekvivalenter (Eadon)	0.1 ng	0.5 x 10-6

Främst fordras forskningsinsatser för att avgöra hur man enklare kan uppnå resultaten som anges i tabellen. Åtgärderna behöver väljas så att resultaten uppnås med minsta fördyring av avfallsbehandlingen och energiproduktionen. Rapporten avslutas med en redovisning av de viktigare FoU-insatserna.

Hela texten som en PDF-fil, 1863 kb