Embed Size (px)
Citation preview
Livscyklusvurdering
af dobbelt porøs filtration af regnvand
Af Sanne Holst
Forord Denne rapport er resultatet af bachelorprojektet: Livscyklusvurdering af dobbelt porøs filtrering af
regnvand. Projektet er lavet ved Institut for produktion og ledelse ved DTU og er kommet i stand
efter forespørgsel fra Rambøll A/S Spildevand.
Tak til min vejleder Stig Irving Olsen, ekstern vejleder Christian Nyerup Nielsen fra Rambøll A/S
Spildevand, Henrik Søgård Olsen fra Rambøll A/S Spildevand, Marina Bergen Jensen fra LIFE
samt Rambølls samarbejdspartnere og leverandører for hjælp til at fremskaffe af uddybende data, at
lave estimater, at lave antagelser og databehandling.
__________________________
Sanne Holst s042581
Abstrakt Denne rapport er et resultat af en sammenlignelig livscyklusvurdering af rensning af 7566m3
vejvand i to pilotrensningsanlæg, baseret på dobbelt porøs filtration. Det ene anlæg har 6 filterlag,
det andet 18. Hvert rensningsanlæg blev modelleret med to alternativer for hvordan kalken
behandles, når dens kapacitet er opbrugt. 1: Kalken bliver udskiftet. 2: Kalken bliver regenereret.
Til modelleringen blev pc-værktøjet SimaPro 7.1 brugt. Pilotanlæggene er bygget sammen, derfor
er gravearbejde og de elektriske måleinstrumenter fælles, så hvert anlæg krediteres for halvdelen af
disse processer. Det har ikke været muligt, at kreditere systemet for rensning af vandet i et
kommunalt rensningsanlæg, da SimaPro ikke tillader kreditering af bortskaffelsesfaser.
Ved sammenligning af de fire alternativer var det klart at 6-lagsanlægget med regenerering af
kalken, er det mindst miljøbelastende, dels fordi der bruges mindre kalk, og dels fordi det påvirkes
mindst hvis forudsætninger og nøgleantagelser skulle ændres.
Indholdsfortegnelse
1 INTRODUKTION ...................................................................................................................................................1 2 PROCEDURER OG METODE .............................................................................................................................2
2.1 EDIP METODEN .................................................................................................................................................2 2.2 DEFINITION AF MÅL ...........................................................................................................................................2 2.3 DEFINITION AF AFGRÆNSNINGER.......................................................................................................................2 2.4 DATAOPGØRELSE...............................................................................................................................................2 2.5 MILJØPÅVIRKNINGSVURDERING ........................................................................................................................3 2.6 MILJØPÅVIRKNINGSPOTENTIALE........................................................................................................................3 2.7 METODE FOR NORMALISERING OG VÆGTNING ...................................................................................................3
2.7.1 Normalisering ...............................................................................................................................................3 2.7.2 Vægtningsfaktorer.........................................................................................................................................3
2.8 SENSITIVITETSANALYSE ....................................................................................................................................4 2.9 GENTAGELSER AF PROCESSERNE .......................................................................................................................4 2.10 SIMAPRO ...........................................................................................................................................................4
3 MÅL OG AFGRÆNSNING FOR PROJEKTET.................................................................................................6 3.1 DEFINITION AF MÅL ...........................................................................................................................................6 3.2 FUNKTIONEL ENHED ..........................................................................................................................................6 3.3 VURDERINGSKRITERIER.....................................................................................................................................6 3.4 ALLOKERINGSMODELLER ..................................................................................................................................7 3.5 TEKNOLOGISK AFGRÆNSNING............................................................................................................................7 3.6 TIDSMÆSSIG AFGRÆNSNING ..............................................................................................................................8 3.7 GEOGRAFISK AFGRÆNSNING..............................................................................................................................9 3.8 EGENSKABER .....................................................................................................................................................9 3.9 SYSTEMAFGRÆNSNING ....................................................................................................................................10
4 SYSTEMBESKRIVELSE.....................................................................................................................................12 5 ANTAGELSER OG BEREGNINGER................................................................................................................14
5.1 SELVE ANLÆGGET............................................................................................................................................14 5.1.1 Betonkonstruktion .......................................................................................................................................14 5.1.2 Membran.....................................................................................................................................................15 5.1.3 Strømningslag .............................................................................................................................................15 5.1.4 Hullet til anlægget ......................................................................................................................................16 5.1.5 Gravemaskiner............................................................................................................................................17
5.2 MÅLEUDSTYR ..................................................................................................................................................17 5.3 KALKMADRASSER............................................................................................................................................18 5.4 TRANSPORT .....................................................................................................................................................18
5.4.1 Slambilen ....................................................................................................................................................18 5.5 BORTSKAFFELSE ..............................................................................................................................................18
5.5.1 Udskiftning..................................................................................................................................................19 5.5.2 Regenerering...............................................................................................................................................19
6 DATAOPGØRELSE .............................................................................................................................................20 6.1 INDSAMLING AF DATA......................................................................................................................................20
6.1.1 Databehandling ..........................................................................................................................................20 6.2 NORMALISERING OG VÆGTNING ......................................................................................................................20
7 MILJØPÅVIRKNINGSVURDERING ...............................................................................................................22 7.1 MODELLERING I SIMAPRO ...............................................................................................................................22
7.2 SCENARIER ......................................................................................................................................................22 7.2.1 Scenario 1 ...................................................................................................................................................23 7.2.2 Scenario 2 ...................................................................................................................................................30 7.2.3 Scenario 3 ...................................................................................................................................................32 7.2.4 Scenario 4 ...................................................................................................................................................33
8 HOT SPOTS...........................................................................................................................................................36 9 SENSITIVITETS- OG USIKKERHEDSANALYSE .........................................................................................37 10 KONKLUSION......................................................................................................................................................39 REFERENCER: .............................................................................................................................................................41 INDHOLD FOR APPENDIKSER ................................................................................................................................43
1
1 Introduktion En livscyklusvurdering (LCA) er et værktøj til, at vurdere hvor meget et produkt belaster miljøet i
løbet af dets liv. En LCA spænder over udvinding af råmaterialer, over fremstilling, brug og
transport, til bortskaffelse af produktet.
Dette projekt er blevet til efter forespørgsel fra Rambøll A/S Spildevand. Rambøll A/S Spildevand
er med i udviklingen af en ny type lokalt rensningsanlæg til rensning af vejvand. Metoden kaldes
dobbelt porøs filtration (DPF), den rensende del af anlægget består af skiftende lag af kalk og
strømningslag af polymer. Virksomheden ønskede. at få et overblik over hvilke processer i
anlægget, der har en stor miljøpåvirkning, samt at få en idé om hvilken opbygning og brug af
filterenheden, der vil være mest miljørigtig. Det er Rambøll A/S Spildevands håb, at denne LCA vil
være medvirkende til, at de kan give eventuelle investorer i projektet bedre og mere understøttede
svar på spørgsmål omkring anlæggets miljøpåvirkninger.
Denne LCA er en sammenligning af to forskellige opbygninger af filterenheden i anlægget. Dette
kommer sig af, at der i øjeblikket er pilotanlægsforsøg i gang i Ørestaden. Pilotanlægget er opdelt i
to separate filterenheder, en med 6 lag og en med 18 lag.
Denne LCA er foretaget på pilotanlæggene. Det antages, at resultatet af denne LCA kan opskaleres
til fuldskalaanlæg.
2
2 Procedurer og metode Livscyklusvurdering (LCA) er et værktøj inden for livscyklustankegangen, hvor et produkts eller et
systems miljøpåvirkninger vurderes over hele produktets eller systemets livsforløb, fra vugge til
grav.
2.1 EDIP metoden
Denne LCA er lavet efter EDIP metoden (Environmental Design of Industrial Products). Den blev
udviklet over en fireårig periode under det danske EDIP program, et samarbejde mellem DTU,
industrien og Miljøministeriet. Metoden indeholder fem stadier: Definition af mål, afgrænsning,
dataopgørelse, vurdering af påvirkninger og sensitivitetsanalyse. (Wenzel et al, 1997) De fem
stadier vil blive gennemgået herunder.
2.2 Definition af mål
I dette afsnit defineres målet med LCA’en. Det skal gøres klart, hvem der skal bruge den, og hvilke
beslutninger den skal understøtte. Det beskrives, hvad den kan og ikke kan bruges til. (Wenzel et al,
1997)
2.3 Definition af afgrænsninger
Her afgrænses produktet eller systemet, der undersøges. Det afgrænses i tiden, teknologisk og
geografisk. Afgrænsningen sker ofte ved at definere en funktionel enhed. (Wenzel et al, 1997)
2.4 Dataopgørelse
Dette stadie omhandler de data der bruges i LCA’en. Datakilder, indsamlingsmetoder og behandling
gennemgås her. (Wenzel et al, 1997)
3
2.5 Miljøpåvirkningsvurdering
Den indsamlede viden og information samles og forbindes således, at det afsløres hvilke
miljøpåvirkninger, der er de mest vigtige. Ifølge ISO 14040 skal en LCA indeholde en
påvirkningsvurdering, da den er et vigtigt skridt frem mod at opfylde målet med LCA’en. Der
introduceres dog ofte nogle usikkerheder til undersøgelsen og brugeren må være opmærksom på
disse usikkerheder og deres påvirkning af resultatet. (Wenzel et al, 1997)
2.6 Miljøpåvirkningspotentiale
En livscyklus, en proces eller en emission har et potentiale til at bidrage til en eller flere
miljøpåvirkningskategorier (global opvarmning, human toksicitet, farligt affald etc.). Hver kategori
opgøres i en fælles enhed. For at omregne til denne enhed bruges emissionens ekvivalensfaktor.
Som eksempel vil her blive gennemgået en bestemmelse af et påvirkningspotentiale af metangas.
Emissionen bidrager til miljøpåvirkningskategorien global opvarmning, hvis fælles enhed er CO2.
Metans ekvivalensfaktor er 25, da opvarmningspotentialet for 1 kg metan svarer til 25 kg CO2.
Emissionens påvirkningspotentiale findes ved at multiplicere emissionsmængden med
ekvivalensfaktoren. (Wenzel et al, 1997)
2.7 Metode for normalisering og vægtning
Inden de enkelte påvirkningspotentialer kan sammenlignes skal de normaliseres og vægtes.
2.7.1 Normalisering
Normaliseringen af et påvirkningspotentiale foregår ved, at påvirkningspotentialet divideres med en
normaliseringsreference. Når dette er gjort, er det muligt at identificere, hvilke potentialer der er
store, og hvilke der er små.
2.7.2 Vægtningsfaktorer
Ved vægtning ganges det normaliserede påvirkningspotentiale med en vægtningsfaktor, der
afspejler alvorligheden af påvirkningskategorien. Når dette er gjort, kan alle kategorier lægges
sammen for at give et tal for det samlede miljøpåvirkningspotentiale. Det er også muligt at
4
identificere, hvilke emissioner det er vigtigt at nedbring, for at reducer miljøpåvirkningen mest
muligt.
Der er mange ting, der kan spille ind på hvilken værdi en vægtningsfaktor har. Generelt er det sådan
at jo højere den er, jo mere seriøst er problemet med den pågældende kategori. Den miljøpolitiske
dagsorden, folkelige bevægelser eller virksomhedens egen miljøpolitik kan have afgørende
indflydelse på ændringer af vægtningsfaktorerne.
2.8 Sensitivitetsanalyse
En sensitivitetsanalyse foretages efter vurderingsfasen i LCA’en. Den identificerer nøgletal i
vurderingen, inklusiv de antagelser der har størst indflydelse på resultatet. De tilfælde hvor det ikke
har været muligt at skaffe data undersøges også. De resultater sensitivitetsanalysen giver ligger til
grund for, beslutninger om hvorvidt der skal foretages yderlige undersøgelser eller dataindsamling,
for at give dem en større pålidelighed. Signifikante og insignifikante bidrag til miljøpåvirkningen
identificeres. (Wenzel et al, 1997)
2.9 Gentagelser af processerne
Efter sensitivitetsanalysen og identificering af de data der har stor betydning for resultatet,
genereres flere data, der skal underbygge de svage punkter. Herefter gentages beregninger og
vurderinger for livscyklusen. Det er muligt, at dette skal gentages flere gange for at få et
tilfredsstillende resultat. (Wenzel et al, 1997)
2.10 SimaPro
SimaPro, et Livscyklusvurderingsværktøj til PC, er udviklet af PRé consultants og har været på
markedet siden 1990. SimaPro 7.1 følger ISO 14040-anbefalingerne for livscyklusvurderinger.
SimaPro 7.1 findes på flere sprog, herunder dansk. Programmet har mange databaser, der
indeholder oplysninger om forskellige materialer, fremstillingsprocesser, transport og
affaldsbehandling. Der er mulighed for, at benytte de processer der findes i SimaPro i forvejen eller
selv lave nye processer, der passer til den livscyklus der undersøges. (pre, 2008)
5
Resultatet fra SimaPros analyser gives i Pt, en forkortelse for point. 1000 point svarer til den årlige
gennemsnitlige miljøpåvirkning fra en europæer.
6
3 Mål og afgrænsning for projektet
3.1 Definition af mål
Målet med denne livscyklusvurdering er, at give et overblik over de miljøpåvirkninger, der er ved at
bruge dobbelt porøst filtration til rensning af regnvandsafstrømning fra veje. To udgaver af et
rensningsanlæg med DPF er ved at blive testet i et pilotanlæg i Ørestad. Den ene har 18
filtrationslag og vil herefter blive kaldt 18-lagsanlægget, den anden har 6 filtrationslag og vil
herefter blive kaldt 6-lagsanlægget.
De to udgaver af anlægget vil blive sammenlignet. Desuden vil der for hvert anlæg blive vurderet to
forskellige scenarier for bortskaffelse af forureningen, udskiftning af den forurenede kalk og
regenerering af kalken med efterfølgende deponering af slam.
Rambøll A/S Spildevand har rekvireret denne LCA i forbindelse med arbejdet omkring
pilotanlægget. Den skal være med til at klarlægge miljøpåvirkningspotentialet for denne type anlæg.
Det vil være muligt at bruge LCA’en til at vælge den mest miljøvenlige udgave af anlægget. Det vil
ikke være muligt, med denne LCA, at vurdere om DPF er mere miljøvenlig end andre former for
lokal rensning af vand fra vejbaner.
3.2 Funktionel enhed
Den funktionelle enhed for denne LCA er rensning af 7566 m3 vejvand i løbet af et år. Denne
mængde svarer til, hvad hvert af de to pilotanlæg modtager til rensning fra oplandet om året.
3.3 Vurderingskriterier
Anlæggene vil blive undersøgt for påvirkninger indenfor følgende kategorier.
• Forsuring
• Global opvarmning
• Næringssaltbelastning
• Ozon nedbrydning
7
• Økotoksicitet
• Human toksicitet
• Fotokemisk smog (fotokemisk ozondannelse)
• Affaldsvolumen
• Farligt affald
• Radioaktivt affald
• Slagge/aske
• Ressourceforbrug
3.4 Allokeringsmodeller
6-lags- og 18-lagsanlæggene er bygget sammen således, at de har fælles indløbskammer, derfor vil
de hver blive krediteret for halvdelen af gravearbejdet. Det betyder også at de måleinstrumenter der
findes i indløbskammeret måler for begge anlæg. Da der findes de samme måleinstrumenter i begge
udløbskamre, vil de to anlæg hver blive krediteret for halvdelen af den forbrugte strøm.
3.5 Teknologisk afgrænsning
Der tages ikke højde for, det el der bruges til pumpning af vandet, da det antages, at være ca. det
samme som hvis vandet skulle pumpes til et regionalt rensningsanlæg eller en anden type lokalt
rensningsanlæg. Den el der bruges til måleudstyret medtages i denne undersøgelse og vil blive
modelleret som lav volt produceret og distribueret i Danmark. Det skal dog påpeges at der i løbet af
anlæggets levetid højst sandsynligt vil ske en ændring af el-produktionen i Danmark hen imod mere
miljøvenlig teknologi. Dermed vil miljøpåvirkningerne fra elforbruget blive mindre.
Der vil muligvis også ske en udvikling inden for filtermaterialet og regenereringen, men da hele
denne teknik er ny, er det ikke muligt, på nuværende tidspunkt, at give et kvalificeret bud på,
hvordan det vil ændre sig.
8
3.6 Tidsmæssig afgrænsning
Betonkonstruktionerne antages at have en levetid på omkring 70 år, mens kalken der bruges til
rensning af vandet har en levetid, der afhænger af mængden af kalk i filteret, mængden af tungmetal
i vandet og mængden af suspenderet stof i vandet. (Nielsen a, 2008)
Kalken i 18-lagsanlægget har en levetid mellem 26 og 38 år, alt afhængig af om den udskiftes når
den er opfyldt med suspenderet stof eller med tungmetal. For 6-lagsanlægget er det mellem 9 og 15
år. Se appendiks II for beregninger.
I figur 3.1 og 3.2 ses en grafisk fremstilling over levetiden for de to anlæg. Figurerne skal læses
forskelligt, alt afhængigt af om kalken udskiftes eller regenereres, når dens kapacitet er opbrugt.
Hvis kalken udskiftes, skal kun de to nederste bjælker benyttes. Hvis kalken i stedet regenereres,
skal alle tre bjælker benyttes. Den øverste bjælke viser kalkens levetid i forhold til tungmetaller.
Når den er opbrugt, gennemskylles anlægget med en syreopløsning der regenererer kalken. Den
midterste bjælke viser kalkens levetid i forhold til suspenderet stof. Når kapaciteten er opbrugt,
graves kalken op, og det suspenderede stof fjernes ved at kalkmadrasserne spules. Den nederste
bjælke viser anlæggets levetid.
Levetid 6-lags
0 10 20 30 40 50 60 70AnlægSuspenderet stofTungmetaller
År
Anlæg 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Figur 3.1: Skitse over levetiden for 6-lagsanlægget. Nederst ses levetiden for selve anlægget, i midten ses levetiden for
kalken i forhold til suspenderet stof, øverst ses levetiden for kalken i forhold til tungmetaller. Tallene henviser til
antallet af regenereringer. (For beregninger se appendiks II)
9
Levetid 18-lags
0 10 20 30 40 50 60 70AnlægSuspenderet stofTungmetaller
År
Anlæg 1. 2. 3.
Figur 3.2: Skitse over levetiden for 18-lagsanlægget. Nederst ses levetiden for selve anlægget, i midten ses levetiden
for kalken i forhold til suspenderet stof, øverst ses levetiden for kalken i forhold til tungmetaller. Tallene henviser til
antallet af regenereringer. (For beregninger se appendiks II)
Det ses, at levetiden for kalkmadrasserne i begge anlæg er mindre, både i henhold til tungmetaller
og suspenderet stof, end anlæggets samlede levetid. De farvede intervaller i de to øverste bjælker
viser, hvornår kalkens kapacitet er opbrugt, og den skal udskiftes eller regenereres.
3.7 Geografisk afgrænsning
Geografisk set er dette rensningsanlæg regionalt. Drænmåtterne er produceret i Holland og er
dermed den del af anlægget, der er blevet transporteret længst. Kalken er fra Fakse og er blevet syet
til madrasser i Tyskland. Membranerne er produceret i Herlev, men produktionen er siden flyttet til
Slovakiet. (Bruzelius, 2008 a)
3.8 Egenskaber
For at DPF-metoden kan være et godt alternativ på markedet for lokale rensningsanlæg, må den
have følgende produktegenskaber.
10
Tabel 3.1: Obligatoriske og positionerende egenskaber for DPF anlæg.
Obligatoriske egenskaber Positionerings egenskaber
Rense vand for tungmetaller Lettere at betjene end andre lokale rensningsanlæg
Lavere vedligeholdelse end andre lokale rensningsanlæg
Billigere i drift end andre lokale rensningsanlæg
3.9 Systemafgrænsning
Da der kigges på lokal rensning af vand fra veje vil der kun blive kigget på selve rensningsanlægget.
Rørledninger og pumpesystem der leder vandet til og fra anlægget, vil ikke blive medtaget i
systemet, da de i alle tilfælde skal anlægges ved lokale rensningsanlæg.
Figur 3.3: Principskitse over anlæggene og systemets afgrænsning. Kun det indenfor den stiplede cirkel medtages i
denne LCA.
Figur 3.3 viser en skitse af rensningsanlæggene. Vandet kommer ind i et indløbskammer, hvor der
fortages målinger af forureningskoncentrationen. Herefter ledes vandet ind i filtrene. De består af to
slags måtter i lag oven på hinanden. Det ene lag er strømningslaget, bestående af drænmåtter lavet
af polypropylen (i 18-lagsanlægget) eller polyethylen (i 6-lagsanlægget) drænmåtter. Det andet lag
er filterlaget, der består af kalk, som absorberer forureningen, se figur 3.4. Efter filtrationen løber
11
vandet ud i et kammer hvor forureningskoncentration igen måles. Herfra ledes vandet ud i en grøft.
(Olsen og Nielsen, 2007, Ekadrain, 2008, Kjeld, Anders, 2008)
Figur 3.4: De to lag i filteret. (Rambøll, 2008 a)
12
4 Systembeskrivelse I dette afsnit vil selve pilotanlæggenes livscyklus og system blive beskrevet. Systemet er afgrænset i
afsnit 3, også her er der lavet nogle afgrænsninger, idet det ikke har været muligt at gå i dybden
med alle de ting, der er en del af anlæggets livscyklus. Produktionen af gravemaskiner og lastbiler
er kun med i det omfang, det er en del af de data der er tilgængelig i SimaPro. I forhold til
måleinstrumenterne er der kun medtaget elektriciteten til selve driften af dem.
Det system der kigges på starter med fremstillingen af alle de dele som rensningsanlægget består af.
Materialefasen:
Kalkmadrasser: Kalken brydes i Fakse Kalkbrud, knuses, pakkes og transporteres i lastbil til
Ellefeld i Tyskland, hvor den sys ind i madrasser. (Bennetsen, 2008)
Strømningslag: Olien udvindes og raffineres. Plasten fremstilles og ekstruderes til tråde der væves
sammen, på en sådan måde at det giver drænmåtterne deres tredimensionelle form.
Membran: Olien udvindes og raffineres. Plasten fremstilles og calendreres.
Produktionsfasen:
Alle disse dele transporteres til Ørestad. Der graves et hul, ind- og udløbsbygværk støbes i armeret
beton, membranen og strømningslagene og kalkmadrasserne nedlægges og gøres fast. Hullet
dækkes til. (Olsen og Nielsen, 2008 a)
Brugsfasen:
Regnvandet fra vejene ledes ind i indløbskammeret hvor et sandfang opfanger større partikler af
sand og lignende. Vandet løber ind i filteret hvor kalken sorberer tungmetallerne. Vandet løber ud i
udløbskammeret, hvorfra det ledes til recipienten. Forureningskoncentrationen i vandet måles i ind-
og udløbskamrene med måleapparater, der bruger elektricitet. En gang om måneden tømmes et
sandfang i indløbskammeret med en slamsuger. (Olsen og Nielsen, 2008 a)
Vedligeholdelse:
I løbet af nogle år vil kalkfilteret ikke kunne sorbere flere tungmetaller eller mellemrummene er
fyldt op af suspenderet stof. Disse to processer er ikke lige hurtige, jvf. Figur 3.1 og 3.2. Der er to
13
muligheder for at vedligeholde filteret. Enten kan man udskifte kalklagene og deponere dem eller
man kan regenerere og genbruge dem. Ved regenerering vil det suspenderede stof blive spulet af
med en højtryksspuler, og tungmetallerne vil blive fjernet ved at skylle kalkmadrasserne med en
svag syreopløsning. Ved denne proces vil kalken miste 5 % af sin volumen. (Jensen, 2008 a)
Bortskaffelse:
Det antages, at alle dele af rensningsanlægget bortskaffes ved endt livscyklus. Det foregår på den
måde, at det vil blive transporteret til Kommune Kemi, hvor det brændes og asken deponeres. Dette
deponi betragtes som endegyldigt, der udvaskes ingen tungmetaller. (Olsen og Nielsen, 2008 b)
Kalkmadras
Strømningslag
Membran
Olieudvinding
Raffinering
Ekstrudering
Vævning
Olieudvinding
Raffinering
Caledrering
Materialefasen
Kalkbrud
Lastbil
Produktionsfasen
Membran
Kalkmadras
Armeret beton
Strømningslag
Brugsfasen
Elektricitet
SlambilRegenerering af kalkmadras
Svovlsyre
Bortskaffelsesfasen
DeponeringSlamRensningsanlæg
Rensningsanlæg
Kalkmadras
Strømningslag
Membran
Olieudvinding
Raffinering
Ekstrudering
Vævning
Olieudvinding
Raffinering
Caledrering
Materialefasen
Kalkbrud
Lastbil
Produktionsfasen
Membran
Kalkmadras
Armeret beton
Strømningslag
BrugsfasenBrugsfasen
Elektricitet
SlambilRegenerering af kalkmadras
Svovlsyre
BortskaffelsesfasenBortskaffelsesfasen
DeponeringSlamRensningsanlæg
Rensningsanlæg
Figur 4.1: Skitse over anlæggets livscyklus. Vedligeholdelse er en del af brugsfasen, de stiplede kasser repræsenterer,
de processer der kun indgår i regenereringsalternativet.
Der indgår de samme materialer og processer i to anlægs livscyklusser bortset fra at polymeren til
strømningslagene er forskellig og der bruges forskellige mængder at nogle af materialerne. Kalkens
levetid er forskellig, det medfører at den regenereres eller udskiftes hyppigere i 6-lagsanlægget end
i 18-lagsanlægget..
14
5 Antagelser og beregninger
5.1 Selve anlægget
Det er antaget, at anlægget kan sammenlignes med et lokalt rensningsanlæg til rensning af vand, der
er forurenet med tungmetaller. Derfor antages det, at der kan ses bort fra rørledninger og pumper,
da de under alle omstændigheder skal anlægges, for at et lokalt rensningsanlæg kan fungere.
Da denne LCA er en sammenligning af to typer anlæg, med to forskellig måder at håndtere kalken
på, når dens kapacitet er opbrugt, kan resultatet opskaleres til fuldskalanlæg, så længe forholdet
mellem fuldskalaanlæggene er de samme som for pilotanlæggene.
5.1.1 Betonkonstruktion
Det antages, at det armerede beton er den form der findes i SimaPros databasen: Concrete
(reinforced) I, hvor der til 1 ton armeret beton indgår: 140 kg cement, 320 kg sand, 460 kg grus, 40
kg vand og 40 kg stål. (SimaPro 7, 2008) Endvidere antages det at 1 m3 = 2350 kg (Nielsen, 2008).
I udløbskammeret er der et rør, der fører fra hvert af de separate kamre til et fælles kammer. Derfra
er der 4 rør, der går fører ud af kammeret. Der allokeres således, at der tilskrives 3 huller til hvert af
de to anlæg.
Da anlæggets betondeles levetid er estimeret til 50-90 år (Nielsen a, 2008) regnes der med en
levetid på 70 år.
15
5.1.2 Membran
Membranen består af Icopal Blackline 1000 TFS Geomembran (Bruzelius, 2008). Det antages, at
membranerne leveres fabrikssvejset i passende størrelser. Begge membraner skal være 50 meter
lange. Membranen til 18-lagsanlægget skal være 7,4 m. i omkreds, den til 6-lagsanlægget skal være
7,1 m. Derudover skal der være membran til sammensvejsning. (Rambøll, 2004) Det antages, at der
skal bruges 0,5 meter i hver ende og 0,5 meter til at lukke membranen på midten. Se billede
herunder.
Figur 5.1: Sammensvejsning af membran. (Rambøll, 2008 a)
Membranen til 18-lagsanlægget skal være 51m* 7,9m= 402,9 m2
Membranen til 6-lagsanlægget skal være 51m* 7,6m= 387,6 m2
Det antages, at membranerne er fremstillet ved calendring.
5.1.3 Strømningslag
Det antages, at tråden til strømningslagene er fremstillet ved ekstrudering. Herefter væves eller
samles trådene for at give den rette struktur. Denne proces kendes ikke, og medtages derfor ikke i
denne LCA.
16
Strømningslagene består af
6-lagsanlægget: Enkamat 7010/4: består af PE, vægt 720 g/m2 (Kjeld, 2008).
18-lagsanlægget: Enkadrain E5004/4: består af PP, vægt 720 g/m2 (Rambøll, 2008 a, Ekadrain,
2008).
Det antages, at produktionsstedet er Arnhem i Holland (Colbond, 2008). Det antages endvidere, at
transporten fra fabrikken til anvendelsesstedet foregår med lastbil. Ifølge Google Earth (2008) er
der 722 km fra Arnhem til Ørestad over Puttgarden - Rødby.
5.1.4 Hullet til anlægget
Hullet der skal graves til anlægget, skal kunne rumme et anlæg med følgende dimensioner:
Højde: 2,5m
Bredde: 8,0m
Længde: 55m
Der skal være 0,5 m luft fra kanten af anlægget til hullets sider hele vejen rundt om anlægget i
bunden af hullet. Dimensionerne af hullets bund bliver:
Brede: 8,0m+0,5m+0,5m=9,0m
Længde: 55m+0,5m+0,5m= 56m
Væggene i hullet har en hældning på 1:1. (Nielsen, 2008, Rambøll, 2008 b)
Længden
Bredde
Ovenfra Figur 5.2: Skitse over hullet til anlæggene.
Hullet skal være 1687,08 m3 stort, for udregninger se appendiks I.
17
Ved udskiftning og spuling af filteret er det nødvendigt at grave det op, hullet skal kun afdække
filteret, ikke hele anlægget. Dimensionen på hullets bund er:
Brede: 8,68 m
Længde: 50 m
Denne gang er det kun de lange sider af hullet der skal have en hældning på 45˚, da ind og
udløbskamrene ligger for de korte sider. Dybden af hullet er i gennemsnit 1,5 m. Hullet skal være
766 m3 stort. Se appendiks I for udregninger. (Rambøll, 2008 b)
5.1.5 Gravemaskiner
Det antages, at maskineriet der er brugt til anlægsarbejdet, kan repræsenteres af en hydraulisk
gravemaskine fra databasen i SimaPro.
Det antages, at den tid maskinen har brugt på at grave hullet udgør 10 % af det samlede tidsforbrug.
Resten af tiden er blevet brugt til at udfylde andre funktioner, f.eks. kranfunktion. (Nielsen, 2008)
Derfor antages det, at den mængde jord der skal fjernes, er 10 gange større end hullet til anlægget.
Da anlæggene ligger i det samme hul og er lige store, skal der allokeres 50 % til hver.
5.2 Måleudstyr
Påvirkningen fra produktionen af måleinstrumenter er ikke medtaget i denne LCA. Det kan være en
kilde til fejl, da der er meget måleudstyr, men det skønnes for omfattende at begynde at kigge på
produktionen af så mange forskellige instrumenter.
For at give en ide om hvor meget brugen af måleudstyret bidrager til den samlede miljøpåvirkning,
blev der givet et konservativt bud på elektricitetsforbruget på 1 kWh i døgnet. Det viste sig
imidlertid, at dette bud var sat meget for højt. Det har ikke været muligt, at skaffe målinger på hvor
meget strøm der bruges af måleinstrumenterne, men der blev senere i forløbet skaffet data for 3
lignende installationer. Disse målinger er brugt i scenario 2, hvor det undersøges, hvor meget
elektricitetsforbruget påvirker den samlede miljøbelastning.
18
5.3 Kalkmadrasser
Kalken er brudt i Fakse Kalkbrud, derefter transporteret med lastbil til Ellefeld i Tyskland. En tur på
699 km over Rødby - Puttgarden. I Ellefeld er den syet ind i måtter. Under denne proces går 10 %
af kalken til spilde. Kalkmadrasserne transporteres 755 km til Ørestad. Efter brug sendes kalken til
Kommune Kemi, hvor den behandles som farligt affald. (Bennetsen, 2008, Olsen og Nielsen, 2008
b, Google Earth, 2008)
5.4 Transport
Al transport inden for Europa foregår i lastbil over land. Der er ikke taget højde for, at en lille del af
transporten sker med færge.
Afstande i Europa er vurderet fra by til by ved hjælp af Google Earth, mens afstande inden for
Storkøbenhavn er vurderet ved hjælp af Krak.dk.
5.4.1 Slambilen
Slambilen kommer forbi 1 gang om måneden og henter 1-2 m3 slam (Nielsen, 2008). Der vil sige, at
den kommer 12 gange om året og i gennemsnit henter 1,5 m3 slam ad gangen. Det antages, at
slambilen kommer fra det nærliggende kloakservicefirma Albertslund Kloakservice, og at en 16
tons lastbil kan bruges til at modellere slambilen.
Først kører slambilen 21,1 km fra Albertslund til anlægget hvor der opsuges 1,5 m3 slam. Slammet
transporteres 9,7 km til AV Miljø og deponeres her. Derefter kører slambilen 21,9 km tilbage til
Albertslund. (Krak, 2008, Petersen, 2008)
Det antages, at slammets masser er 1,5 ton/m3.
5.5 Bortskaffelse
Mellemrummene i kalken fyldes med suspenderet stof hurtigere end alle sorptionspladser bliver
fyldt, se figur 3. og 3.2 samt appendiks II. Det tungmetal der er renset ud af vandet, kan bortskaffes
19
på to forskellige måder. Enten ved at hele kalkmadrassen udskiftes og erstattes med en ny, eller ved
at kalkmadrassen regenereres. Der er endnu ikke en endelig plan for hvordan tungmetallerne
bortskaffes, men i det følgende er der givet et realistisk bud på hvordan det kan ske.
5.5.1 Udskiftning
Når kalkmadrassen udskiftes vil det ske på det tidspunkt, hvor mellemrummene er fyldt med
suspenderet stof. Kalkmadrasserne graves op og transporteres til Kommune Kemi, hvor de brændes.
Asken deponeres, og det antages, at dette er et endeligt deponi. (Olsen og Nielsen, 2008 b)
5.5.2 Regenerering
Regenereringen består af to dele: fjernelse af suspenderet stof og fjernelse af sorberet tungmetaller.
Når mellemrummene i kalken er opfyldt med stof bliver kalken gravet op, spulet fri for suspenderet
stof og derefter lagt tilbage i anlægget. Det antages, at den højtryksspuler, der benyttes bruger 22 l
vand i minuttet og at det tager 5 minutter at spule en madras. Når der ikke er flere sorptionspladser
til tungmetaller gennemskylles filteret af svag syreopløsning, der opløser omkring 5 % af kalken.
Syreopløsningen opsamles ved udløbet. (Jensen, 2008 a) Der skal bruges 1920 kg svovlsyre til
regenereringen af 18-lagsanlægget, og 640 kg til 6-lagsanlægget, se appendiks I for udregning.
Slammet fra gennemskylningen antages at blive behandlet på Kommune Kemi.
20
6 Dataopgørelse I dette afsnit vil dataindsamlingen og behandlingen blive gennemgået.
6.1 Indsamling af data
Mange af de brugte data stammer fra Rambølls logbog over projektet med pilotanlægget. De er
sammensat af data og korrespondance fra forskellige samarbejdspartnere og leverandører. I nogle
tilfælde har det været nødvendigt at kontakte samarbejdspartnere og leverandører for at få yderlige
og uddybende data.
6.1.1 Databehandling
Da SimaPro har en parameterfunktion, der gør det muligt at indtaste dimensionerne på anlægget, er
langt de fleste beregninger foretaget i SimaPro.
Kalkmadrassernes levetid er udregnet ved hjælp af oplysninger om hvor meget tungmetal og
suspenderet stof, der opfanges af filteret.
6.2 Normalisering og vægtning
SimaPro kan foretage normalisering og vægtning inden for flere forskellige metoder. Til denne
LCA er der valgt EDIP-metoden, som er beskrevet tidligere. I SimaPros EDIP-metode bruges
person ekvivalenten (PE) fra 1990 som normaliseringsreference. En PE udtrykker, hvor meget én
person i referenceområdet har bidraget til den pågældende påvirkningskategori. Vægtnings-
faktorerne er de politisk satte mål for 2000, i udledning pr. person i referenceområdet. De vægt-
ningsfaktorer der er brugt i dette projekt, er vist i nedenstående tabel.
21
Tabel 6.1: Vægtningsfaktorer brugt i dette projekt. (Wenzel et al., 1997)
Påvirkningskategori Enhed WF
Ozon nedbrydningspotentiale kg R11-Equiv. 2,3
Global opvarmningspotentiale kg CO2-Equiv. 1,3
Forsuring kg SO2-Equiv. 1,3
Næringssaltbelastningspotentiale kg NO3-Equiv. 1,2
Fotokemisk oxidationspotentiale (lav NOX) kg Ethylene-Equiv. 1,2
Human toksicitet 2,8
Økotoksicitet 2,5
Da vægtningfaktoren for ressourcer har enheden personreserve for 1990, er vægtningsfaktoren sat
til 0. Dette gøres fordi det ikke er muligt at sammenligne forskelligt vægtede kategorier. Desuden er
arbejdsmiljø og emissioner til vandrensningsanlæg ikke medtaget. (SimaPro 7, 2008)
22
7 Miljøpåvirkningsvurdering
7.1 Modellering i SimaPro
SimaPro 7.1 er brugt til at modellere de forskellige livscykluser der undersøges i dette projekt.
SimaPros parameter-funktion tillader, at indtaste dimensionerne af f. eks. indløbskammeret og
betonens massefylde og udregne hvor meget beton der skal bruges til processen. Denne funktion
giver mulighed for let at variere en eller flere parametre og hurtigt se, hvilke effekter det har på
resultatet. Denne funktion betyder, at alle beregninger, fra mængder til normalisering og vægtning,
kan foretages i SimaPro. SimaPro forbinder selv de enkelte processer i et netværk. Netværket kan
bruges til at tjekke, om alle indtastningerne er rigtige og om mængdeforholdet er korrekt. De
forskellige processer samles til sidst i den livscyklus, der ønskes undersøgt. Når dette er gjort, og
der er valgt en vurderingsmetode, kan SimaPro udregne påvirkningerne fra de enkelte processer.
SimaPro kan vise påvirkningerne i tabeller eller som diagrammer, enten grupperet efter proces eller
efter påvirkningskategori.
Det har ikke været muligt at kreditere systemet for rensning af vandet i et kommunalt
rensningsanlæg, da SimaPro ikke tillader kreditering af bortskaffelsesfaser.
Resultatet fra SimaPros analyser gives i point, Pt. En Pt svare til det samme som en mPETEU, milli-
personekvivalenten for en gennemsnitlig europæer.
7.2 Scenarier
Der undersøges flere scenarier i denne livscyklusvurdering. Dette gøres for at undersøge hvilken
type anlæg der er det mindst miljøbelastende, samt i hvor høj grad forskellige faktorer spiller ind på
resultatet. Det første scenario der undersøges er, de pilotanlæg der allerede er opført i Ørestaden. I
scenario 2 ses på hvordan miljøpåvirkningen ville være, hvis der ikke var nogen måleinstrumenter
til stede, samt hvordan forbruget af elektricitet påvirker resultatet. I scenario 3 antages det, at kalken
til madrasserne ikke skal transporteres til Tyskland for at blive klargjort til brug i anlægget, men at
det kan gøres ved kalkbruddet i Fakse. Til sidst undersøger scenario 4 hvordan miljøvurderingen
påvirkes hvis levetiden for kalkmadrasserne ændres.
23
7.2.1 Scenario 1
De to pilotanlæg i Ørestaden sammenlignes. Der ses på, hvilken model der har de mindste
påvirkninger og på hvilken metode for tømning af filteret, der er bedst.
7.2.1.1 De to anlæg
Her sammenlignes 6-lagsanlægget med 18-lagsanlægget i deres fulde levetid på 70 år.
Kalkmadrasserne, brugsfasen og bortskaffelsesfasen er ikke medtaget i denne vurdering, da den kun
sammenligner de dele af anlægget, der ikke forbruges eller udskiftes. Figur 7.1 viser miljø-
påvirkningen fra 6-lagsanlægget fordelt på forskellige dele af anlægget.
24
6-lagsanlægget, fuld levetid
0
10
20
30
40
50
60
70
Membran B
Strømningslag B
Indløbsbygværk B
Udløbsbygværk B
Gravning af hul
Transport af m
embran
Transport af str
ømningslag
Pt
Global warming (GWP 100) Ozone depletion AcidificationEutrophication Photochemical smog Ecotoxicity water chronicEcotoxicity water acute Ecotoxicity soil chronic Human toxicity airHuman toxicity water Human toxicity soil Bulk wasteHazardous waste Radioactive waste Slags/ashesResources (all)
Figur 7.1: Miljøpåvirkningen fra 6-lagsanlægget fordelt på forskellige dele af anlægget.
Det ses, at den del af anlægget der har den største miljøpåvirkning, er gravning af hullet. Denne post
dækker over brugen af gravemaskiner til at grave hullet til anlægget, samt alle de andre funktioner
der også varetages af gravemaskinerne, så som kranfunktion. Kun 10 % af deres tid bliver brugt til
egentligt gravearbejde. Det ses også, at det er akut og kronisk økotoksicitet af vand, der er de største
påvirkninger. Dette skyldes formentlig det store forbrug af brændstof til gravemaskinerne.
25
Figur 7.2 viser miljøpåvirkningen fra 18-lagsanlægget fordelt på forskellige dele af anlægget.
18-lagsanlægget, fuld levetid
0
10
20
30
40
50
60
70
Membran A
Strømningslag A
Indløbsbygværk A
Udløbsbygværk A
Gravning af hul
Transport af m
embran
Transport af str
ømningslag
Pt
Global warming (GWP 100) Ozone depletion AcidificationEutrophication Photochemical smog Ecotoxicity water chronicEcotoxicity water acute Ecotoxicity soil chronic Human toxicity airHuman toxicity water Human toxicity soil Bulk wasteHazardous waste Radioactive waste Slags/ashesResources (all)
Figur 7.2: Miljøpåvirkningerne fra 18-lagsanlægget fordelt på forskellige dele af anlægget.
Igen gør det sig gældende at gravning af hullet, er den største post, og at akut og kronisk
økotoksicitet har de største påvirkninger. Det er dog værd at lægge mærke til, at strømningslaget og
transporten af strømningslaget er større for 18-lagsanlægget end for 6-lagsanlægget. Dette skyldes,
at der er tre gange så mange strømningslag i 18-lagsanlægget som i 6-lagsanlægget.
26
Fortolkning
Af de to mulige anlægstyper er 6-lagsanlægget det bedste miljømæssigt set, da det har den laveste
miljøpåvirkning. Anlæggets filterenhed er mindre, og dermed er de påvirkninger, der stammer fra at
producere og transportere delene til filteret mindre. Betonkonstruktionen for 6-lagsanlægget
forbruger lidt mere armeret beton, da det hul der fører ind til filterenheden er lidt mindre for 6-
lagsanlægget end for 18-lagsanlægget. Den ekstra mængde armeret beton der brugs er så lille og
påvirkningerne herfra så små, at det ikke opvejer de større mængder af membran, strømningslag og
transport, der bruges ekstra til fremstilling af 18-lagsanlægget.
7.2.1.2 Regenerering eller udskiftning af kalken
Her undersøges det om det er smartest at regenerere kalken eller at udskifte den, samt om der er
forskel på, om det er et 6-lags- eller 18-lagsanlæg. Fremover vil alle vurderinger være baseret på
den funktionelle enhed, rensning af 7566 m3 vand i løbet af et år. Det betyder, at alle
miljøpåvirkninger gives som en gennemsnitlig årlig belastning. Desuden er forbruget af kalken
beregnet som en del af anlægget.
Figur 7.3 viser den samlede miljøpåvirkning, der er for hver af de fire variationer for anlægget: 6-
lagsanlægget med regenerering af kalken når dens kapacitet er opbrugt, 6-lagsanlægget med
udskiftning af kalken når dens kapacitet er opbrugt, 18-lagsanlægget med regenerering af kalken når
dens kapacitet er opbrugt og 18-lagsanlægget med udskiftning af kalken når dens kapacitet er
opbrugt.
27
Pilotanlæg
0
5
10
15
20
25
6-lag, reg 6-lag, uds 18-lag, reg 18-lag, uds
Pt
Figur 7.3: Den samlede miljøpåvirkning for de to typer anlæg, hvor kalken enten regenereres eller udskiftes, når dens
kapacitet er opbrugt.
Fortolkning
Det ses i figur 7.3, at miljøpåvirkningen kan nedsættes med 6,5 og 8,9 mPETEU for hhv. 6-
lagsanlægget og 18-lagsanlægget ved at vælge regenereringen i stedet for udskiftning af kalken. Det
skyldes de store mængder af kalk, der forbruges, når den bliver udskiftet frem for regenereret, når
dens kapacitet er opbrugt. Den samlede miljøpåvirkning fra de fire alternativer er vist i tabel 7.1,
udtrykt i mPETEU.
Tabel 7-1: Miljøpåvirkningen fra de fire alternativer beskrevet som tal.
Anlæg mPETEU 6-lag, reg 11, 7
6-lag, uds 18,2
18-lag, reg 12,0
18-lag, uds 20,9
6-lagsanlægget er det, af de to typer der har mindst miljøpåvirkning. Dog er det bedre at vælge
regenerering af 18-lagsanlægget frem for 6-lagsanlægget med udskiftning af kalken, da der er 6,2
mPETEU mindre belastning fra det første end fra det andet. Dette skyldes, at forbruget af kalk er
væsentligt mindre ved regenerering end ved udskiftning. Der er en meget lille forskel på, om der
vælges et 6-lags- eller et 18-lagsanlæg med regenerering af kalke, da der kun er en
miljøpåvirkningsforskel på 0,3 mPETEU.
28
Figur 7.4 og 7.5 herunder viser 6-lagsanlægget, hvor kalken henholdsvis regenereres og udskiftes,
når dens kapacitet er opbrugt. Den store forskal på miljøpåvirkningen fra anlægget skyldes, at
forbruget af kalk er medtaget her. Når kalken regenereres, bruges der kun én omgang kalk, mens
der bruges otte omgange kalk ved udskiftning. Transporten af kalk indgår også i søjlen for anlægget,
og da der transporteres store mængder kalk, er denne post også en stor bidrager til
miljøpåvirkningen. De andre søjler i figurerne repræsenterer de andre processer i anlæggets
livscyklus. For regenereringsanlægget er den største post opgravning af kalk, tæt efterfulgt af
elektricitetsforbruget. Alle tre har et stort bidrag til akut og kronisk toksicitet af vand. Deponeringen
bidrager mest til affaldsvolumen, hvilket er et problem, i og med at det areal der optages af
lodsepladser, ikke kan benyttes til andet i lang tid på grund af jordforurening. Regenerering af
kalkmadras har for det meste meget små bidrag, men er den eneste proces der bidrager til forsuring.
For udskiftningsscenariet ses det at miljøpåvirkningerne fra deponering er ca. lige så stor som dem
fra elektricitetsforbruget og opgravning af kalk. Dette skyldes, at der deponeres meget større
mængder kalk ved udskiftning end ved regenerering. I dette scenario er der ingen regenerering og
derfor heller igen forsuring.
29
6-lagsanlægget, regenerering
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Anlæg
Elektricitet
Slambil
Opgravning af kalk
Spuling af kalkmadras
Regenerering af kalkmadras
Gravning af hul
Deponering
Pt
Global warming (GWP 100) Ozone depletion AcidificationEutrophication Photochemical smog Ecotoxicity water chronicEcotoxicity water acute Ecotoxicity soil chronic Human toxicity airHuman toxicity water Human toxicity soil Bulk wasteHazardous waste Radioactive waste Slags/ashesResources (all)
Figur 7.4: Miljøpåvirkningerne fra 6-lagsanlægget, ved regenerering af kalken.
30
6-lagsanlægget, udskiftning
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Anlæg Elektricitet Slambil Opgravning afkalk
Gravning af hul Deponering
Pt
Global warming (GWP 100) Ozone depletion AcidificationEutrophication Photochemical smog Ecotoxicity water chronicEcotoxicity water acute Ecotoxicity soil chronic Human toxicity airHuman toxicity water Human toxicity soil Bulk wasteHazardous waste Radioactive waste Slags/ashesResources (all)
Figur 7.5: Miljøpåvirkningerne fra 6-lagsanlægget, ved udskiftning af kalken.
7.2.2 Scenario 2
Da det ikke har været muligt at få oplysninger om, hvor stort elforbruget i pilotanlægget er, bruges
der i scenario 1 et gennemsnit af elforbruget fra tre lignende anlæg. Her undersøges det, hvordan
elforbruget påvirker miljøbelastningen.
31
Figur 7.6 viser den samlede miljøpåvirkning ved fire forskellige forbrug af elektricitet. Der er taget
udgangspunkt i elforbruget i tre lignende anlæg, og i dette scenario vurderes miljøpåvirkningen som
følge af det højeste, gennemsnittet og det laveste af de tre anlægs elforbrug, samt intet elforbrug.
Elforbrug
0
5
10
15
20
25
Højt Gennemsnit Lavt Intet
Pt
Figur 7.6: Elforbrugets påvirkning af den samlede miljøpåvirkning.
Fortolkning
Som forventet ses det, at jo større elforbruget er, jo større er miljøpåvirkningen også. Det er dog
værd at lægge mærke til, hvor stort springet mellem intet forbrug og det lave forbrug er i forhold til
springet mellem det lave og det høje forbrug. Tabel 7.2 viser miljøpåvirkningen i mPETEU.
Tabel 7-2: Miljøpåvirkningen som følge af ændringer i elektricitetsforbruget.
Elektricitetsforbrug kWh/år mPETEU
Højt 1013 21,3Gennemsnit 874,7 20,9Lavt 683 20,3Intet 0 18,1
Det er en fordel at begrænse forbruget at elektricitet, men det kan ikke helt undgås, at der er et
elektricitetsforbrug, på grund af måleinstrumenterne. Tabel 7.2 viser at der er 1 mPETEU at spare
ved at have det lave elektricitetsforbrug frem for det høje. Det er dog ikke undersøgt hvorfor
elektricitetsforbruget i de tre anlæg varierer, og det kan vise sig at blive besværlig og
omkostningsfuldt at nå det lave energiforbrug.
32
7.2.3 Scenario 3
Det faktum at der transporteres store masser af kalk til Tyskland og tilbage igen kan have en stor
indflydelse på miljøpåvirkningen fra den samlede livscyklus. Om dette er tilfældet undersøges i
dette scenario, ved at antage at kalken kan klargøres til brug i Fakse og derfor kun skal transporteres
fra Fakse til Ørestad. Længden af transporten bliver da 56 km i stedet for 1454 km.
Figur 7.7 viser den samlede miljøpåvirkning, i forhold til hvor kalkmadrasserne er produceret. Der
er brugt udskiftnings- og regenereringsscenariet for 6-lagsanlægget.
Kalkmadrassernes fremstillingssted
0
4
8
12
16
20
Ellefeld, uds Ellefeld, reg Fakse, uds Fakse, reg
Pt
Figur 7.7: Miljøpåvirkningen som følge af ændringer i transportlængden af kalken.
Fortolkning
Forskellen mellem kalkmadrasproduktionen i Ellefeld i Tyskland og Fakse i Danmark er stor for en
enkelt proces i anlæggets livscyklus. Dette skyldes, at det er meget store mængder af kalk, der
transporteres over store afstande.
Tabel 7.3: Miljøpåvirkningen som følge af ændringer i transportlængden af kalken.
Scenario mPETEU
Ellefeld, uds 18,2Ellefeld, reg 11,7Fakse, uds 14,7Fakse, reg 11,3
33
Når kalken udskiftes, kan der spares 3,5 mPETEU ved at få kalken klargjort i Fakse i stedet for i
Ellefeld, mens der kan spares 0,4 mPETEU i regenereringsscenariet.
7.2.4 Scenario 4
I tilfælde af at beregningerne for levetiden ikke holder, er der her lavet 3 scenarier, hvor der ses på
betydningen af, at kalkens levetid af den ene eller den anden årsag bliver mindre. Der ses kun på
18-lagsanlægget, da tendensen er den samme, uanset om det er det ene eller det andet anlæg der
påvirkes. Som reference bruges de påvirkninger for 18-lagsanlægget, der er fundet i scenario 1,
repræsenteret af de gule søjler i figur 7.8.
Levetid for kalken
05
1015202530354045
Reference, reg
Reference, udsSS 10, reg
SS 10, udsTM 15, reg
TM 15, uds
SS 10 TM 15, reg
SS 10 TM 15, uds
Pt
Figur 7.8: Kalkens levetid har indflydelse på, hvor stor miljøpåvirkningen fra anlægget er.
7.2.4.1 A: Kapaciteten for suspenderet stof opbruges hurtigere end beregnet
I dette scenario sættes kalkens levetid i forhold til suspenderet stof til at være 10 år i stedet for 25,9
år. Dette øger hyppigheden af opgravning og spuling eller udskiftning af kalkmadrasserne. I figur
7.8 kaldes dette scenario SS 10 og er vist som grønne søjler. Det ses, at de grønne søjler er højere
end de gule hvilket også er forventet, da de hyppigere opgravninger og spulinger eller udskiftninger
af kalkmadrasserne vil have en negativ indflydelse på miljøpåvirkningen. Det ses også, at
udskiftningsscenariet påvirkes meget mere end regenereringsscenariet. Dette skyldes igen, den store
mængde kalk der skal bruges.
34
7.2.4.2 B: Kapaciteten for tungmetal opbruges hurtigere end beregnet
I dette scenario sættes kalkens levetid i forhold til tungmetaller til at være 15 år i sted for 37,9 år.
Dette øger hyppigheden af syrebadning af kalkmadrasserne. I figur 7.8 kaldes dette scenario TM 15
og er vist som blå søjler. Da det kun er hyppigheden for syrebadning, der påvirkes, og ikke
opgravning og spuling eller udskiftning af kalkmadrasserne, er der som forventet ingen ændring af
påvirkningen fra udskiftningsscenariet, derimod stiger påvirkningen fra regenereringsscenariet en
smule. En af de påvirkningskategorier der øges er forsuring på grund af det øget brug at svovlsyre.
7.2.4.3 C: Kapaciteterne for suspenderet stof og tungmetal opbruges hurtigere end beregnet
I dette scenario sættes kalkens levetid i forhold til suspenderet stof til at være 10 år i stedet for 25,9
år og levetiden i forhold til tungmetaller til 15 år i stedet for 37,9 år. Dette øger hyppigheden af
opgravning og spuling eller udskiftning, samt syrebadning af kalkmadrasserne. I figur 7.8 kaldes
dette scenario SS 10 TM 15 og vises som lilla søjler. Igen påvirkes udskiftningsscenariet mest, men
regenereringsscenariets miljøpåvirkning øges mere end i de to andre scenarier.
Fortolkning
Miljøpåvirkningen stiger mest, når kalken udskiftes i de scenarier, hvor kalkens levetid forkortes
med hensyn til suspenderet stof. Det ses i figur 7.4, såvel som i tabel 7.4.
Tabel 7.4: Miljøpåvirkningen som følge af ændringer i kalkens levetid.
Scenario mPETEU Reference, reg 12,0 Reference, uds 20,9 SS 10, reg 14,1 SS 10, uds 40,8 TM 15, reg 12,7 TM 15, uds 23,9 SS 10 TM 15, reg 14,8 SS 10 TM 15, uds 40,8
Regenereringsalternativet er det, der påvirkes mindst, når kalkens levetid forkortes. Når den
forkortes med hensyn til suspenderet stof, stiger miljøpåvirkningen med 2,1 mPETEU, med hensyn
til tungmetal stiger miljøpåvirkningen med 0,7 mPETEU og med hensyn til både suspenderet stof og
tungmetal stiger miljøpåvirkningen med 2,8 mPETEU. Udskiftningsscenariets miljøpåvirkning stiger
35
med næsten det dobbelte, fra 20.9 mPETEU til 40,8 mPETEU, når kalkens levetid forkortes med
hensyn til suspenderet stof og suspenderet stof og tungmetal. Stigningen når kalkens levetid
forkortes med hensyn til tungmetal, er kun 3,0 mPETEU. Forskellen på stigningerne i
regenereringsscenariet og udskiftningsscenariet viser, at alternativet med at regenerere kalken, når
dens kapacitet er opbrugt, er mindst følsom overfor om kalkens levetid ændres.
36
8 Hot spots I dette afsnit opsummeres hvilke processer der bidrager meget til den samlede miljøpåvirkning. De
fire største bidrag er fra gravearbejdet, elektricitetsforbrug samt forbrug og transport af kalk.
Brugen af gravemaskiner er antaget til at være 10 gange større end at grave selve hullerne, da
maskinerne også udfører andre funktioner. Denne antagelse undersøges nærmere i afsnit 9. Der
arbejdes i øjeblikket på at udvikle andre metoder til udskiftning af kalken end at grave hele filteret
op. Disse metoder kan muligvis mindske brugen af gravemaskiner og dermed også deres
miljøpåvirkning.
Elektricitetsforbrugets miljøpåvirkning er undersøgt i afsnit 7.2.2. De tre søjler hvor der forbruges
elektricitet er væsentligt større, end den søjle hvor der ikke forbruges elektricitet. Anlæggene
indeholder elektriske måleapparater, og det vil ikke være muligt at undgå et vist forbrug af el.
Der forbruges meget store mængder af kalk, især når den udskiftes efter at kapaciteten er opbrugt.
Dette medvirker til, at der transporteres meget store mængder kalk over store afstande. Som det er
set i afsnit 7.2.3, kan det, at mindske transporten af kalken have store positive konsekvenser.
37
9 Sensitivitets- og usikkerhedsanalyse Ud over de forskellige scenarier der er undersøgt i afsnit 7, kan der være nogle usikkerheder
omkring antagelsen af hvor meget af tiden gravemaskinerne bruger på at arbejde. Da der graves
meget i løbet af anlæggets levetid, undersøges det her, hvordan miljøpåvirkningerne ændres, hvis
andelen af tiden hvor gravemaskinerne bruges til at grave ændres. I det følgende ses der på, hvordan
miljøpåvirkningerne fra 18-lagsanlægget ændres, hvis det antages, at gravemaskinen bruger 5 %, 10
% og 20 % af tiden på gravearbejde og det resterende på at løse andre opgaver. Størrelsen af
hullerne ændres ikke, men derimod mængden af det totale arbejde maskinerne udfører i SimaPro
modelleringen.
Brug af gravemaskiner
0
5
10
15
20
25
Uds, 5% Uds, 10 % Uds, 20 % Reg, 5% Reg, 10% Reg, 20%
Pt
Figur 9.1: Forskellige antagelser om hvor meget at tiden gravemaskinerne bruger på at grave.
Som det ses af figur 9.1 kan en forkert antagelse, om hvor meget af den samlede brugstid
gravemaskinerne rent faktisk bruger på at udføre gravearbejde, have betydning for resultatet.
Valget af elektricitet og dermed produktionen af den kan også have en indflydelse på resultatet.
Derfor udregnes miljøpåvirkningerne ved brug af britisk, amerikansk og svensk produktion af
elektricitet. Figur 9.2 viser, at der ikke er særlig stor forskel på hvor elektriciteten kommer fra.
38
Elektricitet fra forskellig steder
0
5
10
15
20
25
USA Sverie Stor Britanien Reference,Danmark
Pt
Figur 9.2: Den samlede miljøpåvirkning som resultat af elektricitetsproduktionen fra forskellige lande.
39
10 Konklusion Forbruget og transporten af kalk er en af de faktorer, der giver et stort bidrag til den samlede
miljøpåvirkning. Derfor er det en miljømæssig fordel at begrænse dette forbrug mest muligt. Det ses
også i scenario 1 i afsnit 7, hvor regenereringen af kalken giver de laveste miljøpåvirkninger fra
begge anlæg, idet miljøpåvirkningen kan nedsættes med 6,5 og 8,9 mPETEU for hhv. 6-lagsanlægget
og 18-lagsanlægget. Dette skyldes, at der bruges mindre mængder af kalk, når det bliver regenereret
i stedet for at blive udskiftet. Det ses endvidere, at 6-lagsanlægget er mindre miljøbelastende end
18-lagsanlægget, både når kalken regenereres og udskiftes, igen på grund af det mindre kalkforbrug.
Dog er det bedre at benytte et 18-lagsanlæg med regenerering frem for et 6-lagsanlæg med
udskiftning af kalken, da der kun er en miljøpåvirkningsforskel på 0,3 mPETEU mellem de to
alternativer.
I scenario 3 mindskes transporten af kalken, ved at lave den antagelse at kalken kan klargøres til
brug ved kalkbruddet, i stedet for at den skal transporteres til Ellefeld i Tyskland. Denne mindskelse
af transporten har en indflydelse på, hvor miljøbelastende anlægget er. Det ses også. at der er størst
reduktion når kalken udskiftes, hvilket er forventet. Denne tendens gør også, at det er mere
fordelagtigt at benytte et regenereringsanlæg, da det er mindre følsomt overfor om kalken skal
transporteres over længere eller kortere afstande. Når kalken udskiftes kan der spares 3,5 mPETEU
ved at få kalken klargjort i Fakse i stedet for i Ellefeld.
I tilfælde af at kalkens levetid skulle vise sig at være mindre end beregnet, er et regenereringsanlæg
igen det mest miljøvenlige valg, da det er mindst følsomt overfor ændringer i kalkens levetid.
Scenario 4 viser, at når kalkens levetid forkortes med hensyn til både suspenderet stof og tungmetal
stiger miljøpåvirkningen for regenereringsscenariet med 2,8 mPETEU. Udskiftningsscenariets miljø-
påvirkning stiger derimod med 19,9 mPETEU.
I de tre ovenstående tilfælde er det alternativ, der forbruger mindst kalk, også det alternativ der har
den mindste miljøpåvirkning, eller det som påvirkes mindst af ændringer i forudsætningerne.
40
I scenario 2 konstateres det. at miljøbelastningen kan mindskes med 1 mPETEU ved at mindske
elektricitetsforbruget fra det højeste til det laveste forbrug. Forbrug af elektricitet kan ikke helt
undgås, da måleinstrumenterne ikke kan undværes.
Alle de scenarier der er blevet modelleret i SimaPro viser, at den mest miljøvenlige udgave af
pilotanlægget er 6-lagsanlægget med regenerering af kalken. Dette alternativ er det bedste af tre
grunde. 1: Det er det af referencescenarierne, der har den laveste miljøpåvirkning, på grund af det
lave kalkforbrug. 2: Regenereringsudgaven af pilotanlæggene er, det der bliver mindst påvirket af
udsving i kalkens levetid. 3: Det er det alternativ, der bliver mindst påvirket af, om kalken
transporteres over kortere eller længere afstande.
41
Referencer: Bennetsen, 2008: Personlig samtale med Frank G. Bennetsen 27/3 2008
Bruzelius, 2008: Personlig samtale med Freddie Bruzelius, 31/3 2008
Bruzelius, 2008 a: Personlig samtale med Freddie Bruzelius, 11/6 2008
Colbond, 2008: http://www.colbond-usa.com/about/ , 26/3 2008
Ekadrain, 2008: Datablad fra Byggros om Ekadrain 5004
Google Earth, 2008: Programmet Google Earth, 27/3 2008
Jensen, 2008 a: Personlig mail fra Marina Bergen Jensen 2/4 2008
Kjeld, 2008: Personlig samtale med Anders Kjeld, d. 24/4 2008
Krak, 2008: http://www.krak.dk/Ruteplan.aspx , 19/4 2008
Nielsen, 2008: Personlig samtale med Christian Nyerup Nielsen, 31/3 2008
Nielsen, 2008 a: Personlig mail fra Christian Nyerup Nielsen 21/4 2008
Olsen og Nielsen, 2007: Møde med Henrik Søgård Olsen og Chirstian Nyerup Nielsen 2/12 2007
Olsen og Nielsen, 2008 a: Møde med Henrik Søgård Olsen og Christian Nyerup Nielsen 4/2 2008
Olsen og Nielsen, 2008 b: Møde med Henrik Søgård Olsen og Chirstian Nyerup Nielsen 30/5 2008
Petersen 2008: Personlig samtale med Jesper Petersen 23/4 2008
42
pre, 2008: www.pre.nl , 11/4 2008
Rambøll, 2004: Brev fra Rambøll til Aug. Olsens Eftf. A/S, angående størrelsen på membranerne,
14/12 2004
Rambøll, 2008 a: CD med billeder af anlægsarbejdet af pilotanlæggene.
Rambøll, 2008, b: Tekniske tegninger over pilotanlæggene
SimaPro 7, 2008 : SimaPro 7.1
Wenzel et al, 1997: Wenzel, H.; Hauschild, M.; Ating, L., 1997, Environmental Assesssment of
Products, Volume 1: Methodology, tools and case studies in product development, Kluwer
Academic Publishers, ISBN 0-412-80800-5
43
Indhold for appendikser Appendiks I- Beregninger…………………………………………………………………………….I Hullet til anlægget………………………………………………………………………………...I Opgravning af kalk…………………………………………………………………………........II Forbrug af svovlsyre……………………………………………………………………………..II Appendiks II- Levetidsberegning…………………………………………………………………...III Kalkens levetid med hensyn til tungmetal………………………………………………………III Kalkens levetid med hensyn til suspenderet stof……………………………………………….IV Referencer……………………………………………………………………………………………V
Appendiks I – Beregninger Hullet til anlægget Dimensionerne af hullets bund er:
Brede: 8,0m+0,5m+0,5m=9,0m
Længde: 55m+0,5m+0,5m= 56m
Hullets dybde er 2,5 m.
Væggene har en hældning på 45˚. (Nielsen, 2008, Rambøll, 2008 b)
Figur A1 viser en skitse over hullet og den opdeling der er gjort for at kunne udregne hullets
volumen. De grønne trekanter viser den ekstra volumen der lægges til lang længden, de røde viser
det langs bredden, mens de sorte viser det der kommer til i hjørnerne. Der kan være 3 hjørner i en
kubik på 2,5m*2,5m*2,5m
Figur A1: Skitse over hullet til anlæggene.
Ved at inddele hullet i en midte, fire hjørner og fire ekstra trekanter, en langs hver side, kan
volumen af hullet findes.
Midte: 9m·56m·2,5m=1260m3
Ekstra langs længden: 2·½ ·2,5m·2,5m·56m=350m3
Ekstra langs bredden: 2·½·2,5m·2,5m·9m=56,25m3
Hjørnerne: 4/3·2,5m·2,5m·2,5m=20,83m3
I alt: 1687,08m3
I
Opgravning af kalk Dimensionen på hullets bund er:
Brede: 8,68 m
Længde: 50 m
Denne gang er det kun de lange sider af hullet der skal have en hældning på 45˚, da ind og
udløbskamrene ligger for de korte sider. Dybden af hullet er i gennemsnit 1,5 m. (Nielsen, 2008,
Rambøll, 2008 b)
Midte: 35,6645,15086,8 mmmm =⋅⋅
Ekstra langs længden: 35,112505,15,15,02 mmmm =⋅⋅⋅⋅
I alt: 766 m3
Hullet skal være 766 m3 stort.
Forbrug af svovlsyre For at kunne bestemme mængde af syre der skal bruges til regenereringen antages det at der bruges
svovlsyre. Svovlsyre opløser kalk efter formlen:
H2SO4(aq) + CaCO3(s) → H2O(l) + CO2(g) + Ca2+(aq) + SO42-(aq)
Der skal bruges 1 mol svovlsyre til opløsningen af 1 mol kalk. Kalks molarmasse er 100,09 g/mol,
svovlsyres er 98,986 g/mol. I 1000 g kalk er der molg
molg 99101,909,100
11000 =⋅ .
Der forbruges gmol
gmol 97,9881
986,9899101,9 =⋅ svolvsyre til opløsningen af 1 kg kalk.
Ved gennemskylning af anlægget nedbrydes 5 % af kalken. I 18-lagsanlægget er der 38,9 ton kalk
og i 6-lagsanlægget er der 12,9 ton. Der nedbrydes hhv. 1,9 ton og 0,6 ton i de to anlæg.
Der skal altså bruges 1920 kg svovlsyre til regenerering af 18-lagsanlægget og 640 kg til
regenerering af 6-lagsanlægget.
II
Appendiks II – Levetidsberegning Anlæggets levetid afhænger af hvor længe betondelene holder, dette er sat til 70 år (Nielsen, 2008
a). Kapaciteten af kalken, der opfanger suspenderet stof og adsorberer tungmetaller, vil på et
tidspunkt være opbrugt og kalken skal enten udskiftes eller regenereres.
Udregning af kalkens levetid er baseret på de målinger der er foretaget på pilotanlægget gennem 7
måneder i 2007 og et notat om fuldskalaanlæggets levetid. Pilotanlægget har et opland på 1,3
red.ha. og årsafstrømningen er sat til at være 582 L/m2. Det giver en årsafstrømning på 7566 m3.
(Jensen, 2004 og Jensen, 2008 b)
Der er taget målinger af suspenderet stof, tungmetaller og fosfor i ind- og udløb. Med udgangspunkt
i disse målinger kan kalkens levetid findes. Herunder vises beregningerne for levetiden af kalken i
18-lagsanlægget.
Kalkens levetid med hensyn til tungmetal Den gennemsnitlige mængde af tungmetal i ind- og udløbsstrømmen for 18-lagsanlægget er hhv.
471 µg/L og 97,5 µg/L. Der opfanges 373,5 µg/L i filteret. I løbet af et år vil der blive opfanget 1,03
kg tungmetaller. (Bjerager, 2008)
Kalkens levetid afhænger både af mængden af tungmetal og af mængden af kalk.
Madrasvolumen: 33 4,3210106.35018 mmmmlag =⋅⋅⋅⋅ −
Kalkmængde: tonmtonm 9,382,14,32 3
3 =⋅
Tungmetalkapacitet: tungmetalkgkalkgtungmetalmgkalkton _9,38_
_1_9,38 =⋅
Kalkens levetid: årår
tungmetalkgtunmetalkg 9,37_03,1
_9,38=
III
Kalkens levetid med hensyn til suspenderet stof Den gennemsnitlige mængde af suspenderet stof i ind- og udløbsstrømmen for 18-lagsanlægget er
hhv. 125,4 mg/L og 1,4 mg/L. Der opfanges 124 mg/L i filteret. Der vil altså blive opfanget
938,184 kg suspenderet stof om året. Med en massefylde på 1,5 ton/m3 giver det det en årlig
aflejring på 0,6 m3 suspenderet stof. (Bjerager, 2008)
Kalkens levetid afhænger både af mængden af suspenderet stof og af mængden af kalk.
Madrasvolumen: 33 4,3210106.35018 mmmmlag =⋅⋅⋅⋅ −
Suspenderet stof kapacitet: 33
2,1624,32 mm
=
Kalkens levetid: år
årstoftsuspenderem
m 9,25_6,0
2,163
3
=
Tabel A1 viser levetiden for kalken i de to anlæg i forhold til tungmetal og suspenderet stof.
Tabel A1: Levetiden for kalken i de to anlæg i forhold til tungmetal og suspenderet stof. (Bjerager, 2008)
Levetid (tungmetal)/år Levetid (SS)/år 6-lagsanlægget 15,9 6-lagsanlægget 9,318-lagsanlægget 37,9 18-lagsanlægget 25,9
IV
V
Referencer Bjerager, Per 2008: Bearbejdelse af: Foreløbige resultater af 29/4 2007, modtaget 28/4 2008
Jensen, Marina Bergen, 2004: Notat: vurdering af levetid og regenerering for DPF-filter til rensning
af vejvand i Ørestad 5/1 2004
Jensen, 2008 b: personlig samtale med Marina Bergen Jensen 30/4- 2008
Nielsen, 2008: Personlig samtale med Christian Nyerup Nielsen, 31/3 - 2008
Rambøll, 2008, b: Tekniske tegninger over pilotanlæggene
