Miljøvurdering av gjenvinningsalternativer for returvirke

Abstract

Avfallsdirektivet som nå implementeres i det norske lovverket krever at materialgjenvinning skal velges fremfor energigjenvinning så lenge det ikke kan dokumenteres at energigjenvinning ikke gir større miljømessige konsekvenser. På tidspunktet da denne rapporten skrives går omtrent 80% avreturvirket til forbrenning. Dette skjer til tross for at det ikke foreligger dokumentasjon som tilsier at dette er i henhold til regelverket. Materialgjenvinning av returvirke er ikke vanlig i Norge, selv om dette er innarbeidet praksis andre steder i Europa. Sponplateproduksjon er et eksempel på en industri kan gjøre nytte av returvirke i produkter. Energigjenvinning kan blant annet foregå i fjernvarmeproduksjon.

Det er satt i gang en betydelig satsning på bioenergi ettersom forbrenning av biomasse er definert som karbonnøytralt så lenge tilveksten av skog er i balanse med felling. Siden returvirke er godtegnet i bioenergiproduksjon, vil dette påvirke råvaremarkedet som returvirket er en del av. Dette vil gjøre det vanskeligere å materialgjenvinne returvirket i Norge ettersom det er mest lønnsomt å selge råvaren som brensel. I tillegg er bioflis det brenselet som gir lavest kostnad per produsert kWh fjernvarme. Returflis er enda rimeligere. Elektrisitet er det dyreste brenselet etterfulgt av olje.

Sammenligninger av energigjenvinning og materialgjenvinning av returvirke i sponplateproduksjon er gjennomført blant annet i Danmark og Spania. I begge tilfeller konkluderes det med at materialgjenvinning gir de laveste miljømessige konsekvensene. Det er utført en studie i Norge hvor forskjellige sluttbehandlinger sammenlignes for hver avfallsfraksjon. Studien har kun fokus på klimagassutslipp og konkluderer med at energigjenvinning har lavest utslipp for avfall basert på biologiske materialer. I Norge er det ikke gjennomført noen studie som sammenligner behandlingsmetoder for returvirke isolert.

Hensikten med dette arbeidet har vært å gi en indikasjon på om energigjenvinning i fjernvarmeproduksjon eller materialgjenvinning i sponplateproduksjon er den behandlingsmetoden av returvirke fra bygg- og anleggssektoren som vil gi de laveste miljømessige konsekvensene i Norge. Analysen tar utgangspunkt i år 2008 og begrenses til å omfatte Østlandet ettersom en stor andel avavfallet fra bygg- og anleggssektoren genereres i dette området. I tillegg er den største sponplatefabrikken lokalisert her og det finnes et omfattende fjernvarmenett i området rundt Oslo.

Det er valgt å basere analysen på prinsippene for gjennomføring av livsløpsvurdering (LCA). Studiener begrenset til en "vugge til port" analyse. For å kunne gjennomføre analysen er systemet definert til å omfatte en årlig produksjon av 120 773 m3 sponplater og 555 560 000 kWh fjernvarme ved å delvis benytte returvirke fra bygg- og anleggssektoren. Den funksjonelle enheten er satt til 1 tonnbehandlet returvirke. Analysen omfatter kun deler av det definerte systemet som påvirkes av enendret materialstrøm av returvirke. Resultatene reflekterer dermed ikke de totale utslippene fra produksjonen av fjernvarme og sponplater. Analysen er gjennomført ved å først etablere sannsynlige scenarioer for behandling av returvirke og hvilke ringvirkninger dette har i det definerte systemet.Videre er disse scenarioene simulert i en modell av systemet i Excel. Modellen er basert på data og informasjon samlet inn fra eksisterende litteratur, databaser, publiserte rapporter, artikler og personlig kommunikasjon. I arbeidet er LCA-verktøyet SimaPro benyttet til å hente ut informasjonom prosessers miljøeffekter fra databasen Ecoinvent v2.2. Beregningene er utført basert på LCAmetoden ReCiPe 2008. De miljømessige konsekvensene er vurdert for effektkategoriene:Klimaendring, Ozonlag nedbrytning, Forsurning av land, Ferskvanns- og Saltvannseutrofiering.

Siden materialgjenvinning av returvirke i sponplateproduksjon ikke er vanlig i Norge i dag finnes det ikke tilgjengelige data og informasjon som beskriver denne prosessen. Det har derfor vært nødvendig å kombinere data og informasjon fra eksisterende litteratur, databaser, publiserte rapporter, artikler og personlig kommunikasjon. Entydige krav er lagt til grunn for informasjon som skal inngå i datagrunnlaget og hver innføring har blitt systematisk validert. Det er lagt vekt på å sammenligne data og informasjon fra flere kilder ved prinsippet for triangulering der dette har vært mulig. En slikkonstruert tilnærming av systemet medfører usikkerhet som reduserer dataenes reliabilitet. Det fokusert på å identifisere forhold som medfører usikkerhet for å kunne behandle denne.Transportavstander og returvirkefraksjonens innhold av behandlingsmidler ble identifisert som databeheftet med noe usikkerhet. Sensitivitetsanalyser av disse parametrene viste at en variasjon av størrelsene hadde liten påvirkning på resultatene. Resultatene er i utgangspunktet basert på en elektrisitetsmiks som beskriver produksjon i Norge samt import, men det er også gjennomført sensitivitetsanalyser for ulike elektrisitetsmikser.

Analysen konkluderer med at scenarioet hvor returvirket energigjenvinnes og substituerer olje i fjernvarmeproduksjon gir betydelig lavere utslipp. Sammenliknet med det scenarioet med nest lavestutslipp i effektkategoriene Klimaendring, Ozonlag nedbrytning og Forsurning av land oppnås en utslippsreduksjon på henholdsvis 30%, 30% og 20%. Det er liten forskjell mellom scenarioene i effektkategorien Saltvannseutrofiering. Utslippet i Ferskvannseutrofiering er omtrent 20% høyere enn for scenarioene hvor returvirket materialgjenvinnes. Med bakgrunn i disse resultatene utpeker scenarioet hvor returvirket energigjenvinnes og substituerer olje i fjernvarmeproduksjon som det alternativet som gir det gunstigste alternativet totalt sett. Dette bekreftes av resultatene i undersøkelsen som sammenligner sluttbehandling av ulike avfallsfraksjoner i Norge. Trenden i undersøkelsen viser at energigjenvinning er det beste alternativet for biologisk baserte materialer. En situasjon der returvirke erstatter olje i fjernvarmeproduksjon ansees som en sannsynlig utvikling på bakgrunn av en kombinasjon av Hafslunds planer for fremtidige innsatskilder i fjernvarmeproduksjonog en stigende pris på olje.

På bakgrunn av vurderinger av resultatene i de ulike effektkategoriene er det en generell trend atproduksjon av fjernvarme og valg av brensel til dette formålet i stor grad påvirker utfallet.Alternativet hvor returvirket energigjenvinnes og substituerer elektrisitet i stedet for olje får gjennomgående et høyere utslipp i alle effektkategorier. Dette gjelder i særlig grad for Klimaendring,Ozonlag nedbrytning og Terrestrial acidifiction. Sensitivitetsanalyser av ulike elektrisitetsmikser viser at dette alternativet kommer bedre ut kun ved en elektrisitetsproduksjon som i stor grad er basert påfossile brensler.

En konsekvens av at denne analysen tar utgangspunkt i en forenklet modell av virkeligheten er atforhold som kan ha påvirkning på resultatene kan være utelatt. For å gjennomføre en mer nøyaktiganalyse bør for eksempel aspekter som karbonbinding i skog, hvilke konstruksjonsmaterialer som fortrenges av sponplater og hvilken energiproduksjon fjernvarme fortrenger samt trevirketsegenskap til gjenvinnes flere ganger inkluderes.

The European Unions directive on waste, now implemented in Norwegian law, requires that recycling should be preferred to incineration with energy recovery as long as it cannot be documented that incineration will not result in more severe environmental consequences. At the time when this report was written about 80% of the waste wood from the building and construction sector was incinerated to produce energy despite the fact that there is no documentation supporting this practice. Recycling of waste wood from construction is not common in Norway even though this is an established practice elsewhere in Europe. Production of particle boards is one example of an industry that can make use of waste wood in its products. Incineration of the waste wood with energy recovery can for example be utilized in district heating.

Because the combustion of biomass is defined as carbon neutral as long as the growth of forests are in balance with the felling, there are now considerable investments being made in bioenergy. This will affect the market in which waste wood is a commodity as it is well suited for bioenergy production. This will reduce the incentive to recycle the waste wood because it will be more profitable to sell it as a fuel. Additionally biofuel is a desired because it is the fuel that provides the lowest cost per produced kWh of district heating. Electricity is the most expensive fuel followed by oil.

Similar comparisons of endtreatment of waste wood in incineration with energy recovery and recycling in particleboardmanufacturing are conducted in Denmark and Spain. In both cases it is concluded that recycling has the lowest environmental impact. There has been a study in Norway comparing different endtreatments for each fraction of waste. This study focuses solely on greenhouse gas emissions and concludes that incineration with energy recovery is the best alternative for waste consisting of products made of biological material. A study solely assessing the endtreatment of waste wood from the building and construction sector hasn't been conducted for Norwegian conditions.

The purpose of this study has been to indicate whether incineration with energy recovery for district heating or recycling in particleboardmanufacturing will be the alternative with the lowest environmental impact for end-treatment of waste wood from to building and construction sector.The analysis is based on data from 2008 and is geographically limited to the eastern part of Norway,Østlandet, since a large proportion of the waste wood from the construction sector is generated in this area. In addition, the largest manufacturer of particle boards is situated in this area and there is a largely developed district heating network in the area around Oslo.

The analysis is based on the principles of life cycle assessment (LCA) and the study is limited to a cradle to gate perspective. The system to be analyzed is defined to have an annual output of 120 773m3 of particleboards and 555 560 000 kWh of district heating by partially making use of waste wood from the building and construction sector. The functional unit is set to be 1 ton of treated wastewood. Only parts of the system that is affected by a change in the material flow of the waste wood is included in the analysis. As a result of this, the results does not reflect the total emissions from the production of district heating and particleboards. First, likely scenarios for the treatment of wastewood and what consequences this will have for the defined system was established. Moreover, thesescenarios was simulated in a model of the system in Excel. Both the scenarios and the model are based on data and information treatment of demolition wood and what consequences this has for the defined system. Moreover,these scenarios simulated in a model of the system in Excel. The model is based on data and information gathered from existing literature, databases, published reports, articles and personal communication. The LCA tool SimaPro has been used to extract data on the environmental impact ofrelevant processes from the Ecoinvent v2.2 database. The calculations are based on the Recipe 2008LCA method. The results are assessed for the impact categories: Climate change, Ozone layerdepletion, Terrestrial acidification, Freshwater eutrophication and Marine eutrophication.There are no available information on the recycling of waste wood in particleboardmanufacturing in Norway because this is not common practice. It was therefore necessary to combine data and information from different sources to establish the system. Such an approach reduces the data's reliability and the results will can be uncertain. Unambiguous requirements are set for information and data that form the collection of data on which the calculations are based. Each introduction has been systematically validated. Where possible, data and information from several sources has beencompared by the principle of triangulation. Throughout the study there has been focus on identifyingfactors that cause uncertainty in order to manage this. Distances of transportation and the content of the treatment agents in the waste wood fraction were identified as uncertain data.Sensitivity analysis's showed that a variation of these parameters had no significant influence on the results. The results are primarily based on an electricity mix that reflects production in Norway aswell as imports. A sensitivity analysis was also carried out for different electricity mixes.

The analysis concludes that the scenario where the waste wood is incinerated and substitutes oil in the production of district heating has a significantly lower environmental impact. Compared to the scenario with second lowest emissions in the impact categories Climate change, Ozone layer depletion and Terrestrial acidification a reduction of respectively 30%, 30% and 20% is achieved.There are no significant differences between the scenarios for the impact category Marineeutrophication. The situation is different for Freshwater eutrophication where the emissions resulting from the scenarios where the waste wood is recycled is reduced by about 20% compared to incineration. These results indicate that the endtreatment where waste wood from the building andconstruction sector is incinerated and the energy recovered substitutes oil in the production ofdistrict heating is the overall most favorable option. This is confirmed by the results of the study that compares different endtreatments of waste fractions in Norway. The trend in the study shows that incineration with energy recovery is the best option for wastes based biological materials. A situation where waste wood substitutes oil in district heating production is considered a likely development onthe basis of a combination of Hafslund's plans for fuels in their future operation and a rising price ofoil. There is a general trend that the production of district heating and choice of fuel for this purposehas a considerable effect on the outcome based on the assessments of the results for the variousimpact categories. If the waste wood substitutes electricity instead of oil is the emissions are generally higher for all impact categories. This is especially the case for Climate change, Ozone layer depletion and Terrestrial acidifiction. Sensitivity analysis of different electricity mixes indicates thatthe substitution of electricity is better only if the electricity production is largely based on fossil fuels.

As a result of the simplified model used to simulate the changes in the system, factors that can influence the results may be omitted. In order to provide more accurate results, aspects such as carbon sequestration in forests, the construction materials displaced by particleboards, the alternative energy sources that district heating displaces and the property of timber that enables it to be recycled several times should be included.