Aanpak van industrieel afval Cementovens vergeleken met verbrandingsovens - Een milieuvergelijking

 

Contekst - Stel u voor dat er een ton industrieel afval is die thermisch verwerkt moet worden. In België zou dit afval gebruikt kunnen worden als brandstof in een cementoven of verwerkt kunnen worden in een verbrandingsoven. Welke verwerking zou het milieu het minst schaden? Welke aard van emissies en milieu-effecten zouden er, voor elk scenario afzonderlijk beschouwd, het gevolg van zijn?

 

1. Welke vormen van afvalverwerking worden vergeleken, en waarom?

Verwerkte afval op hoge temperatuur
Verwerkte afval op hoge temperatuur

Deze studie vergelijkt de milieu-effecten van twee verwerkingsopties voor een ton brandbaar industrieel afval in België:

Beide opties vallen onder de categorie thermische verwerking omdat er voor de verwerking van het afval hoge temperaturen noodzakelijk zijn.

Als referentie beoordeelt de studie de gangbare emissies naar lucht, water of bodem en het gebruik, in België, van natuurlijke grond- en brandstoffen voor de beide verwerkingsopties. Ze berekent hoe de uitstoot en het gebruik van grond- en brandstoffen zouden veranderen mocht er een ton afval toegevoegd worden aan één van beide verwerkingsprocessen, in feite de vervanging van een deel van de brandstoffen (en grondstoffen) die anders zouden worden gebruikt. De veranderingen in termen van emissies en gebruik van brandstoffen worden vertaald in een reeks vergelijkbare milieu-effecten.

De Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek (TNO) heeft de vergelijking gemaakt op verzoek van de Federatie van de Belgische Cementnijverheid (Febelcem), in het kader van een voorgenomen wijziging in de Vlaamse belasting op het gebruik van afval als brandstof. Teneinde de kwaliteit ervan te verbeteren werd het onderzoek uitgevoerd in samenwerking met een panel van deskundigen, bestaande uit vertegenwoordigers van OVAM (Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij), de Waalse Regio, het VITO (Vlaams Instituut voor Technologisch Onderzoek), Neosys, cementproducenten (Holcim, CCB, CBR) en Febelcem. Meer in het Engels

 

2. Welke soorten van industrieel afval werden onderzocht?

2.1 Vijf soorten van industrieel afval werden onderzocht:

Deze afvalstoffen worden momenteel als alternatieve brandstof in Belgische cementovens gebruikt, maar kunnen eveneens worden verwerkt in afvalverbrandingsovens. Ze zijn onderwerp van de voorgenomen aanpassing van de belasting op het gebruik van afval als industriële brandstof. Het afval is vooral afkomstig van industriële complexen en installaties voor de behandeling van afvalwater in België of in de nabije omgeving. Meer in het Engels

2.2 Sommige soorten van afval werden buiten het bestek van dit onderzoek gelaten, bijvoorbeeld omdat ze niet getroffen worden door de belastingmaatregel (diermeel) of omdat de afvalstromen betrekkelijk klein zijn (zaden, banden, rubber enz.).

Over het geheel genomen werd er in 2006 (in tonnen) meer brandstof uit afval gebruikt in de Belgische cementindustrie dan fossiele brandstof . Meer in het Engels

2.3 Elk type afval verschilt wat betreft de hoeveelheid vrijkomende energie, het vochtgehalte en de overblijvende assen. Afvalolie en oplosmiddelen, bijvoorbeeld, bevatten weinig water, branden even goed als fossiele brandstoffen en produceren praktisch geen as. Slib en filterkoeken van afvalwaterbehandeling bevatten daarentegen relatief veel water, produceren per ton minder energie en zorgen voor veel as. Meer in het Engels

2.4 In sommige gevallen vereist het afval een voorbehandeling voor het gebruikt kan worden in cementovens, terwijl het als zodanig in afvalverbrandingsovens kan worden verbrand. Bijvoorbeeld, het slib van afvalwaterbehandeling moet worden gedroogd, inkt- en verfresten moeten met zaagsel vermengd worden. Deze voorbehandeling heeft eveneens consequenties voor het milieu. Meer in het Engels

 

3. Hoe wordt afval gebruikt in de cementproductie?

De cementovens produceren klinkers
De cementovens produceren klinkers

3.1 Cement is een basisproduct voor beton en mortel. Het wordt vervaardigd uit kalksteen en andere mineralen.

Eerst worden de grondstoffen gemalen, in de juiste verhouding samengevoegd en vermengd en eventueel voorverwarmd. Daarna worden ze in een cementoven aan hoge temperaturen blootgesteld teneinde ze chemisch om te zetten tot cementklinker, een procédé dat heel wat energie vraagt. Uiteindelijk worden de kleine brokjes vast materiaal die uit de oven komen (klinker) gekoeld, vermalen en vermengd met andere materialen om er een fijn cementpoeder van te maken. Meer in het Engels

3.2 Cementovens worden gewoonlijk verwarmd door het verbranden van fossiele brandstof en afval. Het toevoegen aan het procédé van een extra ton afval zou de totale hoeveelheid geproduceerd cement niet wijzigen, het zou slechts een deel van de noodzakelijke fossiele brandstoffen en grondstoffen vervangen. Meer in het Engels

3.3 De toevoeging van een ton afval kan de globale emissies naar de lucht en de samenstelling van de klinker lichtjes wijzigen, afhankelijk van de samenstelling van het afval en van de fossiele brandstof die ze vervangt. Indien het afval bijvoorbeeld minder zwavel bevat dan de fossiele brandstof die ze vervangt, zal de zwaveluitstoot naar de lucht dalen en bijgevolg de zure regen verminderen. Bij de cementproductie zijn er geen rechtstreekse emissies naar water en bodem. Meer in het Engels

 

4. Hoe wordt industrieel afval verbrand?

Afvalverbrandingsovens omvatten een verbrandingskamer waarin het afval op hoge temperaturen wordt verbrand, een boiler waarin stoom wordt geproduceerd uit de warmte in de hete rookgassen en een stoomturbine die de stoom gedeeltelijk in elektriciteit omzet. Bovendien worden stof en schadelijke chemische stoffen uit de rookgassen verwijderd voordat deze in de atmosfeer worden uitgestoten. Dit zuiveringsproces van rookgassen leidt tot de lozing van afvalwater in het oppervlaktewater. Assen en andere vaste residuen gaan na verbranding gewoonlijk naar een stortplaats.

Afhankelijk van het soort afval, is een verschillend type verbrandingsoven meer of minder geschikt: Meer in het Engels

4.1 Een roterende verbrandingsoven (draaitrommeloven) is geschikt voor de meeste onderzochte soorten afval (oplosmiddelen en afvalolie, filterkoek, inkt- en verfresten). Ongeveer een vierde van de energie die het afval bevat, wordt met dit systeem teruggewonnen, voornamelijk in de vorm van stoom. Het systeem van natte gaswassing leidt tot het lozen van afvalwater in het oppervlaktewater. Meer in het Engels

4.2 Een wervelbedoven is beter geschikt voor de verbranding van fluff en slib afkomstig van waterzuivering. Meer dan een derde van de energie die het afval bevat, wordt met deze methode teruggewonnen in de vorm van stoom en elektriciteit. De manier van reinigen van de rookgassen (sproeidrogen) voorkomt elke lozing van afvalwater in het oppervlaktewater. Meer in het Engels

4.3 In beide gevallen zou de toevoeging van een ton afval, afhankelijk van de samenstelling ervan, de emissies naar het milieu verhogen. De herwonnen energie zou de totale behoefte aan elektriciteit en stoom, geproduceerd met andere energiebronnen beperken, wat op zijn beurt sommige emissies naar de atmosfeer voorkomt. Meer in het Engels

 

5. Hoe vergelijkt men de milieu-effecten?

5.1 De opties wat betreft de behandeling van afvalstoffen worden vergeleken volgens een procedure die men de Life Cycle Assessment of Levenscyclusanalyse (LCA) noemt en die rekening houdt met al de stappen van het proces: vanaf het transport en de voorbereiding van het afval, via de behandeling in cementovens of verbrandingsovens, tot de uiteindelijke behandeling van de emissies voor ze in het milieu worden uitgestoten. Teneinde de wetenschappelijke integriteit van de beoordeling te waarborgen, zijn de gebruikte methodes conform met de internationale ISO-norm 14044, die de voorwaarden bepaalt en richtlijnen geeft voor de LCA-procedure.

Om te beginnen onderzoekt de studie de uitstoot naar lucht, water en bodem en het gebruik van natuurlijke grond- en brandstoffen voor beide verwerkingsopties en dit op basis van de huidige situatie in België. Daarna wordt er berekend hoe emissies en het gebruik van grond- en brandstoffen zouden worden gewijzigd, mocht er een ton afval aan één van beide verwerkingsprocessen toegevoegd worden en aldus het gebruik van sommige van de energiebronnen (en de grondstoffen) zou vervangen. Tenslotte worden de milieu-effecten – positieve en negatieve – van deze wijziging gekwantificeerd. Meer in het Engels

5.2 De emissies en het gebruik van grond- en brandstoffen worden vertaald in een reeks milieu-effecten, namelijk het effect op de afname van de voorraden van fossiele brandstoffen en grondstoffen, het broeikaseffect, de ozonlaag, de menselijke gezondheid, de gezondheid van zoetwater-, mariene- en terrestrische ecosystemen, smog, zure regen en eutrofiëring (overmatige algengroei).

In deze beoordeling worden de CO2-emissies die niet voortvloeien uit de verbranding van fossiele brandstoffen, maar deel uitmaken van de koolstofcyclus – zoals CO2 uitgestoten door het verbranden van het organisch materiaal in slib of zaagsel – niet beschouwd als een bijdrage aan het broeikaseffect. Meer in het Engels

 

6. Welke behandelingsoptie leidt tot verminderde milieu-effecten?

Uit de studie kan, voor wat betreft de grote meerderheid van de milieu-effecten, worden geconcludeerd dat het gebruik van industrieel afval als alternatieve brandstof in de cementproductie gunstiger is voor het milieu dan de behandeling ervan in afvalovens.

Bij beide verwerkingsopties genereert het gebruik van een ton afval energie die anders uit andere bronnen had moeten worden gehaald, waaronder fossiele brandstoffen die bijdragen tot het broeikaseffect.

Afval en fossiele brandstoffen bevatten een zekere hoeveelheid energie (uitgedrukt in megajoules of MJ). In het geval van cementovens, is het verbranden van 1 MJ afval even efficiënt als het verbranden van 1 MJ fossiele brandstof. Wat betreft de productie van elektriciteit en stoom, zijn afvalverbrandingsovens veel minder efficiënt dan energiecentrales die op fossiele brandstoffen draaien, omdat slechts een klein gedeelte van de energie wordt teruggewonnen. Bijgevolg bespaart men fossiele brandstoffen door afval als alternatieve brandstof in de cementproductie te gebruiken.

Gewoonlijk levert de verbranding van afval assen op. In de cementproductie wordt deze as opgenomen in het uiteindelijke product en vervangt dus een deel van de grondstoffen die men anders aan het productproces had moeten toevoegen. Ingeval van verbranding wordt de overblijvende as naar stortplaatsen gebracht.

Is verbranden in een cementoven de beste optie voor specifiek afval, en gunstiger voor het milieu?

10 categorieën van milieu-effect 5 types afval
Oplosmiddelen & afvalolie Slib van afvalwater- behandeling Filterkoek van afvalwater- behandeling Verf – en Inktresten Fluff (plastic, textiel)
Uitputting van grondstoffen Ja Ja Ja Ja Ja
Broeikaseffect Ja Ja Ja Ja Ja
Ozonlaag Ja Ja Ja Ja Ja
Menselijke gezondheid Neen Ja Ja Ja Ja
Zoetwater ecosystemen Ja Ja Ja Ja Ja
Mariene ecosystemen Ja Neen Ja Ja Neen
Terrestrische ecosystemen Neen Ja Ja Neen Neen
Smog Ja Ja Ja Neen Ja
Zure regen Ja Ja Ja Ja Ja
Eutrofiëring Ja Ja Ja Ja Ja

Voor filterkoeken afkomstig van waterzuivering geldt dat verwerking in de cementproductie, ter vervanging van een deel van de fossiele brand- en grondstoffen, de gunstigste optie is, voor wat betreft alle onderzochte milieu-effecten. Voor de andere vier soorten industrieel afval is de behandeling in een cementoven de beste optie voor acht of negen van de tien beoordeelde milieu-effecten.

De milieu-effecten waarvoor behandeling in een afvalverbrandingsoven de beste optie is voor één of meerdere soorten afval, zijn effecten op de menselijke gezondheid, de mariene en terrestrische ecosystemen en smog. Voor de overblijvende zes milieu-effecten (vermindering hulpbronnen, globale opwarming, ozonlaag, zoetwater ecosystemen, zure regen en eutrofiëring) is behandeling in een cementoven de beste optie voor alle vijf soorten afval. Meer in het Engels

Meer details over de milieuevaluatie van de behandeling van:
 
 

7. Conclusie – Hoe kunnen de resultaten geïnterpreteerd worden en hoe betrouwbaar zijn ze?

Voor het overgrote deel van de milieu-effecten kwam men tot de conclusie dat het gebruik van industriële afvalstoffen als alternatief in de cementproductie beter is voor het milieu dan de verwerking in afvalverbrandingsovens. Meer in het Engels

7.1 Wat is het belangrijkst: het behoud van onze waterbronnen of het behoud van de ozonlaag? Er is geen objectief antwoord. Momenteel staat de klimaatverandering hoog op de politieke agenda's en zou mogelijk een hogere prioriteit kunnen krijgen bij het evalueren van de milieu-effecten. Wat betreft de klimaatverandering en vele andere milieu-effecten, leidt dit onderzoek tot de conclusie dat het gebruik van afval in de cementproductie, ter vervanging van een deel van de fossiele brand- en grondstoffen de beste optie is.

Maar de subjectieve beslissing over welk belang men hecht aan de onderscheiden milieu-effecten, moet bij de beleidsmakers blijven. Ten behoeve van de experts en de beleidsmakers zijn in het volledige rapport (niveau 3) de afgewogen resultaten (uitgedrukt in kunstmatige financiële eenheden) en onderliggende hypotheses beschikbaar. Meer in het Engels

7.2 Zelfs al maakt men gebruik van een andere beoordelingsmethode of ook al waren de karakteristieken van het afval of van het behandelingsproces afwijkend, dan nog blijven de getrokken conclusies overeind. Het uitvoerig testen van hoe de resultaten zouden veranderen als de onderliggende hypotheses anders zouden zijn (gevoelligheidsanalyse), vormde een belangrijk onderdeel van deze studie en bewees de betrouwbaarheid van de resultaten. Meer in het Engels


De Structuur in Drie Niveaus voor de communicatie van deze Levenscyclusanalyse is eigendom van GreenFacts asbl/vzw.