Local and small scale treatment system for organic waste in the Copenhagen area

Sammanfattning: Detta examensarbete är en del av ett EU-LIFE projekt, ‘Short circuiting the carbon andnutrient cycle between urban and rural districts by establishing three new systems for sourceseparation, collection and composting of organic waste in the greater Copenhagen area’, ivilket KTH och KVL samarbetar tillsammans med kommersiella aktörer i Danmark. Denhuvudsakliga målsättningen med Short-Circuitprojektet är att optimera en strategi för hur näringsämnen och organiskt kol kan återvinnas ur organiskt avfall. KTH:s del i projektet är att med hjälp av datamodellen ORWARE beräkna miljöeffekter för tre komposteringssystem.ORWARE står för ORganic WAste REsearch och är en datasimuleringsmodell för att genomföra miljösystemanalyser på avfallshanteringssystem. I detta examensarbete utarbetas skräddarsydda simuleringsmodeller för två system för att kunna beräkna och jämföra miljöeffekter. Det ena systemet beskriver kompostering vid Krogerup Farm och det andra ett system där förbränning av samma typ av avfall beskrivs. När en systemanalys genomförs i ORWARE används både Substansflödesanalys (SFA) ochLivscykelanalys (LCA). Grundämnen och substanser följs, liksom i en SFA, genom systemet.Förändringar i mängd och sammansättning, samt emissioner till vatten och luft kontrolleras.Emissionerna från de olika aktiviteterna i systemen adderas och miljöeffekerna beräknas,denna del av systemanalysen motsvarar livscykelinventeringen i en LCA. De miljöeffekter som studeras är växthuseffekt, försurning, eutrofiering och bildandet avfotokemiska oxidanter. Mängderna tungmetaller (bly, kadmium, kvicksilver, koppar, krom,nickel och zink) i det komposterade materialet beräknas och presenteras. Återvunna mängder av näringsämnen (kväve, fosfor och kalium) och organiskt kol bestäms också. Tre simuleringar genomförs, en för varje studerat scenario. Scenario 1 beskriver företaget Årstidernas insamling av separerat frukt- och grönsaksavfall i Köpenhamn. Det insamladeavfallet transporteras till Krogerup Farm, där det komposteras i en öppen kompost. Det komposterade materialet sprids därefter på ett fält på Krogerup som gödningsmaterial.Scenario 2 baseras på samma system som Scenario 1, med skillnaden att insamlingen är på enkortare sträcka och mängden avfall är större för varje insamlingstur. Scenario 3 beskriver enalternativ behandlingsmetod, där avfallet inte sorteras ut, utan förbränns tillsammans med det övriga hushållsavfallet. Emissionerna till luft och vatten från de olika aktiviteterna presenteras i kilogram per 100 kilogram insamlat vått avfall. För att beräkna och jämföra miljöeffekterna för varje scenario,multipliceras mängden av emitterad substans med en viktningsfaktor. Beroende på miljöeffekt varierar det vilka substanser som är aktuella samt värdet på viktningsfaktorerna. Mängderna av de återvunna näringsämnena multipliceras med emissionsfaktorer för att beräkna sluppna emissioner för Scenario 1 och 2. På samma sätt värderas emissioner från produktionen avmängderna elektricitet, värme och diesel som används eller produceras i scenarierna. För de givna data bidrar Scenario 3 mest till alla de fyra studerade miljöeffekterna. Den största orsaken är det höga vatteninnehållet i avfallet som leder till en komsumtion av både elektricitet och värme under förbränningen. För att kunna avgöra hur mycket olika parametrar bidrar till resultatet genomförs ett antal känslighetsanalyser. • En förminskad vattenhalt, 84%, leder till att Scenario 3 förbättras vad gäller växthuseffekt, försurning och bildandet av fotokemiska oxidanter. Detta beror på att både elektricitet och värme nu produceras under förbränningen. • Försurning och eutrofiering i Scenario 1 och 2 påverkas i hög grad av kvävehalten i avfallet. En hög halt leder till högre emissioner av NH3/NH4 från kompostgasen och under spridningen av komposterat material. • Hur långt fordonen färdas under insamlingen av avfallet och vid transporter är direktrelaterade till storleken på emissionerna för scenarierna. Ju längre sträcka, desto högre emissioner. • I de ursprungliga simuleringarna används data för elektricitet producerad i östraDanmark, och i känslighetsnalysen byts dessa ut mot data för västra Danmark. FörScenario 3 leder detta till högre emissioner till försurning, eutrofiering och bildandetav fotokemiska oxidanter. • Om mängden återvunnen slagg varieras påverkas eutrofieringen för Scenario 3. En kontroll av fullständighet ger att en större del av de data och den information som användsi Scenario 1 och 2 är uppmätta och platsspecifika jämfört med Scenario 3. Vid en kontroll av överrensstämmelse fås att de data som rör avfallets sammansättning samt processer vid kompostering, jord och förbränning inte hamnar inom ramarna. Tanken var från början att använda uppmätta och platsspecifika data för dessa aktiviteter. Några av de aktiviteter som har satts utanför systemgränsen kan vara relavanta för det slutgiltiga resultatet. Produktionen och behandlingen av de plastpåsar, som består av majsstärkelse, som används för insamligen av avfallet ingår inte i systemet. Inte heller miljöpåverkan från den del av slaggen som används vid vägbyggen. Ursprungligen skulle mängden återvunnet organiskt kol inkluderats i studien och värderats som mängd produceratkol i torv. Då mängderna är så små blir det dock ingen effekt på den totala miljöpåverkan ochdetta exkluderads därför ur studien. Om värderingen istället beräknas som en kolsänka kanske resultatet ändras. När alla resultat vägs samman kan slutsatsen dras att det småskaliga systemet att hantera avfallet, Scenario 1 och 2, är konkurrenskraftigt gentemot det storskaliga, Scenario 3, ur miljösynpunkt.