Onko BAT tilastotiedettä vain puolet kelpaa? Esa Vakkilainen. Lappeenranta University of Technology, Finland

Transkriptio

1 Onko BAT tilastotiedettä vain puolet kelpaa? Esa Vakkilainen * Lappeenranta University of Technology, Finland

2 Metsäteollisuuden BAT prosessi Euroopan Unioni käyttää IPPC BREF dokumenttia teollisuuden päästöjen rajoittamisprosessissa. BAT kertoo miten asianmukaista tekniikkaa ja valvontaa käyttäen päästään ympäristönsuojelussa korkealle tasolle. Vaikka päästöt ovat vähentyneet niin metsäteollisuus tuottaa edelleen päästöjä. Tämä esitys keskittyy sellutehtaiden ilmapäästöihin. Mielipiteet esityksessä ovat omia henkilökohtaisia mielipiteitäni 2

3 BAT päästötasot 2001 Emission Unit Kraft pulping Recovery boiler SO 2 kg(s)/adt 0,2 0,4 <0,1 TRS kg(s)/adt 0,1 0,2 <0,1 NOx kg(no 2 )/ADt 1,0 1,5 0,7 1,1 Dust kg/adt 0,2 0,5 0,2 0, PP BREF dokumentti määritti BAT päästötasot ilmaan mm. soodaprosessista ja soodakattilasta. Soodakattila on sellutehtaan ilmapäästöjen suurin lähde vaikka sen osuus esimerkiksi rikkidioksidista (SO 2 ) ja redusoituneista rikkiyhdisteistä (TRS) voi olla pieni. Meesauuni on toinen iso ilmapäästöjen lähde. Hajapäästöt prosessilaitteista ja jäteveden käsittelystä ovat yleensä varsin pieniä. 3

4 PP BREF miten edetty BREF ( ) Aloitettu uuden valmistelu, MR ( ) Draft ( ) Draft2 ( ) FD ( ) BATC (puuttuu vielä) eu/reference/ 4

5 Otettiinko Direktiivi 2008/1/EC huomioon? BAT tarkoittaa integroitua lähestymistapaa (erityyppisiä ympäristövaikutuksia tarkastellaan yhdessä) ja siinä huomioidaan ristivaikutukset. Artikkeli 9(4) vaatii huomioimaan Prosessissa käytetyn tekniikan Maantieteellisen sijainnin ja Paikalliset olosuhteet 5

6 Miten pitäisi määrittää nykytaso? Kyselyllä? Tutkimuksella?

7 Suoritettiin tiedonkeruu nykytilasta Kaikille tehtaille lähetettiin kysely päästötasoista Iso osa tehtaista vastasi Nimettömyys ei toteutunut Ilmoitetut arvot otettiin kritiikittömästi dokumenttiin Selvästi vääriäkin arvoja meni läpi Ei ollut mahdollista korjata annettuja arvoja Mittaustarkkuudesta ei ollut tietoa Mittaustavasta ei ollut tietoa Nousee kysymys voitaisiinko päästötasoista tehdä erillinen tieteellinen selvitys luotettavuuden lisäämiseksi!

8 Soodakattila NOx ominaispäästö Draft 2,

9 Soodakattila NOx päästökonsentraatio Draft 2,

10 Kritiikki #1 - Nykytila PP BREF arvojen pitäisi perustua käytettävään tekniikkaan ja siihen miten laitos on suunniteltu, sitä käytetään, huolletaan ja miten se poistetaan käytöstä. Prosessin aikana ei pohdittu voidaanko olemassa olevia laitteita muuttaa siten että ne toimisivat uusilla PP BREF BAT-AEL rajoilla. Ei pohdittu miten uusimmat tehtaat esim. vuoden 2000 jälkeen käyttöön otetut toimivat vanhoihin verrattuna. Ei pohdittu mitä vaaditut PP BREF AEL päästövähenemät tarkoittaisivat taloudellisessa mielessä. Nousee kysymys voidaanko päästötasoista todellakin päättää ilman että pohditaan uusimman tekniikan roolia. 10

11 Ehdotus #1 - Nykytila Voisiko esimerkiksi European Environment Agency (EEA) tehdä nykytiladokumentin eikä BAT BREF dokumentin tekijä? Nykytiladokumenttia voisi myös päivittää riippumatta BAT BREF etenemisestä 11

12 Tilastoleikkiä NOx päästötasoilla Onko korrelaatiolla mitään virkaa? Esitettävä aineisto PP BAT Draft 2sta

13 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen 13 13

14 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Mustalipeän kuiva-aineen vaikutus = +0.51* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä DS75 ja ei 14 14

15 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan eukalyptus sellua = -0.27* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä euca ja ei 15 15

16 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan lehtipuusellua = +0.1* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä hw ja ei 16 16

17 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos väkevien hajukaasujen poltto = +0.22* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä CNG ja ei 17 17

18 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos bioliete poltossa = +0.15* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä biosludge ja ei 18 18

19 Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan valkaisematonta sellua = -0.17* Keskiarvo 10 % Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä unbleached ja bleached 19 19

20 Jos sovitetaan kaikki yhtäaikaa NOx = (HW)-0.09(EUC)+0.10(CNCG)- 0.04(UNB)-0.06(BS)+0.41(DS75) HW jos sellu tehdään lehtipuusta EUC jos sellua tehdään eukalyptuksesta CNCG jos väkeviä hajukaasuja poltossa UNB jos tehdään valkaisematonta sellua BS jos biolietettä poltossa DS75 jos mustalipeän kuiva-aine yli +75 % 20

21 RB NOx kgno 2 /ADt Saantovaihtelun takia pitoisuus savukaasuissa vastaa ominaispäästökaistaa 2.50 Esim. 200 mg/nm 3 = kg/adt Sweden Finland Portugal France Spain Germany Austria NOx pitoisuus savukaasuissa mg/nm 3 Käyttäjä voi vaikuttaa pitoisuuteen mutta ei kgno 2 /ADt lukukertoimeen Vakkilainen 21

22 Puulajin vaikutus päästötasoon kg/adt mg/m 3 n m 3 /n/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n BREF Keskiarvo, upper value BREF Nox Nox flow SO2 SO2 TRS TRS dust dust CO Euca Euka Hardwood Lehtipuu Softwood Havupuu kg/adt mg/m 3 n m 3 /n/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n BREF Alin lower arvo, value BREF Nox Nox flow SO2 SO2 TRS TRS dust dust CO Euca Euka Hardwood Lehtipuu Softwood Havupuu BAT BREF AEL ei määrittele eukalyptukselle eri arvoja! Miksi? Voidaanko olettaa että kaikki kattilat voivat aina helposti ja edullisesti mistään muusta päästöstä tai toiminta-arvosta riippumatta päästä alle keskiarvon? Onko alin arvo tilastollisesti minkään arvoinen? Vakkilainen

23 Ehdotus #2 Päästöaineiston tilastollinen käsittely Voisiko päästöaineiston tilastollisen käsittely tehdä joku muu eikä BAT BREF dokumentin tekijä? Tilastollista käsittelyä voidaan tehdä riippumatta BAT BREF etenemisestä 23

24 Miten pitäisi määrittää BAT AEL? Tilastotieteellä? Huutoäänestyksellä?

25 Vuoden 2011 keskimääräinen NO 2 päästötaso Euroopassa Objective Averaging perid Limit or threshold value Number of allowed exceedances Human health One hour 200 µg/m 3 18 hours per year Human health Calendar year 40 µg/m 3 Alert One hour 400 µg/m 3 Vegetation Calendar year 30 µg/m 3 25

26 Kesäkuu 2014 keskimääräinen NO 2 päästötaso Euroopassa 26

27 Kritiikki #2 Kaikille sama vaatimus PP BREF arvojen pitäisi huomioida Direktiivi 2008/1/EC Artikkeli 9(4) Maantieteellinen sijainti ja Paikalliset olosuhteet Nousee kysymys onko kaikille annettava tiukennetut päästöt jos jossain on ongelmia? 27

28 Kritiikki #3 Miksi NOx alennus oli tarpeen? Matalimmat NOx pitoisuudet ovat kaupunkien ulkopuolella ja korkeimmat pitoisuudet asutuilla alueilla. Korkeimmat NO 2 pitoisuuden missä paljon liikennettä ja hiilen polttoa. Metsäteollisuus pääsääntöisesti harvaan asulla seudulla. Liikenteen NO 2 päästö kolme kertaa teollisuuden kokonaispäästö. Ilmeisesti EU-tasoista ilman laatuselvitystä metsäteollisuuspaikkakunnilla ei ole tehty. Nousee kysymys olisiko ensin tiedettävä mitä päästöjä pitää vähentää ennen kuin niitä vähennetään? 28

29 Ehdotetut NOx emissiorajat soodakattila, Havu (SW) , lehti (HW) mg/nm 3 SW SW HW HW Vakkilainen, Luostarinen

30 Ehdotetut NOx emissiorajat soodakattila, ka <75 % Havu (SW) , Lehti (HW) kg/adt ka % Havu (SW) , Lehti (HW) kg/adt Vaikutus jos valmistetaan eukalyptus sellua = -0.27* SW HW Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä euca ja ei 30 30

31 Onko NOx ero 0.2 kg/adt (ML kuiva-aine) oikein? Kuva 3.44 sivu Vakkilainen

32 Concentration, mg/nm3 Kritiikki #5 Osakuorma ja muutostilanteet SO2 NOx CO TRS Päästörajat PP BREFissä perustuvat vuosi- ja kuukausikeskiarvoihin. Kattilan kuorma tai muu ajotapa ei vaikuta päästötasoon. Kysymys kuuluukin pitäisikö osakuormille asettaa rajoja. 32

33 2013 Esitetyt päästötasot PP BREF dokumentti ei enää esitä sellutehdastason päästöjä. Sen sijaan löytyy paljon yksityiskohtaisemmat BAT-AELt ilmapäästöille soodakattiloille, meesauuneille ja hajukaasujen polttolaitteille dokumentti jakaa päästöjä kategorioihin, joiden tarkoitus on kuvata erilaisia toimintaympäristöjä, kuten eri kuiva-ainetasoja, käytettyjä puulajeja, prosessin ikää ym. Muutoksia siis tehty! 33

34 Miten päästöt muuttuneet Ref. Luostarinen, Kari; Cardoso, Marcelo; Jouttijärvi, Timo and Vakkilainen, Esa, 2014 International Chemical Recovery Conference, June , Tampere, Finland.

35 Muutokset soodakattilan ilmapäästöissä vuodesta 2001 vuoteen 2010 Päästöt ovat muuttuneet 2001 PP BREF voimaantulon jälkeen. Käytettävissä oli tietoa Suomen ja Ruotsin tehtaiden päästöistä 2001 ja Lisäksi mietittiin kuiva-aineen vaikutusta. 35

36 Muutokset soodakattiloiden NOx-päästöissä NOx päästöjen keskiarvo väheni 1,53 kgno 2 /ADt vuonna 2001 arvoon 1,24 kgno 2 /ADt vuonna 2010 Soodakattilat joissa kuiva-aine % keskiarvo 1,0 kgno 2 /ADt, Soodakattilat joissa kuiva-aine 80-85% keskiarvo 1,48 kgno 2 /ADt. 36

37 Muutokset soodakattiloiden SO 2 -päästöissä rikkidioksidipäästöt olivat 0,604 kg SO 2 /ADt keskiarvo oli vain 0,075 kg SO 2 /ADt 37

38 Rikkipäästöt SO Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kuiva-aineen funktiona Kuiva-aine Dry solids Kattiloiden Number of lukumäärä mills Average Keskiarvopäästö emission [%] [-] [kgso 2 /ADt] , , , ,040 NOx päästöjen keskiarvo nousee kuiva-aineen noustessa. SO2 päästöjen keskiarvo laskee kuiva-aineen noustessa. Ristikkäisvaikutus! 38

39 Muutokset soodakattiloiden TRS-päästöissä (vain Suomen data) TRS päästön keskiarvo oli 0,127 kg/adt vuonna 2001 ja 0,010 kg/adt vuonna Kokonaisvähenemä oli 90 % vuodesta 2001 vuoteen

40 TRS päästöt 2010 Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kuiva-aineen funktiona Kuiva-aine Dry solids Kattiloiden Number lukumäärä of mills Average Keskiarvopäästö emission [%] [-] [kgs/adt] , , , ,005 NOx päästöjen keskiarvo nousee kuiva-aineen noustessa. TRS päästöjen keskiarvo laskee kuiva-aineen noustessa. Ristikkäisvaikutus! 40

41 CO päästöt 2010 Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kattilan käynnistysvuoden funktiona 41

42 Muutokset soodakattiloiden pölypäästöissä (vain Suomen data) Keskipölypäästö oli kg/adt vuonna 2001 ja kg/adt vuonna

43 Loppuyhteenveto Sellun tuotannon päästöt vähenivät > rikkipäästö 0,604 ja ,075 kg SO 2 /ADt pölypäästö 0,421 ja ,303 kg/adt. Useita kysymyksiä nousi esiin: Miten määritellä nykytilanne? Miten määritellä BAT-AEL taso? Pitäisikö nykyinen tilanne, maantiede yms. Vaikuttaa asiaan? Pitäisikö uusimman tekniikan tason vaikuttaa asiaan? Miten huomioidaan ristikkäisvaikutus? Miten säädellään muutostilanteita? Miten saadaan mahdollisimman tarkka mittausdata? 43

44 Suosituksia On tarkasteltava, mitä ympäristölupaprosessiin liittyviä asioita liikesalaisuuteen vedoten voidaan pitää luottamuksellisina. Laajojen tieteellisten asiantuntijaryhmien kuuleminen tai tieteellisten asiantuntijaryhmien työskentely uudenlaisiin tekniikoihin liittyen on tärkeää. Toimintatavoiltaan vastaava vertailukohta voisi olla ympäristötieteen asiantuntijoista koottu, hallitusten välinen ilmastonmuutospaneeli IPCC. Olisiko tarpeellista perustaa asiantuntijapaneeli, jossa on edustus viranomaisista, toiminnanharjoittajista ja tutkijoista ja jonka jäsenet kutsuu ympäristöministeriö. Se pyrkisi tunnistamaan heikotkin signaalit mahdollisista uusista riskeistä. 44

45 45

46 SK päästökeskiarvot maittain kg/adt mg/m 3 n m 3 /n/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt mg/m 3 n kg/adt Averages NOx NOx flow SO 2 SO 2 TRS TRS dust dust Austria Finland France Germany Portugal Spain Sweden Vakkilainen 46

47 Saanto Prosessi Emissio Havu, 45% Koivu, E. urograndis 48% E. globulus, 53% mg/nm 3 Nm 3 / ADt kg NO 2 /ADt Nm 3 / ADt kg NO 2 /ADt Nm 3 / ADt kg NO 2 /ADt Soodakattila Meesauuni CNCG kattila Yhteensä N.A Vakkilainen