Teollisuuden sivuvirrat ja niiden hyödyntäminen symbioosituotteina Prof. Olli Dahl, Puhtaat teknologiat tutkimusryhmä Oulu, Marraskuu 2012 Kemiantekniikan korkeakoulu PL 16300, 00076 Aalto Puh: +358 40 5401070 sähköposti: olli.dahl@aalto.fi
Sisältö Taustaa Kiinteiden sivuainevirtojen muodostuminen ja jätteiden määrät Suomessa Teollisuutta ohjaavat tekijät ja sivuainevirtojen hyödyntämistä koskevat säädökset Elinkaariarviointi osana poikkiteollisten sivuainevirtojen hyödyntämistä Teollinen ekologia ja - symbioosi käsitteet Mitä symbioosituotteet ovat? Elinkaarilaskentaesimerkki symbioosituotteille Näkökulmia kaivosteollisuuden sivuainevirtojen hyödyntämiseen Johtopäätökset
Kiinteiden sivuainevirtojen muodostuminen? LISÄAINEET ILMAPÄÄSTÖT MELU Tuhkat 1,6 milj. t/a - Kivihiili 1,0 milj. t/a - Puu 0,6 milj. t/a RAAKA-AINE PROSESSI LOPPUTUOTE VESI JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET Puu Kuori
Teollisuutta ohjaavat tekijät ja sivuainevirtojen hyödyntämistä koskevat säädökset Jätedirektiivi 2008 IPPC direktiivi 1996 IE direktiivi 2011 BREF asiakirjat BAT IPP LISÄAINEET ILMAPÄÄSTÖT MELU RAAKA-AINE PROSESSI LOPPUTUOTE Reach asetus 2007 VESI Uudistettu Ympäristölupa 2000- Ympäristösuojelun ohjauskeinot JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET Hallintajärjestelmät EMAS, ISO, yms. Kiinteiden virtojen hyödyntäminen Jätelainsäädäntö Uusi jätedirektiivi Kemikaalilainsäädäntö REACH-asetus Rakennustuotelainsäädäntö Rakennustuotedirektiivi Lannoiteasetus
Jätteiden määrät Suomessa Lähde: tilastokeskus
Elinkaariarviointi osana poikkiteollisten sivuainevirtojen hyödyntämistä teollinen ekologia ja symbioosi käsitteet Teollisen ekologian näkökulma tarkoittaa teollisen systeemin kokonaisvaltaista ja poikkiteollista tarkastelua ekosysteeminä, joka muodostaa erilaisten prosessien ja virtojen verkoston. Teollinen symbioosi on osa teollista ekologiaa ja se tarkoittaa ekosysteemin sisäisten prosessien ja virtojen symbioosin kaltaista vuorovaikutusta ja hyödyntämistä, kuten jäännösvirtojen prosessointia uusiksi symbioosituotteiksi.
Mitä symbioosituotteet ovat? LISÄAINEET ILMAPÄÄSTÖT MELU Sellu RAAKA-AINE PROSESSI LOPPUTUOTE VESI JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET LISÄAINEET ILMAPÄÄSTÖT MELU Energia LISÄAINEET ILMAPÄÄSTÖT MELU Symbioosituote RAAKA-AINE PROSESSI LOPPUTUOTE RAAKA-AINE PROSESSI LOPPUTUOTE VESI JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET VESI JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET RAAKA-AINE LISÄAINEET VESI ILMAPÄÄSTÖT MELU PROSESSI JÄTEVESI KIINTEÄT JÄTTEET Teräs LOPPUTUOTE Tehdään sekundääriraaka-aineista uusia tuotteita ja korvataan niillä jo olemassa olevia primääriraaka-aineista tehtyjä tuotteita! Oletus on, että uudet tuotteet eivät sisällä liikaa haitta-aineita - Onko tässä järkeä?
Elinkaarilaskentaesimerkki symbioosituotteille Elinkaariarvioinnin (LCA) kohteena on ollut integroidun sellu- ja paperitehtaan ja energialaitoksen sekä terästehtaan ja kaivoksen jäännösvirtojen kierrättäminen uusien symbioosituotteiden sekundääriraaka-aineiksi. Lähtökohtana ISO 14044 ja 14040 standardien mukainen elinkaariarviointi (LCA).
Elinkaarilaskentaesimerkki symbioosituotteille Voimalaitos Sellutehdas kalkkijäte pohjatuhka lentotuhka Paperitehdas viherlipeä sakka Terästehdas jatkuvavalukuona mikserikuona liete Kaivos sivukivi Uudet symbioosituotteet Maaparannuspelletti Alempiarvoinen betoni Kaivostäyte
Elinkaarilaskentaesimerkki symbioosituotteille Tarkasteltavat sekundäärituotteet: 1) maanparannuspelletti, 2) alempiarvoinen betoni ja 3) kaivostäyte Vertailukohtana käytetyt primäärituotteet: 1) kaupallinen maanparannuskalkki, 2) kaupallinen betoni (OPC), 3) kaupallinen kaivostäyte (OPC) ja 4) kaatopaikan perustaminen ja jätteen käsittely.
Ravinnepelletin valmistaminen Betoniporsaan valmistaminen Kaivostäyttö ei sementtiä Kaivostäyttö sementti mukana
Materiaalit ja menetelmät Laskennassa käytettiin GaBi 4.4 ohjelmaa ja sen tietokantoja Sekundäärituotteiden valmistusprosesseja koskeva data kerättiin suoraan teollisuudelta. Elinkaariarvioinnin avulla vertailtiin eri tuotteiden valmistusprosessien aiheuttamia ja erityisesti ilmaston lämpenemiseen vaikuttavia kuormituksia. Ilmaston lämpenemistä edistävän kuormituksen mittarina käytettiin Ilmastonlämpenemispotentiaalia (Global Warming Potential, GWP (kg, CO 2 -Ekviv.) Toiminnallisena yksikkönä 1000 kg valmista lopputuotetta (symbioosituote tai primääriraaka-aineista valmistettu tuote)
LCA tulokset, 1000 kg lopputuotetta Tapaus GWP (kg, CO 2 -Ekviv.) CO 2 (kg) Sekundäärituotteet Maanparannuspelletti 1,6 1,6 Alempiarvoinen betoni 2,0 1,9 Kaivostäyte 0,13 0,12 Primäärituotteet Maanparannuskalkki 12,2 11,4 NPK 15-15-15 lannoite 1497 845 Betonielementti 124 119 Portland sementti 899 885 Kaivostäyte (Portland sementti) Kuonan käsittely ja loppusijoittaminen Kaatopaikka käsittely yhdyskuntajäte 1,5 1,4 5,6 5,0 6,9 6,2
Näkökulmia kaivosteollisuuden sivuainevirtojen hyödyntämiseen Jätteiden määrä oli 40 Mt vuonna 2009; määrä on valtava muihin jätteisiin verrattuna ja tulee kasvamaan Jätteiden tekniset ominaisuudet ja niiden mahdollisesti sisältämät arvoaineiden / haitta-aineiden määrät ja kemialliset / fysikaaliset ominaisuudet ovat ratkaisevia hyödyntämisen kannalta Jätteiden syntyhistoria olisi tunnettava ja voidaanko em. ominaisuuksiin vaikuttaa niiden syntyhetkellä tai hieman ennen sitä Hyödyntämisen esteenä voi olla maantieteellinen etäisyys syntypaikan ja mahdollisen käyttökohteen välillä Lopputuotteen tai mahdollisen symbioosituotteen hiilijalanjälki kasvaa liian isoksi pitkästä kuljetusmatkasta johtuen
Näkökulmia kaivosteollisuuden sivuainevirtojen hyödyntämiseen Myös kuljetuskustannukset voivat rajoittaa hyödyntämistä /tn Rekkakuljetuksen hinta, alv. 0 % Arvio km Tulee myös muistaa, että joskus kaivostoiminta loppuu ja maisemointi alkaa!
Suositukset elinkaarilaskennan perusteella Prosessiteollisuuden / kaivosten kannattaa selvittää teollisen ekologian ja symbioosin paikallinen potentiaali ja erityisesti mahdollisuudet materiaalitehokkuuteen ja energian kulutuksen minimointiin Elinkaariajattelu kannattaa integroida osaksi strategista päätöksentekoa ja ympäristöjohtamista Symbioosituotteiden kehittämisessä tulisi huomioida erityisesti uusien tuotteiden ja sekundääriraaka-aineiden fysikaaliset, kemialliset, biologiset ja tekniset ominaisuudet Viranomaisohjaus tulee olemaan merkittävässä asemassa symbioosituotteiden hyväksynnässä ja hyödyntämisessä, joten tietoa niiden eduista ja hyvistä käytänteistä tulee levittää aktiivisesti. Huom! Jos ympäristönsuojelun kokonaisuuden kannalta ei löydy perusteita symbioosituotteiden tai erijakeiden hyödyntämiselle, niin tulisi harkita jätestatuksen poistamista tai ainakin jäteveron poistamista em. jakeiden osalta.
Johtopäätökset Sivuainevirtojen / jätteiden hyödyntämisessä pitäisi siirtyä tutkimuksesta ja selvityksistä käytännön toimiin Laatujärjestelmät myös osaksi sivuainevirtojen tuotteistusta Lainsäädäntö on saatava ketteräksi - nykyiset liian byrokraattisia Kokonaisvaltaista ajattelua tulisi kehittää, jotta ympäristönsuojelun kannalta paraat mahdolliset hyödyntämistavat ja reitit voitaisiin tunnistaa Symbioosituotteiden valmistusta on kehitettävä ja tuettava siellä, missä niille on selvä potentiaali LCA ajattelu tukee hyödyntämistä
Kiitos! Me emme ole perineet maata esi-isiltämme, vaan lainaamme maan lapsiltamme. Antoine de Saint-Exupéry