Onko BAT tilastotiedettä vain puolet kelpaa? Esa Vakkilainen * Lappeenranta University of Technology, Finland
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
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 0,5 2001 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
PP BREF miten edetty BREF (12.2001) Aloitettu uuden valmistelu, MR (11.2006) Draft (04.2010) Draft2 (05.2012) FD (07.2013) BATC (puuttuu vielä) http://eippcb.jrc.ec.europa. eu/reference/ 4
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
Miten pitäisi määrittää nykytaso? Kyselyllä? Tutkimuksella?
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!
Soodakattila NOx ominaispäästö Draft 2, 05.2012 8
Soodakattila NOx päästökonsentraatio Draft 2, 05.2012 9
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
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
Tilastoleikkiä NOx päästötasoilla Onko korrelaatiolla mitään virkaa? Esitettävä aineisto PP BAT Draft 2sta
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen 13 13
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Mustalipeän kuiva-aineen vaikutus = +0.51* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä DS75 ja ei 14 14
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan eukalyptus sellua = -0.27* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä euca ja ei 15 15
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan lehtipuusellua = +0.1* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä hw ja ei 16 16
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos väkevien hajukaasujen poltto = +0.22* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä CNG ja ei 17 17
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos bioliete poltossa = +0.15* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä biosludge ja ei 18 18
Soodakattila NOx ominaispäästö Eri puulajit, ML kuiva-aineet ja väkevät hajukaasut Vaikutus jos valmistetaan valkaisematonta sellua = -0.17* Keskiarvo 10 % 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä unbleached ja bleached 19 19
Jos sovitetaan kaikki yhtäaikaa NOx = 1.21+0.16(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
RB NOx kgno 2 /ADt Saantovaihtelun takia pitoisuus savukaasuissa vastaa ominaispäästökaistaa 2.50 Esim. 200 mg/nm 3 = 1.1 1.8 kg/adt 2.00 1.50 1.00 Sweden Finland Portugal France Spain Germany Austria 0.50 0.00 0 50 100 150 200 250 300 NOx pitoisuus savukaasuissa mg/nm 3 Käyttäjä voi vaikuttaa pitoisuuteen mutta ei kgno 2 /ADt lukukertoimeen 20.5.2012 Vakkilainen 21
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 1.02 157 6263 91 0.40 3.06 0.012 78 0.35 132 Hardwood Lehtipuu 1.32 177 7213 11 0.07 2.78 0.010 39 0.28 60 Softwood Havupuu 1.16 158 7487 21 0.09 6.67 0.010 45 0.35 75 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 0.73 143 5308 18 0.05 1.09 0.002 26 0.15 25 Hardwood Lehtipuu 0.96 138 6642 4 0.01 1.09 0.001 13 0.13 12 Softwood Havupuu 0.91 133 6857 4 0.00 0.40 0.001 8 0.07 20 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? 22 20.5.2012 Vakkilainen
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
Miten pitäisi määrittää BAT AEL? Tilastotieteellä? Huutoäänestyksellä?
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
Kesäkuu 2014 keskimääräinen NO 2 päästötaso Euroopassa 26
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
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
Ehdotetut NOx emissiorajat soodakattila, Havu (SW) 120 180, lehti (HW) 120 200 mg/nm 3 SW SW HW HW 29 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen
Ehdotetut NOx emissiorajat soodakattila, ka <75 % Havu (SW) 0.8 1.4, Lehti (HW) 0.8 1.4 kg/adt ka 75-83 % Havu (SW) 1.0 1.6, Lehti (HW) 1.0 1.7 kg/adt Vaikutus jos valmistetaan eukalyptus sellua = -0.27* SW HW 21.8.2011 Vakkilainen, Luostarinen *Ero laskettu tehdaskeskiarvojen välillä euca ja ei 30 30
Onko NOx ero 0.2 kg/adt (ML kuiva-aine) oikein? Kuva 3.44 sivu 311 31 20.5.2012 Vakkilainen
Concentration, mg/nm3 Kritiikki #5 Osakuorma ja muutostilanteet 400 350 300 SO2 NOx CO TRS 250 200 150 100 50 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 Päästörajat PP BREFissä perustuvat vuosi- ja kuukausikeskiarvoihin. Kattilan kuorma tai muu ajotapa ei vaikuta päästötasoon. Kysymys kuuluukin pitäisikö osakuormille asettaa rajoja. 32
2013 Esitetyt päästötasot PP BREF dokumentti ei enää esitä sellutehdastason päästöjä. Sen sijaan löytyy paljon yksityiskohtaisemmat BAT-AELt ilmapäästöille soodakattiloille, meesauuneille ja hajukaasujen polttolaitteille. 2013 dokumentti jakaa päästöjä kategorioihin, joiden tarkoitus on kuvata erilaisia toimintaympäristöjä, kuten eri kuiva-ainetasoja, käytettyjä puulajeja, prosessin ikää ym. Muutoksia siis tehty! 33
Miten päästöt muuttuneet 2001-2010 Ref. Luostarinen, Kari; Cardoso, Marcelo; Jouttijärvi, Timo and Vakkilainen, Esa, 2014 International Chemical Recovery Conference, June 8-13 2014, Tampere, Finland.
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 2010. Lisäksi mietittiin kuiva-aineen vaikutusta. 35
Muutokset soodakattiloiden NOx-päästöissä 2001-2010 NOx päästöjen keskiarvo väheni 1,53 kgno 2 /ADt vuonna 2001 arvoon 1,24 kgno 2 /ADt vuonna 2010 Soodakattilat joissa kuiva-aine 68-71 % keskiarvo 1,0 kgno 2 /ADt, Soodakattilat joissa kuiva-aine 80-85% keskiarvo 1,48 kgno 2 /ADt. 36
Muutokset soodakattiloiden SO 2 -päästöissä 2001-2010 2001 rikkidioksidipäästöt olivat 0,604 kg SO 2 /ADt. 2010 keskiarvo oli vain 0,075 kg SO 2 /ADt 37
Rikkipäästöt SO2 2010 Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kuiva-aineen funktiona Kuiva-aine Dry solids Kattiloiden Number of lukumäärä mills Average Keskiarvopäästö emission [%] [-] [kgso 2 /ADt] 68-71 8 0,110 72-75 14 0,069 76-79 5 0,072 80-85 7 0,040 NOx päästöjen keskiarvo nousee kuiva-aineen noustessa. SO2 päästöjen keskiarvo laskee kuiva-aineen noustessa. Ristikkäisvaikutus! 38
Muutokset soodakattiloiden TRS-päästöissä 2001-2010 (vain Suomen data) TRS päästön keskiarvo oli 0,127 kg/adt vuonna 2001 ja 0,010 kg/adt vuonna 2010. Kokonaisvähenemä oli 90 % vuodesta 2001 vuoteen 2010. 39
TRS päästöt 2010 Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kuiva-aineen funktiona Kuiva-aine Dry solids Kattiloiden Number lukumäärä of mills Average Keskiarvopäästö emission [%] [-] [kgs/adt] 68-71 5 0,086 72-75 9 0,020 76-79 3 0,014 80-85 6 0,005 NOx päästöjen keskiarvo nousee kuiva-aineen noustessa. TRS päästöjen keskiarvo laskee kuiva-aineen noustessa. Ristikkäisvaikutus! 40
CO päästöt 2010 Ruotsin ja Suomen soodakattiloista kattilan käynnistysvuoden funktiona 41
Muutokset soodakattiloiden pölypäästöissä 2001-2010 (vain Suomen data) Keskipölypäästö oli 0.421 kg/adt vuonna 2001 ja 0.303 kg/adt vuonna 2010. 42
Loppuyhteenveto Sellun tuotannon päästöt vähenivät 2001 -> 2010. 2001 rikkipäästö 0,604 ja 2010 0,075 kg SO 2 /ADt. 2001 pölypäästö 0,421 ja 2010 0,303 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
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
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 1.46 200 7289 8 0.08 1.5 0.04 16 0.14 Finland 1.47 187 7299 14 0.06 2.5 0.01 37 0.30 France 1.20 155 7696 12 0.08 0.4 0.00 39 0.31 Germany 1.22 161 7574 2 0.02-0.00 8 0.07 Portugal 0.93 165 6055 41 0.09 3.9 0.02 38 0.22 Spain 0.99 127 7121 156 0.63 2.7 0.02 126 0.43 Sweden 1.06 149 7236 21 0.08 12.1 0.01 57 0.40 20.5.2012 Vakkilainen 46
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 200 7700 1.54 7200 1.44 6200 1.24 Meesauuni 250 800 0.20 740 0.185 650 0.16 CNCG kattila 400 100 0.04 100 0.04 100 0.04 Yhteensä N.A. 1.78 1.67 1.44 20.5.2012 Vakkilainen