Förbränning Översiktlig metodbeskrivning

Förbränning har under flera decennier tillämpats som metod för destruktion av såväl blandat icke-farligt avfall som farligt avfall. Behandling av förorenade jordar med förbränning utgör i allmänhet inget ”förstahandsalternativ” eftersom kostnaden är förhållandevis hög. Däremot har förbränning i flera fall tillämpats för att destruera koncentrerade föroreningsextrakt som erhålls vid tillämpning av olika koncentrationsmetoder som t ex jordtvättning, termisk desorption och vakuumextraktion.

Vid förbränning omvandlas de organiska föroreningarna till oorganiska restprodukter. Avfallet eller den förorenade jorden hettas upp i närvaro av syre. Förbränning sker vid väsentligt högre temperatur än termisk desorption som uteslutande syftar till att ”driva av” föroreningar från det förorenade materialet. I huvudsak tillämpas två olika typer av förbränningsanläggningar vid förbränning av förorenade jordar och farligt avfall:

x Roterande ugn x Fluidiserande bädd

Den roterande ugnen utgörs av en svagt lutande cylinder som roterar kring sin horisontella axel. Förbränning sker i temperaturintervallet 1200-1400 o_{C. I den fluidiserande bädden sker}

förbränningen under samtidig inblåsning av luft/syre via en bädd som förutom förorenad jord/ avfall även innehåller icke-brännbart material (kalk, sand m m). Till följd av luftinblåsningen kommer bädden att uppträda som ett svävande stoft, d v s den fluidiserar. Fluidiserande bädd benämns också ibland ”virvelbäddspanna”. Förbränningstemperaturen i en fluidiserande bädd är väsentlig lägre än i en roterande ugn, ca 800-900 oC.

Styrande faktorer

Förbränningens behandlingsresultat styrs i första hand av avfallets eller den förorenade jordens innehåll av organiskt brännbart material. Oorganiskt och därmed icke-brännbart material hamnar i askor eller slaggprodukter och kan således inte destrueras.

Behandlingsresultatet styrs också av i vilken utsträckning processen förmår att destruera eller omhänderta oförbrända gaser som på ett tidigt stadium i förbränningsprocessen avgår från materialet. Om erforderliga reningsfilter och/eller efterbrännkammare saknas kommer dessa gaser att okontrollerat avgå till atmosfären.

För destruktion av högmolekylära dioxiner/furaner erfordras att en hög temperatur upprätthålls i ugnszonen under hela förbränningsprocessen. Enklare dioxiner/furaner kan destrueras redan vid en förbränningstemperatur av 900 oC, medan destruktion av högklorerade dioxiner/furaner erfordrar en förbränningstemperatur överstigande 1000 o_C.

Projektering och systemdesign

I Skandinavien och övriga Europa utförs förbränning av förorenade jordar eller koncentrerade extrakt från olika efterbehandlingsprocesser så gott som uteslutande i fasta och noggrant kontrollerade förbränningsanläggningar. Dessa är i allmänhet konstruerade med syfte att förbränna farligt avfall i fast eller flytande form. Någon justering/ombyggnad av anlägg- ningarna för att behandla/destruera organiska föroreningsämnen i förorenade jordar och sediment brukar i allmänhet inte erfordras. Inte heller genomförs laboratorie- och bänk- skaleförsök med syfte att klarlägga förbränningsmetodernas tillämpbarhet.

Däremot är det viktigt att föroreningsinnehållet är noggrant kartlagt och dokumenterat. Högklorerade organiska föreningar (dioxiner, furaner och plana-PCB) destrueras först vid relativt höga temperaturintervall. Förekomsten och sammansättningen av dessa ämnen måste därför vara dokumenterad för att erforderlig förbränningstemperatur, syrgashalt, uppehållstid m m skall kunna förutsägas.

Vidare innebär förekomst av lågklorerade flyktiga och halvflyktiga kolväten risk för uppkomst/bildning av dioxiner, särskilt då lägre förbränningstemperaturer tillämpas vilket fallet är vid tillämpning av fluidiserande bädd. Fluidiserande bädd kan därför behöva kompletteras med efterbrännkammare för behandling av dioxiner i utgående rökgaser.

Omhändertagandet av restprodukterna (slagg, askor m m) är till stor del beroende av det ursprungliga materialets metallinnehåll vilket således måste vara kartlagt.

Tillämpning

Förbränning kan tillämpas för att destruera i stort sett alla former av organiska förorenings- ämnen. Metoden är dock i första hand avsedd för att destruera sådana föroreningsämnen som inte kan behandlas med enklare och billigare metoder som t ex biologiska och kemiska ned- brytningsmetoder. Exempel på dylika föroreningsämnen är högmolekylära dioxiner/furaner och vissa PCB-föreningar. Förbränning är i första hand en ”komplementmetod”, d v s den

föregås i allmänhet av en annan efterbehandlingsmetod vars syfte är att ”koncentrera upp” den aktuella föroreningen. T ex kan förbränning tillämpas för att destruera organiska extrakt från olika typer av jordtvättprocesser eller andra extraktionsprocesser (air sparging,

vakuumextraktion m fl).

I Sverige liksom i övriga Europa förekommer i stort sett enbart fasta förbrännings- anläggningar. I USA och även i Kanada finns i större utsträckning mobila förbrännings- anläggningar för behandling av förorenade material on site. Förbränning kan även tillämpas som metod för att vitrifiera jord med mycket höga metallhalter. Detta har i Sverige tillämpats för att behandla ”hot spots” med extremhöga arsenikhalter (>50 000 mg arsenik/kg TS) från en f d impregneringsplats. Vid förbränning av den metallhaltiga jorden erhålls en vitrifierad, glasartad slaggprodukt som i stort sett kan betraktas som inert, d v s icke-lakningsbar. Av kostnadsskäl kan metoden endast tillämpas på mindre mängder metallförorenade jordar.

Kontroll av behandlingsresultat

Behandlingsresultaten kontrolleras genom provtagning/analys av det förorenade materialet före respektive efter genomförd förbränning. Restprodukterna i form av askor och slagg undersöks i allmänhet med avseende på metallinnehåll men kan i fall där klorerade kolväten behandlats även behöva provtas med avseende på dioxiner/furaner som kan bildas vid ofull- ständig förbränning. Standardiserade lakförsök av främst förbränningsaskor erfordras i allmänhet för avfallskaraktärisering och för bedömning av om restprodukterna kan åter- användas som t ex konstruktionsmaterial.

Begränsningar och kända negativa effekter

Metoden är på grund av sin höga kostnad i allmänhet begränsad till mindre mängder hög- koncentrerade föroreningsextrakt och/eller hot spots med organiska föroreningsämnen. Metodens främsta nackdel bedöms utöver kostnaden vara att en i stort sett steril och icke odlingsbar restprodukt erhålls. I de fall klorerade kolväten eller klorider i kombination med organiska föroreningsämnen ingår föreligger risk för dioxinbildning om inte tillräckligt hög och jämn temperatur kan upprätthållas i förbränningszonen. Emission av dioxiner har också konstaterats vid ofullständig förbränning av emitterade rökgaser.

Närbesläktade metoder

En med förbränning närbesläktad metod är termisk desorption som närmare beskrivs i separat avsnitt. Termisk desorption skiljer sig från förbränning bl a genom att metoden tillämpas vid ett väsentligt lägre temperaturintervall. Vidare är termisk desorption en koncentrationsmetod där syftet är att avdriva och insamla de flyktiga och halvflyktiga organiska föreningar som föreligger i ett förorenat jordmaterial.

Status och referensprojekt

I Sverige tillämpas förbränning huvudsakligen som komplement till en lång rad andra efterbe- handlingsmetoder. Destruktion av organiska föroreningar genom förbränning begränsas i all- mänhet till föroreningsextrakt från t ex jordtvätt och vakuumextraktion eller till ”hot spots” med mycket höga halter av biologisk och kemiskt svårnedbrytbara organiska föreningar som t ex dioxiner och PCB.

Även i övriga Europa utgör förbränning i första hand ett komplement till andra efterbehand- lingsmetoder. I USA däremot har förbränning i flera projekt tillämpats som huvudsaklig efterbehandlingsmetod. I USA används mobila förbränningsanläggningar för destruktion av bl a markföroreningar härrörande från militär verksamhet (explosivämnen m m). Av samman- lagt 1800 Superfund-projekt har förbränning i mobila anläggningar on site ingått som efter- behandlingsmetod i ca 40 st projekt. Förbränning i fasta anläggningar (of site) har tillämpats som behandlingsmetod för sammanlagt 104 Superfund-projekt. Totalt har således destruktion genom förbränning tillämpats vid ca 8 % av Superfund-projekten. I Kanada finns idag (2005) två fasta förbränningsanläggningar certifierade för förbränning/destruktion av PCB-förorenade jordar och avfall.

Källor och referenser

Cleanup Information Bulletin Board System/CLU-IN (2005): http://www.clu-in.org Helldén, J (1993): “Åtgärdsteknik. Metoder för efterbehandling och sanering av förorenad mark”. Naturvårdsverket rapport 4232.

Pilon, A (2005): ”Muntligt meddelande”. Adrian Pilon, Montreal Centre of Excellence in Brownfield Rehabilitation. Montreal, Kanada.

3.3.2 Biologiska nedbrytningsmetoder