Examensarbete i miljövetenskap
Analys av miljöfarliga metaller i olika biogassubstrat från matavfall
Författare Felicia Persson Handledare: Henrik Drake Examinator: Mats Åström Termin: VT19
Ämne: Miljövetenskap Nivå: Kandidat Kurskod: 2MX01E
i
Sammanfattning
Kalmarsundsregionens Renhållare (KSRR) är ett kommunalförbund som ansvarar för behandling av matavfall i åtta kommuner i Blekinge, Småland och på Öland.
Matavfallet samlas in från hushåll och verksamheter, förbehandlas till ett biogassubstrat och rötas för att utvinna biogas och den näringsrika rötresten som sedan används i biogödsel. KSRR har nyligen infört en utsortering av tunga partiklar under
förbehandlingen av matavfallet. Syftet med denna studien är att analysera och utvärdera halten av miljöfarliga metaller i biogassubstratet för att kartlägga hur och om det skiljer sig beroende på ursprung och storleksfraktion. Analysresultatet visade att halten av miljöfarliga metaller i biogassubstratet var långt under aktuella gränsvärden.
Metallhalten skiljde sig något mellan hushåll och verksamheter; koncentrationen av framförallt bly var något högre i substratet från verksamheter. De utsorterade tunga partiklarna innebar förutom en avlägsning av oönskat material även en avlägsning av vissa metaller, vilket visar att denna nya sorteringsmetod har positiv effekt. Ett nytt författningsförslag som reglerar tillåten metallhalt i biogödsel är under bearbetning och Naturvårdsverket har lämnat förslag på nya gränsvärden. Även vid en sänkning är metallihalten i biogassubstratet långt under gränsvärdena.
Abstract
Kalmarsundsregionens renhållare (KSRR) is a municipal federation responsible for the treatment of food waste in eight municipalities in Blekinge, Småland and on Öland. The household food waste and food suppliers waste are treated in several steps into a biogas substrate; also known as ”slurry”. The energy in the substrate is converted to biogas by anaerobic digestion, whereas the nutritious residual material can be used as an
agricultural fertilizer. KSRR recently installed a new process step at the waste treatment plant; a separation for heavy fragments. The purpose of this study is to analyze and evaluate the concentration of environmentally hazardous metals in biogas substrate depending on origin and fragment size. The results showed that the concentration of metals in the biogas substrate were below allowed limits. The concentration of metals, in particular lead, were slightly higher in food suppliers waste than in household waste.
The separation of heavy fragments separate not only metals, but also unwanted material.
A new legislation regulating the allowed concentration of metals in agricultural fertilizers is under way and Naturvårdsverket has suggested a reduced limit for all metals in focus of this study. The concentrations of metals in the biogas substrate are, nevertheless, lower then the suggested reduced limits.
Nyckelord
Biogassubstrat, Biogödsel, KSRR, Miljögifter, Tungmetaller, Metaller
ii
Innehåll
1 Inledning ____________________________________________________________ I 1.1 Om KSRR ________________________________________________________ I 1.2 Syfte ____________________________________________________________ I 2 Metod och material __________________________________________________ II 2.1 Material _________________________________________________________ II 2.2 Metod _________________________________________________________ III 3 Bakgrund _________________________________________________________ IV 3.1 Matavfall _______________________________________________________ IV 3.2 Metaller ________________________________________________________ IV 3.2.1 Utfasningsämnen ______________________________________________ IV 3.2.2 Metallers skadliga effekter ______________________________________ V 3.2.3 Sveriges miljökvalitetsmål och FN:s hållbarhetmål ___________________ VI 3.3 Övriga ämnen ___________________________________________________ VI 3.3.1 Fosfor ______________________________________________________ VI 3.3.2 Synliga föroreningar ___________________________________________ VI 3.4 Gränsvärden ____________________________________________________ VII 3.4.1 Andra begränsande faktorer ____________________________________ VII 4 Resultat __________________________________________________________ VIII 4.1 Analysresultat metaller ___________________________________________ VIII 4.2 Analysresultat övriga ämnen _______________________________________ IX 5 Diskussion __________________________________________________________ X 5.1 Utsortering av tunga partiklar ________________________________________ X 5.2 Jämförelse av substrat från verksamheter och hushåll ____________________ XI 5.3 Lagstiftning ____________________________________________________ XIII 6 Slutsats ___________________________________________________________ XV Referenser _________________________________________________________ XVI
I
1 Inledning
En ökande befolkning och en strävan efter hållbar utveckling gör att samhället ständigt ställs inför nya utmaningar. Med en globalt ökande matproduktion till följd den ständigt uppåtstigande befolkningmängden ökar också efterfrågan på näringsämnen till
jordbruket. En ofta begränsande faktor för grödors tillväxt är fosfor, som är en ändlig resurs. För att säkerställa matproduktion för framtidens generationer är en viktig del att kunna återvinna fosfor och andra näringsämnen som redan cirkulerar i samhället (Liu, Han, Zhao, Yang, Cade-Menun, Hu, Li, Liu, Sui, Chen & Ma. 2020) (Sattari,
Bouwman, Giller & van Ittersum. 2012).
Att återanvända avfall på ett meningsfullt sätt och att cirkulera energi och näringsämnen är en viktig del i att uppnå en hållbar utveckling, eftersom det minskar behovet av fossila bränslen samt minskar trycket på naturresurser. Att röta matavfall, utvinna biogas och att använda rötresten till biogödsel är ett sätt att skapa en meningsfull användning av avfall. Användningen av biogödsel med ursprung från matavfall innebär att en del oönskat material och skadliga ämnen kan spridas på åkermark och vidare i miljön. Vid kontinuerlig tillförsel av gödsel till åkermark kan skadliga metaller
ackumuleras i marken och tas upp av de grödor som odlas där. Vid förtäring exponeras människor för dessa metaller (Cheraghi, Lorestani & Merrikhpour. 2011).
I denna studie har koncentrationen av miljöfarliga metaller i biogassubstrat analyserats.
Det analyserade biogassubstratet består av matavfall där rötresten sedan ska användas i biogödsel. Syftet är att undersöka eventuella risker med användningen av biogödsel med ursprung från matavfall samt att se hur metallhalten skiljer sig i substrat från olika ursprung.
1.1 Om KSRR
KSRR står för Kalmarsundsregionens Renhållare och är ett kommunalförbund som bildades 2006. KSRR har som uppdrag att ansvara för insamling och behandling av hushållsavfall i kommunerna Kalmar, Mörbylånga, Nybro, Oskarshamn och Torsås samt för behandling av matavfall i kommunerna Karlskrona, Borgholm och Emmaboda.
KSRR samlar in hushållsavfall från ca 130 000 invånare. Det insamlade matavfallet transporteras till KSRR:s avfallsanläggning i Moskogen där det mals ner till ett
biogassubstrat, även kallat slurry, och hämtas sedan för att rötas i en biogasanläggning.
Biogasen används sedan som drivmedel till sopbilar och bussar. Restprodukten som blir kvar efter rötningen är en näringsrik rötrest som används till kravgodkänd biogödsel inom jordbruket.
1.2 Syfte
Syftet med studien är att analysera och utvärdera koncentrationen av metaller i olika biogassubstrat från matavfall från hushåll och olika verksamheter. Detta för att se om halten av farliga metaller i biogassubstratet skiljer sig beroende på ursprung och storleksfraktion. Syftet är även att utvärdera risker med användning av biogödsel med ursprung från matavfall. Genom att identifiera var den största mängden metaller kommer ifrån är förhoppningen att kunna minska spridningen av metaller vid användning av biogödsel.
II
2 Metod och material
2.1 Material
Källan till det analyserade biogassubstratet och de utsorterade tunga partiklarna är matavfall från två olika ursprung; hushåll och verksamheter. Totalt har fyra prover analyserats, tre prover med biogassubstrat från olika källor och ett prov med de utsorterade tunga partiklarna:
• Biogassubstrat från hushåll med insamlingssystem i grön plastpåse
Biogassubstratet från hushåll med insamling i grön plastpåse kommer från kommunerna Kalmar, Mörbylånga, Nybro, Oskarshamn och Torsås. Vid detta sorteringssystem lägger man matavfallet i en grön plastpåse som sedan slängs bland de vanliga hushållssoporna, utsorteringen av den gröna plastpåsen sker först vid KSRR:s
avfallsanläggning i Moskogen genom optisk sortering. I ett tidigt behandlingssteg av matavfallet slits påsarna sönder och sorteras bort.
• Biogassubstrat från hushåll med insamlingssystem i papperspåse Biogassubstratet från hushåll med insamlingssystem i papperspåse kommer från kommunerna Borgholm, Emmaboda och Karlskrona. I detta sorteringssystem sorteras matavfallet i en brun papperspåse som sedan slängs i ett eget kärl för komposterbart material. Matavfallet transporteras till avfallsanläggningen i Moskogen där det behandlas. Matavfall från insamlingssystem med grön och brun påse behandlas vanligtvis tillsammans, men inför provtagningen behandlades det separat.
• Biogassubstrat från matavfall från verksamheter
Biogassubstratet från verksamheter kommer från butiker och grossister. Detta matavfall behandlas vanligtvis separat på Moskogens avfallsanläggning, så även i den här studien.
• Tunga partiklar som är utsorterade från biogassubstrat
De utsorterade tunga partiklarna består av till exempel sand, grus och äggskal men även glas och annat icke önskvärt material som har följt med matavfallet. Detta steg i
behandlingen (Figur 1) är nyligen infört och infördes initialt på grund av mekaniska driftfördelar; för att minska slitage med mera. KSRR är även intresserade av nyttan med utsortering av tunga partiklar med tanke på metallinnehållet. De tunga partiklarna är utsorterade från en blandning av hushållsavfall i grön plastpåse och verksamhetsavfall.
Förutom analysresultatet för proverna som togs i samband med den här studien har också analysresultat för prover från 2018 funnits att tillgå från KSRR. En jämförelse har gjorts mellan de nya analysresultaten och analysresultaten från 2018.
III
Figur 1. Överblick över de olika process- och behandlingsstegen för matavfallet på KSRR:s avfallsanläggning i Moskogen. Bild från KSRR.
2.2 Metod
Proverna med biogassubstrat, som tillhandahölls av KSRR, skickades för analys till Synlab, som är ett ackrediterat laboratorium. Metallerna har detekterats med
standardiserade anlaysmetoder. För samtliga metaller, undantaget kvicksilver, har ISO 11885 (ICP-AES) använts (Svenska Institutet för Standarder, 2009). För kvicksilver användes ISO 16772-1 som analysmetod (International Organization for
Standardization, 2018).
Förutom de aktuella metallerna har också pH-värde samt andelen torrsubstans och organiskt material, ammoniumkväve, fosfor, kväve, kalcium, kalium, magnesium, CaO (kalkverkan), krom, aluminium, bor, mangan, natrium och svavel analyserats (Tabell 3).
För att utvärdera varifrån den största mängden metaller kommer samt för att undersöka den eventuella miljömässiga nyttan med utsortering av tunga partiklar har
provresultaten analyserats och jämförts med varandra samt med tidigare provresultat av biogassubstrat från KSRR. I aktuell lagstiftning finns gränsvärden för specifikt
biogassubstrat inte att tillgå, därför har gränsvärden för avloppsslam som får spridas på åkermark (Naturvårdsverket, 1994) samt gränsvärden för biogödsel i SPCR 120 (Avfall Sverige, 2020) använts som referensvärde. SPCR 120 är ett kvalitetssystem för
certifiering av biogödsel. Studien innefattar även en riskbedömning för natur, djur och människor angående användning av biogödsel.
IV
3 Bakgrund
3.1 Matavfall
Matavfall samlas in för att ta tillvara på energi och näringsämnen. Insamlat matavfall kan antingen rötas eller komposteras. Rötning innebär anaerob nedbrytning av organiskt material med hjälp av mikroorganismer. Vid rötning omvandlas energin till biogas som kan tas tillvara och kvävet stannar kvar i form av ammonium (NH4+). Vid kompostering bryts det organiska materialet ner med hjälp av mikroorganismer med tillgång till syre, men energin och 43 - 62% av kvävet går förlorat (IMPROVE-P, 2016).
I Sverige slängdes det år 2016 1,3 miljoner ton matavfall. Matavfallet kommer till största delen från hushåll, men det kommer även från olika verksamheter så som livsmedelstillverkning, jordbruk, livsmedelsbutiker och restauranger. Allt matavfall samlas dock inte in. År 2016 samlades 40 procent av matavfallet in och behandlades biologiskt för att ta tillvara näringsämnen, varav 32 procent rötades för att även ta tillvara energi. Målet för 2018 var att minst 50 procent av matavfallet skulle samlas in och behandlas biologiskt för att ta tillvara näringsämnen, varav minst 40 procent skulle rötas för att även ta tillvara energi (Naturvårdsverket, 2018a).
Genom att samla in och kompostera eller röta matavfallet som slängs sluts cirkeln och det insamlade avfallet kommer till användning på ett meningsfullt sätt. När biogödseln används återförs viktiga näringsämnen till åkermark, men i samband med detta kan även oönskade metaller tillföras till kretsloppet. Vid användning av biogödsel på åkermark sprids metallerna vidare i naturen med vatten eller tas upp av grödorna som växer där.
Om halterna av dessa metaller är höga räknas de som miljögifter och kan orsaka skada på växter, djur och människor. Livsmedel som odlats på förorenad mark kan innehålla höga halter av metaller. Eftersom det framförallt är genom kosten människor utsätts för oönskade halter av metaller är det viktigt att spridningen av metaller i miljön minimeras (Naturvårdsverket, 2018b).
3.2 Metaller
Metaller är grundämnen med metalliska egenskaper och finns naturligt i berggrund, mark och vatten. Tungmetaller avser metaller eller legeringar med en densitet på mer än 4 500 – 5 000 kg/m3, men termen används ofta synonymt med miljö- och hälsofarliga metaller. Det finns metaller som är essentiella för människor, djur och/eller växter, både tungmetaller och lättmetaller. Att de är essentiella betyder att de behövs för olika funktioner i organismen. Exempel på essentiella metaller är järn, zink, koppar, natrium, kalium, kalcium, magnesium, kobolt, mangan och molybden. För låga koncentrationer kan orsaka bristsymptom, men för höga koncentrationer kan ha en skadlig inverkan. Det finns också tungmetaller som enbart är skadliga och inte har något känd funktion hos människan, till exempel bly, kadmium och kvicksilver. Vid exponering hos människan kan dessa orsaka skador på nervsystemet, blodet och immunförsvaret
(Regeringskansliet, 2000) (Nationalencyklopedin, u.å. a).
3.2.1 Utfasningsämnen
Kadmium, bly och kvicksilver anses vara särskilt farliga metaller och användningen av dessa ska fasas ut (Kemikalieinspektionen, 2016). Metaller sprids i naturen på olika sätt och de är både persistenta och bioackumulerande. Bioackumuleringen av en metall i en organism beror bland annat på omgivande koncentrationer, däremot kan metallers biotillgänglighet variera beroende på var och i vilken form de finns (Regeringskansliet, 2000). De sprids bland annat i naturen där de transporteras med vatten, men även via
V
utsläpp till luft från industrier och vid förbränning av fossila bränslen, biobränslen och avfall. Metaller som släpps ut i luften faller sedan ner på marken där de kan orsaka problem (Naturvårdsverket, 2018c).
Enligt Kemikalieinspektionen (2015) sprids varje år över 4,2 ton kvicksilver via luft från Europa och faller ner över Sverige. Gränsvärdet för tillåten mängd kvicksilver i insjöfiskar överskrids i hälften av Sveriges sjöar. Blyhalterna i skogsmark är högre i södra än i norra Sverige vilket tyder på långväga transport. När bly och kvicksilver sprids via luften och faller till marken binds de effektivt till det organiska materialet i jordens ytskikt (Naturvårdsverket, 2018d). Man kan misstänka att koncentrationen bly som kan uppmätas i marken orsakar skada i skogsmark på markorganismer, men även på däggdjur och fåglar. Kadmium tillförs marken framförallt i form av nedfall - men även via handelsgödsel och rötslam, även om denna tillförsel har minskat.
Nettotillförseln av kadmium i marken ökar något, men mängden kadmium i markens översta jordlager har minskat. Detta beror på att läckaget till vatten har ökat till följd av en ökad försurning i marken, eftersom det leder till urlakning av metaller som sedan sprider sig vidare i naturen med vatten.
3.2.2 Metallers skadliga effekter
Många metaller kan ha en direkt skadlig inverkan på växter. En studie visade att när en växt ackumulerar koppar och krom har det en betydande inverkan på växten; tillväxten påverkas negativt och mängden biomassa och klorofyll minskar (Li et al., 2018). Man kunde även se att mängden ROS (reactive oxygen species) ökade, vilket tyder på stress (Li et al., 2018). Metaller kan även ha en skadlig inverkan på mikroorganismer både i vatten och i skogs- och jordbruksmark, där metaller kan störa nedbrytningen av organiskt material. För vattenlevande organismer så som alger, djurplankton och fisk kan vissa metaller i jonform vara giftiga eller mycket giftiga (Regeringskansliet, 2000).
Som tidigare nämnts har bly, kadmium och kvicksilver ingen känd funktion hos människan och vid exponering kan dessa metaller istället orsaka skada. Kvicksilver omvandlas till metylkvicksilver genom naturliga processer och har en skadlig inverkan på framförallt nervsystemet, men även på hjärt-kärlsytemet, immunsystemet,
reproduktionssystemet och njurarna. Kadmium ansamlas i njurarna där de vid för höga halter orsakar skada. Vid dessa halter har man även observerat negativa effekter på bentätheten. Bly orsakar likt kvicksilverföreningar skador på nervsystemet, till exempel kan detta innebära försämrad kognitiv utveckling och intellektuell prestationsförmåga.
Bly kan även orsaka högt blodtryck och hjärt-kärlsjukdomar. Foster och barn är särskilt känsliga för exponering av kvicksilverföreningar och bly (Kemikalieinspektionen, 2015).
VI
3.2.3 Sveriges miljökvalitetsmål och FN:s hållbarhetmål
Att minska spridningen av miljöfarliga metaller i naturen knyter an till flera av Sveriges miljökvalitetsmål som är utsedda av regeringen. Till exempel giftfri miljö, levande sjöar och vattendrag och grundvatten av god kvalitet (Naturvårdsverket, 2018e). Att på ett hållbart sätt återföra näring till marken går även i linje med FN:s hållbarhetsmål nr 2 i Agenda 2030; Ingen hunger. Delmål 2.4 lyder:
Senast 2030 uppnå hållbara system för livsmedelsproduktion samt införa
motståndskraftiga jordbruksmetoder som ökar produktiviteten och produktionen, som bidrar till att upprätthålla ekosystemen, som stärker förmågan till anpassning till klimatförändringar, extrema väderförhållanden, torka, översvämning och andra katastrofer och som successivt förbättrar mark- och jordkvaliteten. (Regeringskansliet, 2015)
Att tillföra näringsämnen i jordbruket på ett hållbart sätt och att minska spridningen av skadliga ämnen i samband med detta är alltså centralt för ett hållbart jordbruk och för att uppnå Sveriges miljökvalitetsmål och FN:s hållbarhetsmål.
3.3 Övriga ämnen
3.3.1 Fosfor
Fosfor är ett essentiellt näringsämne och ofta den begränsande faktorn för växter, därför tillförs fosfor i jordbruket i form av olika gödselmedel (Naturvårdsverket, 2013). Vid fosforbrist hämmas tillväxten, och i Sverige är jorden relativt fattig på fosfor
(Nationalencyklopedin, u.å. b). När grödorna avlägsnas, avlägsnas även fosforn och andra näringsämnen och marken blir då utarmad. På grund av detta behöver
näringsämnen ständigt tillföras till jorden för att ha ett hållbart jordbruk. Den totala mängden fosfor som får tillföras till åkermark är 22 kg per år och hektar, däremot får man göra ett genomsnitt på mängd per år över en femårsperiod (Biogödsel, 2014).
Fosfor förekommer naturligt, men inte i fri form utan framförallt bundet med syre i form av fosfat. Den fossila fosforn och lättillgängliga fosfatmalmen är en ändlig resurs och tillgängligheten i framtiden är osäker och begränsad. Återföring av fosfor som redan cirkulerar i samhället är därför en viktig komponent för att minska trycket på naturresurser, öka resurseffektiviteten, minska övergödningen och den oönskade spridningen av näringsämnen i naturen (Naturvårdsverket, 2013).
3.3.2 Synliga föroreningar
Synliga föroreningar innebär föremål >2 mm och utgörs av till exempel glas, plast, metall, gummi, kompositer, bioplast och papper (Avfall Sverige, 2014b) och kommer framförallt från felsorteringar i matavfall (Biogödsel). Utsorteringen av tunga partiklar som KSRR tillämpar knyter an till det nya kravet enligt SPCR 120 som gäller från och med 1 januari 2020, som innebär en halvering av det nuvarande gränsvärdet för tillåten mängd synliga föroreningar (Biogödsel, u.å.b). Det nya kravet innebär även att man genom förebyggande arbete uppströms i avfallskedjan ska undvika att synliga föroreningar följer med substratet till rötanläggningen (Avfall Sverige, 2020).
Framförallt för att minska spridningen av mikroplaster har branschen antagit en nollvision för spridning av synliga föroreningar vid användning av biogödsel (Biogödsel, 2014).
VII
3.4 Gränsvärden
Lagstiftning som reglerar metallhalt i biogödsel är begränsad. Eftersom gränsvärden för specifikt biogödsel inte regleras i svensk lagtiftning tillämpas istället Förordning (1998:944) om förbud m.m. i vissa fall i samband med hantering, införsel och utförsel av kemiska produkter samt gränsvärden för certifiering enligt SPCR 120. Förordning (1998:944) avser egentligen avloppsslam som får spridas på åkermark (Biogödsel, 2014). Rötresten som blir av KSRR:s biogassubstrat används i biogödsel som är certifierad av SPCR 120 - ett kvalitetssystem för certifiering av biogödsel.
Certifieringen utfärdas och ägs av Avfall Sverige, som är kommunernas
branschorganisation inom avfallshantering. Certifieringen omfattar hela produktcykeln från råvara till slutprodukt och ställer bland annat krav på låg metallhalt. SPCR 120 har samma gränsvärden som Förordning (1998:944) bortsett från kadmium och kvicksilver, där SPCR 120 har lägre gränsvärden (Biogödsel, u.å.b).
3.4.1 Andra begränsande faktorer
Det finns flera parametrar för metallhaltersom kan begränsa användningen vid spridning på åkermark. Förutom de gränsvärden som reglerar hur mycket metaller biogödseln får innehålla i mg/kg torrsubstans (TS) enligt Förordning (1998:944) och SPCR 120, finns det också gränsvärden för hur många gram metall som får tillföras per ha och år (Tabell 1). Även metallhalten i marken kan begränsa tillförseln av biogödsel, om marken redan har en hög halt av en eller flera metaller kan detta begränsa vad man får tillföra genom gödselmedel (Naturvårdsverket, 1994).
Tabell 1. Gränsvärden för metallhalt i biogödsel enligt SPCR 120 och för årlig maximal metallmängd som får tillföras till åkermark
Metall Maximal halt, mg/kg TS1) Årlig maximal mängd, (g/ha)2)
Bly 100 25
Kadmium 1 0,75
Kvicksilver 1 300
Koppar 600 40
Krom 100 1,5
Nickel 50 25
Zink 800 600
1) (Avfall Sverige, 2020. Sid. 14) 2) (Avfall Sverige, 2020. Sid 17)
VIII
4 Resultat
4.1 Analysresultat metaller
Analysresultatet visade att halterna av metaller i samtliga biogassubstrat underskred gränsvärdena med marginal (Tabell 2). För samtliga fyra prover underskred både kadmium och kvicksilver detektionsgränsen. Skillnaderna i metallhalterna i
biogassubstratet från hushåll med insamling i plastpåse respektive papperspåse skiljde sig endast marginellt. I substratet från verksamhetsavfall och i de utsorterade tunga partiklarna var blyhalten högre än vad det var i substratet från hushåll. Eftersom de tunga partiklarna är utsorterade från bland annat verksamhetsavfall, kan man anta att källan till det förhöjda blyinnehållet i de utsorterade tunga partiklarna kommer från verksamhetsavfallet. Koncentrationen av koppar var högre i substratet från
verksamheter och hushåll än vad det var i de utsorterade tunga partiklarna. Zink var den metall som fanns i högst koncentration i samtliga prover, det var något högre i substrat från hushåll.
Tabell 2. Koncentration av metaller i mg/kg TS i de fyra proverna; substrat från verksamhet, papperspåse och plastpåse från hushåll samt i de tunga
partiklarna. Koncentrationen av de metaller som presenteras i Tabell 2 är det högsta uppmätta värdet. För värden mindre än (<) är under laboratoriets detekteringsgräns
Metall Verksamhet Mätosäkerhet Metall Tunga partiklar
Mätosäkerhet
Bly 3,6 ±1,2 Bly 2,3 ±1,2
Kadmium <0,2 ±0,1 Kadmium <0,2 ±0,1
Kvicksilver <0,025 ±0,009 Kvicksilver <0,025 ±0,009
Koppar 14 ±2,8 Koppar 5,7 ±2,8
Krom 3,4 ±0,51 Krom 2,1 ±0,5
Nickel 1,7 ±0,5? Nickel 2,3 ±0,5
Zink 46 ±6,9 Zink 42 ±6,3
Metall Papperspåse Mätosäkerhet Metall Plastpåse Mätosäkerhet
Bly <2 ±1,2 Bly <2 ±1,2
Kadmium <0,2 ±0,1 Kadmium <0,2 ±0,1
Kvicksilver <0,025 ±0,009 Kvicksilver <0,025 ±0,009
Koppar 17 ±2,8 Koppar 16 ±2,8
Krom 4,2 ±0,63 Krom 3,3 ±0,5
Nickel 2,1 ±0,5 Nickel 2,1 ±0,5
Zink 57 ±8,5 Zink 56 ±8,4
IX
4.2 Analysresultat övriga ämnen
I Tabell 3 presenteras resultatet från övriga analysparametrar. Resultatet visar att utsorteringen av tunga partiklar innebär en utsortering av oorganiskt material som aluminium, mangan och kalcium. Substrat från verksamhetsavfall och hushåll hade lägre pH-värde (pH 4,0-4,2) än de tunga partiklarna (pH 5,9). Koncentrationen av natrium och svavel var markant högre i substratet från hushåll och verksamheter än vad det var i de tunga partiklarna. Koncentrationen av fosfor och kväve var något högre i substrat från verksamheter och hushåll än i de tunga partiklarna.
Tabell 3. Resultat av övriga analysparametrar
Analysparameter Enhet Plastpåse Papperspåse Tunga partiklar Verksamhetsavfall
pH - 4,0 4,2 5,9 4,2
Torrsubstans % 11,6 14,3 72,9 13,2
Glödgningsförlust % av TS 90,0 89,7 15,8 89,6
Glödgningsrest % av TS 10,0 10,3 84,2 10,4
Ammoniumkväve g/kg TS 3,6 3,2 0,43 3,4
Fosfor total g/kg TS 3,2 2,7 1,4 3,1
Kväve total g/kg TS 26 23 7,0 30
Kalcium g/kg TS 17 16 170 18
Kalium g/kg TS 9,8 7,4 1,0 7,1
Magnesium g/kg TS 1,5 1,3 2,4 1,1
TOC % av TS >45 >45 9,2 43
Kalkverkan (CaO) % av TS <1,0 1,2 21 1,3
Krom, sexvärd mg/kg TS <1,9 <1,4 <0,28 <1,7
Aluminium mg/kg TS 1100 1200 1800 560
Bor mg/kg TS 8,6 7,7 2,1 6,8
Mangan mg/kg TS 81 160 340 64
Natrium mg/kg TS 6800 5000 880 5300
Svavel mg/kg TS 2200 2100 390 2200
X
5 Diskussion
5.1 Utsortering av tunga partiklar
Tidigare analysresultat som tillhandlahållits av KSRR från 2018 presenteras i Tabell 4.
Materialet som har analyserats är matavfall från hushåll, alltså från både grön plastpåse och brun papperspåse, och som vanligtvis behandlas tillsammans. Resultatet presenteras som ett medelvärde från hela året. I Tabell 4 presenteras också resultatet från analysen som har gjorts i samband med den här studien. De presenteras som ett medelvärde mellan resultatet för grön plastpåse och brun papperspåse eftersom dessa behandlades separat i samband med studien, men vanligtvis behandas tillsammans. Med åtgärd menas införandet av utsortering av tunga partiklar. Denna åtgärd infördes vid årsskiftet - medelvärdet från 2018 är alltså innan åtgärd och medelvärdet från den nya analysen är efter åtgärd. Metallinnehållet efter åtgärd är betydligt lägre för flera av metallerna, det kan delvis bero på utsorteringen av tunga partiklar men även på en naturlig variation på grund av att avfallsinnehållet varierar. För att säkerställa orsaken till det förändrade metallinnehållet behöver fler analyser göras över en längre period.
Tabell 4. Medelvärde för metallinnehållet i biogassubstrat från hushållsavfall från 2018 samt medelvärde för metallinnehållet i biogassubstrat från den nya analysen, båda presenterade i mg/kg TS
Analysresultaten från 2018 visade att metallinnehållet varierade under året (Figur 2).
Orsaker till detta kan vara till exempel säsong, årstider och/eller högtider och att
kommuninvånarna slänger olika typer av matfall och att olika typer av oönskat material slängs tillsammans med matavfallet beroende på om det är exempelvis sommar och semester eller vinter och julfirande. För att få ett fullt jämförbart material från innan respektive efter åtgärd hade ett medelvärde över hela år 2019 varit mest representativt.
I verksamhetsavfallet och i de utsorterade tunga partiklarna (Tabell 2) var halten av framförallt bly högre än i matavfallet från hushåll. De utsorterade tunga partiklarna har skiljts av från matavfall från verksamheter och från hushållsavfall med grön plastpåse.
Substratet med högst blyinnehåll kom från verksamheter. Analysen som är gjord på de tunga partiklarna visar också högre blyhalter än matavfall från hushåll. Förmodligen avlägsnas en betydande del bly tillsammans med de utsorterade tunga partiklarna som annars skulle följt med substratet, med ursprung från verksamheter, till rötanläggningen och därmed till biogödseln. Detta gör utsorteringen av tunga partiklar till en
betydelsefull utsortering. Inte bara för driftfördelarna som innebär minskat slitage, utan även för att det innebär en utsortering av skadliga metaller.
Metall Medelvärde 2018 (innan åtgärd) Medelvärde ny analys (efter åtgärd)
Bly 4,2 <2
Kadmium 0,21 <0,2
Kvicksilver 0,03 <0,025
Koppar 63 16,5
Krom 8,4 3,75
Nickel 4,2 2,1
Zink 73 56,5
XI
Figur 2. Överblick över hur metallinnehållet i biogassubstratet varierade under 2018. Datan är från de tidigare analysresultaten som tillhandahållits av KSRR.
Cd och Hg är exkluderade eftersom koncentrationen av de metallerna var stabilt låga under hela året.
Utsorteringen av tunga partiklarna innebär även en utsortering av oorganiskt material (se tabell 3). Till följd av utsorteringen blir andelen organiskt material och
näringsämnen i form av fosfor och kväve högre i biogassubstratet än vad den annars skulle ha varit.
5.2 Jämförelse av substrat från verksamheter och hushåll
Den högre blyhalten i biogassubstrat från verksamhetsavfall jämfört med det från hushåll kan bero på flertalet faktorer. En förklaring kan vara att mängden oönskat material som följer med matavfallet är större i verksamheter eftersom större kvantiteter slängs och att den mänskliga faktorn spelar in. Förpackningar eller felsorterat avfall som följer med matavfallet kan göra att metallhalten varierar. En annan eventuell förklaring är att matavfallet som slängs från verksamheter innehåller större andel utländskt kött och andra animaliska produkter, som till exempel ägg. Om köttet och de andra produkterna kommer från länder där kraven är lägre när det gäller djurhållning, foder och föroreningar kan detta göra att djuren exponeras för och ackumulerar miljögifter.
En tredje eventuell förklaring är att bioackumuleringen av miljögifter sker i oss människor när vi äter köttet. Det är i köttet, det vill säga i musklerna och i fettet hos
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 50 100 150 200 250
Variation av metaller i biogassubstratet under 2018
Cu Zink Pb Cr Ni
XII
djuret, som olika miljögifter bioackumuleras. Ben och andra icke ätliga delar slängs sedan bland hushållsavfallet, tillsammans med till exempel potatisskal, matrester och annat matavfall. I verksamheter slängs förmodligen mer kött och då endast på grund av att det inte går att sälja längre. Detta skulle kunna vara en del av förklaringen till den varierande blyhalten.
Figur 3. Närbild på de utsorterade tunga partiklarna. Det består av bland annat äggskal och grus samt oönskat materal som följt med matavfallet, till exempel glas. Bild från KSRR.
För att ta reda på om variationen mellan substrat från verksamhets- respektive hushållsavfall är en tillfällighet behöver fler analyser göras. Det är dock viktigt att poängtera att innehållet av bly ligger under tillåtet gränsvärde och därför finns det idag ingen anledning till att införa någon åtgärd eller begränsa användningen av matavfall från verksamheter till biogassubstrat. Det kan ändå vara intressant att spekulera i orsaken till variationen.
XIII
5.3 Lagstiftning
I september 2013 presenterade Naturvårdsverket ett författningsförslag
(Naturvårdsverket, 2013b) angående gränsvärden av metaller i biogödsel, kompost och avfallsfraktioner. Detta förslag innebär en successiv sänkning av tillåten koncentration av metaller i tre steg; 2015, 2023 och 2030 (Tabell 5).
Tabell 5. Nuvarande gränsvärden enligt Förordning (1998:944) och för certifiering enligt SPCR 120 samt Naturvårdsverkets nya förslag på
gränsvärden för metaller i biogödsel som sprids på åkermark. Samtliga metaller är presenterade i mg/kg TS
Metall FO 1998:944 SPCR 120 2015 2023 2030
Bly 100 100 35 30 25
Kadmium 2 1 1 0,9 0,8
Koppar 600 600 600 550 475
Krom 100 100 60 45 35
Kvicksilver 2,5 1 1 0,8 0,6
Nickel 50 50 40 35 30
Zink 800 800 800 750 700
Silver - - 5 4 3
Enligt Naturvårdsverket (2017) arbetar regeringskansliet med ett nytt författningsförslag med gränsvärden för olika metaller i bland annat rötrest för spridning på åkermark, och förmodligen används då Naturvårdsverkets förslag som underlag. EU-kommissionen har även lagt fram ett förslag som omfattar användning av CE-märkt biogödsel och syftar till att återföra växtnäringsämnen till jordbruket på ett säkert sätt och begränsa återföring av föroreningar i samband med detta. Samtliga analysresultat i denna studie visar att koncentrationen av metaller klarar både dagens gränsvärden samt de nya förslagen på gränsvärden för rötrest och biogödsel för spridning på åkermark. Se jämförelse mellan analysresultat och aktuella gränsvärden samt nya förslag på gränsvärden i Figur 4.
I dagsläget analyserar inte KSRR innehållet av silver i biogassubstratet. Eftersom det finns indikationer på att gränsvärden för silver i biogödsel ska tillkomma kan det vara av intresse för KSRR att redan nu analysera silverkoncentrationen.
XIV
Figur 4. Aktuella och nya förslag på gränsvärden i relation till analysresultatet presenterade i grafer. Alla koncentrationer (y-axel) är i mg/kg TS. Punkt 1-5 i graferna (x-axel) representerar de gränsvärden som finns i Tabell 5; 1) Förordning (1998:944), 2) SPCR 120 samt 3-5) Naturvårdsverkets förslag på gränsvärden med en sänkning i tre steg.
XV
6 Slutsats
Innehållet av metaller i det analyserade biogassubstratet var för alla metaller långt under aktuella gränsvärden. Det finns därför idag inga indikationer på att det skulle vara riskfyllt att använda biogödsel med ursprung från matavfall som gödselmedel på åkermark. Ett nytt författningsförslag som reglerar innehållet av metaller i biogödsel är under bearbetning. De förslag på gränsvärden som Naturvårdsverket har angett skulle innebära en kraftig sänkning av gränsvärden för metaller i biogödsel. Även vid en sådan sänkning skulle metallinnehållet i biogassubstratet från KSRR inte överskrida
gränsvärdena, även om marginalerna minskar. Enligt förslaget från Naturvårdsverket kommer ett gränsvärde för tillåten koncentration silver i biogödsel tillkomma. Det kan därför vara av intresse för KSRR att undersöka vilka koncentrationer som finns i biogassubstratet i relation till gränsvärdet i förslaget.
Innehållet av metaller skiljde sig något mellan biogassubstrat från hushåll respektive verksamheter. I biogassubstratet från verksamheter var koncentrationen av bly högre.
Även de utsorterade tunga partiklarna hade en något förhöjd halt bly jämfört med substratet från hushåll. Eftersom de tunga partiklarna sorteras ut från hushålls- och verksamhetsavfall är det troligtvis från verksamhetsavfallet som blyn har sitt ursprung.
Detta visar att utsorteringen av tunga partiklar avlägsnar en betydande mängd bly som annars skulle spridits på åkermark.
Analysresultaten visade också att innehållet av andra metaller var högre i de tunga partiklarna; till exempel aluminium, kalcium och mangan. Utsorteringen av tunga partiklar innebär förutom utsorteringen av metaller även en utsortering av synliga föroreningar. Eftersom tillåten mängd synliga föroreningar kommer halveras redan nästa år och branschen har antagit en nollvision angående synliga föroreningar som sprids med biogödsel, gör detta det nya processteget till en meningsfull investering.
Vid en jämförelse mellan analysresultatet som ett medelvärde från 2018 och analysresultatet från den här studien noterades att innehållet av metaller i biogassubstratet var betydligt högre under 2018. Detta kan delvis bero på att
metallinnehållet kan variera under året, men utsorteringen av tunga partiklar kan också bidra till lägre koncentration av metaller i biogassubstratet. För att få ett fullt jämförbart värde från innan respektive efter åtgärd hade ett medelvärde över hela år 2019 varit mest representativt.
XVI
Referenser
Avfall Sverige. (2014). Faktablad Biogödsel – Så här fungerar biogödsel. Hämtad 2019-02-14 från
https://www.avfallsverige.se/fileadmin/user_upload/4_kunskapsbank/Faktablad_biogod sel_hela_dokumentet.pdf
Avfall Sverige. (2014b). Metod för bestämning av synliga föroreningar i biogödsel och förbehandlat matavfall. (Rapport U2014:13, ISSN 1103-4092). Hämtad från
https://www.avfallsverige.se/fileadmin/user_upload/4_kunskapsbank/U2014- 13_Metod_synliga_fororeningar.pdf
Avfall Sverige. (2020). Certifieringsregler för biogödel SPCR 120. Hämtad 2020-11-29 från
https://www.avfallsverige.se/fileadmin/user_upload/4_kunskapsbank/SPCR_120_2020_
Slutversion.pdf
Biogödsel. (u.å.). Risker med användning av biogödsel. Hämtad 2019-03-21 från http://www.biogodsel.se/vad-ar-biogodsel/risker-med-anvandning/
Biogödsel. (u.å.b). Certifierad återvinning av biogödsel. Hämtad 2019-03-21 från http://www.biogodsel.se/certifiering/
Biogödsel. (2014). Regelverk som styr användningen av biogödsel. Hämtad från http://www.biogodsel.se/fileadmin/user_upload/dokument/Artikelserie/Biogodsel- artikelserie-Regelverk-som-styr-anvandningen-av-biogodsel.pdf
Cheraghi, M., Lorestani, B. & Merrikhpour, H. (2011). Investigation of the Effects of Phosphate Fertlizier Application on the Heavy Metal Content in Agricultural Soils with Different Cultivation Patterns. Biological Trace Element Research 145, 87-92 (2012).
Hämtad från
https://doi-org.proxy.lnu.se/10.1007/s12011-011-9161-3
IMPROVE-P. (2016). Assessment of Alternative Phosphorus Fertilizers for Organic Farming: Compost and Digestates from Urban Organic Wastes. ISBN-PDF 978-3- 03736-314-0. Hämtad från
https://www.slu.se/globalassets/ew/org/centrb/epok/dokument/1699-compost-and- digestates.pdf
International Organization for Standardization. (2018). Soil quality -- Determination of mercury in aqua regia soil extracts with cold-vapour atomic spectrometry or cold- vapour atomic fluorescence spectrometry. Hämtad 2019-05-14 från
https://www.iso.org/standard/32401.html
Kemikalieinspektionen. (2015). Varför är kvicksilver, kadmium, bly och deras föreningar utfasningsämnen? Hämtad 2019-02-27 från https://www.kemi.se/prio- start/kriterier/prio-amnens-egenskaper/sarskilt-farliga-metaller
Kemikalieinspektionen. (2016). PRIO-ämnens egenskaper. Hämtad 2019-05-10 från https://www.kemi.se/prio-start/kriterier/prio-amnens-egenskaper
XVII
Li, L., Zhang, K., Gill, R. A., Islam, F., Farooq, M. A., Wang, J., Zhou, W. (2018).
Ecotoxicological and Interactive Effects of Copper and Chromium on Physiochemical, Ultrastructural, and Molecular Profiling in Brassica napus L. BioMed Reasearch International, vol. 2018, Article ID 9248123, 17 pages, 2018.
https://doi.org/10.1155/2018/9248123
Liu, J., Han, C., Zhao, Y., Yang, J., Cade-Menun, B. J., Hu, Y., Li, J, Liu, H., Chen, Y., Ma, Y. (2020). The chemical nature of soil phosphorus in response to long-term
fertilization practices: Implications for sustainable phosphorus management. Journal of Cleaner Production. Volume 272, 2020. Hämtad från
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620331383 Nationalencyklopedin. (u.å. a). Tungmetall. Hämtad 2019-02-26 från http://www.ne.se.proxy.lnu.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/tungmetall Nationalencykopedin. (u.å. b). Fosfor. Hämtad 2019-03-07 från
http://www.ne.se.proxy.lnu.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/fosfor
Naturvårdsverket. (1994). Statens naturvårdsverks författningssamling (SNFS 1994:2).
Föreskrifter om skydd för miljön, särskilt marken, när avloppsslam används i jordbruket. Hämtad från
http://www.naturvardsverket.se/Stod-i-miljoarbetet/Rattsinformation/Foreskrifter- allmanna-rad/NFS/1994/SNFS-19942---Skydd-for-miljon-nar-avloppsslam-anvands-i- jordbruket/
Naturvårdsverket. (2013). Hållbar återföring av fosfor. Rapport 6580. (ISBN 978- 91- 620-6580-5). Hämtad från
http://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer6400/978-91-620-6580-5.pdf Naturvårdsverket. (2013b). Förslag till nya regler om slam. Hämtad 2019-04-11 från http://www.miljosamverkanvasterbotten.se/wp-content/uploads/2013/09/Nya-regler- f%C3%B6r-avloppsfraktioner-och-biog%C3%B6dsel.pdf
Naturvårdsverket. (2017). Giftfria och Resurseffektiva Kretslopp – Vägledning för ökad och säker materialåtervinning. Hämtad från
http://www.naturvardsverket.se/upload/stod-i-
miljoarbetet/vagledning/avfall/materialatervinning/vagledning-okad-saker- materialatervinning.pdf
Naturvårdsverket. (2018a). Matavfall i Sverige – Uppkomst och behandling 2016.
(ISBN 978-91-620-8811-8) Hämtad från
https://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer6400/978-91-620-8811- 8.pdf?pid=22466
Naturvårdsverket. (2018b). Metaller som miljögift. Hämtad 2019-01-14 från https://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Manniska/Miljogifter/Metaller/
Naturvårdsverket. (2018c). Fakta om tungmetaller i luft. Hämtad 2019-02-22 från https://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Klimat-och-
luft/Luftfororeningar/Tungmetaller/
XVIII
Naturvårdsverket. (2018d). Tungmetaller i skogsmark. Hämtad 2019-05-18 från https://www.naturvardsverket.se/Stod-i-
miljoarbetet/Vagledningar/Miljoovervakning/Bedomningsgrunder/Skogslandskap/Tung metaller/
Naturvårdsverket. (2018e). Miljökvalitetsmålen. Hämtad 2019-03-21 från https://www.naturvardsverket.se/Miljoarbete-i-samhallet/Sveriges-
miljomal/Miljokvalitetsmalen/
Regeringskansliet. (2000). Metaller och metallföreningar.
https://www.regeringen.se/49bbb3/contentassets/c0f10a5d57534a48b9b8641aba971a1e/
bilagorna-6-9
Regeringskansliet. (2015). Ingen hunger. Hämtad 2019-04-11 från
https://www.regeringen.se/regeringens-politik/globala-malen-och-agenda-2030/ingen- hunger/
Sattari, S. Z, Bouwman, A. F., Giller, K. E, van Ittersum, K. K. (2012). Residual soil phosphorus as the missing piece in the global phosphorus crisis puzzle. Proceedings of the National Academy of Sciences Apr 2012, 109 (16). Hämtad från
https://doi.org/10.1073/pnas.1113675109
Svenska Institutet för Standarder. (2009). Vattenundersökningar - Bestämning av ett antal utvalda grundämnen genom atomemissionsspektrometri med induktivt kopplad plasma (ICP-AES) (ISO 11885:2007). Hämtad 2019-05-14 från
https://www.sis.se/produkter/miljo-och-halsoskydd- sakerhet/vattenkvalitet/allmant/sseniso118852009/
