Valg af afv Valg af afv æ æ rge med inddragelse af rge med inddragelse af livscyklusvurdering (LCA) livscyklusvurdering (LCA) Fokus p Fokus p å å mor mor æ æ neler neler Gitte Lemming, Julie C. Chambon, Philip J. Binning, Poul L. Bjerg ATV møde 18. januar 2012
25
Embed
Valg af afværge med inddragelse af livscyklusvurdering (LCA) … · Gobal opvl armning Ozondannelse Forsuring Terresrtisk eutroferi ing Akvatisk eutrofiering Partikelforurening Økotoksicitet
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Valg af afvValg af afvæærge med inddragelse af rge med inddragelse af livscyklusvurdering (LCA) livscyklusvurdering (LCA) Fokus pFokus påå mormoræænelerneler
Gitte Lemming, Julie C. Chambon, Philip J. Binning, Poul L. Bjerg
ATV møde18. januar 2012
Mål: Sammenligning af miljøeffekter ved at opnå en bestemt funktionel enhed
“Vugge til grav”-perspektiv
Normaliserede effekter:
Omregnet til personækvivalenter (PE) ved at dividere med den årlige belastning fra en gennemsnitsperson
Hvad er livscyklusvurdering (LCA)? Hvad er livscyklusvurdering (LCA)?
EffektkategoriOpgørelse
Global opvarmning
Ozonnedbrydning
Photokemisk ozondanndelse
Forsuring
Eutrofiering
Partikelforurening
Økotoksicitet
Humantoksicitet
Resourceforbrug
Enhed
kg CO2-eq.
kg CFC11-eq.
kg C2H4-eq.
kg SO2-eq.
kg NO3--eq.
kg PM2.5-eq.
CTUe
CTUh
kg
Udvinding af råstoffer
Produktion
Brugsfase
Bortskaffelse
Afværge-projekt
Resso
urcer
Emission
er
Livscyklusvurdering af afvLivscyklusvurdering af afvæærgerge
Primære effekterLokale toksiske effekter
grundet forureningskilden
(lokale)
Sekundære effekterMiljøeffekter genereret af
afværgeaktiviteterne
(lokale, regionale, globale)
Tertiære effekterMiljøeffekter relateret til den fremtidige brug af
grunden(lokale, regionale, globale)
LCA af afværge af forurenet grund
Trade-off
Tidsramme for oprensning
Trae-off
Grundvandsmagasin
Opsprækket moræneler
Opsprækket morænelerSand
Dyb
de (m
.u.t.
)
Opsprækket moræneler~ 24 kg TCE i kildeområde
Drikkevands-indvinding 200 m nedstrøms
Forsyner ca. 1.800 personer
Indvindingsrate: 133.000 m3/år
Studier iStudier imormoræænelerneler
Distance (m)
Gl. Kongevej, Frederiksberg
~ 40 kg TCE i kildeområde
Drikkevands-indvinding 2000 m nedstrøms
Forsyner ca. 44.000 personer
Indvindingsrate: 2.500.000 m3/år
Activated carbon
Monitering
Stimuleret reduktiv deklor. (SRD)
In situ termisk desorption (ISTD) Afgravning
Sortebrovej, Tommerup
Trae-off
Grundvandsmagasin
Opsprækket moræneler
Opsprækket morænelerSand
Dyb
de (m
.u.t.
)
Opsprækket moræneler~ 24 kg TCE i kildeområde
Drikkevands-indvinding 200 m nedstrøms
Forsyner ca. 1.800 personer
Indvindingsrate: 133.000 m3/år
Distance (m)
Gl. Kongevej, Frederiksberg
~ 40 kg TCE i kildeområde
Drikkevands-indvinding 2000 m nedstrøms
Forsyner ca. 44.000 personer
Indvindingsrate: 2.500.000 m3/år
Activated carbon
Monitering
Stimuleret reduktiv deklor. (SRD)
In situ termisk desorption (ISTD) Afgravning
Sortebrovej, Tommerup
Studier iStudier imormoræænelerneler
Grundvandsmagasin
Distance (m)
Grundvandsmagasin
Distance (m)
Stimuleret reduktiv dechlor. (SRD)
In situ kemisk oxidation (ISCO)
Kilde-område
Moræneler
Moræneler
Sand
Primært magasinMonitering
SpSpøørgsmrgsmåål l ogog metodermetoder
Hvilken afværgemetode har de laveste miljø-påvirkninger? (sekundære og primære)
Hvor stammer miljøeffekterne fra?
Hvad er miljøeffekterne såfremt der ikke renses op, men kun moniteres i kildens levetid?
Ville det miljømæssigt set være bedre at rense påvandværket end i kilden?
LCA der inddrager både sekundære og primære effekter
- Årlig monitering af grundvand i kilde og nedstrøms
Stimuleret reduktiv deklorering (SRD)- Tilsætning af elektrondonor (EOS substrat) og bakterier
(KB1) i kilde + sandmagasin
- Tilsætning sker ved gravitation (reinjektion hver 5. år)
In situ kemisk oxidation (ISCO)- Kaliumpermanganat tilsættes ved gravitation i kilde +
sandmagasin
Monitering samt rensning med aktivt kul påvandværk
- Forbrug af aktivt kul
- Ekstra strømforbrug på vandværk til pumpning og UV-behandling
Kilde-område
Moræneler
Moræneler
Sand
Primært magasin
Model til vurdering af tidshorisont og Model til vurdering af tidshorisont og primprimæære effekterre effekter- Reaktiv sprækketransportmodel (2D) opsat i
Comsol Multiphysics (Chambon et. al., 2009; 2010)
- Nedbrydning i definerede reaktionszoner
Reaktions‐zone
Sprække
Sandslire
Ler 1m
Reduktiv deklorering – Monod kinetik5 cm reaktionszoneElektrondonor: ikke-begrænsende Nedbrydningsrate
Lav rateHøj rate
Model til vurdering af tidshorisont og Model til vurdering af tidshorisont og primprimæære effekterre effekter- Reaktiv sprækketransportmodel (2D) opsat i
Comsol Multiphysics (Chambon et. al., 2009; 2010)
- Nedbrydning i definerede reaktionszoner
Massefjernelse over tid
Masseflux til grundvand (g/år)
Koncentrationer i grundvand og indvundet drikkevand
Reaktions‐zone
Sprække
Sandslire
Ler 1m
Reduktiv deklorering – Monod kinetik5 cm reaktionszoneElektrondonor: ikke-begrænsende Nedbrydningsrate
NormaliseringsreferencerGennemsnitlig europæer/verdensborger* (2004) (Laurent et al. 2011a, Laurent et al. 2011b)
LivscyklusopgørelseEcoinvent database (stål, plast, el, transport mv.)Ekstra dataindsamling for afværgespecifikke processer og forbrug (aktivt kul, bakteriekultur, laboratoriearbejde mv.)
Pumpning og injektion Permanganat: Produktion og transportPermanganat: In situ CO2-emission Persontransport (injektion)Primær effekt TCE
Rensning med aktivt kul pRensning med aktivt kul påå vandvvandvæærkrk
www.kruger.dk
0
20
40
60
80
100
120
140
Global opvarmning
Ozon-dannelse
Forsuring Terrestrisk eutrofiering
Akvatisk eutrofiering
Partikel-forurening
Nor
mal
iser
et re
sulta
t (P
E)
Monitering SRD (høj rate) SRD (lav rate) ISCO
0
50
100
150
200
250
300
Økotoksicitet Human-toksicitet
(non-carcinogen)
Human-toksicitet
(carcinogen)
0
50
100
150
200
250
300
Økotoksicitet Human-toksicitet
(non-carcinogen)
Human-toksicitet
(carcinogen)
()
0
20
40
60
80
100
120
140
Global opvarmning
Ozon-dannelse
Forsuring Terrestrisk eutrofiering
Akvatisk eutrofiering
Partikel-forurening
Nor
mal
iser
et re
sulta
t (P
E)
Monitering SRD (høj rate) SRD (lav rate) ISCO Monitering og aktivt kul (170 år)
Rensning med aktivt kul pRensning med aktivt kul påå vandvvandvæærkrk
www.kruger.dk
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 200 400 600 800 1000
Konc
entra
tion
på v
andv
ærk
(µg/
L)
Tid (år)
MoniteringSRD (lav rate)SRD (høj rate)ISCO
VandværkRensning med aktivt kul:
Forbrug af aktivt kul
Ekstra strømforbrug på vandværk til pumpning og UV-behandling (0,025 kWh/m3)
Allokering af miljøeffekter til lokalitet:
- Rensning af det vandvolumen, der forurenes op til grænseværdi (1 µg/L) grundet TCE-udledning fra lokalitet
- Svarer til 170 års rensning
Monitering og rensning med aktivt kulMonitering og rensning med aktivt kul
www.kruger.dk
Monitering i 700 år, rensning med aktivt kul i 170 år:
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Global opvarmningOzondannelse
ForsuringTerrestrisk eutrofiering
Akvatisk eutrofieringPartikelforurening
ØkotoksicitetHumantoksicitet (non-carcinogen)
Humantoksicitet (carcinogen)
Monitering Aktivt kul Øget elforbrug (vandværk)
0 20 40 60 80 100
Monitering og aktivt kul
ISCO
SRD (lav rate)
SRD (høj rate)
Monitering
Primære effekter (PE)
Humantoksicitet (carcinogen)
Humantoksicitet (non-carcinogen)
0 200 400 600 800 1000 1200
Monitering og aktivt kul
ISCO
SRD (lav rate)
SRD (høj rate)
Monitering
Sekundære effekter (PE)
Non-toksiske effekter (sum)
Toksiske effekter (sum)
PrimPrimæære versus sekundre versus sekundæære effekterre effekterwww.kruger.dk
Primære effekter (sum): Sekundære effekter (sum):
Humantoksicitet (carcinogen)
Humantoksicitet (non-carcinogen)
43
15
0.5
0.2
230
140
135
2250
1030
Reduktion i primær toksicitet: ~ 15 PE (SRD høj rate, ISCO, Monitering og aktivt kul)Forøgelse i primær toksicitet:~ 28 PE (SRD lav rate)
Reduktion i sekundære effekter:- SRD (høj rate): 5 PEForøgelse i sekundære effekter: - SRD (lav rate): 90 PE- Monitering og aktivt kul: 900 PE- ISCO: 2100 PE
0
Non-toksiske effekter (sum)
Toksiske effekter (sum)
KonklusionerKonklusioner
www.kruger.dk
Sekundære miljøeffekterSRD er den teknik, der har de laveste sekundære miljøeffekter ISCO har meget høje sekundære miljøeffekter især grundet det store forbrug af oxidant
Primære miljøeffekterSRD: Risiko for VC udledning til grundvand højere toksisk påvirkning end hvis der ikke renses op. ISCO: ingen væsenlige primære effekter
Primære versus sekundære miljøeffekterEr der en gevinst ved oprensning?
“End-of-pipe”-løsning: aktiv kul rensning på vandværkKan give væsentlige miljøeffekter grundet øget elforbrug på vandværkBedre end ISCO, men værre end SRD
Miljøvurdering er en del af en samlet vurderingTid, økonomi, nabogener mv. er øvrige væsentlige beslutningskriterier