Rapport: U2014:07 ISSN Systemanalys kring möjliga konsekvenser av förslag i Hållbar återföring av fosfor

Transkript

1 Rapport: U2014:07 ISSN Systemanalys kring möjliga konsekvenser av förslag i Hållbar återföring av fosfor

2

3 Förord Naturvårdsverket redovisade i september 2013 regeringsuppdraget Hållbar återföring av fosfor (rapport 6580) och som Miljödepartementet skickat ut på remiss i oktober En del av förslagen i utredningen innebär att det på sikt kan bli svårt att återföra biogödsel från rötning av matavfall till åkermark. I detta projekt studeras möjliga konsekvenser av dessa förslag till hårdare krav med hjälp av en systemanalys utförd av Profu och JTI. Projektet har genomförts av Mattias Bisaillon, David Holmström och Johan Sundberg (Profu AB) samt Andras Baky och Ola Palm (JTI) på uppdrag av Avfall Sveriges arbetsgrupp för biologisk återvinning. Malmö mars 2014 Per-Erik Persson Ordf. Avfall Sveriges Utvecklingssatsning Biologisk återvinning Weine Wiqvist VD Avfall Sverige

4

5 Sammanfattning Naturvårdsverket (2013) redovisade i september regeringsuppdraget Hållbar återföring av fosfor (rapport 6580) och som Miljödepartementet skickat ut på remiss där svaren ska vara inne senast En del av förslagen innebär att det på sikt kan bli svårt att återföra biogödsel från rötning av matavfall till åkermark. Framförallt gäller detta gränsvärdet för tillförsel av Cd till åkermark som gradvis skall sjunka från 0,55 g/ha, år för år 2015, till 0,45 respektive 0,35g/ha, år för år 2023 respektive år Tillförseln av kadmium kommer att vara den begränsande faktorn istället för växtnäringen (växttillgängligt kväve och fosfor). I detta projekt studeras möjliga konsekvenser av dessa förslag till hårdare krav med hjälp av en systemanalys utförd av Profu och JTI. Analysen utgår från en antagen uppkommen mängd matavfall på 960 kton år 2023 och fyra fall studeras för avseende hantering av matavfall och biogödsel från rötning av matavfall: Fall 1 (referensfall): 50 % matavfallet (480 kton) källsorteras och samlas in till förbehandling innan rötning. förbehandling. Vid förbehandlingen förloras 15 % av matavfallet som rejekt till förbränning. Övrig uppkommen mängd matavfall (480 kton) går med restavfallet till förbränning. Biogödsel sprids på åkermark motsvarande 0,55 g Cd/ha, år. Fall 2 (Begränsad giva): Samma källsortering, förbehandling och rötning av matavfall som i fall 1. Men den möjliga givan reduceras till följd av de hårdare kraven på maximal tillförsel av Cd per hektar. Biogödsel sprids på åkermark motsvarande 0,45 g Cd/ha, år och i en känslighetsanalys studeras även begränsning 0,35 g Cd/ha, år. Detta medför att biogödseln måste spridas över större arealer och behov av kompletteringsgödsling uppstår. Fall 3 (Avvattning av biogödsel och förbränning av fast fraktion): Samma källsortering, förbehandling och rötning av matavfall som i fall 1. I detta fall är gränsvärdena för tuffa för biogödseln, men genom avvattning kan man avskilja huvuddelen av kadmiumet tillsammans med organiskt material, fosfor mm i den fasta fraktionen och därmed nyttiggöra kväveinnehållet i den flytande fasen. Den fasta fraktionen skickas till förbränning medan den flytande fasen sprids på åkermark motsvarande 0,45 g Cd/ha, år (i en känslighetsanalys studeras även begränsningen 0,35 g Cd/ha, år). Fall 4 (Stopp på utsortering av matavfall): I detta fall omöjliggörs rötning av matavfall varpå källsorteringen upphör och allt matavfall (960 kton) skickas med restavfall till avfallsförbränning. Produktion av biogas från matavfall upphör.

6 Projektets slutsatser är: Källsortering av 480 kton matavfall till rötning ger med spridning av oavvattnad biogödsel (Fall 1 och Fall 2) en tillförsel av drygt 23 kg Cd/år till den svenska åkermarken. Men endast hälften (knappt 12 kg Cd/år) är ett nytillskott (under förutsättning att hälften av maten produceras i Sverige och att svenskproducerad och importerad mat innehåller samma Cd-nivåer). Givet att handelsgödsel med låg Cd-halt används (10 mg/kg P) innebär avvattning av biogödsel (Fall 3) respektive ett stopp på källsortering av matavfall (Fall 4) att nytillskottet sjunker med ca 2 respektive 4,5 kg Cd/år eftersom handelsgödsel istället kommer att användas. Men om handelsgödsel med max tillåten Cd-halt används (100 mg/kg P) så skulle motsvarande förändringar innebära att nytillskottet ökar med ca 57 respektive 61 kg Cd/år. Jämförelsevis innebär Fall 2 (Begränsad giva) relativt små konsekvenser avseende påverkan på energiflöden, ekonomi och klimatpåverkande utsläpp. Jämfört med referensfallet ökar energiinsatser, utsläpp och kostnader eftersom biogödseln måste spridas över en större areal för att klara Cd-kraven. Intresset inom jordbruket för att använda biogödsel kommer troligen att påverkas negativt, eftersom biogödseln måste kompletteras med handelsgödsel för att få önskad gödslingseffekt. Istället för att årligen gödsla med biogödsel enligt förslaget till regelverk, och därmed gödsla med en mindre mängd biogödsel och sedan komplettera med handelsgödsel, går det även att tillföra full önskad växtnäringsmängd (kväve alternativt fosfor enligt regelverkets begränsningar) men sedan avstå från biogödsel under kommande år för att på så sätt inte överskrida gränsvärdet för kadmiumtillförsel. Konsekvensen blir att arealbehovet kommer att öka och därmed även transporter men framför allt lagringskostnader. En sådan hantering förutsätter att entreprenörer bygger upp och ansvarar för hela hanteringen för att kunna optimera placering av lager och transportavstånd. Kostnaderna kommer att öka radikalt eftersom lagringskapaciteten behöver ökas så att den motsvarar det större arealbehovet. Intresset inom jordbruket för biogödsel kommer att bli lågt då biogödsel inte längre kommer att betraktas som ett gödselmedel då kadmiuminnehållet begränsar dess användning istället för växtnäringen som fallet är idag. Fall 3 (Avvattning av biogödsel och förbränning av fast fraktion) innebär en betydligt mer omfattande omställning av biogödselhanteringen. Kostnader och utsläpp ökar i ett systemperspektiv, framförallt på grund av att förbränningen av den fasta fraktionen minskar importen av brännbart avfall. Fall 4 (Stopp på utsortering av matavfall) innebär störst konsekvenser när det gäller påverkan på energiflöden och ökning av klimatpåverkande utsläpp. Den förlorade biogasproduktionen i kombination med minskad import till förbränning (då det svenska matavfallet måste förbrännas) innebär en ökning av de klimatpåverkande utsläppen med ca ton CO 2 -ekv./år. Kostnaderna i systemperspektiv sjunker i detta fall, men resultatet är känsligt bland annat för antaganden om insamlingskostnader för matavfall, rejektandel vid förbehandling, biogasutbyte vid rötning, rötnings-, uppgraderings- och distributionskostnader för gas och inte minst priset för fordonsgas.

7

8 Innehåll 1 Inledning 1 2 Studerade fall, metodik och indata 2 3 Resultat 5 4 Diskussion och slutsatser 9 5 Referenser 13 Bilaga A - Kompletterande resultat 14

9 Inledning Naturvårdsverket (2013) redovisade i september regeringsuppdraget Hållbar återföring av fosfor (rapport 6580) och som Miljödepartementet skickat ut på remiss där svaren ska vara inne senast En del av förslagen innebär att det på sikt kan bli svårt att återföra biogödsel från rötning av matavfall till åkermark. Framförallt gäller detta gränsvärdet för tillförsel av Cd till åkermark som gradvis skall sjunka från 0,55 g/ha, år för år 2015, till 0,45 respektive 0,35g/ha, år för år 2023 respektive år Tillförseln av kadmium kommer att vara den begränsande faktorn istället för växtnäringen (växttillgängligt kväve och fosfor). I detta projekt studeras möjliga konsekvenser av dessa förslag till hårdare krav med hjälp av en systemanalys. Baserat på en diskussion mellan Avfall Sverige, anläggningsägare (VAFAB Miljö och Tekniska Verken i Linköping) samt Profu och JTI, och efterföljande synpunkter från Avfall Sveriges AU för biologisk återvinning, studeras fyra fall för år Det första fallet utgör ett referensfall som beskriver situationen år 2023 om inga nya begränsningar i form av maximal Cd-mängd per hektar och år införs för biogödsel. De övriga tre fallen illustrerar möjliga konsekvenser av de hårdare kraven som har renodlats för att studera vad de innebär var för sig. Systemanalysen har utförts som ett samarbete mellan Profu (Mattias Bisaillon, David Holmström och Johan Sundberg) och JTI (Andras Baky och Ola Palm). Mattias Bisaillon har varit projektledare och projektet redovisas dels som en OH-serie och dels som denna kortfattade rapport. 1

10 2. Studerade fall, metodik och indata Studerade fall I analysen studeras fyra fall för år Det första fallet utgör ett referensfall som beskriver situationen år 2023 om inga nya begränsningar i form av maximal Cd-mängd per hektar och år införs för biogödsel. De övriga tre fallen illustrerar möjliga konsekvenser av de hårdare kraven som har renodlats för att studera vad de innebär var för sig. Den kvantitativa analysen studerar hanteringen av matavfall och den biogödsel som uppkommer från rötning av matavfall. Rötning och hantering av övriga substrat förutsätts vara oförändrad i den kvantitativa analysen. Dock förs kvalitativt en diskussion om och hur fallen kan påverka rötning och hantering av övriga substrat. Analysen utgår från en antagen uppkommen matavfallsmängd på 960 kton matavfall år Fall 1 (referensfall): 50 % matavfallet (480 kton) källsorteras och samlas in till förbehandling innan rötning.. Vid förbehandlingen förloras 15 % av matavfallet som rejekt till förbränning. Övrig uppkommen mängd matavfall (480 kton) går med restavfallet till förbränning. Biogödsel sprids på åkermark motsvarande 0,55 g Cd/ha, år. Fall 2 (Begränsad giva): Samma källsortering, förbehandling och rötning av matavfall som i fall 1. Men den möjliga givan reduceras till följd av de hårdare kraven på maximal tillförsel av Cd per hektar. Biogödsel sprids på åkermark motsvarande 0,45 g Cd/ha, år och i en känslighetsanalys studeras även begränsning 0,35 g Cd/ha, år. Detta medför att biogödseln måste spridas över större arealer och behov av kompletteringsgödsling uppstår. Fall 3 (Avvattning av biogödsel och förbränning av fast fraktion): Samma källsortering, förbehandling och rötning av matavfall som i fall 1. I detta fall är gränsvärdena för tuffa för biogödseln, men genom avvattning kan man avskilja huvuddelen av kadmiumet tillsammans med organiskt material, fosfor mm i den fasta fraktionen och därmed nyttiggöra kväveinnehållet i den flytande fasen. Den fasta fraktionen skickas till förbränning medan den flytande fasen sprids på åkermark motsvarande 0,45 g Cd/ha, år (i en känslighetsanalys studeras även begränsningen 0,35 g Cd/ha, år). Fall 4 (Stopp på utsortering av matavfall): I detta fall omöjliggörs rötning av matavfall varpå källsorteringen upphör och allt matavfall (960 kton) skickas med restavfall till avfallsförbränning. Produktion av biogas från matavfall upphör. Fall 2-4 innebär olika stor påverkan på hantering och massflöden jämfört med referensfallet. Fall 2 påverkar enbart hur långt biogödseln måste transporteras och vilka arealer som krävs för att sprida den så att gränsvärdena klaras. Inga förluster sker av näringsämnen, utan samma mängder nyttiggörs fast utspridda över större arealer. Fall 3 innebär att biogödseln först bearbetas (genom avvattningen) och de två produkterna hanteras olika. Därigenom förloras en stor del av näringsämnena, vilka måste ersättas med handelsgödsel. Fall 4 innebär den klart största påverkan på hanteringen av matavfall. Förutom förlusten av näringsämnen så förloras hela biogasproduktionen från matavfall. 2

11 Metodik I projektet utvärderas fall 2-4 i jämförelse med referensfallet (fall 1). Modelleringen sker utifrån ett genomsnittligt nationellt perspektiv (dvs ingen individuell modellering av varje samrötningsanläggning och förbränningsanläggning). Detta innebär att medelprestanda används t ex för produktionen av biogas från matavfall, för produktionen av värme och el från avfallsförbränning och för olika typer av transportavstånd både till och från biogas- och förbränningsanläggningar. Förutsättningar kring spridning av olika former av biogödsel (oavvattnad respektive flytande fas från avvattning) modelleras sammanvägt utifrån situationen kring de större städerna (dvs de tre största städerna samt städer i samma storleksordning som Västerås, Norrköping, Uppsala och Helsingborg). Utvärderingen görs utifrån ett systemperspektiv med avseende på hur ekonomi, energi (fordonsgas, dieselåtgång, fjärrvärme och el), utsläpp av klimatpåverkande växthusgaser och flöden av kadmium och fosfor påverkas. Flödena av kadmium sätts också i relation till uppgifter som finns om de totala flödena av kadmium i samhället och kadmiumhalten i handelsgödsel på den svenska respektive internationella marknaden. Med systemperspektiv menas att analysen inkluderar hela det system som påverkas, dvs förutom själva insamlingen av matavfall även den efterföljande behandlingen (samrötning, förbränning) och den påverkan som sker i omkringliggande system som bland annat fjärrvärme- och elproduktion och transportsektorn (vid förändrad produktion av fordonsgas). Som huvudsakligt verktyg för analysen används den kombination av systemmodeller (ORWARE för avfallshantering och NOVA för fjärrvärme- och elproduktion) som Profu utvecklat för analyser på nationell nivå och använt i tidigare projekt, t ex: Utvärdering av föreslaget nationellt miljömål för materialåtervinning utifrån ekonomi och klimatpåverkan, på uppdrag av Naturvårdsverket (2011) Analys av klimatpåverkan från materialåtervinning av plastförpackningar, på uppdrag av FTI (2012) Waste Refinery-projektet Perspektiv på framtida avfallsbehandling ( ). Waste Refinery-projektet Bränslekvalitet -Sammansättning och egenskaper för avfallsbränsle till energiåtervinning (2013) Waste Refinery-projektet Styrmedel för ökad biogasproduktion (2013) Utvärdering av nytt etappmål för hantering av hushållsavfall, på uppdrag av Naturvårdsverket (2013) I detta projekt har modellerna kompletterats och anpassats för de fall och de förutsättningar som studeras. I detta arbete har JTI bidragit med expertkunskap och tagit fram underlag rörande bland annat Matavfallets och biogödselns innehåll av kadmium och näringsämnen Beräkningar av arealbehov, transporter och spridning av biogödsel givet olika krav på kadmium och olika givor av kväve och fosfor Kostnader för hantering av biogödsel längs hela kedjan från rötning till spridning på åkermark Prestanda för avvattning av biogödsel 3

12 Centrala förutsättningar och indata I detta avsnitt lyfter vi fram några förutsättningar/indata som är av stor vikt för analysen. Matavfallets innehåll av kadmium (Cd) har beräknats med hjälp av årsmedelvärden för kadmiumhalten i biogödsel vid certifierade biogasanläggningar åren 2010, 2011 och 2012 och andel matavfall som respektive anläggning behandlar. Samma mängd kadmium som finns i biogödsel finns även i matavfallet. Halten kadmium i matavfallet har beräknats utifrån den förlust av massa i form av kol till metan och koldioxid som sker vid rötning. Beräkningar av medeltransportavstånd för spridning av biogödsel har utgått från en metodik från Nilsson (1995), anpassad från arbete av Overend (1982). Metoden utgår från anläggningen i mitten och att arealen finns runt om anläggningen i en cirkel. Variabler som påverkar transportavståndet är bland annat total areal, andel av areal tillgänglig för biogödsel, giva (vilken i sin tur ges av den aktuella Cdbegränsningen), tillgänglig mängd biogödsel samt en koefficient som tar hänsyn till att vägen inte är rak (slingerkoefficient). Vid beräkningar av spridningsarealer och behov av bio- och handelsgödsel används ett N-behov på 115 kg/ha, år och ett P-behov på 12 kg/ha, år (vilket motsvarar genomsnittlig nationell N- och P-gödsling år 2011 enligt SCB-statistik). N- och P-behoven uppnås genom en kombination av bio- och handelsgödsel där behovet av handelsgödsel varierar beroende vad som är begränsande (N-, P- eller Cd i biogödsel) för hur stor mängd biogödsel som kan spridas per hektar. Handelsgödsel antas ha ett kadmiuminnehåll på 10 mg Cd/kg P. I en känslighetsanalys studeras även effekten av att använda handelsgödsel med max tillåten mängd kadmium, dvs 100 mg Cd/kg P. Fall 3 och Fall 4 innebär ökad förbränning av inhemskt avfall (fast fraktion från avvattning respektive allt matavfall som når rötningen i referensfallet). Detta i sin tur antas innebära minskad avfallsimport och ökad deponering av importerat avfall i avsändarlandet då förbränning antas ha fullt kapacitetsutnyttjande genom import. Utvecklingen på den svenska förbränningsmarknaden (Avfall Sverige 2013, Profu 2013) tyder på att 30 % eller mer av det avfall som förbränns i Sverige år 2020 kan komma att vara importerat. Fortfarande deponeras stora mängder avfall i Europa (ca 140 Mton) och Profus bedömning i nuläget är att deponering fortfarande kommer att vara det dominerande alternativet för importerat avfall åren (se även Avfall Sverige 2012). Men om betydligt tuffare krav på deponering införs på EU-nivå (t ex deponiförbud, kraftigt ökade deponiskatter) tillsammans med stöd för uppbyggnad av alternativ kapacitet så skulle deponeringen kunna minska kraftigt. Alternativ behandling genom förbränning med elproduktion skulle då kunna bli ett högst realistiskt alternativ, vilket studeras i en känslighetsanalys rörande klimatpåverkande utsläpp. 4

13 3 Resultat Fordonsgasproduktion I de tre första fallen är fordonsgasproduktionen från matavfall densamma och uppgår till 435 GWh. I fall 4 upphör fordonsgasproduktionen från matavfall helt. Totalt källsorteras 480 kton matavfall, varav 85 % når rötningen. (15 % förloras som rejekt i förbehandlingen). Spridningsarealer för biogödsel från matavfall Figur 1 nedan visar vilka spridningsarealer som krävs i de fyra fallen (Fall 1-4, med olika Cd-begränsningar). Den blå stapeln anger spridningsareal som krävs för att klara Cd-begränsning för biogödsel. Störst (=dimensionerande) areal krävs i Fall 2 med Cd-begränsning 0,35 g/ha, år. Detta fall innebär att man sprider ut biogödselmängden över störst yta och man måste kompletteringsgödsla hela denna areal med handelsgödsel för att klara N- och P-behovet. För de övriga fallen klarar man Cd-begränsningen med en mindre spridningsareal (blå stapel) men måste å andra sidan kompletteringsgödsla motsvarande hela behovet på den areal (grön stapel) där man inte sprider biogödsel för att göra fallen jämförbara med varandra. Staplarna N (150), P (12), P (22) är känslighetsanalyser av behovet av spridningsareal om biogödseln istället sprids så att givan motsvara 150 kg N/ha, år, 12 kg P/ha, år respektive 22 kg P/ha, år. Samma dimensionerande areal används som för Fall 1-4. Dessa givor motsvarar Cd-tillförsel på 1,7; 0,39 respektive 0,71 g Cd/ha, år på biogödslad areal, dvs enbart givan 12 kg P/ha, år skulle klara Cdbegränsningen 0,45 g Cd/ha, år. I bilaga A illustreras en känslighetsanalys av spridningsarealen om innehållet av Cd i matavfall skulle vara lägre Areal (ha) Areal med enbart mineralgödsel Areal med biogödsel Fall 1 Fall 2 Fall 2 Fall 3 Fall 4 (0,45) (0,35) (0,45) N P (12) P (22) (150) Figur 1 Beräknade spridningsarealer för biogödsel från matavfall. Fall 1-4 avser de studerade fallen med olika Cd-begränsningar. N (150), P (12), P (22) är känslighetsanalyser av behovet av spridningsareal om biogödseln istället sprids så att givan motsvara 150 kg N/ha, år, 12 kg P/ha, år respektive 22 kg P/ha, år. 5

14 Cd-mängder till åkermark relaterade till matavfallshantering Figur 2 och Figur 3 illustrerar Cd-flöden till svensk åkermark relaterade till matavfallshanteringen i Fall 1-4. Skillnaden mellan figurerna är antagandet om Cd-halt i handelsgödsel (10 respektive 100 mg Cd/ kg P). Cd-halten 100 mg Cd/kg P är det aktuella svenska gränsvärdet för handelsgödsel och därför visar Figur 3 det maximalt möjliga Cd-flödet till åkermark relaterat till matavfallshantering. Observera att flödena ökar kraftigt i känslighetsanalysen och därför används en annan y-skala i Figur 3. Med cirkulerat avses Cd som tas upp ur svensk åkermark vid odling av livsmedel och som återförs med biogödseln. Detta beräknas som 50 % av tillskottet via biogödsel baserat på antagandena att 50 % av maten är svenskproducerad, att lika stor mängd matavfall faller från svensk mat som från importerad mat samt att Cd-halterna ligger på samma nivå i svensk som i importerad mat. Med nytillskott avses Cd som tillförs svensk åkermark via importerad mat och via handelsgödsel. I Fall 4, när ingen biogödsel produceras från matavfall, är all tillförsel nytillskott genom handelsgödsel. 25 Mängd kg Cd/ha och år Cd i handelsgödsel: 10 mg/kg P Cirkulerat Nytillskott 0 Fall 1 Fall 2 Fall 3 Fall 4 Figur 2 Cd-mängder till åkermark relaterade till matavfallshantering (kg/år). Cd-halt i handelsgödsel: 10 mg/kg P. 100 Mängd kg Cd/ha och år Cd i handelsgödsel: 100 mg/kg P Cirkulerat Nytillskott 0 Fall 1 Fall 2 Fall 3 Fall 4 Figur 3 Cd-mängder till åkermark relaterade till matavfallshantering (kg/år). Känslighetsanalys, Cdhalt i handelsgödsel: 100 mg/kg P. 6

15 Förändrade klimatpåverkande utsläpp Figur 4 illustrerar hur de klimatpåverkande utsläppen förändras i Fall 2-4 jämfört med referensfallet. I Bilaga A redovisas en mer detaljerad figur för varje fall separat. Figuren nedan visar att alla alternativ till referensfallet leder till ökade klimatpåverkande utsläpp. Vidare visar figuren att storleksordningen på ökningen skiljer sig avsevärt, vilket hänger samman med hur stor påverkan som varje fall innebär. I Fall 2 ökar utsläppen på grund av ökade transport- och spridningsarbete för att få ut biogödseln. I Fall 3 uppstår systemeffekter på grund av att den fasta fasen från avvattningen skickas till förbränning. Detta innebär deponering (och utsläpp från detta) av importerat brännbart avfall då förbränningskapaciteten är begränsad. Avvattnad rest har mindre energiinnehåll än importerat brännbart avfall, vilket leder till ökade utsläpp från övrig fjärrvärmeproduktion som måste kompensera bortfallet i värmeproduktion från avfallsförbränning. Vidare ökar behovet av handelsgödsel och produktionsrelaterade utsläpp då näringsämnen går förlorade i förbränningen. Utsläppen vid förbränningen i Sverige minskar dock då förbränning av (fossil del i) importerat avfall minskar. Dessutom minskat transport- och spridningsemissioner då mindre mängd biogödsel (flytande fas) skall spridas. I Fall 4 fås samma typ av effekter som i Fall 3, men i större skala eftersom hela matavfallsmängden styrs över till förbränning. Dessutom tillkommer ökade utsläpp från fossila drivmedel som ersätter förlorad fordonsgas och minskade utsläpp längs hela kedjan rötning, uppgradering och gasfordon och pga mindre elkonsumtion när rötningen minskar. I bilaga A illustreras även en känslighetsanalys om förbränning med elproduktion i avsändarlandet (istället för deponering) skulle utgöra alternativet för det importerade avfall till förbränning som trängs undan av svenskt avfall (fast fraktion från avvattning respektive svenskt matavfall) i Fall 3 och Fall 4. Fall 3 och Fall 4 skulle i så fall fortfarande innebära störst utsläppsökningar, men skillnaderna mot Fall 1 och Fall 2 skulle minska tydligt TOTALT kton CO2- ekv./år Fall 2 (0,45) Fall 2 (0,35) Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Fall 4 Figur 4 Förändring av klimatpåverkande utsläpp jämfört med Fall 1 (kton CO 2 -ekv./år) 7

16 Förändrade kostnader (i systemperspektiv) Figur 5 illustrerar hur kostnader i systemperspektiv förändras i Fall 2-4 jämfört med referensfallet. I Bilaga A redovisas en mer detaljerad figur för varje fall separat. Jämförelsevis innebär Fall 2 relativt små konsekvenser avseende påverkan på kostnader. Jämfört med referensfallet ökar kostnader eftersom biogödseln måste transporteras längre och spridas över en större areal för att klara Cd-kraven 0,45 respektive 0,35 g Cd/ha och år. Fall 3 innebär en betydligt mer omfattande omställning av biogödselhanteringen. Kostnader ökar i ett systemperspektiv, framförallt på grund av att förbränningen av den fasta fraktionen minskar importen av brännbart avfall, vilket i sin tur leder till ökade kostnader för alternativ värmeproduktion och förlorade intäkter för importerat avfall. Kostnaderna i systemperspektiv sjunker i Fall 4, men resultatet är känsligt bland annat för antaganden om insamlingskostnader för matavfall, rejektandel vid förbehandling, biogasutbyte vid rötning, rötnings-, uppgraderings- och distributionskostnader för gas och inte minst priset för fordonsgas. 150 TOTALT 100 kr/ton uppkommet matavfall Fall 2 (0,45) Fall 2 (0,35) Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Fall gur 5 Förändrade kostnader, jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) Figur 5 Förändrade kostnader, jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) Övriga resultat I bilaga A redovisas också hur dieselåtgång för hantering av avfall och värme- och elproduktion från avfallsförbränning förändras i fall 2-4 jämfört med referensfallet. I Fall 2 ökar dieselåtgången pga ökat transport- och spridningsarbete. I Fall 3 och 4 minskar dieselåtgången och detta beror till stor del på att långväga transport av importerat brännbart avfall minskar. Fjärrvärme- och elproduktionen från avfallsförbränning påverkas inte i Fall 2. Däremot minskar den i Fall 3 och 4 när importerat brännbart avfall ersätts med avvattningsrest (Fall 3) och matavfall (Fall 4) med lägre effektivt värmevärde. 8

17 4. Diskussion och slutsatser Diskussion Cd-flöden från matavfall till åkermark i förhållande till totala Cd-flöden i samhället Med utgångspunkt från data i Naturvårdsverket (2013) har följande Cd-flöden sammanställts. I åkermarken (20 cm djup) finns en jämförelsevis stor mängd kadmium per hektar (ca 250 till ca 750 g per ha) beroende på åkerjordens mineraliska ursprung. Den största källan för tillförsel av kadmium till svensk åkermark är atmosfärisk deposition. Depositionen skiljer sig mellan södra och norra Sverige, med en klar gradient från söder (där det högsta nedfallet är) till norr. Källfördelningen mellan länder visar att ca 50% av depositionen kommer från Polen, varför södra Sverige har högst värden, ca 0,36 g/ha och år. Depositionen i norra Sverige är däremot ca 0,04 g/ha och år. Naturvårdsverket (2013) bedömer att upp till kg kadmium tillförs åkermarken via deposition. Eftersom Sverige har ca ha åkermark (2012, arealen betesmark är ca ha) skulle detta betyda att medeldepositionen är 0,38 g/ha och år. Troligen är därför kadmiumtillförseln via deposition lägre än kg per år. Stallgödsel innehåller ca 8-15 mg Cd/kg P, där en del kommer från importerade mineraler och fodermedel och en annan del från grovfodret som odlas i Sverige. Kadmium som kommer via grovfodret omfördelas delvis från växtodlingsgårdar till djurgårdar, medan det importerade kadmiumet från mineraler och fodermedel hamnar på djurgårdar till 100 %. Importerade fodermedel och mineraler tillför kadmium till åkermark och betesmark via stallgödseln. Mineral- och fodermedelsimporten beräknas tillföra ca 75 kg kadmium per år till betes- och åkermarken. Totalt beräknas stallgödsel tillföra åker- och betesmark ca kg kadmium per år. Fosforhandelsgödsel (mineralgödsel) innehåller ca 6 mg Cd/kg P i genomsnitt. I detta uppdrag har vi valt att räkna på ett innehåll av 10 mg Cd/kg P då kadmiuminnehållet de senaste åren ökat något. Vår bedömning är att ökningen kommer att fortsätta och att det finns import som inte fångas upp via SCB:s statistik. Bakgrunden till vår bedömning om ökande halter kadmium är att priset på fosfor kommer att öka inom en 10-årsperiod och därmed söker sig allt fler till råvaror som är billigare. Detta bedömer vi kommer att leda till stigande halter kadmium eftersom det svenska gränsvärdet på 100 mg Cd/kg P inte har någon styrande effekt. Medelhalten i EU (inklusive Sverige) är ca 87 mg Cd/kg P (Linderholm, pers. kom.). Införandet av ett eventuell EU-gemensamt gränsvärde för kadmium i handelsgödsel kommer troligen att öka konkurrensen på låg-kadmiumfosfor och därmed priset. Dagens handelsgödsel beräknas tillföra svensk åkermark ca kg importerad kadmium varje år. Jordbrukskalk innehåller även kadmium och totalt beräknas detta tillföra åkermarken ca. 40 kg per år. 9

18 Tabell 1 Sammanställning av tillförsel av kadmium till åkermarken i Sverige från olika källor (data bearbetade från Naturvårdsverket 2013). Som en jämförelse skattas innehållet av kadmium i svensk åkermark (20 cm djup) till ca g Cd/ha, vilket ger en total kadmiummängd på ton Cd. Årlig tillförsel, kg Årligt nytillskott, kg Källa/produkt Regelverk mg Cd/kg P Internationella Atmosfäriskt nedfall konventioner Ej relevant < < Handelsgödsel/ Max 100 mg Mineralgödsel Cd/kg P Ca Stallgödsel Ej reglerat Kalk Ej reglerat Ej relevant Biogödsel baserat på matavfall ( ton) Cd-innehåll i matavfall Det finns relativt få studier på kadmiumhalt i matavfall. Litteraturdata visar på en kadmiumhalt på ca 0,14 0,15 mg/kg TS. I denna studie har vi istället valt att utgå ifrån kadmiumhalten i biogödsel där varierande mängder matavfall ingår i substratmixen. Utifrån årsmedelvärden (åren ) från svenska biogasanläggningar som rapporterat till Avfall Web har kadmiumhalten i biogödsel kunnat beräknas för en tänkt anläggning som rötar 100 % matavfall. Biogödselns kadmiuminnehåll har sedan räknats om till vad matavfallet innehåller med utgångspunkt ifrån massomvandling av kol till metan och koldioxid vid rötningen. Kadmiumhalten blir då 0,17 mg/kg TS, dvs. ganska nära litteraturdata (0,14 0,15 mg/kg TS). Påverkan på övriga substrat Den kvantitativa analysen har utförts för matavfall och hantering av biogödsel för matavfall. Kvalitativt kan liknande resultat förväntas för biogödsel från övriga substrat, speciellt när det gäller att biogödsel från rötning kommer att betraktas som ett mindre attraktivt gödselmedel. För specifika substrat skulle en liknande kvantitativ analys bero både på substratens innehåll av kadmium och vilken alternativ hantering som skulle vara aktuell om substratet inte gick till rötning. Ur ekonomisk synpunkt innebär fallet när rötning av matavfall upphör (Fall 4) att kapaciteten och utformningen för rötningsanläggningarna gradvis måste anpassas för att enbart hantera övriga substrat. Detta kan på sikt innebära att vissa utbyggnader inte blir av och/eller att existerande anläggningar läggs ned/minskar i storlek när de nått ett läge där större reinvesteringar är nödvändiga för att driva anläggningen vidare. Ökade transport- och spridningskostnader (Fall 2) Modellen för att beräkna ökat transport- och spridningsarbete till följd av hårdare Cd-begränsningar är teknisk till sin karaktär, dvs den utgår från tekniska data såsom t ex tillgänglig areal och tillåtna givor för att beräkna transport- och spridningsarbete. I verkligheten finns det en risk att kostnaderna blir ännu större eftersom modellen inte tar hänsyn till marknadseffekter såsom att intresset bland jordbrukare för att ta emot biogödsel kan minska på grund av att behovet av kompletteringsgödsling ökar och att biogödseln generellt uppfattas som en mindre attraktiv produkt som kräver specialhantering för att klara Cd-begränsningar. En sådan marknadseffekt innebär sannolikt att transportavstånden ökar ännu mer eftersom det finns risk att man måste använda ännu större arealer för att hitta tillräckligt många jordbrukare som är villiga att ta emot biogödseln. 10

19 Fordonsgasproduktion från matavfall Alla fall utom fall 4 ger en total fordonsgasproduktion på 435 GWh/år från matavfall. I Fall 4 förloras hela fordonsgasproduktionen från matavfall och ersätts av ökad användning av fossila drivmedel (bensin och diesel). Detta är ett av de viktigaste skälen till att de klimatpåverkande utsläppen ökar i Fall 4. Kostnaderna sjunker något ur systemperspektiv, men vi ser både i denna analys och i tidigare systemanalyser att den resulterande kostnadsförändringen är beroende av ett flertal stora poster (jämför Figur 13 i bilaga A) där endast en relativt liten förändring av förutsättningarna för dessa poster kan vända en resulterande kostnadsökning till en kostnadsminskning och viceversa 1. Som enskild post är priset på fordonsgas viktigast, vilket i sin tur är beroende av utvecklingen för råoljepriset och de styrmedel som används för drivmedelsmarknaden (energiskatter, CO 2 -skatter etc). Man ska också komma ihåg att fordonsgasproduktionen är en av de viktigaste svenskproducerade förnybara drivmedlen i Sverige idag. Transportsektorn, till skillnad från värme- och elsektorn, har fortfarande ett stort fossilberoende och här utgör fordonsgasen en viktig komponent tillsammans med övriga biodrivmedel och energieffektivisering för att minska fossilberoendet. Slutsatser Källsortering av 480 kton matavfall till rötning ger med spridning av oavvattnad biogödsel en tillförsel av drygt 23 kg Cd/år till den svenska åkermarken. Men endast hälften (knappt 12 kg Cd/år) är ett nytillskott (under förutsättning att hälften av maten produceras i Sverige och att svenskproducerad och importerad mat innehåller samma Cd-nivåer). Givet att handelsgödsel med låg Cd-halt används (10 mg/kg P) innebär avvattning av biogödsel respektive ett stopp på källsortering av matavfall att nytillskottet sjunker med ca 2 respektive 4,5 kg Cd/år eftersom handelsgödsel istället kommer att användas. Men om handelsgödsel med max tillåten Cd-halt används (100 mg/kg P) så skulle motsvarande förändringar innebära att nytillskottet ökar med ca 57 respektive 61 kg Cd/år. Jämförelsevis innebär Fall 2 (Begränsad giva) relativt små konsekvenser avseende påverkan på energiflöden, ekonomi och klimatpåverkande utsläpp. Jämfört med referensfallet ökar energiinsatser, utsläpp och kostnader eftersom biogödseln måste spridas över en större areal för att klara Cd-kraven. Intresset inom jordbruket för att använda biogödsel kommer troligen att påverkas negativt, eftersom biogödseln måste kompletteras med handelsgödsel för att få önskad gödslingseffekt. Istället för att årligen gödsla med biogödsel enligt förslaget till regelverk, och därmed gödsla med en mindre mängd biogödsel och sedan komplettera med handelsgödsel, går det även att tillföra full önskad växtnäringsmängd (kväve alternativt fosfor enligt regelverkets begränsningar) men sedan avstå från biogödsel under kommande år för att på så sätt inte överskrida gränsvärdet för kadmiumtillförsel. Konsekvensen blir att arealbehovet kommer att öka och därmed även transporter men framförallt lagringskostnader. En sådan hantering förutsätter att entreprenörer bygger upp och ansvarar för hela hanteringen för att kunna optimera placering av lager och transportavstånd. Kostnaderna kommer att öka radikalt eftersom lagringskapaciteten behöver ökas så att den motsvarar det större arealbehovet. Intresset inom jordbruket för biogödsel kommer att bli lågt då biogödsel inte längre kommer att betraktas som ett gödselmedel då kadmiuminnehållet begränsar dess användning istället för växtnäringen som fallet är idag. 1 Som jämförelse noterades det omvända resultatet ur systemperspektiv i delprojekt 3 i Waste Refinery-projektet Perspektiv på framtida avfallsbehandling (Holmström et al 2013). I det projektet, som utfördes under 2012, gjordes en bedömning av framtida omvärldsförutsättningar (råoljepris, elpris etc) utifrån det kunskapsläge som fanns då och som, i jämförelse med denna analys, var något mer gynnsamt för fordonsgasproduktion. Vidare användes optimistiska antaganden om teknikutveckling och prestandaförbättring längs hela rötningskedjan som justerats ned något i efterföljande projekt. 11

20 Fall 3 (Avvattning av biogödsel och förbränning av fast fraktion) innebär en betydligt mer omfattande omställning av biogödselhanteringen. Kostnader och utsläpp ökar i ett systemperspektiv, framförallt på grund av att förbränningen av den fasta fraktionen minskar importen av brännbart avfall. Fall 4 (Stopp på utsortering av matavfall) innebär störst konsekvenser när det gäller påverkan på energiflöden och ökning av klimatpåverkande utsläpp. Den förlorade biogasproduktionen i kombination med minskad import till förbränning (då det svenska matavfallet måste förbrännas) innebär en ökning av de klimatpåverkande utsläppen med ca ton CO 2 -ekv./år. Kostnaderna i systemperspektiv sjunker i detta fall, men resultatet är känsligt bland annat för antaganden om insamlingskostnader för matavfall, rejektandel vid förbehandling, biogasutbyte vid rötning, rötnings-, uppgraderings- och distributionskostnader för gas och inte minst priset för fordonsgas. 12

21 5. Referenser 1. Avfall Sverige, 2012, Assessment of increased trade of combustible waste in the European union, Rapport F2012:04 2. Avfall Sverige, 2013a. Kapacitetsutredning 2013 Avfallsförbränning till år 2020, E2013:04, Avfall Sverige. 3. Holmström D, Bisaillon M, Eriksson O, Hellström H och Nilsson K, 2013, Framtida marknaden för biogas från avfall, slutrapport för delprojekt 3 inom projektet Perspektiv på framtida avfallsbehandling (PFA) 4. Linderholm, K., personlig kommunikation, Naturvårdsverket, 2013, Förslag till etappmål - Exponering för kadmium via livsmedel, inkl. bilagor, NV , Naturvårdsverket. 6. Nilsson, D., 1995, Transportation Work and Energy Requirements for Haulage of Straw Fuel, Swedish J. agric. Res. 25: Overend, R., P., 1982, The Average Haul Distance and Transportation Work Factors for Biomass Delivered to a Central Plant, Biomass 2, Profu, Import av avfall till energiutvinning i Sverige - Delprojekt 1 inom Perspektiv på framtida avfallsbehandling. Projekt inom Waste Refinery. 9. Schott, A. B., Vukicevic, S., Bohn, I., Andersson, T., 2013, Potentials for food waste minimization and effects on potential biogas production through anaerobic digestion, Waste Manag Res., Aug; 31(8):

22 6. Bilaga A Kompletterande resultat Spridningsarealer, känslighetsanalys Baserat på en forskningsartikel om Cd-halter i unavoidable waste (Schott et al, 2013), dvs matrester som uppstår även om man äter upp all mat (t ex skal, ben etc) har Cd-halten i matavfall i känslighetsanalysen sänkts från 0,17 mg Cd/kg TS till 0,10 mg Cd/kg TS. Detta medför (se Figur 6) att behovet av spridningsareal för att klara Cd-begränsningen sjunker i motsvarande grad. Tittar man enbart på Fall 1-4 så sjunker spridningsarealen för fallet med störst behov från knappt ha till knappt ha. I jämförelsen ges i detta fall den dimensionerande arealen av spridning av biogödseln med en P-giva på max 12 kg P/ha, år Areal (ha) Areal med enbart mineralgödsel Areal med biogödsel 0 Fall 1 Fall 2 Fall 2 Fall 3 Fall 4 (0,45) (0,35) (0,45) N P (12) P (22) (150) Figur 6 Beräknade spridningsarealer för biogödsel från matavfall, känslighetsanalys med lägre Cdinnehåll i matavfall. Fall 1-4 avser de studerade fallen med olika Cd-begränsningar. N (150), P (12), P (22) är känslighetsanalyser av behovet av spridningsareal om biogödseln istället sprids så att givan motsvara 150 kg N/ha, år, 12 kg P/ha, år respektive 22 kg P/ha, år. Förändrade klimatpåverkande utsläpp I Figur 7- Figur 9 presenteras de ökningar respektive minskningar av utsläpp som är av störst betydelse i de olika fallen jämfört med referensfallet (Fall 1). I figuren redovisas även totaleffekten av ökade och minskade utsläpp (dvs samma värde som återfinns för respektive fall i Figur 4). Observera att skalan på y-axeln förändras från figur till figur. 14

23 kton CO2- ekv/år 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Fall 2 (0,45) Fall 2 (0,35) Figur 7 Förändring av klimatpåverkande utsläpp i Fall 2 (med olika Cd-begränsning) jämfört med Fall 1 (kton CO 2 -ekv./år) kton CO2- ekv./år Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Figur 8 Förändring av klimatpåverkande utsläpp i Fall 3 (med olika Cd-begränsning) jämfört med Fall 1 (kton CO 2 -ekv./år) 15

24 kton CO2- ekv./år 50 0 Fall Figur 9 Förändring av klimatpåverkande utsläpp i Fall 4 jämfört med Fall 1 (kton CO 2 -ekv./år) Figur 10 illustrerar en känslighetsanalys om förbränning med elproduktion i avsändarlandet (istället för deponering) skulle utgöra alternativet för det importerade avfall till förbränning som trängs undan av svenskt avfall (fast fraktion från avvattning respektive svenskt matavfall) i Fall 3 och Fall TOTALT kton CO2- ekv./år Deponering Förbränning med elproduktion 0 Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Fall 4 Figur 10 Förändring av klimatpåverkande utsläpp i Fall 3 och 4, känslighetsanalys med alternativ behandling för importerat avfall i avsändarland. 16

25 Förändrade kostnader (i systemperspektiv) I Figur 10 - Figur 12 presenteras de ökningar respektive minskningar av kostnader som är av störst betydelse i de olika fallen jämfört med referensfallet (Fall 1). I figuren redovisas även totaleffekten av ökade och minskade utsläpp (dvs samma värde som återfinns för respektive fall i Figur 5). Observera att skalan på y-axeln förändras från figur till figur. kr/ton uppkommet matavfall Fall 2 (0,45) Fall 2 (0,35) Figur 11 Förändring av kostnader i Fall 2 (med olika Cd-begränsning) jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) kr/ton uppkommet matavfall Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Figur 12 Förändring av kostnader i Fall 3 (med olika Cd- begränsning) jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) 12 Förändring av kostnader i Fall 3 (med olika Cd-begränsning) jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) 17

26 kr/ton uppkommet matavfall Fall Figur 13 Förändring av kostnader i Fall 4 jämfört med Fall 1 (kr/ton uppkommet matavfall) Förändrad dieselåtgång för hantering av avfall I Figur 14 presenteras hur dieselåtgången för hantering av avfall förändras i de olika fallen jämfört med Fall TOTALT 0-20 Fall 2 (0,45) Fall 2 (0,35) Fall 3 (0,45) Fall 3 (0,35) Fall 4 GWh/år Figur 14 Förändring av dieselåtgång i Fall 2-4 jämfört med Fall 1 (GWh/år) 18

27 Förändrad värme- och elproduktion från avfallsförbränning I Figur 14 presenteras hur värme- och elproduktion från avfallsförbränning förändras i de olika fallen jämfört med Fall Fall 2 Fall 3 Fall 4 GWh/år Fjärrvärme El Figur 15 Förändring av värme- och elproduktion från avfallsförbränning i Fall 2-4 jämfört med Fall 1 (GWh/år) 19

28

29

30

31 Rapporter från Avfall sverige 2014 avfall SVerigeS utvecklingssatsning U2014:01 Avfallsindikatorer. Vägledning för hur man kan mäta och följa utvecklingen mot en resurseffektiv avfallshantering U2014:02 Styrmedel för biogasproduktion U2014:03 Mikroplaster i biogasprocessen - Förstudie U2014:04 Korrektionsfaktorer vid plockanalyser för utsorterat brännbart avfall U2014:05 Miljöstyrande taxa? En vägledning till viktbaserad avfallstaxa inför beslut, vid införande och drift U2014:06 Kunskapssammanställning beständigheten hos geosynteter i deponikonstruktioner U2014:07 Klusterinitiativ. En förstudie om kommunal avfallsverksamhet som motor i regional utveckling avfall SVerigeS utvecklingssatsning, BiologiSk Behandling B2014:01 Systemanalys kring möjliga konsekvenser av förslag i Hållbar återföring av fosfor avfall SVerigeS utvecklingssatsning, deponering D2014:01 Sammanställning av erfarenheter från sluttäckningsprojekt D2014:02 Förstudie Deponiers bidrag till växthusgasutsläpp i ett nationellt perspektiv och potentiella skyddsåtgärder AVFALL SVERIGES UTVECKLINGSSATSNING, Energiåtervinning E2014:01 Bränslekvalitet. Sammansättning och egenskaper för avfallsbränsle till energiåtervinning E2014:02 Kritiska metaller i svenska avfallsaskor

32 Avfall Sverige är expertorganisationen inom avfallshantering och återvinning. Det är Avfall Sveriges medlemmar som ser till att avfall tas om hand och återvinns i alla landets kommuner. Vi gör det på samhällets uppdrag: miljösäkert, hållbart och långsiktigt. Vår vision är Det finns inget avfall. Vi verkar för att förebygga att avfall uppstår och att mer återanvänds. Kommunerna och deras bolag är motorn och garanten för denna omställning. Avfall Sverige Utveckling B2014:01 ISSN Avfall Sverige AB Adress Telefon Fax E-post Hemsida Prostgatan 2, Malmö info@avfallsverige.se