Luftföroreningar från bra och dåliga vedkaminer

Transkript

1 Folkhälsomyndighetens Miljömedicinska möte Umeå 14 september 2016 Luftföroreningar från bra och dåliga vedkaminer Christoffer Boman Thermochemical Energy Conversion Laboratory Umeå universitet

2

3 Biomassa står för 10% av världens totala energitillförsel MEN 3 miljarder människor eldar biomassa varje dag för värme och matlagning!

4 Lokalt dålig luftkvalitet orsakad av småskalig vedeldning men inte bara ett svenskt småstadsfenomen och inte bara en lokal fråga! 15-25% av PM2.5 i omgivningsluften från vedeldning (Sverige, Finland, Tyskland, Österrike, m fl)!

5 Senaste sammanställningen från forskningen European Respiratory Journal 2015 Dec;46(6):

6 Epidemiological studies in the developed world have documented associations between indoor and outdoor exposure to biomass combustion products and a range of adverse health effects. A conservative estimate of the current contribution of biomass smoke to premature mortality in Europe amounts to at least deaths per year. We conclude that emissions from current biomass combustion products negatively affect respiratory and, possibly, cardiovascular health in Europe. Biomass combustion emissions, in contrast to emissions from most other sources of air pollution, are increasing. More needs to be done.. Modern and more efficient biomass technologies are available, and further development and implementation of such systems are clearly motivated from an air pollution mitigation perspective. Compliance with these science-based guideline values (annual mean PM10 and PM2.5 concentrations of 20 and 10 μg m 3, respectively) would inevitably require the development and implementation of clean air strategies and best available technology for biomass combustion, comparable to the EU control policies for vehicle emissions.

7 ?? 7

8 Småskalig vedeldning får allt större betydelse för primära emissioner av PM2.5 i Europa 1400 Agriculture Off-road Non-exhaust Diesel exhaust, HDT Diesel exhaust, cars Domestic, wood stoves Agriculture Off-road Non-exhaust Diesel exhaust, cars Domestic, wood stoves Industrial processes Industrial processes Industrial combustion Industrial combustion Ca 65 miljoner småskaliga kaminer, pannor och eldstäder i Europa! Amann M, et al. CAFE Report. International Institute for Applied Systems Analysis, 2005.

9 Småskalig biobränsleeldning på villanivå (<50 kw)

10 Traditionell gjutjärnskamin ( 1980) Övergångskamin (1990-talet) Modern kamin ( ) Dagens modeller Clean burning teknik (2016)

11

12

13 Förbränningsprocessen vedeldning Källa: Elda Rätt, Naturvårdsverket

14 Varför är det svårt att elda ved effektivt (i små anläggningar)? Fast bränsle i stora stycken, innehåller fukt (10 40 %) flera omvadnlingssteg! Ibland varierande bränslekvalitet! (vedsort, lagring, storlek m m) Batchvis (diskontinuerlig) förbränningsprocess braseldning ojämna förlopp och förhållanden! Begränsat utrymme för rätta förbränningsbetingelser (små och relativt enkla anläggningar)! Förbränningens heliga 3T kan inte alltid uppfyllas: TID TEMPERATUR TURBULENS

15 Små sotpartiklar i en flamma (<100 nm)

16 Små partiklar stora problem! 10 µm

17 3 typer av partiklar (<1 um) från vedeldning: Wood smoke soot Wood smoke organic particles (pyrolys products) from Kocbach et al, Science of the Total Environment, 2005) Efficient biomass combustion PM (ash particles, K/Na-salts) 500 nm from Boman et al, Energy and Fuels 2011;25:(1):

18

19 Stor variation i partikelutsläpp från småskalig biobränsleeldning både halter och innehåll! 300 Analyzed PM1 emission (mg/mj) Organics 2. Soot 3. Inorganics OM (factor 1.8) EC Ash 0 Modern Masonry Heater Sauna Stove Conventional Masonry heaters Pellet burner Modern masonry heater* *Tissari et al., 2007 Sauna stove* Tissari et al., 2007 (Field measurements, Atm. Env. ) Conventional masonry heater* Pellet burner Tissari et al, Atmos Environ 2007:41:

20 Stor spridning av emissioner av partiklar för småskalig biobränsleeldning Old wood log boilers (no acc. tank, large fuel charge) Old wood log boilers (no acc. tank, adjusted fuel charge) Old wood log boilers (with acc. tank) Modern wood log boilers (with acc. tank) inorganic matter non carbonate carbon % Pellet appliances Wood stoves (light and heavy weight) Source: Todorović et al, 2007, Swedish report PM emissions (mg/mj) Examples from a traditional wood stove and pellet stove (Boman thesis 2005) 1300 EN (present for wood log and pellets) Eco Design directives (under discussion)

21 Wood stoves A trend with installation of light wood stoves (chimney stoves) in new and older houses are present in Sweden, often as a complement to electricity heating 3-12 kw (trend to lower heat outputs) Clean Burning stoves (i.e. preheated secondary air always present and the stove is tight) Source: Paulrud et al, 2006, Swedish report

22 Emissioner från en vedkamin varierar kraftigt under eldningscykeln! Eriksson AC et al. Environmental Science and Technology 2014;48(12):

23 Enkla system som är känsliga för handhavande och förbränningsförhållanden Pettersson E, Boman C, et al Energy and Fuels 2011;25: Eriksson AC, Nordin EZ, Nyström R, et al. Environmental Science and Technology 2014;48(12):

24 Stor variation i kemisk sammansättning på fina partiklar i emissioner från småskalig biomassaeldning! Organics (pyrolysis products) PAH Soot Trace metals Alkali phosphates Alkali chlorides/sulfates Problem då klimat- och hälsoeffekter ska bedömas från småskalig eldning med ved och annan biomassa generellt!

25 Dagens utsläppskrav (BBR) Även frivilliga certifieringssystem (där partiklar ingår!)

26 Nya Eco Design krav (EU gemensamt) (säsongsmedelutsläpp)

27 Fortsatt utveckling av vedkaminer och andra små förbränningsanläggningar! Reningsteknik även för små anläggningar!? Optimering genom teknisk design och styrning!

28 Slutsatser Emissioner från småskalig vedeldning är fortfarande en viktig fråga vad gäller urban luftvård ökad betydelse! Fokus idag på partikelemissioner och deras hälso- OCH klimatpåverkan! Förbränningspartiklar är väldigt olika i deras egenskaper speciellt beroende på deras varierande sammansättning! Ökat intresse för att installera vedkaminer och andra eldstäder i tätbebyggda områden gör frågan än med viktig! Det finns idag eldningsteknik som är betydligt bättre än tidigare men enkla eldstäder (utan styrning eller rening) är känsliga för handhavande! Olika trender tycks finnas (komplex fråga) samlade insatser mellan forskare, myndigheter och industri behövs antagligen!