Systemanalys för förbättrade beslut avseende energi, miljö och ekonomi i ett regionalt perspektiv

Systemanalys för förbättrade beslut avseende energi, miljö och ekonomi i ett regionalt perspektiv Exemplet energi från avfall Ola Eriksson*, KTH Avd. för Industriellt Miljöskydd Andras Baky, JTI (Jordbrukstekniska Institutet) Anna Björklund, KTH Avd. för Industriellt Miljöskydd Marcus Carlsson, SLU Institutionen för Ekonomi Jessica Granath, IVL Svenska Miljöinstitutet Jan-Olov Sundqvist, IVL Svenska Miljöinstitutet Lennart Thyselius, JTI Björn Frostell, KTH Avd. för Industriellt Miljöskydd Sammanfattning Utvecklingen av ett mer ekologiskt hållbart energisystem har av regeringen satts upp som ett prioriterat samhällsmål. Av avgörande betydelse för att nå detta mål är frågan om hur miljöpåverkan i samband med energiomvandling kan kvantifieras och minskas. Särskilt viktigt är att utveckla metoder för att kunna prognostisera och följa upp olika materialflöden (t.ex. kol, svavel, kväve, tungmetaller) som ett resultat av olika energilösningar. Detta för att de ökande globala materialflödena och inte energiflödena i sig utgör hotet mot en ekologiskt hållbar utveckling. I omställningen av det svenska energisystemet ligger stor del av fokus på ökad användning av biobränslen och en utbyggnad av kraftvärmen i de kommunala fjärrvärmenäten. Stora mängder biobränsle finns där energin behövs i form av det hushållsavfall som uppstår i samhällena. Genom att direkt eller indirekt utnyttja energipotentialen i avfallet kan ett värdefullt bidrag till ett hållbart energisystem uppnås. KTH har tillsammans med IVL, JTI och SLU utvecklat en modell för systemanalys av energiutvinning från avfall, den s.k. ORWARE-modellen. Modellen är en kombination av materialflödesanalys och livscykelanalys, till vilken även en ekonomisk modell finns kopplad. Med modellen kan de materialflöden som är kopplade till olika utnyttjande av avfall som energiråvara beräknas och bedömas enligt livscykelmetodik. Modellen har en regional inriktning, men kan omstruktureras till att även utnyttjas av enskilda företag. I den här artikeln beskriver vi ORWARE-modellen kortfattat och ger några resultat från en nyligen genomförd studie av energiutvinning från avfall. * Kontaktperson Ola Eriksson, doktorand Industriellt Miljöskydd Inst. för Kemiteknik KTH 1 44 Stockholm tel 8-79 9331 fax 8-79 534 e-post olae@ket.kth.se

1 Inledning Avfall är ett vitt begrepp som kan tolkas på olika sätt. Definitionen enligt EUs direktiv om avfall (91/156/EEG) lyder: "föremål, ämne eller substans som ingår i en avfallskategori och som innehavaren gör sig av med eller avser eller är skyldig att göra sig av med" Med denna definition blir alla ämnen och material vare sig de är gasformiga, flytande eller fasta avfall om avsikten är att göra sig av med dem. På motsatt sätt är restprodukter som man avser att återanvända eller återvinna inte i strikt mening avfall. Med framväxandet av en modernare syn på material och materialflöden har därmed gränsen mellan avfallshantering och materialhantering gradvis börjat suddas ut. Detta förutspåddes 1991 i en definition av integrerad avfallshantering som: Integrated waste management is a process of change in which the concept of waste management is gradually broadened to eventually include the necessary control of gaseous, liquid and solid material flows in the human environment, emphasizing precautionary actions (Anonymous,1991) Vi avser här med begreppet avfallshantering olika aktiviteter som har till uppgift att omhänderta och fysiskt förändra avfall och restprodukter. Det innebär att ett avfallshanteringssystem är en kombination av olika tekniska processer för att lösa ett avfallshanteringsproblem. Exempel på ett avfallshanteringssystem är insamling av avfall med sopbil, komprimering och omlastning av avfallet till en långtradare, transport till en avfallsförbränningsanläggning, termisk behandling (förbränning) av avfallet, lastning av slagg på långtradare för transport till deponi och slutligen deponering. Det primära syftet med avfallshantering är att minska avfallets miljöpåverkan. Det kan gälla såväl direkt påverkan som indirekt. Med direkt påverkan avses här emissioner som avfallet självt eller avfallssystemet (insamling, transport, omlastning, behandling, efterbehandling, restproduktdeponering) ger upphov till. Med indirekt påverkan avses här de emissioner som hör till olika kringsystem till avfallssystemet. Det gäller olika former av materialförsörjning och energiförsörjning, som har en koppling till avfallssystemet. Såväl den direkta som indirekta påverkan sker i form av emissioner till luft, mark och vatten. Men avfallshantering innefattar inte endast avfallsmaterialet som ett potentiellt problem, utan på längre sikt i än högre grad att utnyttja de resurser som finns i avfallet. Avfall kan användas som bränsle, det går att tillvarata näringsämnen som kan tillgodogöras vid odling av växter och det är också möjligt att ta tillvara olika typer av material som t.ex. papper, plast och olika metaller. Frågan om hur man på ett optimalt sätt skall hantera olika sorters avfall är ytterligt komplicerad. En viktig aspekt av denna komplexitet är att en mycket stor mängd aktörer är inblandade i diskussionen. Ett antal av dessa aktörer är: Hushållen som genererar en viktig del av avfallet och som betalar en taxa för sin avfallshantering. De kan även fungera som konsumenter av avfallsgenererade produkter, t.ex. fjärrvärme.

Företagen som liksom hushållen genererar avfall av varierande slag. Hushållsavfall är i sig heterogent, men verksamhets- och industriavfall kan skilja än mer mellan olika källor. De privata avfallsföretagen som dels räknas in bland företagen ovan, men som även är utförare av olika tjänster inom avfallshanteringen. Här hittar vi företag som hämtar avfall och driver olika behandlingsanläggningar. Kommunen som med olika kommunala verksamheter sköter den tekniska servicen åt invånarna. Hit räknas förvaltningar för vatten, avlopp, avfall, energi, trafik, miljö, Agenda 21 m.fl. Energibolagen som ofta varit kommunala förvaltningar men som numera allt oftare ombildats till och uppträder som vinstdrivande bolag. Med tanke på avfallets starka energirelevans, tillhör denna grupp de tongivande aktörerna på avfallsområdet. De areella näringarna utgör slutanvändare av de produkter som uppstår vid näringsåtervinning från avfall. Här finns en tydlig koppling till livsmedelsindustrin och därmed till konsumenterna som oftast utgörs av hushållen. Materialbolagen som här definieras som de företag som agerar på marknader för återvunna material. Myndigheterna som med sin övervakande uppgift tillser att den lagstiftning som finns inom området tillämpas. Till denna grupp hör t.ex. Naturvårdsverket, Yrkesinspektionen, Kemikalieinspektionen, Smittskyddsinstitutet m.fl. De oberoende organisationerna - NGOs - (Non Governmental Organisations) som ofta är mycket aktiva inom miljöområdet och bl a granskar den verksamhet som pågår. Till exempel Greenpeace, Fältbiologerna, Gröna bilister för miljön m.fl. Media som fungerar som ett forum för debatt men också granskar och driver opinionsbildning. Frågan om en väl fungerande avfallshantering innefattar även ett stort antal tekniska dellösningar såsom visas av följande exempel: Insamling (frontlastare, baklastare, flerkärlstömmare, sopsug etc.), Behandling (produktåtervinning, materialåtervinning, förbränning, förgasning, biologisk behandling, deponering), Produktanvändning (nytt papper, ny plast, olika bränslen, näring till åker och skog). En tredje faktor i den mångfacetterade avfallshanteringen är de olika effekter på samhället och miljön som uppstår: (radbrytning) Miljöpåverkan genom bidrag till försurning, övergödning, växthuseffekt m.m., Energipåverkan genom att avfallet till stor del kan energiåtervinnas och Ekonomipåverkan på de olika aktörerna. Till detta kan läggas många andra typer av effekter som t.ex. hälsorisker m.m. Mängden aktörer, mängden möjliga tekniska lösningar och ett komplicerat spektrum av olika sorters påverkan gör att avfallshanteringen ofta diskuteras och ifrågasätts och att krav på ny- och omorienteringar reses. Som exempel på detta kan nämnas: Nya bestämmelser kommer från myndigheter på alla nivåer (från enskild kommun och länsstyrelse upp till riksnivå, EU-nivå och global nivå), Avfallet förändras till sin karaktär och mängd över tiden, Nya effekter på miljö och hälsa upptäcks löpande, Marknader avregleras, Ständig teknikutveckling.

Med detta som bakgrund står det klart att behovet av systemangreppssätt är stort och att olika aktörers perspektiv behöver belysas tydligt. Datormodeller som förmår hantera stora mängder information kan här utgöra praktiska verktyg för att utföra olika beräkningar syftande till att underlätta för beslut. Den snabbt förbättrade informationstekniken skapar hela tiden nya möjligheter till att samla in, bearbeta och presentera information. Med modeller finns möjligheter att bringa olika aktörer närmare varandra i och med att bättre och mer överskådlig information kommer på bordet. Samtidigt måste man undvika att få en övertro till dessa verktyg. I ett beslutsunderlag ingår många aspekter som aldrig låter sig inlemmas i en datormodell och det är därför viktigt att man använder modellerna med förnuft och inte tillåter sig att dra alltför enkla slutsatser. En datorbaserad modell för systemanalys av avfallshantering är den i Sverige utvecklade ORWARE-modellen. ORWARE är en akronym som står för ORganic WAste REsesarch. I sin bredaste bemärkelse är ORWARE ett koncept för att planera, utvärdera och utveckla avfallshantering ur ett systemperspektiv med avseende på miljöpåverkan, energiutvinning och finansiella kostnader. I en snävare tolkning är det en datorbaserad matematisk modell av materialflödena i ett avfallshanteringssystem. Med modellen kan olika systemutformningar simuleras och resultat för miljö, energi och ekonomi utläsas. Till en början omfattade modellen endast lättnedbrytbart organiskt avfall men den har utvidgats till att omfatta hushållsavfall och liknande avfall från kommersiella verksamheter. Modellen är inte anpassad för att räkna på farligt avfall, specialavfall eller grovavfall. I den här artikeln beskriver vi ORWARE-modellen kortfattat och ger några resultat från en nyligen genomförd studie av energiutvinning från avfall.

2 ORWARE-modellen 2.1 Allmänt ORWARE-modellen har utvecklats i samarbete mellan fem olika parter som var och en bidragit med kunskap och kompetens: KTH Industriellt Miljöskydd har utvecklat delmodeller för deponering, förbränning och termisk förgasning. IVL Svenska Miljöinstitutet har utvecklat delmodeller för materialåtervinning och bidragit med värdefull kunskap vid modellering av förbränning och deponering. JTI Jordbrukstekniska Institutet har utvecklat delmodeller för bioförgasning (rötning), kommunal avloppsvattenrening och näringsläckage från åkermark. SLU Lantbruksteknik har utvecklat modeller för insamlings- och transportfordon, kompostering och spridning av organiska växtnäringsmedel på åkermark. SLU Ekonomi har utvecklat ekonomiska modeller till samtliga delmodeller. Utvecklingen av ORWARE-modellen har i huvudsak finansierats med hjälp av Naturvårdsverket under perioden 1993-1997 via Avfallsforskningsnämnden (tidigare Avfallsforskningsrådet). Under 1998 och 1999 har en viss nyutveckling skett - framför allt av återvinningsmodeller - med stöd från Energimyndigheten. ORWARE-modellen är uppbyggd av ett antal delmodeller som kan användas för att i datorn bygga upp ett avfallshanteringssystem för en godtycklig kommun eller annan aktör. En delmodell beskriver en delprocess i ett praktiskt avfallshanteringssystem, t ex avfallstransport, förbränning eller rötning. En första grundläggande beskrivning av ORWARE-modellen finns i Dalemo et al (1997). Utförligare beskrivningar av olika delar av ORWARE återfinns i Björklund (1998), Sonesson (1998), samt Dalemo (1999). Delmodellerna är uppbyggda med avfallshanteringssystemen i Stockholm och Uppsala som förebilder, men är i princip helt generella och kan modifieras för att simulera ett specifikt avfallshanteringssystem i en kommun. Förutom i Stockholm och Uppsala, har ORWARE använts i följande kommuner: Älvdalen Värmdö Växjö Falun Borlänge Jönköping Det är inte bara kommuner som använder sig av ORWARE. Såväl avfallsalstrare som privata intressenter, entreprenörer och organisationer kan komma ifråga. Som exempel på detta kan nämnas Norsk Hydro som utvärderat organiska gödselmedel mot handelsgödselmedel och Birka Energi som utvärderat storskalig avfallsförbränning mot storskalig kompostering.

2.2 Allmän beskrivning av delmodell, konceptuell modell och implementering av ORWARE i datormiljö 2.2.1 Delmodeller ORWARE är som ovan beskrivits uppbyggd av ett antal delmodeller, som beräknar omsättningen av material, energi och finansiella resurser i delsystemet (jfr Figur 1). Ett delsystem som modelleras i en delmodell kan vara t ex transport, förbränning eller rötning. Materialomsättningen karakteriseras som tillförsel av avfall och tillsatsmaterial och på utflödessidan av produkter, restprodukter samt emissioner till luft, mark och vatten. Med energiomsättning avses tillförsel av olika energibärare såsom el, olja, kol, värme och produktion av t.ex. värme, el, biogas. Vissa delmodeller uppvisar endast energiförbrukning medan andra såväl förbrukar som genererar energi. Kapitalomsättning slutligen, definieras som enskilda delsystems kostnader och intäkter. Avfall Tillsatsmaterial Energi Kostnader Delmodell för avfallshantering Emissioner er Energi Intäkter Produkter Restprodukter Figur 1. Konceptuell uppbyggnad av en delmodell i ORWARE, där modellen beräknar flöden av material, energi och finansiella resurser. 2.2.2 Konceptuell modell Ett antal delmodeller kan i ORWARE byggas samman till ett komplett avfallssystem i en godtycklig kommun (eller för någon annan systemgräns). En sådan konceptuell ORWARE-modell finns illustrerad i Figur 2. Figur 2. Konceptuell modell av ett komplett avfallssystem i ORWARE bestående av ett antal olika delsystem återgivna i olika delmodeller. Överst i figuren finns avfallskällorna och nedanför återfinns avfallsrelaterade processer där produkter och restprodukter tas om hand och nyttiggörs. Innanför heldragen linje

återfinns själva avfallsbehandlingssystemet där behandling av primära och sekundära avfall sker. Ett primärt avfall är vad som passerar systemgränsen från avfallskällorna medan t.ex. slagg från avfallsförbränning är ett sekundärt avfall. I den praktiska utformningen av ORWARE-modellen har sedan varje delsystem enligt Figur 1 modellerats i programmet MATLAB/Simulink, vilket medger hopkoppling av olika delsystem (delmodeller) till en större helhet enligt Figur 2. På detta sätt kan ett avfallssystem av en specifik uppbyggnad relativt enkelt återskapas i datormiljö med hjälp av ett antal hopkopplade delmodeller. 2.2.3 Materialflödesanalys i ORWARE ORWARE kan beskrivas som en kombination av en materialflödesanalys (Baccini och Brunner, 1991) och en livscykelanalys (ISO, 1997). Modellen hanterar ett stort antal fysiska flöden och kan därmed betraktas som en flerdimensionell materialflödes- och substansflödesanalys. Såväl sammansatta materialflöden (t.ex. torrsubstans och PAH) liksom enskilda grundämnen (t.ex. klor och koppar) kan följas i systemet. I den nuvarande utformningen av modellen är det möjligt att utvärdera resultaten från flödet av över 5 olika parametrar. Det är dock vanligen så att i praktiken begränsas antalet parametrar som bidrar till analysens fullständighet av bristen på bra data. 2.2.4 LCA-perspektivet i ORWARE Den materialflödesanalys som görs i ORWARE genererar en stor mängd data. Dessa data aggregeras i olika s.k. effektkategorier enligt metoder som utvecklats för livscykelanalys (LCA). Med hjälp av viktningsfaktorer kan sedan jämförelser av t.ex. växthuseffekt, eutrofiering, ekotoxicitet m.fl. effektkategorier göras för de olika studerade handlingsalternativen. Resultaten återges vanligen i form av jämförande staplar för de olika studerade handlingsalternativen. Systemgränserna i ORWARE bygger på LCA-perspektivet, att inkludera alla de processer som är kopplade till en produkts (eller ett systems) livscykel. Detta illustreras av Figur 3, där kärnsystemet enligt Figur 2 utvidgats för att ta hänsyn även till vissa uppströms och nedströms aktiviteter. Kärnsystemet i Figur 3 motsvaras av systemet innanför den heldragna linjen i Figur 2. I modellen beräknas även de uppströms flöden som är associerade med förbrukning av energiresurser i kärnsystemet. På motsvarande sätt kan nedströms aktiviteter såsom spridning av växtnäring och utnyttjande av biogas inkluderas i analysen. Uppströms system FLÖDEN Kärnsystem FLÖDEN Nedströms system Figur 3. Livscykelanalysen tar hänsyn till såväl kärnsystem som uppströms och nedströms aktiviteter. En ytterligare aspekt av LCA-perspektiv i ORWARE hänför sig till begreppet funktionell enhet, som i ISO standarden för LCA (ISO, 1997) definieras som kvantifierad prestanda hos ett produktsystem. Det är ett mått på den funktion en produkt (eller ett system) uppfyller, som ska användas som referens när man jämför olika produkter (eller system). Varje studerat avfallssystem uppfyller vissa funktioner. Som ovan nämnts är den första och primära funktionen hos ett avfallssystem att omhänderta en viss mängd avfall. Ytterligare funktioner är emellertid möjliga. Så kan avfallssystemet fylla funktionen att förse samhället med t ex energi, gödningsämnen och återcirkulerade produkter eller material. För att göra en rättvis jämförelse mellan olika

alternativ till utformning av avfallssystemet, måste därför de funktionella enheterna vara desamma för varje studerat alternativ. Detta krav uppfylls i ORWARE genom att man vidgar systemgränsen till att omfatta olika s.k. komplementära system, se Figur 4. Ej jämförbara system Jämförbara system System 1 System 2 System 1 System 2 Kompl. system A 1 B 1 A 2 A 1 B 1 A 2 B 2 Figur 4. Genom att utöka analysen med ett kompletterande system kan olika system bli jämbördiga. (Finnveden, 1998) Även komplementära system har sina kärnsystem, samt uppströms och nedströms system. Detta gör att varje studerat handlingsalternativ kommer att ha sin unika utformning av såväl kärnsystem som olika komplementära system. Detta illustreras i Figur 5. Uppströms system Avfallssystem med delmodeller Funktionella enheter Komplementära system Nedströms system Figur 5. Principskiss för hur ett totalt system (=handlingsalternativ) i ORWARE utformas, bestående av (i) ett antal delmodeller i avfallssystemet, (ii) nyckelflöden som härrör sig till uppströms och nedströms aktiviteter till kärnsystemet, samt (iii) olika komplementära system (inkl. sina uppströms- och nedströms aktiviteter) för att fylla upp de funktionella enheterna som studien omfattar.

3 Studie av energi från avfall 3.1 Studiens innehåll Hanteringen av avfall genomgår just nu stora förändringar. Statsmakterna försöker på olika sätt se till att en mindre mängd avfall deponeras och i stället materialåtervinns, förbränns eller behandlas biologiskt genom rötning eller kompostering. För kommuner som idag baserar sin avfallshantering på deponering gäller det att på olika sätt få tillgång till anläggningar som kan materialåtervinna, förbränna, röta eller kompostera avfallet. För kommuner som bygger sin avfallshantering på till exempel förbränning gäller det att se till att man utnyttjar sin anläggning på bästa sätt med hänsyn till energiutnyttjande, miljöpåverkan och ekonomi. I studien har analyserats hantering av hushållsavfall och verksamhetsavfall. För vissa avfallstyper finns det flera alternativ till behandling. De fraktioner vi har studerat närmare är: Lättnedbrytbart organiskt avfall såsom matrester, restaurangavfall och liknande kan läggas tillsammans med brännbart avfall så att dess energiinnehåll tillvaratas genom förbränning. Lättnedbrytbart organiskt avfall kan också sorteras ut som en egen fraktion och behandlas i en rötningsanläggning där man utvinner en brännbar biogas som kan utnyttjas på olika sätt. Man får även en kompostliknande rötrest som kan användas som jordförbättringsmedel. Lättnedbrytbart organiskt avfall kan också sorteras ut och behandlas genom kompostering, där man får en kompost som kan användas som jordförbättringsmedel. Kartong kan läggas tillsammans med brännbart avfall så att dess energiinnehåll tillvaratas genom förbränning. Det kan också sorteras ut och materialåtervinnas, det vill säga användas som råvara för framställning av nytt papper eller ny kartong. Plast kan läggas tillsammans med brännbart avfall så att dess energiinnehåll tillvaratas genom förbränning. Det kan också sorteras ut och materialåtervinnas, det vill säga användas som råvara för framställning av nya plastprodukter. I denna studie har vi jämfört olika behandlingsmetoder och kombinationer av behandlingsmetoder för olika avfall med hjälp av ORWARE-modellen. Vi har studerat tre kommuner (Uppsala, Stockholm och Älvdalen) och där utvärderat hur olika avfallsfraktioner bäst bör tas om hand med hänsyn till energiutnyttjande, miljöpåverkan och ekonomi. Alternativ som studerats är: Fjärrvärme kan framställas från avfall genom direkt förbränning av avfallet eller genom förbränning av biogas från rötning, annars genom förbränning av biobränsle (ved, flis), kol eller olja. Elektricitet fås från avfall genom förbränning av avfall, biogas eller deponigas, annars genom elektricitet från elnätet (se även nästa stycke). Drivmedel för bussar eller personbilar fås från avfall i form av biogas från rötning, annars genom att använda vanlig diesel eller bensin. Kväve- och fosforgödsel fås från avfall genom att använda rötrest från rötning, kompost från kompostering, annars genom att använda handelsgödsel. Plast (polyeten) fås från avfall genom att återvinna plastförpackningar, annars genom att framställa ny plast från råolja. Kartong fås från avfall genom att återvinna kartongförpackningar, annars genom att framställa ny kartong från biomassa (ved).

Det är flera yttre faktorer som har mycket stor inverkan på resultatet, och som ibland påverkar resultatet mer än valet av behandlingsmetod: Ersättningsbränsle: Vad är det för bränsle som används då avfall inte förbränns, eller vad är det för bränsle som ersätts om avfallsförbränningen utökas? I normalfallet har vi valt att betrakta biobränsle som ersättningsbränsle. I känslighetsanalyser har vi undersökt hur resultatet skulle bli om kol eller olja istället skulle vara ersättningsbränsle. Elproduktion: Hur framställs den elektricitet som förbrukas? Vi har i vår studie använt marginalel baserad på kolkondenskraft (framställning av elektricitet genom förbränning av kol med relativt låg verkningsgrad) som normalfall, men i en känslighetsanalys studerat hur resultatet blir då förbrukad el i stället framställs som medelel (Sveriges elmix består av ungefär 45 % vattenkraft, lika mycket kärnkraft och resten övrig värmekraft). Systemgränser: Vad är det för processer som räknas in och inte räknas in i systemet? Vi har till exempel inte tagit med kostnader eller transporter som är förknippade med hushållens hantering av avfallet, utan antagit att avfall, inklusive källsorterat avfall, levereras gratis till soptunnan eller återvinningsstationen. I studien utgår vi från att allt potentiellt brännbart avfall som uppstår i respektive kommun skall behandlas. I olika scenarier slussas olika delar av detta avfall till olika behandlingar och energiförbrukning, miljöpåverkan och kostnader beräknas. Parametrar vi beaktat i denna studie är: Förbrukning av primära energibärare (energiråvaror). Med detta menas energin i form av råvaror; biobränsle i skogen, råolja i oljekällan, etc. I energiråvaror ingår till exempel den energi som förbrukas i samband med råvaruutvinning och transporter samt olika förluster i samband med energiutvinningen. Vi har betraktat både den totala förbrukningen av energiråvaror och förbrukningen av icke-förnyelsebara energiråvaror, där olja, kol, naturgas och uran (räknat som termisk energi från ett svenskt kärnkraftverk) inkluderas. Olika miljöeffekter som växthuseffekt, försurning, eutrofiering (övergödning) och bildande av marknära ozon (mätt som utsläpp av NOx och VOC). Flöden av tungmetaller har studerats separat. Företagsekonomisk och samhällsekonomisk kostnad. I den samhällsekonomiska kostnaden inkluderas miljökostnaden (med miljökostnad menas en ekonomisk värdering av de uppkomna emissionerna). 3.2 Studiens upplägg och genomförande Kommunernas olika storlek återspeglas i avfallsmängderna; Uppsala med 186 invånare ger upphov till ca 113 ton/år, Stockholms befolkning på 496 personer (antal boende i Stockholm var 1999 enligt USK (Utrednings- och Statistikkontoret i Stockholm) 736 113 st. vilket betyder att vi inte räknar på alla stockholmares avfall) genererar 33 ton/år och Älvdalens 8 1 personer producerar 3 7 ton/år. Dessa mängder omfattar hushållsavfall och verksamhetsavfall. Den mängd avfall som faktiskt behandlas inom systemet för denna studie är dock lägre för alla kommuner. Detta beror på att en del av vissa fraktioner, såsom glas, metall och tidningar, antas återvinnas i alla scenarier. Denna återvinning betraktas inte inom det studerade systemet. Demografi och andra förutsättningar skiljer sig också mycket åt mellan kommunerna. Uppsala och Stockholm är tätortskommuner med egna fjärrvärmenät och anläggningar för förbränning av avfall. Älvdalen är en glesbygdskommun som transporterar sina

brännbara sopor till en angränsande kommun, eftersom förbränningsanläggning och fjärrvärmenät saknas i den egna kommunen. I de olika scenarier som studerats slussas avfallet till olika behandlingsalternativ. Samtliga scenarier är mer eller mindre hypotetiska och utvalda för att representera olika ytterlighetsfall. Lättnedbrytbart organiskt avfall kan antingen ingå i det avfall som förbränns eller sorteras ut för att rötas eller komposteras. Plastförpackningar och kartongförpackningar kan antingen ingå i det avfall som förbränns eller sorteras ut för materialåtervinning. Som ett ytterlighetsalternativ har vi också med ett scenario då allt avfall deponeras. En närmare definition av scenarierna för de olika kommunerna finns i tabell 1. Tabell 1. Behandling av avfallet i de olika scenarierna. Stockholm* Uppsala* Älvdalen* A1 Förbränning av allt fast avfall. Förbränning av allt fast avfall. Förbränning av allt fast avfall. A2 Förbränning av 9 % av allt fast avfall, 1 % deponeras. Förbränning av 9 % av allt fast avfall, 1 % deponeras. Förbränning av 9 % av allt fast avfall, 1 % deponeras. B1 Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till bussar. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till bussar. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till bussar. Resten av det fasta avfallet förbränns. B2 B3 C D Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till kraft och värme från gasmotor. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till personbilar. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % hårdplast från hushåll och 8 % hård- och mjukplast från affärsverksamheter. Plasten återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % kartong från hushåll och 8 % kartong från affärsverksamheter. Kartongen återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering och rötning av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Biogas till kraft och värme från gasmotor. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet som komposteras i strängkompost. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % hårdplast från hushåll och 8 % hård- och mjukplast från affärsverksamheter. Plasten återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % kartong från hushåll och 8 % kartong från affärsverksamheter. Kartongen återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet. Av detta komposteras 3 % i hemmen och 7 % i en strängkompost. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % av det lättnedbrytbara organiska avfallet som komposteras i strängkompost. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % hårdplast från hushåll. Plasten återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. Utsortering av 7 % kartong från hushåll. Kartongen återvinns. Resten av det fasta avfallet förbränns. E Deponering av allt avfall. Deponering av allt avfall. Deponering av allt avfall. * I samtliga regioner sorteras tidningspapper (75 %), glas (7 %) och metallföremål (5 %) ut och återvinns utanför det betraktade systemet. För vissa avfallsfraktioner sker speciell behandling, enligt nedan: Stockholm: Förbränning av bygg- och rivningsavfall i scenario A-D Uppsala: Rötning av organiskt industriavfall, slakteriavfall och sockervatten i scenario A-E. Kompostering av park- och trädgårdsavfall i scenario A-E.

3.3 Resultatredovisning i diagramform 3.3.1 Uppsala 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Behandlade avfallsmängder, ton Avfallsdeponering Kartongåtervinning Plaståtervinning Strängkompostering Rötning Förbränning 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Energiråvaror, TJ Förnyelsebara Ej förnyelsebara 7 Växthuseffekt, kton CO2-ekvivalenter 6 5 4 3 2 1 35 Försurning, ton SO2-ekvivalenter 3 25 2 15 1 5 3 Övergödning, ton syreförbrukande ämnen 2 5 2 1 5 1 5 16 Kostnader, Mkr/år 14 12 1 8 6 Miljö Externt system Avfallssystemet 4 2

3.3.2 Stockholm 3 Behandlade avfallsmängder, ton 25 Avfallsdeponering 2 Kartongåtervinning 15 1 5 Plaståtervinning Rötning Förbränning 4 Energiråvaror, TJ 35 3 25 Förnyelsebara 2 15 Ej förnyelsebara 1 5 25 Växthuseffekt, kton CO2-ekvivalenter 2 15 1 5 Försurning, ton SO2-ekvivalenter 1 2 1 8 6 4 2 Övergödning, ton syreförbrukande ämnen 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 6 Kostnader, Mkr/år 5 4 3 2 Miljö Externt system Avfallssystemet 1

3.3.3 Älvdalen 3 5 Behandlade avfallsmängder, ton 3 Avfallsdeponering 2 5 2 1 5 1 5 Kartongåtervinning Plaståtervinning Strängkompostering Rötning Förbränning 4 Energiråvaror, TJ 35 3 25 Förnyelsebara 2 Ej förnyelsebara 15 1 5 5 Växthuseffekt, kton CO2-ekvivalenter 4 3 2 1 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Försurning, ton SO2-ekvivalenter 45 4 Övergödning, ton syreförbrukande ämnen 35 3 25 2 15 1 5 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Kostnader, Mkr/år Miljö Externt system Avfallssystemet

3.4 Kommentarer till diagram och resultat Energiförbrukning. Den höga förbrukningen av primära energibärare för deponering (scenario E) beror på att man vid deponering inte utnyttjar den energi eller de material som finns i avfallet (i Uppsala och Stockholm antas dock 5 % av den bildade deponigasen utvinnas och användas för framställning av elektricitet). Deponering av avfall får till följd att energi och material måste produceras från jungfruliga råvaror. Emissioner av växthusgaser. Det höga bidraget av växthusgaser från deponering (scenario E) beror på metangasemissioner. Detta trots att vi i Uppsala och Stockholm räknat med att en stor del av den bildade metangasen utvinns och nyttiggörs. Även det scenario då en mindre mängd avfall deponeras under sommaren (scenario A2) ger höga emissioner av metangas. Emissioner av försurande ämnen. De höga emissionerna av försurande ämnen från rötning där gasen används för framställning av el och värme (scenario B2 i Stockholm och Uppsala) beror på NO X -emissioner från förbränningen av biogasen. De höga emissionerna av försurande ämnen från kompostering (scenario B3 i Uppsala och Älvdalen) beror på emissioner av ammoniak från komposteringsprocessen. Spridning av rötrest och kompost på åkermark orsakar också ammoniakemissioner. Emissioner av övergödande ämnen. De höga emissionerna av övergödande ämnen från kompostering (scenario B3 i Uppsala och B2 och B3 i Älvdalen) beror till större delen på emissioner av ammoniak från komposteringsprocessen. De höga emissionerna av övergödande ämnen från deponering beror på utlakning från deponin av både ammoniak och av organisk syreförbrukande substans (samt NO X -emissioner från förbränningen av deponigas i Uppsala och Stockholm). Rötning (B1-B3 i Stockholm, B1-B2 i Uppsala och B1 i Älvdalen) ger högre emissioner av övergödande ämnen, främst genom emissioner från marken där rötresten sprids. Företagsekonomi. De företagsekonomiska kostnaderna skiljer sig lite mellan de olika scenarierna förutom vid deponering av allt avfall. Att deponering blir dyrare beror på att det kostar mer att framställa fjärrvärme, drivmedel, gödselmedel, plast och kartong från jungfruliga råvaror i stället för från avfallet. Samhällsekonomi. Samhällsekonomin grundar sig i princip på den företagsekonomiska kostnaden, till vilka lagts en värdering av de olika emissionerna. Deponering samt rötning och kompostering ger relativt höga miljökostnader. Detta beror på metanemissioner för deponering (scenario E), samt på kväveläckage och tungmetallspridning på åker för kompostering och rötning (scenario B1, B2 och B3).

3.5 Känslighetsanalys av bränsleval De tydligaste effekterna av att anta att kol eller olja är ersättningsbränsle för värmeproduktion istället för biobränsle är att förbränning blir mer gynnsamt än materialåtervinning och biologisk behandling av avfall, framförallt vad gäller bidrag till växthuseffekten. Detta beror på att de besparingar av växthusgaser från värmeproduktion som fås när värme genereras från avfall i stället för på konventionellt sätt blir större. En förändring av alternativt elproduktionssätt från marginalel till medelel missgynnar framförallt deponering och rötning (samt i Stockholm förbränning) relativt de andra behandlingsmetoderna, då det är från dessa processer som avfallshanteringssystemet genererar elektricitet. Detta beror på att de miljöbesparingar som fås när elektricitet genereras från avfall blir mindre när genomsnittselektricitet med lägre miljöbelastning antas vara det konventionella alternativet. 3.6 Generella slutsatser De erhållna resultaten visar hur svårt och komplicerat det är att diskutera ett helt avfallshanteringssystem. Det är omöjligt att peka ut något entydigt bästa system och det går att urskilja fördelar och nackdelar med alla alternativ. Deponering är dock nästan genomgående sämre än övriga alternativ. Med hänsyn till osäkerheter i resultatet och det faktum att skillnaderna är små i de flesta fall, så kan följande slutsatser dras: Utnyttjande av energin och materialet i avfallet är positivt ur såväl miljösynpunkt som ur samhällsekonomisk synvinkel. Detta beror framför allt på att valet av behandlingsmetod har en påverkan utanför avfallssystemet på framställning av fjärrvärme, elektricitet, fordonsbränsle, plast, kartong och gödselmedel. Denna slutsats innebär att deponering av energiinnehållande avfall ska undvikas i största möjliga utsträckning, p.g.a. det låga energiutnyttjande och den miljöpåverkan som erhålls vid deponering. Förbränning bör utgöra en bas i avfallssystemet för vardera av de tre kommunerna, även om avfallet måste transporteras till en regional anläggning. Då avfallet väl är insamlat så har även längre regionala transporter liten betydelse, under förutsättning att transporterna genomförs på ett effektivt sätt. Under den tid på sommaren då förbränningsanläggningen står avställd för planerat underhåll, och för att värmebehovet är lågt, är det bättre ur alla betraktade aspekter att bala och lagra avfall än att deponera avfall. Vid jämförelse mellan materialåtervinning och förbränning, samt mellan biologisk behandling och förbränning, har inga entydiga slutsatser kunnat dras vad gäller miljöpåverkan. Det finns fördelar och nackdelar med alla metoder. Materialåtervinning av plast är samhällsekonomiskt jämförbart med förbränning och ger mindre miljöpåverkan och lägre energiförbrukning, detta under förutsättning att den återvunna plasten ersätter nyproducerad plast. I den plaståtervinning som förekommer idag är det bara en liten del av den återvunna plasten som ersätter jungfrulig plast (tillverkad av olja eller naturgas), i stället används den återvunna plasten till bullerplank, pallklotsar och liknande där den återvunna plasten i princip ersätter trä. Materialåtervinning av kartong är samhällsekonomiskt och energimässigt jämförbart med förbränning, men har både miljömässiga fördelar och miljömässiga nackdelar. Rötning av lättnedbrytbart organiskt avfall ger en högre samhällsekonomisk kostnad än förbränning, och har både fördelar och nackdelar vad gäller miljöpåverkan. Energimässigt beror det på hur

rötgasen används. Kompostering av lättnedbrytbart organiskt avfall är samhällsekonomiskt jämförbart med rötning, men ger större energiförbrukning och miljöpåverkan. Det bör påpekas att samtliga slutsatser för lättnedbrytbart organiskt avfall grundar sig på antagandet att all rötrest eller kompost får avsättning i jordbruket och då ersätter handelsgödsel. Emellertid har detta antagande relativt liten inverkan på slutresultaten. För att entydigt motivera en ökad materialåtervinning och ökad biologisk behandling krävs en teknik- och produktutveckling och/eller en annan värdering av utsläpp och miljöeffekter. Vi har i studien inte räknat in transporter av avfall som görs av hushållen, eller den tid och andra resurser som hushållen lägger ned på källsortering. Miljömässigt uppskattas detta inte ha någon betydelse. Samhällsekonomiskt kan dock hushållens tidsåtgång för källsortering göra detta mindre lönsamt, beroende på vilken värdering man lägger på hushållens tid. 4 Referenser Anonymous (1991) Elaboration of a Regional Strategy on Integrated Waste Management (Chair B. Frostell), final report by an ECE task force with Sweden as lead country, ENVWA/WP.2/R.3, 26 August 1991, Economic Commission for Europe, Geneva. Baccini, P. och Brunner, P.H. (1991) Metabolism of the Anthroposphere, Springer-Verlag, Berlin. Björklund, A., (1998), Environmental systems analysis of waste management with emphasis on substance flows and environmental impact, licentiatavhandling, Avd. för Industriellt Miljöskydd, Institutionen för kemiteknik, KTH, Stockholm, Sverige (ISSN 142-7615, TRITA-KET-IM 1998:16, AFR-rapport 211). Dalemo et al, (1997), ORWARE - A simulation model for organic waste handling systems. Part 1: Model description, Publicerad i Resources, Conservation and recycling 21 (1997) 17-37. Dalemo, M., (1999), Environmental Systems Analysis of Organic Waste Management - The ORWARE model and the sewage plant and anaerobic digestion submodels, doktorsavhandling, Institutionen för Lantbruksteknik, SLU, Uppsala, Sverige (Agraria 146, AFR-rapport 239). Finnveden, G., (1998), On the possibilities of Life-Cycle Assessment - Development of methodolgy and review of case studies, doktorsavhandling, Inst. för Systemekologi, Stockholms Universitet, Stockholm, Sverige (ISBN 91-7153-815-1, fms-rapport nr 73, IVL-rapport nr A 1199, AFR-rapport nr 222). ISO (1997) Miljöledning Livscykelanalys Principer och struktur. SS-EN ISO 144 Sonesson, U., (1998), Systems Analysis of Waste Management The ORWARE Model, Transport and Compost Sub-Models, doktorsavhandling, Institutionen för Lantbruksteknik, SLU, Uppsala, Sverige (Agraria 13).