RAPPORT F2009:10. Basiska kemikalier i rökgasreningssystem

RAPPORT F2009:10 Basiska kemikalier i rökgasreningssystem Ett projekt vilket utreder hur basiska kemialier som används i rökgasreningar vid avfallsförbränning påverkar miljön ISSN 1103-4092

FÖRORD Detta projekt har utförts som en del av KY-utbildningen Avfallsteknik i Laholm. Mitt arbete med projektet har sträckt sig över ca 15 veckor, varav 10 veckor ingick i min andra LIA (Lärande I Arbetet)- period. Arbetet har utförts på Halmstad Energi & Miljö på Kristineheds avfallsförbränningsanläggning. Genom kontakt med Inge Johansson på Avfall Sverige, fick jag tilldelat mig detta projekt. Jag vill härmed ge ett stort tack till Inge som hjälpte mig att hitta något som passade mina önskemål. Även ett stort tack tillägnat all personal på Kristinehedsverken, som har ställt upp och hjälpt mig med både enkla och mer komplicerade frågeställningar. Speciellt tack till B-skiftet på driften samt Veronika Westerlund processingenjör på Halmstad Energi & Miljö. Jag vill också tacka Elisabeth Lindgren på Sundsvall Energi för värdefull information om Korstaverkets rökgasreningsprocess. Slutligen ett stort tack till mina handledare Mattias Holgersson och Lars Jacobsson, som hjälpt mig och bidragit till denna rapport. Halmstad den 17 september 2007 Sanna Sandkvist 1

SAMMANFATTNING Avfallsförbränning med energiutvinning är idag ett mycket aktuellt ämne. Fler och fler anläggningar byggs och processerna utvecklas. Rökgaserna som lämnar en förbränningsanläggningar styrs av hårda emissionskrav för minimerad påverkan på vår hälsa och miljö. För att kunna hålla dessa hårda krav har rökgasreningsutrustningen hög avskiljningsgrad av partiklar, sura ämnen, tungmetaller och andra giftiga ämnen i gaserna. Reducering och avskiljning av föroreningar i rökgaserna är en komplicerad process. För att kunna avskilja vissa ämnen krävs det att man tillsätter andra. Vid rening av rökgaser är tillsats av basiska kemikalier mycket vanlig. De basiska kemikalierna reducerar sura ämnen ur rökgaserna. Projekt behandlar hur de basiska kemikalierna verkar i reningsutrustningen, vilka rester som bildas utifrån dem samt kemikaliernas hela livscykel, från framställning till restprodukt. Utifrån denna information utreds hur användningen av de basiska kemikalierna påverkar vår miljö ur både positiv och negativ synpunkt. Användning av basiska kemikalier i rökgasrening för avfallsförbränning påverkar miljön mer positivt än negativt. De negativa miljöaspekterna är koldioxidutsläppen, både från tillverkning, transport och vid användning. Dock är mängden koldioxid så liten att den kan räknas in i vårt naturliga kretslopp. Kemikalierna renar rökgaserna från sura ämnen så som svavel, saltsyra och vätefluorider, utan att bilda farliga restprodukter. Tekniken går framåt och det forskas hela tiden på bättre lösningar i en rökgasrening. Genom fullständig kontroll och optimering av rökgasreningssystem, kan åtgången av kemikalierna styras till minsta möjliga. Det är en av möjligheterna för att minska på koldioxidutsläppen som är den negativa sidan vid användning av basiska kemikalier i rökgasreningsanläggningar. Genom att tillämpa de basiska kemikalierna i rökgasreningen bidrar avfallsförbränningsanläggningar till att uppfylla 4 av våra nationella miljökvalitetsmål; Frisk luft (mål nr 2), Bara naturlig försurning (nr 3), Giftfri miljö (nr 4) och God bebyggd miljö (nr 15). Miljökvalitetsmålen är ett projekt som startats av riksdagen och inkluderar hela Sverige. Genom att bidra till att målen uppfylls kan också avfallsförbränningsanläggningar ta åt sig ära och känna sig delaktiga i projektet som arbetar för att bevara vår miljö och uppnå hållbar utveckling. 2

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Förord...1 Sammanfattning... 2 Innehållsförteckning... 3 1. Inledning... 5 1.1 Bakgrund LIA2... 5 1.2 Syfte... 5 1.3 Metod... 5 2. Bakgrund rökgasrening... 6 2.1 Rökgasrening vid avfallsförbränning... 6 2.1.1 Torr rökgasrening... 7 2.1.2 Våt rökgasrening... 7 2.2 Komponenter i rökgasreningssystem... 7 2.2.2 Elektrofilter... 8 2.2.3 Slangfilter/Textilfilter... 8 2.2.4 SO 2-skrubber... 9 3. Basiska kemikalier i rökgasrening... 10 3.1 Framställning... 10 3.1.1 Kalciumkarbonat CaCO 3... 10 3.1.2 Bränd kalk CaO... 10 3.1.3 Släckt kalk Ca(OH) 2... 11 3.1.4 Natronlut NaOH...12 3.1.5 Natriumkarbonat Na 2CO 3 och Natriumvätekarbonat NaHCO 3...14 3.2 Användning i rökgasreningsanläggningar...16 3.2.1 Kalk CaCO 3, CaO och Ca(OH) 2...16 3.2.2 Natronlut NaOH...17 3.2.3 Natriumvätekarbonat NaHCO 3...18 3.3 Rökgasreningsrester...19 3.3.1 Restprodukter från slangfilter/textilfilter...19 3.3.2 Restprodukter från processvattenrening... 20 3.3.3 Restprodukter från skrubbersystem...21 4. Resultat och diskussion... 22 4.1 Framställning... 22 4.2 Användning och restprodukter... 23 4.3 Kemikaliernas påverkan...23 4.4 Miljöpåverkan mot våra miljömål... 24 4.4.1 Miljömål nr 1... 24 4.4.2 Miljömål nr 2... 24 4.4.3 Miljömål nr 3... 25 4.4.4 Miljömål nr 4... 25 4.4.5 Miljömål nr 15... 25 5. Slutsats... 26 5.1 Feldiskussion... 26 6. Referenslista... 27 6.1 Internetreferenser... 27 6.2 Litterära referenser... 28 6.3 Personliga referenser... 28 3

4

1. INLEDNING 1.1 Bakgrund LIA2 I utbildningen Avfallsteknik ingår Lärande I Arbetet, LIA, som är ett arbetsplatsförlagt lärande. Under utbildningens 2 år är sammanlagt 27 veckor lärande i arbete. Det här projektet har jag ägnat mig åt under min andra LIA -period som totalt har varit 10 veckor lång. LIA:n har varit förlagd på Kristinehedsverken, Halmstad Energi & Miljö. Inför min LIA var min önskan att undersöka rökgasreningen i en avfallsförbränningsanläggning. Genom kontakt med Avfall Sverige tilldelades jag ett projekt som rörde rökgasreningsanläggningar, som passade tiden och framförallt verkade mycket intressant. 1.2 Syfte Syftet med projektet är att undersöka hur användningen av basiska kemikalier i rökgasreningar på avfallsförbränningsanläggningar påverkar miljön. Kemikalierna som ska undersökas är kalciumoxid, kalciumhydroxid, kalciumkarbonat, natriumhydroxid, natriumvätekarbonat och natriumkarbonat. Mitt mål är att undersöka kemikalierna och hur de verkar i rökgasreningen. Utefter detta ska en utvärdering göras angående hur miljön påverkas från att kemikalien tillverkas till att den blir en restprodukt. 1.3 Metod I projektet undersöks kemikalierna från att de tillverkas till att de genomgått rökgasreningen och blivit en restprodukt. Alla steg i en produkts livscykel kan ha en påverkan på miljön. I rapporten beskrivs rökgasreningsutrustning utefter var i reningen de basiska kemikalierna används. Att uppmärksamma är alltså att rapporten inte tar upp alla steg i en rökgasrening, utan enbart de som berörs av mitt syfte Vissa komponenter som tas upp har ingen koppling med de basiska kemikalierna. Dessa förklaras ändå för att ge läsaren större förståelse för rökgasreningsprocessen. Största delen av faktan kring rökgasreningssystem är grundade på undersökningar av Kristinehedsverken i Halmstad samt information från Korstaverket i Sundsvall Jag har använt mig av många personliga kontakter och samlat information genom intervjuer och samtal med driftpersonalen på Kristinehedsverken. Information angående Sundsvalls kraftvärmeverk fick jag genom en intervju per telefon. Genom faktasökning över Internet har information om kemikaliernas framställning och egenskaper erhållits. 5

2. BAKGRUND RÖKGASRENING 2.1 Rökgasrening vid avfallsförbränning Vid förbränning av avfall sker en mängd kemiska reaktioner där bränslets och förbränningsluftens olika grundämnen och föreningar av dessa söker nya partners och omvandlas till nya kemiska föreningar. Alla grundämnen som tillförs med bränsle och luft måste också föras bort med bottenslagg eller rökgas. Bränslet i en avfallseldad panna består av tre huvudkomponenter: fukt, aska och brännbart material. Fukten avgår med rökgasen som vattenånga. Askan avgår i form av flygaska eller som bottenaska (slagg). Det brännbara materialet består till största delen utav kolväten som oxideras till koldioxid (CO 2) och vatten (H 2O). Det förkommer också en mängd andra ämnen i avfallet t.ex. klorider, svavel, tungmetaller och kolväteföreningar. Dessa finns alltid kvar i någon form efter förbränningen som förorening eller som grundämne, beroende på om man har lyckats bryta ner dem eller ej. Andelen farliga ämnen i rökgaserna är mycket liten jämfört med rökgasmängden. Det är knappt 0,1 % av rökgasens totala volym som består av sådana ämnen som är viktiga att komma åt och reducera. Då det normalt används luft i förbränningsprocessen tillförs det stora mängder kvävgas till pannan. Luft består till 79 % av kvävgas och denna är helt ofarlig. Därför behöver man inte bry sig om att försöka avskilja den i rökgasreningen. Vattenångan som tillförs pannan via avfallet och via reaktioner i förbränningsprocessen är också den ofarlig. Dock kan det löna sig att kondensera ut vattenångan från rökgasen och på så sätt öka energiutvinningen, så kallad rökgaskondensering. Det viktiga är att komma åt de mindre förekommande men desto giftigare ämnena. Väteklorider (HCl) tillförs pannan som t.ex. salt i matrester eller via PVC-plast. HCl är försurande och dessutom lättlösligt i vatten. Detta gör att det påverkar närmiljön negativt. Svaveloxider (SO x) förkommer normalt i låga halter i hushållsavfall, men bygg- och rivningsavfall, balat avfall och mycket plast kan ge förhöjda halter. Svaveloxider är även dem försurande. Stoftet (flygaskan) består av olika kiselföreningar. Metaller och metallföreningar förångas i eldstaden och lämnar panndelen i gasform. Efterhand som rökgasen kyls ner kondenserar metallångorna och fäster på partiklarna i rökgasen. Om metallerna kommer ut i vår miljö kan de anrikas i näringskedjan och tillslut hamna i vår mat. Kvicksilver är dock ett undantag, då den kan förekomma i gasfas även vid rumstemperatur. Alltså måste man kunna avskilja kvicksilver både som partikel och i gasform. Dioxiner (ett stort antal klorerade kolväten) bryts ner vid höga temperaturer, men nybildas när rökgasen 6

kyls ner. Nybildning av dioxin kan också ske vid kraftigt förhöjda CO-halter. Dioxiner är mycket skadliga för miljön och anrikas i näringskedjan. Kväveoxider (NO x) bildas på olika sätt i pannan: Termisk NO x : oxidation med syre vid höga temperaturer Prompt NO x : kväve (luft) reagerar med kolväte i flammorna Bränsle NO x : kväve (bränslet) reagerar med syre Vanligast förekommande vid avfallsförbränning är bränsle NO x. Till skillnad från de andra ämnena handlar det inte om att fånga in kvävet utan att ombilda det, så kallad reduktion. Kväveoxid kan omvandlas till kvävgas och vattenånga. De vanligaste teknikerna för att reducera kväveoxiderna kallas SNCR (Selectiv Non Catalytic Reduktion) och SCR (Selektiv Catalytic Reduktion). Detta betyder alltså reduktion med eller utan katalysator. Med SCR-metoden uppnås en reduktionsgrad på ca 80-95%, jämfört med SNCR som reducerar 40-85%. En avfallsförbrännings rökgasrening måste kunna avskilja både fasta samt gasformiga ämnen. Därför används för det mesta blandade system, d v s både en våt och en torr del i rökgasreningen. Det är dock anläggningens specifika krav och storlek som avgör vilken typ av rening som är lämpar sig bäst. De grundläggande kraven som kan ställas på rökgasreningsutrustningen är att den ska klara både EU:s och nationella krav på utsläpp till luft och vatten. Den 28 december 2005 trädde de nya EU-direktivens stränga krav i kraft. För att kunna hålla emissionskraven i denna förordning krävs det ett hårt arbete och strikta kontroller av rökgasreningen. 2.1.1. Torr rökgasrening En torr process är mycket enkel. Systemet består av ett textilfilter, silos för kemikalier och insprutningsutrustning. I vissa fall används även en partikelavskiljare, t.ex. ett el-filter för att avskilja flygaskan. Man tillsätter kalk eller natriumvätekarbonat tillsammans med aktivt kol direkt i rökgaskanalen och föroreningarna reagerar med kemikalierna. Fördelar med en torr process är bl.a. ingen vattenförbrukning, ingen produktion av våt restprodukt som måste hanteras och någorlunda lågt energibehov. Däremot erhålls en mycket hög volym av fasta restprodukter, hög förbrukning av kemikalier och begränsad möjlighet att hantera variationer i föroreningar. Detta kan vara negativt, eftersom avfall är ett bränsle som varierar mycket och kan innehålla vitt skilda mängder av farliga ämnen. 2.1.2 Våt rökgasrening Våta rökgasreningssystem består i de flesta fall av ett eller flera skrubbersteg där rökgaserna tvättas med natriumhydroxid, kalk eller kalksten. Den våta reningen kompletteras ofta med ett el-filter för att avskilja den största mängden av flygaskan. En våt rening ger stora marginaler för luftemissioner under olika driftförhållanden, liten mängd restprodukter och låg förbrukning av tillsatta kemikalier. Dock är produktionen av våt restprodukt en negativ sida. En våt restprodukt kräver fler steg av efterbehandling än vad en torr rest gör. En våt rökgasrening kräver också något mer energi än vad ett torrt system gör. 7

2.2 Komponenter i rökgasreningssystem När rökgaserna passerar rökgasreningen genomgår den flera olika steg. Varje komponent har sitt speciella syfte, t.ex. att avskilja partiklar eller reducera sura ämnen. Vilken sammansättning av de olika komponenterna som tillämpas beror helt på anläggningens specifika utformning, kapacitet och behov. Nedan ges en enkel beskrivning för ett urval av de komponenter som kan användas i ett rökgasreningssystem. 2.2.1 Elektrofilter El-filtret är en partikelavskiljare som är avsedd att fånga upp partiklar och aska ur rökgaserna. Det är vanligtvis placerat som ett första steg i rökgasreningen, direkt efter att rökgaserna har passerat konvektionsdelen. El-filtret består av olika elektriska fält och skiljer flygaskan från rökgaserna genom ionisering av rökgaserna och askpartiklarna. De laddade partiklarna dras till de elektriskt laddade fälten. Med hjälp av mekaniska slagverk lossnar askan och faller ner för att samlas i filtrets bottenfickor. Härifrån transporteras askan vidare till askhanteringsutrustning eller asksilo. Ett elektrofilter har goda avskiljningsegenskaper för både stora och små partiklar. Dock försämras egenskaperna betydligt vid partiklar med en diameter mindre än 1 m. För att uppnå tillräckligt bra emissionsmätningar krävs det därför stora dimensioner på ett el-filter. 2.2.2 Slangfilter / Textilfilter Slangfiltret är en mycket effektiv partikelavskiljare. Det tjänar för två syften. Dels skiljs mindre partiklar som inte tagits i el-filtret av, men även sura ämnen, dioxiner, furaner och tungmetaller reduceras bort ur rökgasen. Vid användning av slangfilter/textilfilter blåses en absorbent direkt in i rökgaskanalen före filtret. Absorbenten kan vara släckt kalk eller natriumvätekarbonat och aktivt kol. Filtret består av ett antal filterslangar, vilka rökgaserna passerar igenom. De farliga ämnena reagerar med absorbenten och fastnar på filterslangarna. Stoftavskiljningen i ett slangfilter sker i huvudsak genom silverkan, d.v.s. partiklarna är större än avståndet mellan fibrerna i filtermediet. Genom tillsättningen av absorbent bildas en beläggning på slangarna. Denna stoftkaka bidrar till ytterligare avskiljning och reaktioner med de farliga ämnena. En mycket hög effektivitet kan därmed uppnås med ett slangfilter. På stoftkakan fastnar alla ämnen och partiklar som man vill skilja ur rökgaserna. Askan avlägsnas från filterslangarna med hjälp av olika tekniker. Vanligtvis används en kort tryckluftspuls in i filterslangen. Tryckluften får rökgasflödet att vända för ett kort ögonblick och slangen expanderar eller rör sig lite. Då lossar askan från slangen och faller till filtrets botten, varifrån den sedan skickas vidare för askhantering eller recirkulering. 8

Rökgaser in i filtret Renade rökgaser lämnar filtret Genomskärning: Filterslangarna Figur 1: Slangfilter 2.2.3 SO 2- skrubber Svaveldioxid (SO 2) skrubbern tillhör den våta delen i rökgasreningen. Den är byggd som ett spraytorn och rökgaserna strömmar mot suspensionen, från botten till toppen. En kalkslurry som består av kalksten eller släckt kalk och vatten används som absorbent. SO2-skrubbern kan delas upp i 3 huvudzoner: Vätskezonen, Kontaktzonen och Gaszonen. Figur 2: SO 2-skrubber Vätskezonen är i skrubberbotten. Den fungerar som en uppsamlingsreservoar för tvättvätskan. Det är i vätskezonen som kalkslurryn tillsätts. För att vätskan i bottnen inte ska ge avlagringar och oxidation hålls den hela tiden i rörelse med hjälp av omrörare. Vid en viss densitet i tvättvattnet transporteras så pass mängd som behövs till t.ex. en centrifug för avvattning och gips erhålls som fast produkt. I kontaktzonen sker den verkliga överföringen från rökgaserna till skrubbervätskan. Rökgaserna har sitt 9

inlopp i skrubbern ovanför vätskezonen. De leds genom tornet och sprayas med skrubbervatten. Vätskan som sprayas genom dysor över gaserna, tas från skrubberbotten och fördelas jämnt över hela ytan i skrubberzonen. I gaszonen avskiljs fukten ur rökgaserna med hjälp av s.k. droppavskiljare. Det är viktigt att skrubbervätskan håller ett ph-värde runt 5,5. Detta eftersom svavel inte reagerar vid ett lägre ph och det är ju svavlet som huvudsakligen ska avskiljas i SO 2 skrubbern. 3. BASISKA KEMIKALIER I RÖKGASRENING Vid rening av rökgaser från avfallsförbränning används olika kemikalier för att avskilja och fånga upp föroreningar och tungmetaller. Med hjälp av basiska kemikalier som t.ex. kalk och natriumhydroxid skiljs de sura ämnena från rökgaserna. De basiska kemikalierna har till uppgift att reducera bl.a. väteklorider (HCl), svaveloxider (SO x) och väteflourid (HF). 3.1 Framställning 3.1.1 Kalciumkarbonat CaCO 3 Kalciumkarbonat är en sorterad, krossad eller mald kalkstensprodukt som är vanlig vid rening av rökgaser i avfallsförbränningsanläggningar. Förr i tiden bröts kalksten loss ur berg med hjälp av spett och slägga. Detta var ett mycket tungt och tidskrävande arbete. Nu nyttjas istället kraften hos sprängämnen. Efter sprängningen kan stora kalkstensblock enkelt brytas loss med spett (se bild 1). Dessa block delas sedan upp i mindre fraktioner för att sorteras och krossas. Den krossade kalkstenen kan också malas ner till kalkstensmjöl. Den sortens kalksten som används i rökgasreningar är vanligen mald kalciumkarbonat, d.v.s. kalkstensmjöl. Bild 1: Brytning av kalk 3.1.2 Bränd Kalk CaO Bränd kalk framställs ur den oförädlade kalkstenen. Den lossbrutna stenen sorteras noggrant för att finna bästa möjliga kvalité. Stenblocken hettas sedan upp i en schakt- eller roterugn med hjälp av ett bränsle. En speciell teknik tillämpas som innebär att de största blocken staplas nertill och mindre längre upp. Med hjälp av ett bränsle tänds ugnen och kalkstenen hettas upp. Vilket bränsle som används varierar beroende på ugnstyp och anläggning. Kalkstenen bränns i 3 dygn i så kallade periodiska ugnar. Efter 3 dygn tillförs inget nytt bränsle och ugnen slocknar. Periodiska ugnar eldas med ved. Även kontinuerliga ugnar används vid bränning av kalk. Dessa eldas dygnet runt, vanligast med gasol eller olja som bränsle. Bild 2: Kalken staplas i ugnen inför bränningen 10

Bränsleåtgången vid kalkbränning beror på stenens kvalité. Ju större kalkhalt och ju tätare stenen är, desto mer bränsle går åt. Kalkbrännings-processen går ut på att sönderdela karbonatet och driva ut koldioxiden som då bildas ur kalkstenen. Det är dock viktigt att inte bränna bort all koldioxid, vilket skulle göra kalken värdelös. För att få koldioxiden att avgå från kalkstenen krävs en temperatur på lägst 700 C. Vanligtvis ligger temperaturen vid kalkbränning långt över detta vid ca 1000 C 1200 C. Det finns t.o.m. mätningar som har uppnått 1500 C. Den kemiska processen vid kalkbränning kan beskrivas som följande: CaCO 3 + värme CaO + CO 2 Kalciumkarbonat + värme Kalciumoxid + Koldioxid Om bränslet vid bränningen är olja, erhålls även en reaktion mellan oljan och syret i pannan som ser ut som följande: 2 C 10H 22 + 31 O 2 22 H 2O + 20 CO 2 Råolja + Syre Vatten + Koldioxid Vid kalkbränningen förbrukas det energi vilket resulterar i koldioxidutsläpp, dels från själva kalkprocessen med även från bränslet. Den färdigbrända kalken kallas bränd kalk, packsten eller osläckt kalk. Det kemiska namnet är Kalciumoxid och har beteckningen CaO. När den plockas ut ur ugnen har den tappat halva sin vikt och blivit vit. Den brända kalken absorberar vatten som finns i närheten och övergår då långsamt till att bli släckt. Bränd kalk är mycket reaktivt och kan vid kontakt med huden ge frät- och brännskador. Därför är det av hög prioritet att handskas mycket varsamt med den brända kalken. 3.1.3 Släckt Kalk Ca(OH) 2 För att framställa släckt kalk utgår man från den brända kalken. Kalciumoxiden tillsätts vatten och bildar då Kalciumhydroxid, d.v.s. släckt kalk. Reaktionen beskrivs som följande: CaO + H 2O Ca(OH) 2 Kalciumoxid + Vatten Kalciumhydroxid Det finns olika metoder för att framställa släckt kalk; våtsläckning, torrsläckning, jordsläckning och stukasläckning. Den kalken man finner vid rökgasrening är oftast framställd genom torrsläckning. Torrsläckt kalk erhålls genom släckning av den brända kalkstenen med en exakt mängd vatten. Bara precis så mycket vatten som behövs för att den kemiska omvandlingen ska äga rum används. Bild 3: Släckning av bränd kalk Ett annat namn för torrsläckt kalk är hydratkalk. Den levereras i pulverform i säckar. Större mängder levereras med bulkbil. 11

3.1.4 Natronlut - NaOH Klor-alkalimetoden Den vanligaste metoden för att framställa Natronlut är genom elektrolys av en koncentrerad alkalikloridlösning. Vid elektrolys framkallas en kemisk reaktion med hjälp av tillförd elektrisk energi. Vid den negativa elektroden, så kallad katod sker en reduktion och vid anoden som är positiv sker en oxidation. Vid elektroderna neutraliseras jonernas laddning. De ämnen som då förekommer i jonform kan sedan utvinnas som fria ämnen. För framställning av Natronlut används natriumklorid i en vattenlösning. När natriumkloriden sönderdelas bildas klorgas, vätgas och natriumhydroxidlösning (natronlutlösning) enligt följande: 2NaCl + 2H 2O + Elektrisk energi 2NaOH + H 2 + Cl 2 Det finns tre olika sorters klor-alkaliprocesser vid framställning av natronlut; diafragmametoden, kvicksilvermetoden och membranmetoden. Metoderna representerar olika sätt att hålla elektrodprocesserna åtskilda. Den geografiska spridningen för klor-alkaliprocesserna i världen skiljer sig märkbart åt, med en övervikt för kvicksilvercellprocessen i Västeuropa och för diafragmacellprocessen i Centraleuropa, Östeuropa och USA. I Japan dominerar membrancellprocessen helt. Kvicksilvermetoden Som vid alla tre metoderna används natriumklorid i vattenlösning. Som positiv elektrod nyttjas en grafitanod och som negativ en katod bestående av flytande kvicksilver. När elenergi tillsätts vandrar kloridjonerna till anoden och bildar klorgas och natriumet löser sig i kvicksilvret till natriumamalgam. För att få fram natriumhydroxid får natriumamalgamet reagera med vatten i ett separat kärl. Då sker en reaktion som bildar vätgas, fritt kvicksilver och en lösning av natriumhydroxid. Kvicksilvret leds tillbaka till den negativa elektroden. Kvicksilvermetoden är en process som tar stor plats. Det går åt stora mängder elenergi och ger dessutom utsläpp av kvicksilver från avfall och produkter inom processen. På grund av detta tar de andra metoderna över natronlut-framställningen mer och mer. Avvecklingen av kvicksilvermetoden går långsamt framåt. Idag svarar processen för ca 55 % av tillverkningen inom EU. Det finns en strävan inom EU att upphöra med användandet av kvicksilvermetoden efter 2010. Diafragmametoden I diafragmametoden skiljs anod- och katodrum åt med ett diafragma baserat på asbest. Natriumkloridlösningen leds in till anoden och sedan vidare genom diafragmat till katoden. Vid anoden sker följande reaktion: 2Cl Cl 2 + 2e Den utspädda saltlösningen passerar sedan genom diafragmat och en reduktion av elektronerna sker vid katoden: 2H 2O + 2e H 2 + 2OH 12

När elektrolysen är genomförd har en utspädd Natriumhydroxidlösning med en koncentration på ca 10-12 % frambringats. Denna lösning måste koncentreras till ca 50 % för vara användbar och kunna säljas. Detta görs genom en ångbildningsprocess som kräver ca tre ton ånga på ett ton natriumhydroxid. Elektrolysen som görs med diafragmametoden kräver betydligt mindre energi än vid elektrolys med kvicksilvermetoden. Däremot blir den totala energiåtgången på hela processen ungefär densamma då koncentreringen av natriumhydroxiden med ånga är en mycket energikrävande process. En nackdel med diafragmametoden är också att natriumhydroxidlösningen innehåller mycket löst natriumklorid som inte har reagerat. Membranmetoden Membrantekniken är den nyaste tekniken inom klor-alkaliindustrin. Membrancellerna har visat sig vara en mycket positiv metod som tar lite plats (en tiondel av den yta som kvicksilvercellerna tar) och har ingen speciell påverkan på miljön. Membrancellprocessen är också den som tar minst energi av de tre metoderna. I membranmetoden är anod och katod skiljda åt av ett jonselektivt membran. Membranet är tillverkat av ett teflonliknande material med organiska syra-grupper som enbart släpper igenom positiva joner. Reaktionerna vid anod och katod är desamma som vid diafragmametoden, men här låter membranet enbart Natriumjonerna passera. Detta resulterar i att oreagerat natriumklorid blir obefintligt. När natriumkloridlösningen har passerat membrancellen har man fått fram natriumhydroxid med en koncentration på ca 33 %. Då marknaden kräver en koncentration på 50 % måste natronluten koncentreras med ånga även med membranmetoden. Koncentrationsprocessen är dock mycket energisnålare än vid diafragmametoden. Här krävs mindre än ett ton ånga per ton natriumhydroxid. Många producenter inom Europa går sakta mot att använda sig av membrancells-processen istället för kvicksilver- eller diafragmametoden för att framställa sina produkter. Figur 3: Elektrolys med membranmetoden NaCl tillsätts för att mätta lösningen Använd lösning 200 g/l NaCl Cl 2 H 2 50 % NaOH Cl2 H2 33 % NaOH Mättad lösning ca 310 g/l NaCl Na + H + OH - Cl - Cl - OH - Koncentrering av natronluten med ånga 13

3.1.5 Natriumkarbonat Na 2 CO 3 och Natriumvätekarbonat NaHCO 3 Natriumkarbonat kallas i vardagligt tal ofta för soda. Som ett steg i framställningen av natriumkarbonat, tillverkas också natriumvätekarbonat. Vid framställning av natriumkarbonat och natriumvätekarbonat används en metod som heter Solvay-processen, även kallad Ammoniak-soda processen. Ca 80 % av all soda framställs med denna process. Solvay-processen Metoden uppfanns 1861 av Ernest Solvay och slog då nästan helt ut Leblancs metod som tidigare hade använts. Solvay processen producerar soda från en lösning baserad på natriumklorid och kalksten. Hela processen från börjar till slut är ganska invecklad och består av många olika steg. I första steget i processen får koldioxid passera en koncentrerad lösning av Natriumklorid och Ammoniak. Huvudmeningen med reaktionen är att fälla ut natriumvätekarbonat som det sedan framställs natriumkarbonat ur. Reaktionen ser ut som följande: NaCl + CO 2 + NH 3 + H 2O NaHCO 3 + NH 4Cl I praktiken framkallas reaktionen genom att låta lösningen passera två torn. I det första bubblar ammoniak upp i lösningen och absorberas av den. Detta för att det är viktigt att lösningen är basisk. I en basisk lösning är natriumvätekarbonat mindre vattenlösligt än natriumklorid. Utan ammoniak bildas en biprodukt av saltsyra som hindrar utfällningen av NaHCO 3. I det andra tornet bubblar koldioxid upp i lösningen. När koldioxiden blandas i lösningen fälls natriumvätekarbonat ut. Natriumvätekarbonatet som bildas avskiljs genom filtrering från den varma ammoniumkloridlösningen. Den hettas sedan upp till 160 230 C och bildar då natriumkarbonat, vatten och koldioxid enligt följande: 2 NaHCO 3 Na 2CO 3 + H 2O + CO 2 Restprodukt från en del av reaktionskedjan blir ammoniumkloridlösning. Den får i sin tur reagera med resten från kalkbränningen då man utvinner koldioxiden. Ammoniumkloridlösningen och kalciumoxiden bildar då kalciumklorid. I denna reaktion får man då ammoniak som restprodukt. Den återförs till det inledande steget i processen (vid utfällningen av natriumvätekarbonat). Koldioxiden som bildas vid upphettningen av natriumvätekarbonatet förs också den tillbaks till det första steget för att fälla ut NaHCO 3. En Solvay-anläggning kan i princip återanvända all sin ammoniak och koldioxid. Den enda huvudsakliga restprodukten som inte återanvänds inom processen är kalciumklorid (CaCl 2). 14

Figur 5: Natriumkarbonat samt Natriumvätekarbonatframställning Saltlösning Natriumkarbonat Natriumklorid 1 Natriumvätekarbonat Koldioxid CO 2 4 CO 2 Ammoniak Ammoniumkloridlösning Fast form Lösning Gasfas 2 3 Bränd kalk Kalksten Kalciumklorid Reaktionsförlopp: Steg 1: 2 NaCl + 2 CO 2 2 NaHCO 3 + 2 NH 4Cl Natriumklorid + Koldioxid Natriumvätekarbonat + Ammoniumklorid Steg 2: CaCO 3 + värme CaO + CO 2 Kalksten + värme Bränd kalk + Koldioxid Steg 3: 2 NH 4Cl + CaO CaCl 2 + 2 NH 3 Ammoniumklorid + Bränd kalk Kalciumklorid + Ammoniak Steg 4: 2 NaHCO 3 + värme Na2CO 3 + CO 2 Natriumvätekarbonat + värme Natriumkarbonat + Koldioxid 3.2 Användning 3.2.1 Kalk CaCO 3, CaO och Ca(OH) 2 Kalk är en vanlig metod att använda för att avskilja sura ämnen ur rökgaserna, bl.a. saltsyra (HCl), svavel (SOx) och flour (F). 15

Släckt kalk blåses direkt in i rökgaskanalen tillsammans med aktivt kol. Kalken reagerar med de sura ämnena i rökgaserna och bildar kalciumsulfit (CaSO 3), kalciumklorid (CaCl 2) och kalciumflourid (CaF 2) med H 2O som restprodukt. Aktivt kol tillsätts för att avskilja dioxiner, furaner och tungmetaller. Kalk, kol och de ämnen som bildats färdas med rökgaserna till en partikelavskiljare, t.ex. ett slangfilter. I slangfiltret fortsätter reaktionerna på filterytan och en aska bildas. Askan blåses bort från slangarna med jämna mellanrum och samlas i en asksilo. Rökgasreningsresten kallas flygaska och den innehåller många gifta ämnen, så som dioxiner och tungmetaller som avskiljts ur rökgaserna. Släckt kalk eller kalksten används också vid neutralisering av processvatten. I anläggningar där våt rökgasrening tillämpas blir processvattnet mycket surt eftersom rökgaserna tvättas med det. Rökgaserna passerar först en skrubber där de kyls ner och det mesta av vätekloriden reagerar med vatten och bildar saltsyra. Återstoden tvättas ur i nästa reningssteg som också det är en skrubber. Tvättvattnet från dessa stegen består av mycket saltsyra, vilket gör det väldigt surt. Detta vatten skickas till processvattenreningen. I processvattenreningen tillsätts kalk för att få upp ph- värdet och neutralisera vattnet. När kalk tillsätts i vattnet sker en kraftig reaktion och stora mängder CO 2 bildas. Även små mängder gasformigt kvicksilver kan avgå med koldioxiden. För att inte släppa ut denna gasblandning direkt i luften leds den på ett effektivt och miljövänligt sätt tillbaks in i rökgasreningsprocessen. I en våt rökgasrening används kalk vid svavelavskiljning. Det sker oftast i en s.k. SO 2-skrubber. När rökgaserna passerat de två första skrubber-stegen och saltsyran har tvättats ur, är de fortfarande mycket sura p.g.a. svaveldioxiden. Kalk tillsätts då i SO 2- skrubbern för att höja ph-värdet. Före kalken tillsätts i skrubbern har den blandats med vatten och bildat en så kallad kalkslurry. Reaktionerna i SO2 skrubbern blir som följande: SO 2 + H 2O H 2SO 3 HSO 3- + H+ Svaveldioxid + Vatten Vätesulfit Vätesulfitjon + Vätejon Vätesulfiten reagerar med kalkstenen (se nedan): Vätesulfit (H 2SO 3) + Kalciumkarbonat (CaCO 3) Kalciumjon (Ca 2+) + Vätesulfitjon (HSO 3-) + Vätekarbonatjon (HCO 3-) Kalciumsulfit (CaSO 3) + Koldioxid (CO 2) + Vatten (H 2O) Kalciumsulfit oxideras till kalciumsulfat. CaSO 3 + O 2 + 2H 2O CaSO 4 2H 2O Kacliumsulfit + Syrgas + Vatten Gips Även om reaktionerna visas i steg här, sker de i verkligheten kontinuerligt och samtidigt. Restprodukten blir alltså en lösning som innehåller gips. Gipset avvattnas på något vis t.ex. med hjälp av en centrifug för att få fram en fast produkt. Det kan sedan, beroende på hur rent det är, säljas eller läggas på deponi. 16

Det finns också exempel där kalk används för reducering av andra sura ämnen i rökgaserna, t.ex. saltsyra (HCl) och väteflourid (HF) utan att ta svaveldioxiderna (SO x). I Sundsvall tillämpas denna teknik. Där används bränd kalk som först har släckts i en egen släcknings-anläggning. Kalken tillsätts som en slurry i ett första skrubbersteg. ph-värdet blir inte tillräckligt högt för att ta svavlet i rökgaserna, utan det är enbart de övriga sura ämnena som reagerar med kalken. För att svaveldioxiderna ska reagera krävs ett ph över 5,5. Svaveldioxiderna färdas vidare med rökgaserna till ett andra skrubbersteg och skiljs ur där. Eftersom det inte sker någon reaktion mellan kalk och svaveldioxider i det första skrubbersteget erhålls ingen fast restprodukt härifrån. Resten blir tvättvatten som förs till processvattenreningen där det renas. I detta fall erhålls gips som en restprodukt från vattenreningen. 3.2.2 Natronlut NaOH Natriumhydroxid (ett annat namn på natronlut) används som basisk kemikalie i rökgasreningar för avskiljning av svavel. Beroende på vilken sorts rökgasreningsutrustning som används tillsätts luten på olika ställen. Den är alltid i flytande form och tillsätts i någon av rökgasreningens våta reningssteg. I ett skrubber-system med flera skrubbrar kan natronlut användas som svavelavskiljare i den andra skrubbern. För att svavlet ska tas i reningen krävs ett ph över 5,5. När natronlut reagerar med svavlet i rökgaserna bildas olika former av salter, bl.a. natriumsulfat och natriumsulfit. Natriumhydroxid används också som ph-höjare i en så kallad två-stegs-skrubber. Det är en och samma skrubber uppdelad i två steg. Rökgaserna reagerar först med mycket surt tvättvatten. Det måste vara surt för att ta den ammoniak som klarat sig genom SNCR-anläggningen. Därefter tvättas gaserna med kondensat som håller ett högt ph, för att ta upp de sura ämnen som återstår. En del av saltsyran (HCl), väteflouriden (HF) och svaveloxiderna (SO x) har redan avskiljts i slangfiltret med hjälp av kalk, men det är viktigt att komma åt näst intill allt för att hålla utsläppsvillkoren. Tvättvattnet från skrubbern leds till processvattenreningen och renas där innan det släpps ut i avloppet. 3.2.3 Natriumvätekarbonat NaHCO 3 Natriumvätekarbonat är en ph-neutral, icke korroderande, giftfri och lätthanterlig produkt. Användning av natriumvätekarbonat i rökgasreningar har visat sig vara ett mycket effektivt sätt att reducera sura ämnen i rökgaserna. Natriumvätekarbonat fungerar som ett additiv i torra rökgasreningssystem. Det tillsätts genom inblåsning direkt i rökgaskanalen tillsammans med aktivt kol. Där reagerar det med de sura ämnena i rökgaserna och bildar olika salter såsom natriumklorid (NaCl), natriumkarbonat (Na 2CO 3) och natriumsulfat (Na 2SO 3). Det aktiva kolet tar hand om dioxiner, furaner och tungmetaller. Rökgastemperaturen bör ha en minimi temperatur på 140 C. Denna temperatur krävs för att natriumvätekarbonaten ska omvandlas till natriumkarbonat. Verkningsgraden för avskiljning av ämnen i rökgaserna med hjälp av natriumvätekarbonat är mycket hög. NEUTREC - processen är en rökgasreningsprocess som bygger på användandet av natriumvätekarbonat. Det unika med NEUTREC är den stora möjligheten till återanvändning av restprodukterna för framställning av natriumkarbonat. Rökgasreningsprocessen är helt torr och genererar inga flytan- 17

de restprodukter som måste tas om hand. Det finns reningar med enkel samt dubbel filtrering. Vid enkel filtrering består reningen enbart av ett slangfilter. Före slangfiltret blåses natriumvätekarbonat och kol in i rökgaskanalen. I filtret fångas därefter både flygaska och de ämnen som bildats vid reaktionen med kemikalierna upp. Med dubbel filtrering fångas flygaskan först upp med hjälp av ett elfilter. Därefter blåses natriumvätekarbonat och kol in. Rökgaserna passerar sedan slangfiltret där salterna som bildats skiljs av. Åtgången av natriumvätekarbonat är detsamma oavsett vilken av de olika metoderna som används. Det är däremot svårare att återanvända restprodukterna vid den enkla filtreringen. Detta eftersom restprodukterna från slangfiltret är blandade med flygaskan. Figur 6: NEUTREC -processen med dubbel filtrering, figuren tagen från www.neutrec.com 3.3 Rökgasreningsrester Det bildas alltid restprodukter vid förbränning. Som tidigare nämnts kan ämnen som tillförts pannan via luft eller bränsle inte bara försvinna. De omvandlas och förs bort med rökgaserna eller bottenslaggen. Restprodukterna från förbränningen består huvudsakligen av inert material i bränslet eller oförbränt bränsle. Detta faller antingen ut vid förbränningen som bottenaska, eller följer med rökgaserna som flygaska. Flygaskan skiljer man ur rökgaserna med hjälp av en stoftavskiljare, t.ex. ett slangfiter/textilfilter. Eftersom avfall innehåller mycket olika ämnen och tungmetaller är reningen av rökgaserna mycket viktig. Vanligtvis tillsätts någon kalkprodukt eller natriumvätekarbonat för avsvavling och avskiljning av klorider. Vid tillämpning av rökgaskondensering måste kondensatet som lämnar anläggningen renas och en restprodukt som kallas slam erhålls. Vid avsvavling i en våt skrubber med kalkslurry som tillsats, får man gips som restprodukt. Restprodukterna som bildas av avsvavlingen kallas rökgasreningsprodukter. 18

Flygaska, vattenhaltigt flytande avfall från rökgasrening och fast avfall från rökgasrening klassas som farligt avfall enligt förordningen om Farligt avfall i Miljöbalken. 3.3.1 Restprodukter från slangfilter/textilfilter Vid användning av slangfilter/textilfilter blåses en adsorbent direkt in i rökgaskanalen före filtret. Adsorbenten kan vara släckt kalk eller natriumvätekarbonat och aktivt kol. Slangfiltret består av ett antal filterslangar, vilka rökgaserna passerar igenom. De farliga ämnena fångas upp av adsorbenten och fastnar på filterslangarna. Med hjälp av tryckluft rensas slangarna med jämna mellanrum och askan släpper från slangarna. Beroende på vilken kemikalie som används för avsvalning, skapas det olika rester som också behandlas på olika sätt. Vid avsvavling med kalk, används en adsorbent som består av aktivt kol och släckt kalk. Kalken absorberar den största delen av kvarvarande sura ämnen i rökgaserna och kolet tar hand om dioxiner och tungmetaller. Den förbrukade adsorbenten fastnar på filterslangarna i filtret som rensas med jämna intervall. Adsorbenten som då innehåller alla de upptagna skadliga ämnena leds till en silo för förbrukad adsorbent. Härifrån blåses den förbrukade adsorbenten in i pannan och de absorberade organiska ämnena förstörs. Det bildas alltså ingen egentlig restprodukt som måste tas om hand från slangfiltret när denna metod tillämpas. Dock är det inte alltid recirkulation av restprodukten sker och de skadliga ämnena förbränns. Då erhålls en restprodukt från filtret som heter flygaska. Flygaskan som avskiljs ur slangfiltret innehåller dioxiner, tungmetaller och olika föreningar som bildats med additivet (kalk eller natriumvätekarbonat och kol) som tillförts i rökgaserna. När kalk har använts bildas olika föreningar mellan de sura ämnena och kalken; kalciumflorid, kalciumklorid och kalciumsulfid. Dessa är näst intill harmlösa och har ingen eller mycket lite påverkan på miljö och hälsa. Däremot innehåller flygaskan dioxiner, furaner och tungmetaller som har absorberats av det tillsatta kolet. På Kristinehedsverket skickas flygaskan till ett gammalt kalkbrott i Norge som utfyllnadsmaterial. Vid användning av natriumvätekarbonat som additiv i rökgasreningen bildas det mycket få restprodukter. NEUTREC processen bygger på en teknologi som gör det möjligt att producera en mycket ren saltlösning ur flygaskan. Denna saltlösning återanvänds sedan som råmaterial vid natriumkarbonat produktion. Natriumvätekarbonat bildar olika salter i filtret, t.ex. natriumklorid, natriumflourid och natriumkarbonat. Dessa är i stort sett helt ofarliga. Askan innehåller också giftiga tungmetaller, dioxiner och rester från det aktiva kolet. Efter att ha blåst askan från filterslangarna blandas den med vatten och bildar ett slam. Slamtanken håller ett kontrollerat ph-värde och särskilda ämnen tillsätts för att binda de farliga ämnena i slammet. Slammet förs till en filterpress som separerar vätskan från den fasta produkten. Filterkakorna innehåller de giftigaste resterna från askan; dioxiner, tungmetaller och övriga fasta partiklar. De läggs på deponi eller används i vissa fall som utfyllnadsmaterial. Totalt uppstår ca 1-3 kg filterkaka per ton eldat avfall. Vattnet från filterpressen skickas vidare genom ett antal filtersteg där det renas. Först till ett kolfilter och därefter genom anjon- och katjonfilter. Genom 19

intern återföring av allt tvättvatten och regenereringsvatten från an- och katjon filtrering bildas ingen flytande restprodukt. Det enda som är kvar efter filtreringen är den återanvändbara saltlösningen. 3.3.2 Restprodukter från processvattenrening I processvattenreningen renas vatten som använts vid ett eller flera steg i rökgasreningen, bl.a. vatten från kondensering, från skrubbrar och från eventuell avvattning i t.ex. centrifug eller filterpress. I vattenreningen leds vattnet genom ett antal steg för neutralisering och utfällning av farliga ämnen och tungmetaller. Flockarna som bildas vid utfällningen avskiljs och bildar ett slam. Slammet faller till botten i en slamtank och vattnet som återstår renas ytterligare genom sand och kolfilter. Därefter är vattnet så pass rent att det släpps ut direkt i avloppet eller i närliggande vattendrag. I vissa fall blandas slammet med flygaska för att sedan gå till slutdestruktion, men också separat behandling av slammet kan ske. Då avvattnas det i t.ex. en filterkammarpress och en fast restprodukt som kallas filterkaka erhålls. Filterkakorna innehåller tungmetaller och andra partiklar som skiljts av i vattenreningen. De läggs på deponi eller används också i vissa fall som utfyllnadsmaterial. Vattnet från filterkammarpressen leds tillbaka till vattenreningen för att genomgå samma process igen och igen tills det är så rent att det kan släppas ut i naturen. 3.3.3 Restprodukter från skrubbersystem Vid tillämpning av en SO 2-skrubber med kalkslurry erhålls gips och tvättvatten som restprodukter. Rökgaserna passerar skrubbern och tvättas där med en blandning av vatten och kalk, s.k. kalkslurry, som sprayas över rökgaserna. Suspensionen som bildas i skrubbern samlas i botten och leds senare vidare för avvattning. Avvattning av gipssuspensionen sker med hjälp av t.ex. en gipscentrifug. Där centrifugeras allt vatten ur och som rest erhålls gips i pulverform. Gipset är i vissa fall så rent att det kan säljas för tillverkning av gipsskivor. Om det inte används för försäljning läggs det på deponi. Med en två-stegs skrubber med NaOH blir resten enbart kondensat som skickas till processvattenreningen. Tillämpas en rökgasrening med två basiska skrubbrar, blir resten tvättvatten även här. Med två basiska skrubber-steg, först kalkslurry-insprutning för avskiljning av saltsyra (HCl) och andra sura ämnen, sedan natronlut för avsvavling, erhålls tvättvatten från det första steget. Detta vatten leds till processvattenreningen. Vid ett sådant här system erhålls gips som en restprodukt från processvattenreningen. 4. RESULTAT OCH DISKUSSION 4.1 Framställning Kalkbränning för framställning av bränd kalk genererar koldioxidutsläpp. Dels från bränningen av själva kalken, men också från bränslet i de fall olja används. 20

Det sker en stor mängd transporter genom kemikaliernas livscykel. Råvaran för all kalkframställning, både för kalksten, bränd kalk och släckt kalk, är den oförädlade kalken som bryts ur kalkbrott. Kalken transporteras från kalkbrotten till anläggningar för behandling beroende på vilken kalkprodukt som ska framställas. Den färdiga kalkprodukten transporteras därefter till anläggningar för användning i processen. Att anmärka på här är storleken på silos eller dylikt där kalken lagras. Anläggningar med stor åtgång av kemikalier, men desto mindre förvaringsplats blir tvungna att beställa transporter av kemikalier mycket ofta. Finns möjligheter att frakta och lagra stora mängder på samma gång, minskar transporterna nämnvärt. Detsamma gäller generering av flygaska, filterkaka och övriga restprodukter. Genereras stora mängder restprodukter från processen krävs det fler transporter för bortforsling av dessa. Ökade transporter leder i sin tur till ökade utsläpp. Stora mängder restprodukter är också påfrestande för deponier och övriga upplag. Befintliga deponier och områden där det farliga avfallet förvaras kommer inte att vara för evigt. Därför ska strävan vara att generera så lite rökgasreningsrester som det är möjligt. Vid framställning av natronlut erhålls alltid vätgas och klorgas som biprodukter. Klorgasen säljs för bl.a. användning vid framställning av PVC, till framställning av monoklorättiksyra, saltsyra och bl.a. olika klorider till vattenrening. Då kvicksilvermetoden tillämpas som elektrolysmetod går stora mängder elenergi åt. Kvicksilvermetoden genererar även utsläpp av giftigt kvicksilver från avfall och produkter inom processen. För miljöns skull har EU som mål att upphöra med kvicksilvermetoden efter 2010. Även då diafragmametoden tillämpas krävs stora mängder energi för koncentrering av natronluten. Diafragmat som används är baserat på asbest, vilket är ett cancerframkallande ämne. Membranmetoden är den nyaste och mest energisnåla metoden för natronlutframställning. Elektrolys enligt membranmetoden sker helt utan tillsats av giftiga ämnen. Framställningen utav natriumkarbonat och natriumvätekarbonat genererar enbart kalciumklorid som en fast restprodukt. Kalciumklorid är harmlöst mot naturen och används bl.a. som vägsalt. Åtgången av kemikalier är en viktig aspekt att ha i åtanke. Vid stor förbrukningsmängd krävs ökad produktion av tillverkaren, mängden restprodukter ökar och till följd av detta även ökade transporter och koldioxidutsläpp. Tillverkningen av kemikalierna genererar hög förbrukning av el, vilket i sin tur ger CO 2-utsläpp. 4.2 Användning och restprodukter Vid användning av kalk eller natriumvätekarbonat som additiv före slangfiltret i rökgasreningen erhålls en flygaska som restprodukt. Flygaskan innehåller olika salter som bildats med additivet, men även tungmetaller, dioxiner och furaner som tagits upp av det aktiva kolet. Flygaskan är därför klassad som farligt avfall och läggs på deponi eller används som utfyllnadsmaterial. De salter som bildats är bl.a. kalciumklorid, kalciumsulfit och kalciumflourid (med kalk som tillsats) eller natriumklorid, natriumkarbonat och natriumsulfat (vid användning av natriumvätekarbonat). Dessa salter är ofarliga för miljön. Det som är giftigt i flygaskan är de ämnen som fångats upp av det aktiva kolet. 21

Då kalk används som neutraliserande kemikalie i processvattenreningen bildas mycket koldioxid. Genom effektiv återföring av den gas som bildas vid reaktionen släpps koldioxiden inte ut i vår atmosfär. Från processvattenreningen erhålls även en filterkaka som rökgasreningsrest. Filterkakan innehåller tungmetaller och andra fasta partiklar som avskiljts ur vattnet genom de olika reningsstegen. Filterkakan läggs på deponi. Tvättvatten från olika delar av rökgasreningen förs till processvattenreningen. Kondensat som använts för att tvätta ur de sura ämnena med hjälp av natronlut transporteras hit. Kondensatet innehåller då olika salter som bildats mellan natronluten och svavlet i rökgaserna, bl.a. natriumsulfat och natriumsulfit. Vattnet renas så pass väl i processvattenreningen att det sedan kan släppas ut direkt i våra avlopp och vattendrag. Vid kalkinsprutning i en skrubber erhålls gips som slutprodukt. Med hjälp av kalken binds de sura svavelhaltiga ämnena och gips bildas. Gipset är i många fall mycket rent och kan då användas vid tillverkning av gipsskivor. 4.3 Kemikaliernas påverkan Skulle oväntade utsläpp av kemikalierna ske är var och en av de kemiska ämnena förhållandevis ofarliga mot miljön. Kalksten och släckt kalk har ingen miljöpåverkan. Bränd kalk är något mer aggressiv, men påverkar mer arbetsmiljön än närmiljön. Bränd kalk är mycket frätande och kan ge omfattande brännskador på huden. Natronlut kan vara giftigt för vattenlevande organismer om utsläppet sker i stora mängder. Det höjer ph-värdet i vattnet och kan ge lokala skador på fisk och vattenorganismer i området. Natronlut anses efter jämförelse med gällande kriterier dock inte som miljöfarligt. Natriumkarbonat och natriumvätekarbonat är båda basiska kemikalier som enbart påverkar miljön genom en svag höjning av ph i mark och vatten. 4.4 Miljöpåverkan mot våra miljömål I Sverige har riksdagen antagit mål inom 16 olika områden för miljökvaliteten. Målen beskriver den kvalitet och det tillstånd för Sveriges miljö, natur- och kulturresurser som är ekologiskt hållbara på lång sikt. Strävan med miljökvalitetsmålen är att uppnå en hållbar utveckling och att lösa de stora miljöproblemen. Våra miljöproblem orsakas av en rad olika aktiviteter så som transporter, energianvändning, flöden av kemikalier och material m.m. Då så mycket spelar in för att lösa våra miljöproblem kan vissa tilltagna åtgärder bidra till att mer än ett mål uppfylls. Nedan beskrivs hur användningen av basiska kemikalier i rökgasreningar bidrar eller motverkar till att våra miljömål uppfylls. Fem av våra 16 miljökvalitetsmål berörs av kemikaliernas livscykel och användning inom avfallsförbränningsområdet. 22

4.4.1 Miljömål nr 1 1.Begränsad klimatpåverkan Delmål, 2008-2012. Utsläpp av växthusgaser Användningen av de basiska kemikalierna genererar i något steg under sin livscykel koldioxidutsläpp till atmosfären. Koldioxid är en av de gaser som påverkar växthuseffekten starkt. Genom minskade transporter, större lagringsmöjligheter och minskad förbrukning av kemikalierna skulle koldioxidutsläppen som härstammar från användningen av basiska kemikalier i rökgasreningen kunna minskas. Koldioxidutsläppen är långt ifrån obefintliga, dock ska det nämnas att de är förhållandevis låga jämfört med utsläpp från övriga transporter och trafiken i Sverige. 4.4.2 Miljömål nr 2 2. Frisk luft Delmål 1, 2005. Svaveldioxid Med användning av kalcium och natrium -baserade kemikalier bidrar man till att uppfylla målet angående frisk luft och delmålet om reducering av svaveldioxider. De basiska kemikalierna reagerar med de sura svaveldioxiderna och reducerar på så sätt svaveldioxider i utgående rökgaser. 4.4.3 Miljömål nr 3 3. Bara Naturlig Försurning Delmål 1, 2010. Försurning av sjöar och vattendrag Delmål 2, före 2010. Försurning av skogsmark Delmål 3, 2010. Utsläpp av svaveldioxider Genom reducering av de sura ämnena i rökgaserna hjälper de basiska kemikalierna till att hindra försurningen av sjöar, vattendrag och skogsmark. Även utsläppen av svaveldioxider från rökgasrening minskas med hjälp av basiska kemikalier. 4.4.4 Miljömål nr 4 4. Giftfri miljö Delmål 3, 2007/2010. Utfasning av farliga ämnen Delmålet som gäller utfasning av farliga ämnen berör användningen av basiska kemikalier vid kemikaliernas tillverkning. Enligt målet ska kvicksilver (eller övriga skadliga ämnen som nämns inom målets ramar) inte användas i produktionsprocesser om inte företaget kan visa att hälsa och miljö inte kan komma till skada. Vid framställning av natronlut använder idag ca. 55 % av tillverkarna inom EU sig av kvicksilvermetoden. Många av dessa tillverkare som för tillfället använder sig utav kvicksilvermetoden strävar efter att börja använda sig av den miljövänligare membranmetoden. De påverkar då delmålet angående utfasningen av farliga ämnen positivt, genom att jobba för framställning utan kvicksilver i processen. 4.4.5 Miljömål nr 15 15. God bebyggd miljö Delmål 6, 2020/2050. Energianvändning m.m. i byggnader 23