Bedre utnyttelse av fosfor, Ny rapport om muligheter og begrensninger

Transkript

1 Norsk Vann Fagtreff oktober 2017 Bedre utnyttelse av fosfor, Ny rapport om muligheter og begrensninger Line Diana Blytt, COWI Norge 1 Illustrasjonsfoto: Shutterstock, NTB scanpix

2 Innledning Rapport er utarbeidet på oppdrag fra Miljødirektoratet, Innhold i rapporten: Gjennomgang av teknologi for gjenvinning av fosfor fra avløpslam, slam fra fiskeoppdrett og husdyrgjødsel Plantehet av fosforresursene Kostnader Hvilke virkemidler kan nyttes for å øke fosforgjenvinningen Rapporten er gjennomført i samarbeid mellom NIBIO ved Anne Falk Øgaard og Eva Brod og COWI-Norge ved, Line Diana Blytt, Erik Johannessen, Maria Estevez og Bjarne Paulsrud 2

3 Norge - netto overskudd av fosfor 3 Når man summerer fosfor fra husdyrgjødsel, slam fra fiskeoppdrett, matavfall, avløpslam har Norge et netto fosforoverskudd, i størrelsesorden tonn fosfor Grunnen til dette er: Import råfosfat, mat og import av fôr til fisk og dyr Kan Norge bidra til å lukke eget kretsløp og forsyne andre land med fosfor?

4 Råfosfat - Kritiske råstoff i en global sammenheng Råfosfat er identifisert som kritisk råstoff Om få år er Marokko eneste land som vil kunne forsyne Europa Én forsyningskilde gir høy sårbarhet Marokkofosfat har relativt høyt innhold av kadmium 90 % av råfosfat går til landbruk 4

5 Årlig fosfor og underskudd i Norge Fosforoverskudd i enkeltfylker (tonn P/år) med tall i figuren Gjennomsnittlig overskudd per hektar med farge (kg P/ha og år) Norge har en skjevfordeling av fosfor fra vest mot øst Norge bruker ca tonn P / år fra mineralgjødsel < >10 5

6 Utfordringer med fosfor i organisk gjødsel i Norge Skjev fosforfordeling i landet med overskudd på Vestlandet Lav plantehet av fosfor i mange restprodukter Ugunstig næringsstoffsammensetning i restprodukter sammenlignet med plantenes behov Høyere pris for resirkulert fosfor enn for mineralsk fosfor Endre bruk av avløpsslam fra tradisjonelt og bli brukt som jordforbedringsmiddel og ikke som P-gjødsel kilde 6

7 Hvor er alt fosforet? Avfallskilder Avløpsslam, (ikke spredt avløp) Fraksjon Kjemisk felt primær slam Kjemisk-/ biologisk slam P Tot-P Plante P kg P/ tonn TS Tonn Tonn Primærslam Fiskeslam (land) Primær- og biologisk 0,9-2, slam Fiskeslam (postsmolt) Saltvann 0,9-2, Fiskeslam (hav) Slam under merder 0,9-2, Husdyrgjødsel (total) 0,7-1, Slakteriavfall Kategori Fiskeensilasje Kategori 2 1-1, Matavfall Kompost Biorest 3, Treaske Sum 7 ca ca Primærslam, silslam 0,1-1,

8 Veier til fosforgjenvinning fordeler og ulemper Bruke råstoffet ubehandlet direkte som gjødsel Transportkostnader, stort lager behov, hygiene, jordpakking Utvinne fosfor som CaP eller struvitt (MAP, magnesium-ammoniumfosfat) Tørking redusere transport og lagerbehov Relativ lav gjenvinningsgrad for flere av teknologiene Pris (kr per kg P) er høyere enn markedspris for mineralgjødsel Energikrevende 8

9 Hvor kan man vinne ut fosfor fra avløpsanlegg? Ubehandlet avløpsvann Primær separasjon Biologisk rensetrinn Sekundær separasjon Renset avløpsvann 1 Rejektvann 2 Slam i råtnetanken 3 Utråtnet slam - ufortykket 4 Utråtnet slam - fortykket Primærslam Sekundærslam 5 Avvannet slam 6 Askerest 1 Biogass Råtnetank Avvanning Fortykking 2 Fortykking (Mono-) Forbrenning Rejektvann 9

10 Teknologier på markedet Rejektvann Teknologi Kildekode Prosess Produkt Ostara - Pearl 1 Krystallisering MAP DHV Crystalactor 1 Krystallisering MAP P-RoC 1 Krystallisering CaP NuReSys 1/3 Krystallisering MAP Struvia TM (Phostrip) 1 Utfelling/krystallisering MAP/CaP Phospaq TM 1 Utfelling/krystallisering MAP Prisa 1 Utfelling/krystallisering MAP Fordamping 1 Fordamping NPK-konsentrat Slam Teknologi Kildekode Prosess Produkt AirPrex 3 Utfelling/krystallisering MAP Fix-Phos 2 Krystallisering CaP Gifhorn 3 Våtkjemisk utlaking MAP/CaP Stuttgart 3 Våtkjemisk utlaking MAP PHOXNAN 4 Våtoksidasjon/nanofiltrering Fosforsyre Aqua Reci 4 Superkritisk våtoksidasjon Fosforsyre Krepro 3 Utlaking, THP, utfelling FeP 10 Askerest Teknologi Kildekode Prosess Produkt AshDec 6 Termokjemisk P-gjødsel PASCH 6 Våtkjemisk syrelaking MAP LEACHPOS 6 Våtkjemisk syrelaking CaP/MAP/Al-P EcoPhos 6 Våtkjemisk syrelaking Fosforsyre/CaP Biocon 6 Metallurgisk gassifisering Fosforsyre Mephrec 6/5* Metallurgisk gassifisering Silisium-P (slagg)

11 Gjenvinningspotensial for ulik teknologier 11 Grønne er fra P fra rejektvann, Lyseblå er P fra direkte slamanvendelse Blå er fra P gjenvinning fra slam Lyserosa er direkte anvendelse av slamaske Rød er P-utvinning fra slamaske.

12 Spesifikk produksjonskostnad for P-Roc prosessen som funksjon av anleggsstørrelse ikke linjær Kommunal uten prisøkning Kommunal med prisøkning (stiplet) Industri uten prisøkning Industri med prisøkning (stiplet) Kostnader for ulike råvarer kan variere fra studie til studie Råvare /kilde /kg P Studie 1 /kg P Studie 2 /kg P Grødaland Rejektvann Slam Askerest 2,6-7,

13 Produksjonsspesifikke kostnader Produksjonsspesifikke kostnader og årlige kostnader per personekvivalent for ulike fosforgjenvinningsprosesser 13

14 Politikk for bedre fosforgjenvinning Utarbeider konkrete mål for materialgjenvinning og ombruk av husholdningsavfall og næringsavfall og utvalgte visse avfallstyper. Bruke virkemidler for økt utsortering av næringsavfall og husholdningsavfall En gjennomgang av eksisterende produsentansvarsordninger og hvilke produktområder som skal omfattes av nye produsentansvarsordninger og evt. andre virkemidler for å ansvarliggjøre produsenter En gjennomgang av muligheter og rammevilkår for grønn vekst basert at gjenvinningsbransjen utvikler konkurransedyktige muligheter for norske bedrifter, gårdsbruk og næringsmiddelindustrien gjennom bruk av resirkulerte råvarer 14

15 for bedre fosforgjenvinning En gjennomgang av konkurransekraften for utvalgte resirkulerte råvarer og behov for endring av anskaffelsesregelverket for å stimulere etterspørsel En konkretisering av kommunens ansvar for reduksjon av restavfall fra husholdninger Plan for videre oppfølging av regjeringens biogass-strategi og tilrettelegging for at biogass benyttes i nærheten av der den produseres. Flåtekjøretøy som busser, renovasjonsbiler, varedistribusjon og drosjer egner seg spesielt godt til dette Tilrettelegge for investeringsstøtte /driftstøtte gjennom egne ordninger på samme måte som Gassnova, Enova og Transnova bidrar til endringer for å kutte klimagassutslipp 15

16 for bedre fosforgjenvinning Redusere tillatt mengde total fosfortilførsel per areal Redusere tillatt mengde total fosfortilførsel per areal Tørke og transportere husdyrgjødsel vekk fra regioner med mye fosfor Krav til renseprosesser og oppfølging for å produsere mer plante P i slam Krav om bruk av teknologi for fosforgjenvinning på renseanlegg Forbud om brenning av fosforrikt avfall uten gjenvinning løsning Krav om innblanding av resirkulert fosfor i mineralgjødsel 16

17 Råstoff, teknologi, produkt og plantehet Kilder Aktuelle metoder for P- gjenvinning Nødvendig prosesseringsmetoder Behandlingskost P gjenvinning Pris kr/kg P Markeds som gjødsel i Norge Egnethet som P-gjødsel 1 og 2 sesong Direkte bruk i landbruk Stabilisering + hygienisering 1400 kr/tonn TS Modent (u) *) Produsere organiskmineralske gjødselprodukter (Minorga mm.) Stabilisering + tørking + NK tilsetning - Delvis modent (u) balansert Avløpsslam Treaske 17 Produsere struvitt, CaP o.l. Resirkulert P råstoff, eks. H 2 PO 4 Inndamping av rejekt Utråtning + P- gjenvinningsteknologi Monoforbrenning +Pgjenvinningsteknologi Utråtning og inndampingsteknologi Kr/tonn TS + gjenvinning Modent, men ikke i Norge pga. kjemisk felt slam Delvis modent, men ikke i Norge Ikke modent Direkte bruk i landbruk Ingen Delvis modent Resirkulert P råstoff, eks. H 2 PO 4 Gjenvinningsteknologi Modent, men ikke i Norge *) Slam er lite egnet som P gjødsel grunnet stor andel av kjemisk felt slam råstoff råstoff

18 Kilder Aktuelle metoder for P- gjenvinning Nødvendig prosesseringsmetoder Behandlingskost Pris kr/kg P Egnethet som P- Markeds som gjødsel 1 og 2 gjødsel i Norge sesong Direkte bruk i landbruk Avvanning, stabilisering (lukt) 1400kr/tonn TS Pris kr/kg P Delvis modent Fiskeslam Produsere organiskmineralske gjødselprodukter (Minorga mm.) Avvanning/tørking, stabilisering + K-tilsetning _ Ikke modent balansert (settefisk) Produsere struvitt, CaP o.l. Utråtning + P- gjenvinningsteknologi _ Ikke modent Resirkulert P råstoff, eks. H 2 PO 4 Monoforbrenning +Pgjenvinningsteknologi 4500 Kr/tonn TS + gjenvinning Ikke modent Råstoff Direkte bruk Ingen for bruk på egen gård - Modent ubalanser Direkte bruk Stabilisering + hygienisering fri omsetting 1400 kr/tonn TS Modent Husdyrgjødsel Mekanisk separering Sentrifugering 4,1 kwh Ikke modent Tilgjengelig Produsere struvitt, CaP o.l. Utråtning + P- gjenvinningsteknologi Ikke modent 18 Produsere sekundært P råstoff, eks. H 2 PO 4 Monoforbrenning +Pgjenvinningsteknologi - Ikke modent råstoff

19 19 Kilder Slakteriavfall Fiskeensilasje Matavfall Aktuelle metoder for P- gjenvinning Nødvendig prosesseringsmetoder 25. OKTOBER Inndamping 2017 av rejekt Utråtning og inndampingsteknologi Modent Pris kr/kg P Markeds som gjødsel i Norge Direkte bruk i landbruk Trykksterilisering + tørking Delvis modent Egnethet som P- gjødsel 1 og 2 sesong (u) **) Resirkulert P råstoff, eks. H 2 PO 4 Monoforbrenning +P-gjenvinningsteknologi Ikke modent råstoff Direkte bruk i landbruk Stabilisering (utråtning) + hygienisering Ikke modent Produsere struvitt, CaP o.l. Utråtning + P-gjenvinnings-teknologi Ikke modent Direkte bruk i landbruk Produsere organiskmineralske gjødselprodukter (Minorga mm.) Stabilisering (kompost) + hygienisering Stabilisering (utråtning) + hygienisering Stabilisering + tørking + NK tilsetning Modent Modent Ikke modnet Produsere struvitt, CaP o.l. Utråtning + P-gjenvinnings-teknologi Ikke modnet balansert balansert Resirkulert P råstoff, eks. H 2 PO 4 Monoforbrenning +P-gjenvinningsteknologi Ikke modent råstoff **) Slateriavfall er grunnet stor andel av P som CaP balansert

20 Retninger for fosforgjenvinning Hygienisering/stabilisering og avvanning Direkte som organisk gjødsel-/jordforbedring 100%P) Foredling til organisk-mineralsk gjødsel (100% P) Lavfosfor jordforbedringsmiddel (65-70 % P) Avløpsslam (100% P) Hygienisering og avvanning + P- gjenvinning Mineralsk P (30-35 % P) Produktutvikling Monoforbrenning + P-gjenvinning Mineralsk P (90%P) Produktutvikling Stabilisering og avvanning Direkte som gjødsel/jordforbedring (100 %P) Fiskeslam (100% P) (settefisk) Foredling til organisk/mineralsk gjødsel (100%P) Lavfosfor jordforbedringsmiddel (65-70 % P) 20 Stabilisering + P-gjenvinning Mineralsk P (30-40 %P) Produktutvikling

21 Til ettertanke Kontakt: Line Diana Blytt Mobil: Besøksadresse: Karvesvingen 2, Oslo Postaddress: COWI Norge Postboks 6412 Etterstad, 0605 Oslo 21