Varmebehandlet borekaks med vedheng av oljebasert borevæske Aquateam rapport og NIVA notat Eilen Arctander Vik, PhD Presentasjon på Forum for offshore miljøovervåking 2014, Miljødirektoratet, Oslo 22.10.2014 1
Innhold i presentasjonen Arbeidsgruppen Bakgrunn Prosjektplan- Prøvetaking og analyser Beskrivelse av teknologi for rensing av borekaks Erfaring miljøeffekter utslipp av vannbasert borekaks Modellering-eksponering vannsøyle og sediment Analyseresultat Miljørisikovurdering Konklusjon/anbefaling 2
Prosjektets arbeidsgruppe Einar Lystad Norsk olje og gass Statoil: Torgrim Svendsen, Ståle Teigen, Nina Aas, Tone Karin Frost, Det norske: Kjell Jødestøl og Arild Saasen Total:Gunnar Aavik og Mikkel Fjeldheim Lundin: Geir Olav Fjeldheim ConocoPhillips: Stian Robert Breivik Eni: John Eirik Paulsen 3
Bakgrunn Urenset oljebasert borekaks forbudt å slippe til sjø Transport av kaks for rensing og deponering på land Vannbasert borekaks kan slippes til sjø Utslipp av solids til sjø krav om oljeinnhold < 10 g/kg t.s. Utslipp av renset oljebasert kaks (varmebehandling) er godkjent på engelsk sokkel (fra 2003) Norsk oljeindustri trenger alternative miljøløsninger for håndtering av oljebasert borekaks Alternative renseteknologier er under utvikling nasjonalt og internasjonalt TCC varmebehandling dokumentert å levere solids << 10 mg/kg t.s.
Prosjektplan Gjennomgå driftserfaring med TCC teknologien Litteraturgjennomgang miljøeffekter av utslipp av vannbasert borekaks Innhente prøver av oljebasert borekaks inn og ut av TCC enheter Analysere prøvene: miljøgifter og partikkelstørrelse, økotoksikologiske analyser av renset borekaks Sedimenteringstester og utlekkingstester gjennomføres på renset borekaks Gjennomgå resultater av spredningsmodellering av utslipp av TCC renset oljebasert borekaks fra en offshore platform Gjennomføre miljørisikovurdering av offshore utslipp av renset oljebasert borekaks Sammenligne miljøeffekter av utslipp av renset oljebasert borekaks med utslipp av vannbasert borekaks
Prøvetaking og analyser 4 prøveserier; 3 fra Mongstad (TWMA) og 1 fra Cuxhaven (MI) Prøver delt for ulike analyser Innløp Eurofins: THC, PAH, Tungmetaller Aquateam: Utlekking/sedimentering partikler, økotoks utlekking (Skeletonema, Acartia, Microtox, MARA) og miljørisikovurdering Utløp Biotrix: Rauåte (eksponering til partikler), Corophium (eksponering til sedimentert borekaks 6
Teknologi og leverandørinfo om renset kaks Innløp OBM Gjenvinning av olje Ingen ekstern tilførsel av varme Datablad leverandør THC: 2,3 g/kg t.s. Totalinnhold aromater: 178 mg/kg t.s. PAH: 1,1 mg/kg t.s. Vann Gjenvunnet baseolje utløp renset kaks til sjø? Bekrivelse Spesifikasjon Beste resultat Restolje i behandlet kaks (ppm) <2000 200 Partikler i gjenvunnet baseolje (ppm) <1000 <20 Kokepunkts reduksjon i gjenvunnet baseolje ( C) <5 0 Vanninnhold i gjenvunnet baseolje (%) <1 <0,5 Olje i vannfase (ppm) <1000 <50 7
Erfaringer offshore test UK (Total, 2010) Oljekonsentrasjon (%- 1/10 g/kg t.s.) behandlet kaks sluppes til sjø 0,04 % = 0,4 g/kg t.s. 0,05 % Konsentrasjon av olje (ppm) i vann etter behandling av oljebasert kaks 10 mg/l
Baseolje (EDC 95/11/ Clairsol NS ) Innhold : Lavaromatisk petroleumsdestillat parafintype C18-C22 Økotoksdata Giftighet LC/EC 50 : 100 000 Bioakkumulering : Log Pow : 6 Bionedbrytbarhet: 100 % Gjenvinnes 9 - Classification: Internal 2010-05-03
Mulige miljøeffekter av utslipp av renset oljebasert borekaks Fire eksponeringsformer til marine organismer Utlekking av stoffer ved desorpsjon fra suspenderte kakspartikler til vannmassene, Tilsvarende utlekking fra sedimenterte partikler til porevannet Fysisk belastning av suspenderte partikler på pelagiske organismer Fysisk belastning på bunnorganismer
Miljøeffekter (solids) utslipp vannbasert borekaks Effekter på sedimentlevende organismer opp til 250 m fra utslippssted Koraller fjerner nedslamming på > 6 mm og < 19 mm Suspensjon av kaks med barytt har redusert vekst og fødeopptak av juvenil torsk Effekter ned til 0,5 mg TSS/l på torsk og blåskjell Tilleggsbelastning på 0,15 mg TSS/l gir stresseffekt på fytoplankton Lite sannsynlig med akkumulerende effekt i vannsøylen Dypvannskorall Lophelia pertusa 11
Miljøeffekt vannbasert borekaks Utvikling THC og Ba på Troll B og C Utslippsdyp 330 m Kaks kontaminert med vannbasert borevæske Undersøkelser 2004; 2007 & 2010
Miljøeffekt vannbasert borekaks Oljeinnhold i kaks varierer fra 0,1 0,3 % Upåvirket biodiversitet THC på enkelte stasjoner nær utslipp: ~30 mg/kg t.s umiddelbart etter utslipp, < 25 mg/kg t.s (limit background concentration; LBC) etter 3 år < bakgrunnsnivå; 10 mg/kg t.s. etter 6 år THC Ba viser stasjoner eksponert for borekaks
Eksponering i vannsøyle og sediment - Spredningsmodellering akkumulert maks. kons. partikler i vannsøyle Sommersituasjon Vintersituasjon Ivar Aasen; 113 m vanndyp Utslipp 1 m under havoverflaten Antatt THC 5g/kg t.s. & 1,1 mg/kg t.s. PAH maks konsentrasjon i vannkolonne 1-5 ppm
Spredning av utslipp fra rigg på havbunnen Maks 1,8 mm
Prøver og resultater Prøve 12 ¼" seksjon Formasjon Formasjon dybde (m) gruppe navn 1935-1957 41 1957-1977 Rogaland Lista 1977-1996 38 2129-2158 Sheltland Svarte 2158-2205 Cromer 2205-2226 Rødby Knoll Bergart Leirskifer 12 1/4 " Kalkstein 12 ¼ " C Ukjent Ukjent Ukjent Ukjent 17 1664-1712 Ukjent Hordaland Brynhild Leirskifer innslag dolomitt 17 ½ " Prøve-ID Dato Anlegg Inn 41 Ut 41 Inn 38 Ut 38 Inn C Ut C Inn 17 Ut 17 22/1 Mongstad 22/1 Mongstad 1/7 Cuxhaven 27/8 Mongstad
Partikkelstørrelse borekaks Øverst analyser med Malvern-Laser diffraksjon. Nederst FlowCam analyser (image analyser)
Mikroskopibilder borekakset
Sedimenteringsforsøk A) Etter 1 minutt b) Etter 10 minutter c) Etter 60 min d) Etter 24 timer Leiren sveller, flokkulerer, sedimenterer og danner støvlag på toppen når prøvene står i ro
Turbiditet NTU Resultat sedimentering 1600 1 min 1400 1200 1000 800 600 3 min 10 min Ut 38 Ut 41 Tyskland 1 Mongstad 270813 400 24 t 200 72 t 60 min 0 0:00 0:01 0:14 2:24 24:00 240:00 Timer etter forsøkstart
Resultat av sedimentering Små partikler sedimenterer sammen med store i sjøvann leirsvelling/koagulering
mg THC / kg TS Olje innløp versus utløp (mg/kg t.s.) 1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 1 >C5-C8 >C8-C10 >C10-C12 >C12-C16 >C16-C35 SUM THC Leirstein inn (41) 25 25 1400 59000 61000 120000 Leirstein ut (41) 12 29 34 370 2200 2700 Kalkstein inn (38) 25 25 1600 84000 87000 170000 Kalkstein ut (38) 10 22 28 240 1200 1500 Leirstein inn (17) 3 87 2000 5000 17000 69000 Leirstein ut (17) 8 15 27 700 3500 4300 Cuxhaven inn 3 29 1300 16000 710 18000 Cuxhaven ut 3 19 66 590 180 860 Olje 120 2,7 170 1,5 69 4,3 18 0,86
Analyse av behandlet borekaks mg/kg t.s. sammenlignet med fargeklassifisering av sediment i kystfarvann Parameter Ut 38 Ut 41 Ut 17 Ut C (mg/kg TS) Olje (sum C5-C35) 1500 2700 4300 860 PAH (sum 16 PAH)* 0,023 0,053 1 0,39 Barium 7800 6900 160 510 Arsen 4 5,6 8,4 7,8 Bly 28 23 30 21 Kadmium 0,08 0,22 0,13 0,13 Kobber 180 41 25 31 Krom 24 28 24 22 Kvikksølv 0,07 0,087 0,025 0,008 Nikkel 27 31 26 17 Sink 200 140 55 86 *farge for den dårligste klasse PAH gir
Analyse av utlekkingsvann 1kg/10 L sammenlignet med fargeklassifisering av sjøvann i kystfarvann Parameter Ut 38 Ut 41 Ut 17 Ut C Olje (sum C5-C35) 420 µg/l 380 µg/l 68 µg/l 41 µg/l PAH (sum 16 PAH)* 0,35 µg/l 0,06 µg/l 0,17 µg/l 0,092 µg/l Barium 110 µg/l 94 µg/l 140 µg/l 140v Arsen 2,60 µg/l 2,3 µg/l 16 µg/l < 1 µg/l Bly 0,71 µg/l 0,31 µg/l < 0,2 µg/l 0,26 µg/l Kadmium < 0,2 µg/l < 0,2 µg/l < 0,2 µg/l < 0,2 µg/l Kobber 59 µg/l 46 µg/ 17 µg/l 26 µg/l Krom 9 µg/l 10 µg/l 2,4 µg/l 3 µg/l Kvikksølv < 0,05 µg/l < 0,05 µg/l 0,08 µg/l < 0,05 µg/l Nikkel 46 µg/l 40 µg/l 46 µg/l 45 µg/l Sink 3,2 µg/l 3,1 µg/l 10 µg/l 6,1 µg/l *alle PAH er i grønn
Toksisitet av utlekkingsvann Beregnet toksisitet basert på målte konsentrasjoner og toksisitet (Toksisitetsenheter- TU) Målt toksisitet: utlekkingsvann Målt toksisitet partikkeleksponering til Rauåte Målt toksisitet sediment eksponering, Corophium
Vol % utlekkingsvann Toksisitet av utlekkingsvann Sammenligning mellom beregnet og målte verdier 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Lite toksisk 38 ut 41 ut 17 ut C ut 20% 10% 0% Teoretisk EC50 MARA Cu utslagsgivende i teoretisk beregnet toksisitet! Stammer fra partiklene Microtox EC50 Skeletonema EC50 Acartia LC50 Mye toksisk Acartia overlever ved eksponering til 100 % utlekkingsvann; Skeletonema < 20 % (dvs. 5 ganger fortynning); Teoretisk beregnet ~ 10% (10 ganger fortynning)
Toksisitet av partikler; Rauåte dødelig belastning med/uten partikler Prøve Calanus finmarchicus Uten partikler Med partikler LD50 96h LD10 96h LD50 96h LD10 96h Ut 38 >20 g/l >20 g/l 8 g/l 5 g/l Ut 41 >20 g/l >20 g/l 20 g/l 13 g/l Ut 17 18 g/l 14 g/l 4 g/l 2,1 g/l Ut C >25 g/l >25 g/l 15 g/l 1,4 g/l Kontroll-sediment 1 g/l med partikler 20 g/l med partikler
målt partikler ved eksponering (g/l) Eksempel for prøve 38 Overlevelse (%) som f(dose borekaks) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ut 38 2,4-5µm 5-60µm Totalt 0 5 10 15 20 25 Dose (g/l) Sammenheng mellom dose og faktisk mengde i prøvene (eksponeringskonsentrasjon)
Overlevelse Rauåte Høyeste dose 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Uten Partikler Med Partikler Ut 38 Ut 41 Ut C, ph 8,9 Ut 41 Ut 38 UtC, ph 9,2 Ut 17 Ut 17 0% 20% 40% 60% 80% 100% Oksygenmetning
Overlevelse Rauåte Høyeste dose 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Ut 41 Totalt partikkelinnhold 5-60 µm partikler 20% Ut 38 Ut C 10% 0% Ut 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Partikler g/l
Toksisitet i sediment Prøve Corophium volutator LC50 10d NOEC 10d Ut 38 50 % 25 % Ut 41 63 % 25 % Ut 17 > 100 8% Ut C ca.100 % <8% 50 % = 500 000 g/kg sediment
Toksisitetstesting og risiko i vannsøyle Lavest LC50 for utlekkingsvann 18-29 % (Tilsvarer 18-29 g/l kaks) LC10 for Rauåte 1 og 13 g/l kaks dose; eller ved ~~ 0,05 g/l reell partikkelkonsentrasjon= 50 mg/l Forventet miljøkonsentrasjon: 1-5 ppm (1-5mg/l)
PEC/PNEC i sediment Ved bruk av Miljødirektoratets miljøstandarder for sedimenter i kystfarvann Parameter: Ut 38 Ut 41 Ut 17 Ut C Maksimum PEC/PNEC i kakset ingen fortynning i sediment Olje 8,0 9,6 6,0 <4 PAH 0,11 0,2 9,3 1,2 Metaller 2,14 0,72 0,60 0,40 Barium 9,2 8,1 0,19 0,60 Maksimum PEC/PNEC i sediment-fortynning (Max dybde 50m *50 m: 1,8 mm/50mm) Olje 0,29 0,34 0,21 <0,14 PAH 0,004 0,007 0,33 0,043 Metaller 0,08 0,03 0,022 0,021 Barium 0,33 0,29 0,007 0,02
Toksisitetstesting og risiko i sediment NOEC Corophium i sediment 15-25 % Maksimal sediment konsentrasjon: 3,6 % NOEC Korallarten Lophelia pertusa: 6 mm slam Maksimal nedslamming : 1,8 mm
Torgeir Bakkes uavhengig vurdering av rådata fra denne undersøkelsen Fire ulike former av eksponering til marine organismer ved utslipp fra TCC til marint miljø: Utlekking av stoffer ved desorpsjon fra suspenderte kakspartikler til vannmassene, Tilsvarende utlekking fra sedimenterte partikler til porevannet Fysisk belastning av suspenderte partikler på pelagiske organismer Fysisk belastning på bunnorganismer Miljøeffekter av utslipp av varmebehandlet oljebasert borekaks: Liten grunn til å forvente at effektene av de to typer kaks vil være vesentlig forskjellige på naturmiljø og bunnhabitatene.