B. Kísérleti rész
4 HEEB kezelési eljárások életciklus-elemzése
4.2 A technológiai folyamatok leltárelemzése (LCI)
Az életciklus-elemzés leltára a 2. fejezetben is vázolt módon a technológia folyamatainak input-output adatait, a működéssel kapcsolatos feltételezéseket tartalmazza. Az adatok a laboratóriumi mérésekből, a GEMIS, CPM LCA, ProBas, EU LCA adatbázisokból valók (Fritsche and Schmidt 2007; CPM 2012; Probas 2012; JRC 2012a; JRC 2012b).
4.2.1 A reverz-logisztika leltára
A 2005 és 201319 között begyűjtött hulladék mennyiségét éves bontásban az 54. ábra szemlélteti. Legnagyobb mennyiségben a nagy háztartási gépek kerültek hulladékba (1. kat.
10 000-26 000 tonna), amit a szórakoztató elektronika (4. kat. 2000-4000 tonna). utána az IT eszközök (3. kat. 1000-8000 tonna), majd a háztartási kisgépek ( 2. Kat. 500-4000 tonna) követnek. Összességében 15 000-45 000 tonna HEEB került be az EoL szakaszba.
54. ábra: Adott évben begyűjtött HEEB mennyisége kategóriákra bontva (*az Országos Hulladékgazdálkodási Ügynökség becsült adatai)
A HEEB az előző fejezetrészben említett utakon juthat a feldolgozókhoz. Az 55. ábra vázlatosan szemlélteti a visszagyűjtés modelljét. A HEEB forrása többnyire a városban található, ahonnan lakossági aktivitás során személyautóval kerül a hulladékudvarokba, kereskedőkhöz (visszagyűjtési akciók), vagy a gyűjtőpontokhoz. További opció a nagy háztartási eszközök szállítása a kereskedő által fogyasztói megrendelésre kisbusszal (csereakció). A köztisztasági szervezetek által működtetett gyűjtőpontos akciók során a hulladék 7,5 tonnás kisteherautóval kerül a hulladékudvarokba. A két gyűjtőpontból (hulladékudvar, kereskedő) 12 tonnás teherautóval szállítják a feldolgozás helyszínére.
19 2009-2011 közötti időszakról adatok nem találhatók
85 Minden esetben csak a hulladékkal terhelt szállítást vettem figyelembe, és az eredmények az esetleges üresjáratokat nem tartalmazzák.
55. ábra: A modellezett begyűjtési útvonalak
A HEEB kategóriája is befolyásolja a szállítási módszert, az alapforgatókönyvről a 15.
táblázat mátrixa informál, amitől a különböző forgatókönyv analízisek során természetesen el lehet térni, így a modellt egy reális esethez igazítani.
Alap esetben a fogyasztó 10%-ban szállítja saját maga a nagy elektronikai eszközét (1. kat.) a kereskedőhöz, akinek kötelessége azt átvenni. Gyakran ez szorosan összekapcsolódik valamilyen csereakcióval. Csereakció híján 15 %-ban közvetlen a hulladékudvarban adja le, valamint 75%-ban a kereskedő az újonnan vásárolt eszköz házhozszállításakor gondoskodik a HEEB elviteléről. A kereskedőtől a feldolgozóhoz a hulladékot (lásd 55. ábra) 100%-ban a feldolgozó szállítja egy nagyobb kapacitású tehergépkocsival.
A 2-7. kategóriák esetében – kivétel az 5. –, mivel az a modellben nem szerepel – 98%-ban a fogyasztó vállalja a kereskedőnél a leadást, a hulladékudvarba vagy annak egy gyűjtőpontjára történő szállítását. A hasznosító pedig a mennyiséget teljes egészében maga gyűjti be a hulladékudvartól, illetve a kereskedőtől.
15. táblázat: A HEEB szállításának megoszlása a résztvevők között m/m%-ban az alap forgatókönyv szerint
A szállítóeszközök input-output (I/O) táblázata az V. mellékletben található. Az emissziós profil generálásához a (Fritsche and Schmidt 2007) és (GaBi_4 2010; Volz 2008;
IKP_Stuttgart and PE_Europe 2003) irodalmakat használtam.
Mielőtt a hulladék az aprító berendezésbe kerül, azonos komponenseket nagy arányban tartalmazó frakciókra kell szétválogatni. Ilyen például a CRT üveg kiszerelése, a beton nehezék, vagy egyéb üveg alkatrészek, fémek, műanyagok kibontása. Ennek egy része csak manuális, más része fél-automatizálva is elvégezhető. Az 16. táblázat tájékoztat a lehetséges komponensek szétszerelésének egységnyi idejéről. Ez a szakasz így a tejes feldolgozási kapacitás egy limitáló eleme.
87 16. táblázat: A teljesen manuális bontás, valamint a félautomata bontás kapacitása (láncos törő) (“MeWa-Recycling Hivatalos Honlap” 2008; Spengler, Ploog, and Schröter
2003)
Másik bontási lehetőség a láncos törő (2.2.1. fejezet). A készülékben megbontott HEEB-et aztán kézzel kell szétválogatni. A minimálisra csökkentett emberi erő alkalmazása szignifikánsan megnöveli a feldolgozási kapacitást (lásd 16. táblázat „félautomata‖ oszlop).
A manuális bontásnál minden kategóriában a különböző munkaigény miatt különböző bontási idővel és ezért kategóriánként különböző bontási energiaigénnyel kell számolni. Az elektromos energia fogyasztás a bontóeszközök működéséből származik (lásd 17. táblázat).
17. táblázat: A manuális bontás input-output táblázata (elektromos vagy sűrített levegős eszközök, HEEB kategóriákra bontva) (APEX 2012; Desoutter 2012; Spengler,
Ploog, and Schröter 2003)
A fél-automatizált bontásnál a modell a nagy gépeket tömörítő kategóriákban (1, 8-10. kat.) 8,1 tonna / óra kapacitással számol, míg a 2-7 kategóriák esetében 20 tonna / órával.
Minden esetben minimális porképződéssel (0,01 %-a az input anyagnak) és súrlódási hő keletkezésével is számolunk (10 %-a az input energiának).
kategóriák kapacitás
1 490,91 2 262,11 8,10 12 441,60 0,49 2 262,11
2 156,60 721,61 20,00 30 720,00
3 85,23 392,76 20,00 30 720,00
4 133,33 614,40 20,00 30 720,00
6 133,33 614,40 20,00 30 720,00
7 70,42 324,48 20,00 30 720,00
8 490,91 2 262,11 8,10 12 441,60 0,49 2 262,11
9 490,91 2 262,11 8,10 12 441,60 0,49 2 262,11
10 490,91 2 262,11 8,10 12 441,60 0,49 2 262,11
manuális előválogatás
18. táblázat: A láncos törő input-output táblázata (MeWa 2007; MeWa 2008)
4.2.2 Az aprítás leltára
A modellben a következő háromféle aprítási eljárás működését vettem figyelembe, melyekkel durva és finomabb aprítékot lehet előállítani:
1. a fent említett láncos törő (keresztáramú bontógép), ami durva aprítékot produkál egészben betáplált hulladékból (lásd 18. táblázat)
2. a kalapácskorongos shredder, ami bontott hulladékot aprít finomabb szemcseméretűre 35 kWh/t (Christopher Drechsel 2008; C. Drechsel 2006; Christopher Drechsel 2006; Eldan 2012).
A durva aprítás a hulladék feltárását szolgálja a nagyobb alkatrészek könnyebb eltávolíthatóságának érdekében manuálisan és mágneses szeparátor segítségével. A kisebb teherbírású granulátorok a már elődarált hulladék jobb feltárását látják el, hogy a fémeket és műanyagokat egymástól el lehessen választani.
4.2.3 A mágneseses szeparáció leltára
Mindkét technológiában a vasfém frakció leválasztására a szállítószalag fölé függesztett mágnes szeparátor gondoskodik. A permanens mágnesnek a hulladék áram felett legfeljebb 40 cm-es magasságban kell elhelyezkednie, és 70-95 %-os leválasztási arány mellett nagy tisztaságú vasfém terméket eredményez. Az elektromágnes már magasabbra is helyezhető (Goudsmit 2006).
Alapvető különbség, hogy a permanens mágnes a szalag mozgatásán kívül nem igényel energiát, így áramfogyasztása 0,22 kWh/tonna aprított hulladék, míg a nagyobb hatásfokkal rendelkező elektromágnesnek – a mágneses erőtér előállítása miatt – 1 kWh/tonna aprított hulladék extra energiafogyasztása van (Goudsmit 2006; Steinert 2007b).
4.2.4 Az örvényáramú szeparátor leltára
Az örvényáramú szeparátor a finomra darabolt (granulátor, lásd 2.2.4. fejezet) hulladékból választja el a nem ferromágneses fémeket (alumínium és réz), valamint a műanyagokat. A
kategória 16,00 kWh 2-7 kategória 1,00 tonna
1; 8-10
kategória 1,00 tonna 1; 8-10
kategória 3,95 kWh
2-7
kategória 1,00 tonna 2-7 kategória 1,60 kWh
1; 8-10
89 mozgó alkatrészek, illetve a nem permanens mágnessel szerelt gépeknél az elektromágnesek működtetése elektromos áramot fogyaszt. Egy nagy teherbírású eszköz kapacitása 15 tonna/óra körül mozog, míg energiafogyasztása 0,6 kWh/tonna granulált hulladék (Eriez 2007a; Eriez 2007b; Eriez 2007c).
A különböző nem-vas fémek valamelyest rontják a szeparálás hatékonyságát. Így alumínium-réz-műanyag elegy szétválasztásánál kevésbé tiszta fém- és műanyagfrakciókat kapunk, mintha csak egyetlen fajta fém lenne a keverékben. Vasfém jelenléte egyenesen gátolja az örvényáramú szeparációt. A frakciók várható összetételét az 19. táblázat szemlélteti. A mágneses leválasztás után durván 5 %-nyi vas-fém visszamarad a hulladékáramban. Az örvényáramú szeparáció után ennek 1-1%-a kerül a réz illetve alumínium frakciókba, nagyobb része a maradékban landol. Az alumínium 92%-a, míg a réz 85%-a kerül a „saját‖ frakciójába, különböző mértékben elszennyezve a többit. Az „inert‖
anyagok más-más arányban gyűlnek fel a különböző anyagcsoportokban (Huisman 2003;
Lungu 2009; Zhang and Frossberg 1997).
19. táblázat: A komponensek megoszlása a leválasztás után a frakciókban
4.2.5 A kohósítás és pirolízis leltára
A két termikus NyHL kezelés során a fő modellezett folyamat maga a termikus eljárás, a kohósítás illetve pirolízis, valamint az azt követő SX/EW20 folyamat. A nemesfémek és egyéb
„speciális‖ fémek finomítását a modell tovább nem részletezi.
A kohósítás
Az 56. ábra a kohósítás kvalitatív leltárát ábrázolja. A réz és NyHL inputból több folyamaton át állítja elő a rendszer termékeit (lásd 56. ábra jobb oldal). A folyamat szíve az IsaSmelt kohó, aminek terméke a háttérrendszerbe került, úgymint kénsavgyártás, ólom és egyéb fémek finomítása.
56. ábra: A NyHL kohósítás modellje
20 solvent extraction/electrowinning – technológia a fémek kioldására, az oldat tisztítása extrakcióval, majd a fém kinyerése elektrolízissel