Ny metode omdanner biologisk avfall med kreftfremkallende stoffer til et nytteprodukt

Hvert år kastes milliarder av tonn med avfall. Et viktig ledd i en mer bærekraftig fremtid er å gjenbruke en større andel av avfallet og få det inn i et sirkulært løp. Når ressurser gjenbrukes, er det mindre behov for nye materialer. Dette er spesielt viktig for begrensede og ikke-fornybare ressurser.

Avfall vil typisk variere både i fysisk og kjemisk sammensetning. Ofte er det også forurenset av kjemikalier som må fjernes før det kan resirkuleres.

I sin doktorgradsavhandling har Erlend Sørmo undersøkt et miljøvennlig alternativ til behandling av forurenset biomasse: pyrolyse.

– Pyrolyse er forbrenning uten oksygen, forklarer han.

– I forsøkene mine har jeg behandlet forskjellige typer biologisk avfall med høy pyrolysetemperatur, typisk over 500 grader celsius.  

Testet vanlig avfall

Sørmo har testet effekten av pyrolyse på flere typer avfall det i Norge produseres mer enn 50 000 tonn av hvert år. Dette inkluderte treflispellets fra skogbruk, resttrevirke, hageavfall, rejekt fra biogassproduksjon med matavfall, og utråtnet- og avvannet avløpsslam.

– Jeg har analysert avfallet før og etter pyrolyse for å sjekke hva som skjer med miljøgiftene, sier Sørmo.

– Når pyrolysebehandlingen er gjennomført, står man igjen med en type biokull.

Biokull har absorberende evner, og kan brukes til å binde organiske miljøgifter. Det kan blant annet brukes i jordbruket for å forbedre jordas struktur. Tilskudd av biokull til jordsmonn kan også øke jordas evne til å binde karbon

Hormonforstyrrende og kreftfremkallende stoffer

Sørmos analyser viste at alle typene avfall innehold PFAS-stoffer før forbrenning. PFAS (per-og polyfluorerte alkyl-stoffer) er en stor gruppe stoffer som inneholder fluor. Fordi de er vann-, flekk- og fettavvisende finnes de i svært mange type produkter. De brytes også langsomt ned i naturen.

Dette, sammen med den utstrakte bruken, har ført til uheldige helseeffekter. PFAS-stoffer er særlig assosiert med hormonforstyrrelser og for å ha kreftfremkallende egenskaper.

Miljøgifter og tungmetaller

Videre inneholdt slam- og matavfallet klorholdige giftstoffer før forbrenning. Dette var såkalte polyklorerte dibenzodioksiner og -furaner, samt polyklorerte bifenyler (PCDD og PCDF).

– Utslipp av denne typen miljøgifter er et betydelig miljøproblem i Norge, påpeker Sørmo. Resttrevirket inneholdt de høyeste konsentrasjonene av tungmetaller, etterfulgt av mat- og slamavfall.

Pyrolyse er effktivt

De kjemiske analysene viste at pyrolyse er godt egnet til å fjerne mange av de ovennevnte giftstoffene.

– Et nøkkelresultat var at pyrolysetemperaturer over 600 °C resulterte i at cirka 97 % av PFAS-stoffene ble fjernet, sier Sørmo.

De samme temperaturene fjernet også mer enn 99 % av de klorholdige giftstoffene (PCDD og PCDF).

Tidligere har det blitt dokumentert at aktivt kull kan benyttes til å binde PFAS i jord, og dermed hindre spredning til vann og opptak i organismer.

– Biokull produsert fra forurenset avløpsslam ved 700 ºC kan ha tilsvarende gode egenskaper, forteller Sørmo.

– Dette åpner for nye løsninger for håndtering av et produkt som er en svært ressurskrevende utfordring å håndtere.

Mindre mobile tungmetaller

Tungmetallet kadmium fordampet nesten fullstendig ved temperaturer på 500 °C.

De fleste av tungmetallene samles opp i biokullet, men Sørmo forteller at den tilhørende miljørisiko sannsynligvis er lav ved bruk. 

Dette fordi metallenes mobilitet, blant annet deres evne til å bli tatt opp i naturen, blir sterkt redusert med økende temperatur.

Et oppsiktsvekkende funn var at det kan lekke like mye eller mer tungmetaller fra rent biokull som fra slambiokull i surt vann, tross flere ganger høyere konsentrasjoner i slamkullet.

Kan bli behov for ny renseteknologi

Målinger av røykgassutslipp fra prosessen viste at det å benytte pyrolysetemperaturer som er tilstrekkelig høye til å håndtere miljøgiftene (≥600 ºC) kan føre til forhøyede utslipp av klimagasser og forurensing.

De fleste av de målte utslippene var relativt lave sammenlignet med avfallsforbrenningsanlegg, men prosessoptimalisering og renseløsninger for røykgassen kan bli nødvendig dersom pyrolyse skal tas i bruk i storskala avfallshåndtering.

Bærekraftig alternativ til avfallshåndtering

Sørmos forskning viser at pyrolyse kan være et bærekraftig alternativ til avfallshåndtering og kan brukes til å omdanne forurenset organisk avfall til et nytteprodukt.

– Prosessen fjerner effektivt de fleste organiske forurensninger, sier han.

Biokullet som gjenstår kan muligens brukes som tilsetning til forurenset jord og redusere PFAS-utslippene ytterligere.

Sammenlignet med andre former for nedbrytning, deponering og forbrenning, resulterer pyrolyse i lavere klimagassutslipp. Dersom det brukes som tilskudd i jordbruket, bidrar det til økt karbonlagring, ettersom biokullkarbonet er så stabilt at det ikke slipper ut i atmosfæren igjen.

– Her er det potensial for nye sirkulærøkonomiske verdikjeder, avslutter han.