TEMA: KLIMA OG SPILDEVAND Klimaemissioner i spildevandssektoren - hvad er status, og hvor er vi på vej hen?

KLIM KLIM A OG A OG S S VAND VAND PILDE PILDE

Jeanette Agertved Madsen

Jacob Kragh Andersen

Klimaemissioner i spildevandssektoren hvad er status, og hvor er vi på vej hen?

At opfylde FN’s ambitiøse verdensmål i 2030 – vores verdensmål – betyder, at vi ikke kan fortsætte, som vi plejer. Det viser den seneste IPCC-rapport med al ønskelig tydelighed… Vi skal handle nu.

TEKST: UDVIKLINGSCHEF JEANETTE AGERTVED MADSEN OG SENIOR PROCESINGENIØR JACOB KRAGH ANDERSEN, ENVIDAN A/S FIGURER: ENVIDAN, DTU MILJØ, VARGA-PROJEKTET

I dette tema sættes der fokus på klimaemissioner i spildevandssektoren. Hvilke reguleringsmæssige initiativer er gennemført, og hvilke er på vej? Hvor står spildevandssektoren? Hvordan kan vi i partnerskaber mellem forsyningsselskaber, universiteter, teknologileverandører og rådgivere bidrage til reduktioner af klimaemissioner og til den grønne omstilling generelt?

Rammesætning og regulatoriske tiltag

Regeringen implementerede i 2020 en ny klimalov med en målsætning om at reducere udledning af CO2 med 70 procent i 2030 målt i forhold til niveauet i 1990. Dette blev fulgt op af en klimaplan for en grøn affaldssektor og cirkulær økonomi, som ligeledes blev implementeret i 2020. Klimaplanen indeholder blandt andet et mål om reduktion af lattergasemissionen fra danske renseanlæg med 50% og indførelse af en grænseværdi for lattergasemissionen for renseanlæg større end 30.000 PE senest i 2025.

Disse nationale målsætninger har betydet, at rigtig mange forsyningsselskaber nu justerer fokus fra energi til klima. Det faktum, at CO2 aftrykket fra det danske elmix bliver lavere grundet stigende andel af grøn strøm i elnettet, betyder, at det relative bidrag fra blandt andet lattergas og metan til forsyningsselskabernes samlede CO2 regnskab bliver større. Det er altså ikke længere tilstrækkeligt at spare på energien eller at producere mere biogas, hvilket blev synliggjort med resultatet fra Parismodellen for vandsektoren. Parismodellen blev introduceret af Miljøministeriet i 2021 og i den forbindelse blev alle danske forsyningsselskaber opfordret til at indrapportere status for forsyningens CO2 emission samt forsyningens målsætninger for reduktion af CO2 emissioner hen over de kommende 15 år. Et resultat af arbejdet med Parismodellen er branchens ambitiøse mål om en energi og CO2 neutral dansk vandsektor i 2030. Regeringens Klimapartnerskab for affald, vand og cirkulær økonomi (2019) har anvendt en struktur for CO2 regnskaber indenfor tre områder (scopes) i overensstemmelse med den internationale standard Greenhouse Gas Protocol. Disse scopes omfatter direkte CO2 udledninger fra en virksomheds produktion (scope 1), CO2 emissioner relateret til produktion af den energi, virksomheden køber – for eksempel el og fjernvarme (scope 2) samt emissioner relateret til leverandørkæden, og emissioner forbundet med anvendelse og bortskaffelse af produkter (scope 3). I Figur 1 illustreres definitioner af scope 1, 2 og 3 med udgangspunkt i vandsektoren.

Generelt har danske forsyninger og spildevandssektoren primært arbejdet med reduktioner af klimaemissioner fra scope 1 og scope 2, hvorfor emissioner fra scope 3 almindeligvis ikke, eller kun delvist, indgår i klimaopgørelserne. Figur 2 viser eksempler på konkrete emissioner fra scope 1 og scope 3 (nedstrøms), som er nogle af de mest signifikante drivhusgasemissioner fra renseanlæg. Udvalgte emissioner er yderligere beskrevet i temaboksene på næste side.

For de direkte emissioner (scope 1) har både Miljø og Energistyrelsen støttet projekter til at øge viden om emissioner af lattergas og metan fra renseanlæg. Med tilskud fra MUDP’s lattergaspulje har en række forsyninger installeret lattergassensorer på renseanlæg, og datagrundlaget herfra er opsamlet, analyseret og har resulteret i en ny emissionsfaktor for lattergas på 0,84% af total kvælstof i indlø

bet til det biologiske rensetrin (Miljøstyrelsen, 2020a). I en ny rapport fra Energistyrelsen er emissionen af metan fra renseanlæg med biogasproduktion opgjort til gennemsnitligt 7,7% af den totale produktion (Energistyrelsen, 2021). Begge værdier er høje og har en signifikant påvirkning af den samlede udledning af CO2 fra renseanlæg. Der forventes regulatoriske initiativer i forhold til nedbringelse af metanemissioner fra danske biogasanlæg, hvilket vil være i tråd med aftalen mellem 104 lande på det seneste COP26 møde i Glasgow (2021), hvor der er opnået enighed om en reduktion af metanemissionen på mindst 30% globalt set i 2030. Drivhusgasserne har politisk bevågenhed og næste skridt, som kan understøtte nedbringelse af CO2 emissionen kan være en gradvis stigende klimaafgift på op imod 1.500 DKK/t CO2, foreslået af Klimarådet (2018), hvilket vil skabe et drive for implementering af nye innovative teknologier.

De danske initiativer indgår i et arbejde om fælles principper for klimaopgørelser i vandsektoren i de nordiske lande. EnviDan har været tovholder og de nordiske brancheorganisationer for vandselskaber, DANVA, Svenskt Vatten, Norsk Vann og FIWA har deltaget i arbejdet. Resultaterne af projektet forventes at påvirke principper for klimaopgørelser på EUniveau, og de ambitiøse danske initiativer på klimaområder er en vigtig inspirationskilde.

I vores bestræbelser på at indfri klimamål må vi ikke få CO2 tunnelsyn og glemme de øvrige 16 verdensmål eller bæredygtighed. Det faktum, at 80% af verdens spildevand ikke renses kalder på fokus på andre verdensmål samtidigt. I fællesskab kan vi i vandsektoren understøtte både den grønne omstilling og den danske vandvision gennem demonstration af teknologiske løsninger med eksportpotentiale.

Figur 2. Fokus på scope 1 og scope 3 (nedstrøms) emissioner fra renseanlæg. De grønne pile repræsenterer besparede emissioner, som for eksempel undgået produktion af fossil el og varme eller undgået produktion af gødning ved anvendelse af slam på landbrugsjord.

Konkrete projekter og tiltag

I dette afsnit gives et overblik over udvalgte signifikante emissioner fra renseanlæg med fokus på direkte emissioner fra driftsfasen (scope 1), indirekte emissioner (scope 3, nedstrøms) samt emissioner forbundet med bygge- og anlægsfasen (scope 3, opstrøms).

Direkte emission af lattergas (scope 1)

På lattergasområdet er der de seneste år igangsat en lang række udviklings og demonstrationsprojekter, og der foreligger nu en større viden om muligheder for at reducere emissionen fra renseanlæg. Fra Fyrtårnsprojektet VARGA (Vand Ressource GenvindingsAnlægget) foreligger nu tre års onlinedata af lattergasemissionen på Avedøre Renseanlæg, BIOFOS. Målingerne er foretaget med sensorer fra Unisense Environment og viser både store daglige variationer og variationer med årstiden, se Figur 3. I VARGAregi er der foretaget en række forsøg med henblik på reduktion af emissionen. Resultaterne viser, at der gennem relativt simple tiltag, som regulering af slamkoncentration og beluftning samt sikring af tilstrækkeligt kulstof til denitrifikationsprocessen, kan opnås reduktioner af lattergasemissionen på 3080%. Hos Skanderborg Forsyning er der gennemført et projekt omhandlende realtidsstyring af lattergasemissioner med tilsvarende reduktioner (Miljøstyrelsen, 2020b). Resultater fra dette projekt kan du læse om på side 35. I de kommende år vil der foreligge mange flere resultater fra de mere end 30 danske forsyninger som på nuværende tidspunkt har installeret lattergassensorer (jf. Mikkel Holmen Andersen fra Unisense Environment). Netop flere målinger over længere perioder og under forskellige driftssituationer var hovedbudskabet i afrapportering fra MUPD Lattergaspuljen (Miljøstyrelsen, 2020a).

EnviDan deltager i flere nye MUDPprojekter med fokus på reduktion af lattergasemissionen. I ARES (Aktiv Reduktion af Emissioner fra Spildevandsanlæg) foretages emissionsmålinger hos Aarhus Vand, BIOFOS og Vandcenter Syd, og der igangsættes en række vidensopbyggende tiltag samt implementering af styring af de biologiske processer. I det helt nye projekt, NACAT (N2O Abatement by CAtalytic Treatment) fokuseres på mulighed for destruktion af lattergas med katalysatorteknologi fra Haldor Topsøe. I projektet deltager forsyningerne Hillerød, Tårnby og VandCenter Syd, som har overdækkede procestanke.

Direkte emission af metan (scope 1)

Metantab fra renseanlæg med biogasproduktion er undersøgt i et nyt stort projekt (Energistyrelsen, 2021). Afrapporteringen viser, at der i gennemsnit er et metantab på 7,7% af den totale produktion af biogas (metan). Dette skal sammenlignes med et forventet metantab på blot 1 %, hvilket der er regnet med i Energistyrelsens Klimafremskrivning 2021. Der er flere gode grunde til at gøre noget ved så høje metantab. For det første er metan et værdifuldt produkt, som typisk anvendes til el og varmeproduktion, men også kan afsættes til bygas eller naturgasnettet, hvis det findes i nærheden. Samtidig påvirker en så høj emission CO2 regnskabet negativt. Faktisk ophæves den klimagevinst, som biogasproduktionen medfører, allerede ved metantab på hhv. ~3 % og ~10 % alt efter, om biogassen anvendes til el og varmeproduktion eller afsættes til naturgasnettet (forfatternes egne beregninger). Tiltagene til reduktion af metan er primært relateret til stop af lækager omkring rådnetank og gassystem samt overdækning af åbne slam

Figur 3: a) Lattergasemission (i mg N2O-N/l) fra fire procestanke på Avedøre renseanlæg målt over en periode på ca. 2 år baseret på målinger med Unisense lattergasmåler (VARGA-projektet).

KLIM KLIM A OG A OG S S VAND VAND PILDE PILDE

Figur 4. Målinger af metan og lattergas vha. sporstofmetode (DTU Miljø, ARES projektet). Område 1 (rødt) er området om- kring rådnetanke og gassystem og den røde fane repræsenterer metanemissioner herfra. Område 2 (lilla) er procestankene og den lilla fane repræsenterer lattergasemissioner herfra.

lagertanke. Effekten ved overdækning af en slamlagertank belyses blandt andet i ARESprojektet, hvor VandCenter Syd har målt metanemissionen fra et åbent slamlager (målt til ca. 40% af det samlede metantab) og efterfølgende måler igen, når en ny overdækket slamlager tank med vakuumsystem til at maksimere metanopsamlingen er i drift i foråret 2022. Der måles også totalemissioner af metan (og lattergas) fra hele renseanlægget ved hjælp af en sporstofmetode udviklet af DTU Miljø, se Figur 4.

Indirekte emissioner, nedstrøms (scope 3)

Langt de fleste nævnte emissioner i denne artikel er negative bidrag i en klimaopgørelse, men der er også positive bidrag at hente (også kaldet besparede emissioner). Disse er især relateret til scope 3 nedstrømsemissioner, mere specifikt anvendelse af biogas, anvendelse af slam og udvinding af termisk energi fra det rensede spildevand.

Biogas: Den mest almindelige måde at anvende biogassen fra danske renseanlæg i dag er afbrænding i gasmotorer resulterende i produktion af el og varme. Der kan opnås støtte til el produceret fra biogas, så det er i dag en god forretning. Andre anvendelsesmuligheder af biogassen kan dog give større klimabesparelser, for eksempel direkte levering til bygasnet eller opgradering til naturgaskvalitet, til erstatning af naturgas eller brændstof til køretøjer.

Slam: I Danmark slutdisponeres slam på landbrugsjord (78%), til forbrænding (14 %) eller til kompostering eller lignede behandling (8%) (Miljøstyrelsen 2020c). Et alternativ kan være nye teknologier som for eksempel pyrolyse, hvor biokullet, som produceres, binder kulstoffet i jorden i 5001.000 år.

Termisk energi: Det er muligt at udvinde termisk energi fra det rensede spildevand ved hjælp af varmepumper. Dette kan være rigtig interessant, hvis der er et fjernvarmenet i umiddelbar nærhed af renseanlægget.

Der er således flere tiltag, som kan reducere emissioner nedstrøms, dog er der teknologiske og/eller regulatoriske udfordringer ved flere af de nævnte tiltag.

Indirekte emissioner, opstrøms (bygge og anlægsprojekter) (scope 3)

Ifølge Regeringens Klimapartnerskab for Bygge og Anlægssektoren (2019) kommer 30% af Danmarks CO2 udledning fra bygge og anlægssektoren (bygninger, broer og veje), 20% stammer fra opvarmning og drift og 10% fra produktion af byggematerialer samt bygge og anlægsprocessen. Dette viser med al tydelighed, at der er behov for at sætte fokus på bygge og anlægsfasen også i vandsektoren, da mange danske forsyninger kontinuert gennemfører anlægsprojekter og periodevis endda meget store bygge og anlægsprojekter, som for eksempel opførelse af nye centraliserede renseanlæg.

I EnviDan har vi på en stor udbygningsplan (i Sverige) vurderet CO2 emissionen i driftsfasen samt beregnet et estimat på emissionen fra beton og stål i anlægsfasen. Alle beregnede scenarier havde et CO2 positivt driftsregnskab og et CO2 negativt anlægsregnskab. Beregningen viste, at CO2 emissionerne fra anlægsfasen (beton og stål alene) først var ”tjent ind” efter seks til 19 års drift af anlægget afhængig af scenarie.

I et netop afholdt DANVA webinar ”Bæredygtighed i vandsektoren” fortalte forskellige oplægsholdere om deres spæde start på at rykke på denne dagsorden i forhold til vurdering af bæredygtige byggematerialer, implementering af bæredygtighedskrav i udbud og i indkøbspolitikker. Som et resultat af webinaret blev DANVA opfordret til at etablere et nyt netværk med fokus på bæredygtighed i vandsektoren. Et nyt Fyrtårnsprojekt, kaldet Fremtidens grønne byggeplads, støttet af Miljøstyrelsens MUDPprogram, sætter fokus på grøn omstilling af bygge og anlægsbranchen og skal i løbet af de næste tre år undersøge effekten af forskellige tiltag. Som et kærkomment tiltag, indføres der CO2 krav til nybyggeri i Bygningsreglementet allerede i 2023.

Referencer

Energistyrelsen 2021. Målrettet indsats for at mindske metantab fra danske biogasanlæg: https://ens.dk/sites/ens.dk/ files/Bioenergi/metantab_rapport.pdf Miljøstyrelsen 2020a. MUDP Lattergaspulje Dataopsamling på måling og reduktion af lattergasemissioner fra renseanlæg: https://mst.dk/ media/ 207066/rapport_n2o_endelig.pdf Miljøstyrelsen 2020b. Måling af lattergasemission fra Skanderborg Centralrenseanlæg: https://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2020/11/9788770382458.pdf Miljøstyrelsen 2020c. Affaldsstatistik 2019: https://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2020/12/9788770382496.pdf