BBææredygtigredygtig indvindingindvinding ogog kalkfkalkfæældningldning-- anvendelseanvendelse afaf livscyklusvurderinglivscyklusvurdering (LCA)(LCA)

ErhvervsPhD af Berit Godskesen

Samarbejde mellem HOFOR og DTU Miljø

2 problemstillinger: 1. kalkfældning2. vandforsyningsteknologier

What is the problem ?

Motivation for miljMotivation for miljøøevaluering i evaluering i forsyningenforsyningen

2

Derfor miljDerfor miljøøevaluering i forsyningen!evaluering i forsyningen!

Der er trusler mod vores blå og grønne økosystemer !

Værktøjer til at evaluere problemerne kvantitativt:

LCA og water footprinting er almindeligt anvendt i industrien men er relativt nye i forsyningenssektoren3

LCA LCA –– princippet i en LCAprincippet i en LCA

- LCA resultat inddeles i kategorier som ifølge EDIP-metoden(environmental design of industrialproducts) er:

- forsuring (SO2(eq))

- drivhuseffekt (CO2(eq))

- næringsstofberigelse (NO3(eq))

- smogdannelse (C2H6(eq))

-normalisering – enhed bliver personækvivalent(PE) per 1 m3

vand per årlige påvirkning fra en gennemsnits EU-borger

-vægtning – distance to politicaltargets (PET, personal equivalenttargeted)

Miljøpåvirkning =∑n Q ij * CFij

4

Udvinding af råmaterialer

Produktion af komponenter

Etablering af system

Driftsfase

Bortskaffelse eller recirkulering

Livscyklusvurdering (LCA)Livscyklusvurdering (LCA)

Oprindeligt udviklet til at opgøre et produkts miljøpåvirkningAnvendes mere og mere på systemer, fx vandAnvendes i højere grad til beslutningsstøtte i komparative studierEt internationalt bredt anerkendt værktøj til miljøpåvirkning

Rio konventionen og mange andre definerer bæredygtighed ud fra de 3 dimensionerMiljø (fx CO2, vandforbrug)ØkonomiSamfund

LCA anvendes til miljødelen

5

Livscyklusvurdering (LCA)Livscyklusvurdering (LCA)

2 problemstillinger1. LCA af central (på vandværkerne) kalkfældning af drikkevand2. LCA af vandforsyningsteknologier, inkl. ferskvandspåvirkning

6

1. LCA af kalkf1. LCA af kalkfæældning af drikkevandldning af drikkevand

(Godskesen et al. (2012))

Effekter på vandværker og i husholdninger af den reducerede hårdhed

7

(Godskesen et al. (2012))

1. LCA af kalkf1. LCA af kalkfæældning af drikkevandldning af drikkevand

8

Break even point - der hvor det miljømæssigt betaler sig

22 mg/L som CaCO3 ~ 1,1 odH

Miljøbesparelser ved blødgøring fra 20-14 og fra 20-8 odH

1. LCA af kalkf1. LCA af kalkfæældning af drikkevandldning af drikkevand

Miljø – afdækket af LCASamfundsøkonomisk opgørelseSamfundet sparer 4,6 kr/m3

Kundeefterspørgsel

9

2. LCA af vandforsyningsteknologier2. LCA af vandforsyningsteknologier4 alternative cases som opfylder EU4 alternative cases som opfylder EU’’s Vandrammedirektivs Vandrammedirektiv

A0 Base case alternativ

A3 Ny kildeplads +20km A1 Regn- &

vejvands-opsamling

A2 Kompenserende foranstaltninger

A4 Afsaltningaf havvand

10

2. LCA af vandforsyningsteknologier 2. LCA af vandforsyningsteknologier System System boundariesboundaries

Water Intake TreatmentDistribution and

effects in the households

Energy for transport and treatment of waste water

Discharge to the sea

Groundwater, Rain or Sea

water

System til indtag af vand, energi

materialer, kemikalier, energi

Energi, rør transport og spildevands-behandling

Distribution

(Godskesen et al. (accepted Water Research 2013))

2. LCA af vandforsyningsteknologier2. LCA af vandforsyningsteknologier

Total miljøpåvirkning

Grundvandsbaserede teknologier

Men hvad med hårdhed?– leveres samme produkt i alle cases?

Hårdhed, mg/L as CaCO3 (odH) A0, A2, A3: 362 (20odH)

A1: 171 (10odH)

A4: 108 (6odH) 12

2. LCA af vandforsyningsteknologier 2. LCA af vandforsyningsteknologier System System boundariesboundaries

Water Intake TreatmentDistribution and

effects in the households

Energy for transport and treatment of waste water

Discharge to the sea

Groundwater, Rain or Sea

water

+ effekt af vandets hårdhed

Inddragelse af effekter af vandets hInddragelse af effekter af vandets håårdhedrdhed

(Godskesen et al. (accepted Water Research 2013))

Reduceret hårdhed af regnvand og afsaltning: Miljøpåvirkning aftager: A1 – 35% A4 – 40%

Total miljøpåvirkning

14

Sammenligning af centraliseret drikkevand Sammenligning af centraliseret drikkevand med flaskevandmed flaskevand

15

Reference S ystem C ou n try of s tud y

k gC O 2-eq/L

Jungblu th, 200 6 B ottl ed water in non-retu rnab le P E T bottle

S wi tzerland 1 .8E-1

N iccolu ci e t a l ., 20 10 B ottl ed water in non-retu rnab le P E T bottle

Italy 1 .4E-1

Gods kesen et a l. (III ) C entralized d rink ing w ater supply, g roundw ater based

D enm ark 1 .9E-4

Gods kesen et a l. (III ) C entralized d rink ing w ater supply, desal inat ion of seawater

D enm ark , hypothetical

1 .3E-3

Hvad er CO2-udledningen af centraliseret drikkevand?

Centraliseret vandforsyning fra grundvand til hanen udleder 740-920 gange mindre CO2 end flaskevand

Hvis vi havde centraliseret afsaltning af havvand, ville vi udlede 110-140 gange mindre CO2

2. LCA af vandforsyningsteknologier 2. LCA af vandforsyningsteknologier Hvad lHvad læærte vi?rte vi?

LCA er velegnet til at foretage en miljøevaluering af vandsystemer, men vi skal huske at:

Placere systemafgrænsninger velovervejet sådan at cases er sammenlignelige fx inddrage vandets hårdhedStandard LCA håndterer pt ikke påvirkning af grundvandsindvinding –vi tog en eksisterende metode og videreudviklede den, ved at:

16

Hvad er pHvad er pååvirkningen af ferskvandet? virkningen af ferskvandet? –– den nationale skaladen nationale skala

Water stress indicator (WSI)WSI = WU/(WR-EWR) water use

renewable water resource (wr)

environmental water requirements (ewr)

No stress in Denmark – on a national scale

(ref. Smathkin et al, 2004)

17

Water stress Water stress indicatorindicator (WSI)(WSI)Lokal skala gLokal skala gøør en forskelr en forskel

Stress

EWR = 65% of WRWR WU

Freshwater withdrawal impact

FWI = ∑i Qi * Cflocal (Lévová & Hauschild, 2011)

AgendaAgenda

Why central softening?How?Is health affected?Money & Environment – does central softeningmake a difference?Questions – to you and the presenters?

2. LCA af vandforsyningstekno. med FWI2. LCA af vandforsyningstekno. med FWI

Rankordning af cases:

A1, A4, A0, A2, A1, A3

Ikke-ferskvands ressourcer foretrækkes i forhold til grundvand når vi inkluderer FWI

Afsaltning ændres fra sidst til 2. bedst

Hvis vand er ”the new carbon”så bør vi også fokusere på FWI / water footprinting

(Godskesen et al. (accepted Water Research 2013))19

KonklusionerLCA er velegnet til miljøevaluering af systemer og er et anerkendt værktøjProblemstilling 1:

LCA af central kalkfældning viste, at det er miljømæssigt set en god idéat fjerne kalk

Problemstilling 2:at regnvandsopsamling og grundvandsindvindingen er en miljøvenlig måde at producere vand Ved inddragelse af ferskvandsindvindingens påvirkning i standard LCA’en bliver teknologier, der ikke baseres på ferskvand favorable

PerspektiveringLCA vil blive almindeligt at anvende i industriers, herunder forsyningers, daglige driftMere viden om ferskvandspåvirkning – fx videreudvikle et water footprint

20

TAKTAK

Dem der støttede ErhvervsPhD’en:HOFOR, DTU Miljø, Forsknings & Innovationsstyrelsen

HOFOR-kollegaer for databidrag og inspirationJer fordi I lyttede med

21