Vertrouwelijk. (Contract )

Vertrouwelijk

(Contract 01.1570)

Evaluatie van het reductiepotentieel voor fijn stofemissies (TSP, PM10, PM2,5) naar het compartiment lucht in een aantal sectoren in Vlaanderen. Eindrapport: DEEL 1: Literatuur L. Schrooten, I. De Vlieger, E. Cornelis, F. Lefebre, P. Lodewijks en H. Van Rompaey

Studie uitgevoerd in opdracht van AMINAL 2003/IMS/R/175

Vito December 2003

VERSPREIDINGSLIJST Aminal 15 exemplaren Vito Dhr. Erwin Cornelis Mevr. An Derden Mevr. Ina De Vlieger Dhr. Filip Lefebre Dhr. Pieter Lodewijks Mevr. Liesbeth Schrooten Dhr. Rudi Torfs Dhr. Hendrik Van Rompaey Dhr. Peter Vercaemst Dhr. Guido Wouters Sec ENE (2 exemplaren)

INHOUDSTABEL 1

INLEIDING ____________________________________________________________________ 5

2

AFBAKENING VAN DE SECTOREN ___________________________________________ 7 2.1

Algemeen __________________________________________________________________ 7

2.2

Te behandelen sectoren ____________________________________________________ 7

3

VLAAMSE EMISSIENORMERING OVER FIJN STOF ________________________ 10

4

EMISSIEGEGEVENS__________________________________________________________ 11 4.1

Inleiding __________________________________________________________________ 11

4.2 Bevolking _________________________________________________________________ 4.2.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.2.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.2.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

12 12 12 13

4.3 Industriële verbrandingsprocessen ________________________________________ 4.3.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.3.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.3.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

14 14 14 15

4.4 Huisvuilverbrandingsinstallaties __________________________________________ 4.4.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.4.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.4.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

16 16 16 17

4.5 Industriële processen ______________________________________________________ 4.5.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.5.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.5.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

18 18 18 19

4.6 Elektriciteit en warmte ____________________________________________________ 4.6.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.6.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.6.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

19 19 20 20

4.7 Raffinaderijen ____________________________________________________________ 4.7.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.7.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.7.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

21 21 21 22

4.8 Verkeer en vervoer: uitlaat emissies. ______________________________________ 4.8.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.8.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.8.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

23 23 24 25

4.9 Verkeer en vervoer: niet-uitlaat emissies __________________________________ 4.9.1 Emissies in het jaar 1995 _________________________________________________ 4.9.2 Emissies in het jaar 2000 _________________________________________________ 4.9.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 _____________________________________________

26 26 26 27

4.10 Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst __________________________________ 28 4.10.1 Emissies in het jaar 1995 _______________________________________________ 28 4.10.2 Emissies in het jaar 2000 _______________________________________________ 28 4.10.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 ___________________________________________ 29 4.11 Andere emissiebronnen ____________________________________________________ 30 4.11.1 Emissies in het jaar 1995 _______________________________________________ 30 4.11.2 Emissies in het jaar 2000 _______________________________________________ 30 4.11.3 Evolutie tussen 1995 en 2000 ___________________________________________ 31

5

4.12

Vergelijking van de verschillende sectoren in 1995 _________________________ 32

4.13

Vergelijking van de verschillende sectoren in 2000 _________________________ 36

4.14

Evolutie tussen 1995 en 2000 _______________________________________________ 40

4.15

De belangrijkste sectoren __________________________________________________ 42

NAGESCHAKELDE REDUCTIEMAATREGELEN: INDUSTRIE ______________ 50 5.1 Mechanische afscheiders___________________________________________________ 50 5.1.1 Bezinkingskamers ________________________________________________________ 50 5.1.2 Traagheidsafscheiders ____________________________________________________ 51 5.1.3 Centrifugaalafscheiders ___________________________________________________ 51 5.1.4 Conclusie mechanische afscheiders ________________________________________ 55 5.2 Mouwenfilter ______________________________________________________________ 56 5.2.1 Werking _________________________________________________________________ 56 5.2.2 Optimale werkingscondities _______________________________________________ 57 5.2.3 Verschillende types _______________________________________________________ 57 5.2.4 Verschillende reinigingstechnieken ________________________________________ 59 5.2.5 Bijkomende benodigdheden _______________________________________________ 63 5.2.6 Toepassing_______________________________________________________________ 64 5.2.7 Recente ontwikkelingen __________________________________________________ 64 5.2.8 Kostprijs _________________________________________________________________ 64 5.2.9 Samenvattend ____________________________________________________________ 66 5.3 Elektrostatische precipitator _______________________________________________ 66 5.3.1 Werking _________________________________________________________________ 66 5.3.2 Optimale werkingscondities _______________________________________________ 69 5.3.3 Verschillende types _______________________________________________________ 71 5.3.4 Bijkomende benodigdheden _______________________________________________ 75 5.3.5 Toepassing_______________________________________________________________ 76 5.3.6 Recente ontwikkelingen __________________________________________________ 76 5.3.7 Vorming van dioxines ____________________________________________________ 76 5.3.8 Kostprijs _________________________________________________________________ 76 5.3.9 Samenvattend ____________________________________________________________ 78 5.4 Natte wasser _______________________________________________________________ 78 5.4.1 Werking _________________________________________________________________ 78 5.4.2 Optimale werkingscondities _______________________________________________ 80 5.4.3 Verschillende types _______________________________________________________ 80 5.4.4 Toepassing_______________________________________________________________ 82 5.4.5 Recente ontwikkelingen __________________________________________________ 82

5.4.6

6

Kostprijs ________________________________________________________________ 82

5.5

Andere filterende materialen ______________________________________________ 83

5.6

Overzicht nageschakelde technieken industrie _____________________________ 85

VERKEER EN VERVOER: REDUCTIEMAATREGELEN ______________________ 87 6.1 Nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen ____________________________ 6.1.1 Oxidatiekatalysator voor diesel ___________________________________________ 6.1.2 Deeltjestrap (algemeen) __________________________________________________ 6.1.3 De katalytische deeltjesfilter ______________________________________________ 6.1.4 CRT (Continuous Regenerating Trap) _____________________________________ 6.1.5 Katalytische regeneratie op basis van brandstofadditief _____________________ 6.1.6 Thermische regeneratie met dieselbrander _________________________________ 6.1.7 Dieselfilter met elektrische regeneratie ____________________________________ 6.1.8 NTP (Niet Thermisch Plasma) ____________________________________________ 6.1.9 Combinatie van twee nabehandelingssystemen: SCRT _____________________ 6.1.10 Overzicht nageschakelde technieken dieselvoertuigen ____________________

87 87 88 90 91 92 94 94 95 96 97

6.2 De verschillende motoren brandstoftechnologieën ________________________ 98 6.2.1 Brandstoffen _____________________________________________________________ 98 6.2.2 Voertuigtechnologie_____________________________________________________ 100 6.2.3 Kwalitatieve inschatting van effect op PM ________________________________ 106 7

VEETEELT: REDUCTIEMAATREGELEN ___________________________________ 107 7.1

Gebruik van water _______________________________________________________ 107

7.2

Gebruik van olie _________________________________________________________ 108

7.3

Aanpassing van behandeling en toevoersystemen van voeding ____________ 108

7.4

Filtratie __________________________________________________________________ 109

7.5

Ionisatie __________________________________________________________________ 109

7.6

Natte wasser _____________________________________________________________ 110

7.7

Afdekking van mesthopen ________________________________________________ 110

7.8

Samenvattend ____________________________________________________________ 111

LIJST MET TABELLEN Tabel 1: Emissies fijn stof bij bevolking in 1995. _______________________________________ 12 Tabel 2: Emissies fijn stof bij bevolking in 2000. _______________________________________ 12 Tabel 3: Emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen in 1995. _______________ 14 Tabel 4: Emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen voor 2000._____________ 14 Tabel 5: Emissies fijn stof bij afvalverbranding in 1995.________________________________ 16 Tabel 6: Emissies fijn stof bij afvalverbranding in 2000 ________________________________ 16 Tabel 7: Emissies fijn stof bij industriële processen in 1995. ____________________________ 18 Tabel 8: Emissie fijn stof bij industriële processen in 2000. _____________________________ 18 Tabel 9: Emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte in 1995. ___________________________ 19 Tabel 10: Emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte in 2000. _________________________ 20 Tabel 11: Emissies fijn stof bij raffinaderijen in 1995. __________________________________ 21 Tabel 12: Emissies fijn stof bij raffinaderijen in 2000. __________________________________ 21 Tabel 13: Emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat) in 1995. _______________________________ 23 Tabel 14: Emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat) in 2000. _______________________________ 24 Tabel 15: Emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat) in 1995. ___________________________ 26 Tabel 16: Emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat) in 2000. ___________________________ 26 Tabel 17: Emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst in 1995. _________ 28 Tabel 18: Emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst in 2000. _________ 28 Tabel 19: Emissies fijn stof bij andere emissiebronnen in 1995. _________________________ 30 Tabel 20: Emissies fijn stof bij andere emissiebronnen in 2000. _________________________ 30 Tabel 21: Overzichtstabel emissies fijn stof voor het jaar 1995. _________________________ 42 Tabel 22: Rangschikking van de emissies van totaal stof voor de verschillende sectoren in het jaar 1995. _______________________________________________________________ 43 Tabel 23: Rangschikking van de emissies van PM10 voor de verschillende sectoren in het jaar 1995.___________________________________________________________________ 44 Tabel 24: Rangschikking van de emissies van PM2,5 voor de verschillende sectoren in het jaar 1995.___________________________________________________________________ 45 Tabel 25: Overzichtstabel emissies fijn stof voor het jaar 2000. _________________________ 46 Tabel 26: Rangschikking van emissies van totaal stof voor de verschillende sectoren in het jaar 2000.___________________________________________________________________ 47 Tabel 27: Rangschikking van de emissies van PM10 voor de verschillende sectoren in het jaar 2000.___________________________________________________________________ 48 Tabel 28: Rangschikking van de emissies van PM2,5 voor de verschillende sectoren in het jaar 2000.___________________________________________________________________ 49 Tabel 29: Zuiveringsefficiëntie van een cycloon. _______________________________________ 53 Tabel 30: Kostprijs van een cycloon. __________________________________________________ 55 Tabel 31: Samenvattende tabel voor een cycloon. ______________________________________ 55 Tabel 32: Typische materialen en hun eigenschappen voor mouwenfilters. ______________ 58 Tabel 33: Relatieve specifieke investeringskost van verschillende filtermedia.____________ 65 Tabel 34: Werkingskosten voor een mouwenfilter.______________________________________ 65 Tabel 35: Kostprijs van een mouwenfilter. _____________________________________________ 65 Tabel 36: Samenvattende tabel voor een mouwenfilter. _________________________________ 66 Tabel 37: Werkingskosten van een elektrostatische precipitator. ________________________ 77 Tabel 38: Kostprijs van een elektrostatische precipitator. ______________________________ 78 Tabel 39: Samenvattende tabel voor een elektrostatische precipitator. __________________ 78

Tabel 40: Energieconsumptie van een natte wasser. ____________________________________ 83 Tabel 41: Kostprijs van een natte wasser. ______________________________________________ 83 Tabel 42: Overzicht van de verschillende nageschakelde technieken industrie.___________ 85 Tabel 43: Overzicht van de verschillende nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen. _ 97 Tabel 44: Kwalitatieve scores van de verschillende motorbrandstoffen voor PM-emissies (uitlaat + productie primaire brandstof , referentie dieselvoertuig 2000. _______ 106 Tabel 45: Samenvattende tabel voor reductie van stofemissies bij de veeteelt. ___________ 111

LIJST MET FIGUREN Figuur 1:Voorstelling van een cycloon. _______________________________________________ 52 Figuur 2: Een mouwenfilter met reiniging door schudden. ______________________________ 59 Figuur 3: Mouwenfilter met terugstroomluchtreiniging. ________________________________ 60 Figuur 4:Mouwenfilter met pulse-jet reiniging. ________________________________________ 61 Figuur 5: Controlesystemen en bijkomende benodigdheden voor een mouwenfilter. ______ 63 Figuur 6: Schematische voorstelling van een elektrostatische precipitator. ______________ 66 Figuur 7: Schematische voorstelling van het ladingsproces bij een elektrostatische precipitator._________________________________________________________________ 67 Figuur 8: Voorstelling van een plaat-draad elektrostatische precipitator. _______________ 71 Figuur 9: Voorstelling van een vlakke platen elektrostatische precipitator. ______________ 72 Figuur 10: Voorstelling van een buisvormige elektrostatische precipitator. ______________ 73 Figuur 11: Controlesystemen en bijkomende benodigdheden. ___________________________ 75 Figuur 12: Schematische voorstelling van een natte wasser. ____________________________ 79 Figuur 13: Venturi scrubber. _________________________________________________________ 81 Figuur 14: Een mogelijke zuiveringstechniek voor filtermedia.__________________________ 84 Figuur 15: Keramisch monoliet filterelement – Wall-flow filter._________________________ 89 Figuur 16: Filtermethodes. ___________________________________________________________ 90 Figuur 17: Continuous Regenerating Trap. ____________________________________________ 91 Figuur 18: Werkingsprincipe van een deeltjesfilter met een katalysator in de brandstof. __ 93 Figuur 19: Parallelhybride configuratie ______________________________________________ 102 Figuur 20: Configuratie van een brandstofceldrijflijn _________________________________ 105

LIJST MET GRAFIEKEN Grafiek 1: Vergelijking emissies fijn stof bij bevolking. _________________________________ 13 Grafiek 2: Vergelijking emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen. _________ 15 Grafiek 3: Vergelijking emissies fijn stof bij afvalverbranding. __________________________ 17 Grafiek 4: Vergelijking van emissies van fijn stof bij industriële processen. ______________ 19 Grafiek 5: Vergelijking emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte. _____________________ 20 Grafiek 6: Vergelijking emissies fijn stof bij raffinaderijen. _____________________________ 22 Grafiek 7: Vergelijking emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat). ___________________________ 25 Grafiek 8: Vergelijking emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat)._______________________ 27 Grafiek 9: Vergelijking emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst. ____ 29 Grafiek 10: Vergelijking emissies fijn stof bij andere emissiebronnen. ___________________ 31 Grafiek 11: Staafdiagram emissies fijn stof in 1995. ____________________________________ 32 Grafiek 12: Staafdiagram emissies fijn stof in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies).________ 33 Grafiek 13: Taartdiagram emissies totaal stof in 1995. _________________________________ 33 Grafiek 14: Taartdiagram emissies PM10 in 1995. ______________________________________ 34 Grafiek 15: Taartdiagram emissies PM2,5 in 1995. _____________________________________ 34 Grafiek 16: Taartdiagram emissies totaal stof in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies). _____ 35 Grafiek 17: Taartdiagram emissies PM10 in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies). _________ 35 Grafiek 18: Taartdiagram emissies PM2,5 in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies). _________ 35 Grafiek 19: Staafdiagram emissies fijn stof in 2000. ____________________________________ 36 Grafiek 20: Staafdiagram emissies fijn stof in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).________ 37 Grafiek 21: Taartdiagram emissies totaal stof in 2000. _________________________________ 37 Grafiek 22: Taartdiagram emissies PM10 in 2000. ______________________________________ 38 Grafiek 23: Taartdiagram emissies PM2,5 in 2000. _____________________________________ 38 Grafiek 24: Taartdiagram emissies totaal stof in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies). _____ 39 Grafiek 25: Taartdiagram emissies PM10 in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies). _________ 39 Grafiek 26: Taartdiagram emissies PM2,5 in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies). _________ 39 Grafiek 27: Evolutie emissies totaal stof tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies). _____________________________________________________________________________ 40

Grafiek 28: Evolutie emissies PM10 tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).___ 41 Grafiek 29: Evolutie emissies PM2,5 tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies). __ 41

1

MANAGEMENTSAMENVATTING De studie “Evaluatie van het reductiepotentieel voor fijn stofemissies (TSP; PM10, PM2,5) naar het compartiment lucht in een aantal sectoren in Vlaanderen” werd uitgevoerd door Vito. DEEL 1 In DEEL 1 van deze studie worden de emissiegegevens van fijn stof (TSP, PM10 en PM2,5) voor de jaren 1995 en 2000 besproken voor alle sectoren in Vlaanderen. Deze gegevens werden opgesteld in opdracht van de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) in het kader van de opdracht “Ontwikkeling van een methodologie voor een emissie-inventaris van PM10 en PM2,5 en opstellen van een emissie-inventaris voor 1995 en 2000”. TSP

TOTAAL 1995 Emissiebronnen Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw, veteelt en visvangst Andere emissiebronnen TOTAAL 1995

ton 1735,7 13006,3 4550,8 7764,7 17090,3 190799,3 847,1 235794,2

ton 1639,1 5872,8 3887,8 6435,5 19786,3 196718,6 919,2 235259,3

PM2,5

ton

%

ton

%

0,7% 5,5% 1,9% 3,3% 7,2% 80,9% 0,4% 100%

1512,1 11104,6 2963,6 7750,6 2022,7 22825,5 847,1 49026,1

3,1% 22,7% 6,0% 15,8% 4,1% 46,6% 1,7% 100%

1411,1 9193,9 1671,4 7736,4 1086,4 3045,2 847,1 24991,6

5,6% 36,8% 6,7% 31,0% 4,3% 12,2% 3,4% 100%

%

ton

%

ton

%

0,7% 2,5% 1,7% 2,7% 8,4% 83,6% 0,4% 100%

1467,7 4865 2609,5 6418,6 2291,3 23357 919,2 41928,3

3,5% 11,6% 6,2% 15,3% 5,5% 55,7% 2,2% 100%

1391,9 3954,1 1561,0 6401,7 1208,5 2945,1 919,2 18381,4

7,6% 21,5% 8,5% 34,8% 6,6% 16,0% 5,0% 100%

TSP

TOTAAL 2000 Emissiebronnen Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw, veteelt en visvangst Andere emissiebronnen TOTAAL 2000

PM10 %

PM10

PM2,5

Er werd een literatuurstudie gemaakt over de mogelijke reductiemaatregelen voor fijn stof in de industrie (nageschakelde technieken), bij verkeer en in de veeteelt. Nageschakelde technieken industrie o Mechanische afscheiders o Bezinkkamers o Traagheidsafscheiders o Centrigugaalafscheiders o Mouwenfilter o Elektrostatische precipitator

2

o Natte wasser o Andere filterende materialen o Keramische filters o Metallische filters Een overzicht van de verschillende nageschakelde technieken in de industrie wordt hieronder samengevat.

Cycloon

Mouwenfilter

Elektrostatische precipitator

Natte Wasser

Keramische filter

Metaalfilter

50 – 90 % < 50 %

98 – 99,5 % 95 – 98 %

95 – 99 % 95 – 99%

95 – 99 % 90 – 95 %

98 – 99,5 % 95 – 98 %

99,99 %

Investeringskost

laag

medium

hoog

medium

medium

hoog

Werkingskost

laag

medium

medium

hoog

hoog

medium

Onderhoud

laag

hoog

laag

problemen bij corrosie

medium

medium

laag

medium

laag

hoog

200-5000 Pa

1000-3000 Pa

300-1000 Pa

tot 20 000 Pa

laag (vezel) medium (poeder)

laag (vezel) medium (poeder)

Temperatuur

keuze van constructiemateriaal

< 280 °C

< 550°C

verzadigingstemperatuur gas

tot 1000 °C

tot 1000°C

Karakteristieken stofdeeltjes

Droog of kleverig

droog

droog of kleverig

droog of kleverig

droog

droog

Vochtgehalte

< 100 %

< 90 %

< 100 %

< 100 %

< 90 %

< 90 %

Benodigd oppervlak

laag

medium

hoog

laag

medium

medium

Stofkarakteristieken

slechte performantie met kleverig stof

slechte performantie met kleverig en hygroscoop stof

risico voor explosie met ontvlambaar gas/stof

geel limiet

mindere performantie met kleverig en hygroscoop stof


Gevoeligheid voor gasdebiet

hoog

laag

hoog

laag

laag

laag

Deeltjesgrootte (µm)

10 - 100

0,01 - 100

0,01 - 100

0,1 - 100

0,1 - 100

0,1 - 1000

PM10 PM2,5

Zuiveringsefficiëntie

Drukval

Verkeer o Nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen o Oxidatiekatalysator voor diesel o Deeltjestrap o De katalytische deeltjesfilter o Continuous Regenerating Trap (CRT) o Katalytische regeneratie op basis van brandstofadditief

3

o o o o

Thermische regeneratie met dieselbrander Dieselfilter met elektrische regeneratie Niet Thermisch Plasma (NTP) SCRT

Een overzicht van de verschillende nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen wordt hieronder samengevat. Reductieefficiëntie PM

Onderhoud

Verbruik

S-effect

Kostprijs (Euro)

Oxidatiekatalysator

5 – 50 %

Geen

Geen effect

Zeer gevoelig

< 2500

Commercieel beschikbaar

Katalytische deeltjesfilter

> 85 %

Reinigen filter

Lichte verhoging

Zeer gevoelig

2500 – 6000


Deeltjesfilter

> 85 %

Reinigen filter

Lichte verhoging

Zeer gevoelig

2500 – 6000


Katalytische regeneratie – brandstofadditie f

> 85 %

Reinigen filter Additief

Verhoging

Niet gevoelig

2500 - 6000


Thermische regeneratie met dieselbrander

> 85 %

-

Verhoging

Niet gevoelig

5000 – 10 000


Dieselfilter met elektrische regeneratie

> 85 %

-

Verhoging

Niet gevoelig

7500 – 10 000

Technologie beschikbaar/in ontwikkeling

NTP

5 – 50 %

-

Sterke verhoging (> 5 %)

Niet gevoelig

-

Technologie in ontwikkeling

SCRT

> 85 %

Reinigen filter

-

Zeer gevoelig

> 10 000


Marktrijphei d

Verder worden de verschillende motoren brandstoftechnologieën besproken en wordt een kwalitatieve inschatting gemaakt van het effect van de verschillende motorbrandstoffen op de emissies van fijn stof. Veeteelt o o o o o o o

Gebruik van water Gebruik van olie Aanpassing behandeling en toevoersystemen van voeding Filtratie Ionisatie Natte wasser Afdekking mesthopen

4

Een overzicht van de verschillende technieken bij de runder-, varkens- en kippenstallen wordt hieronder samengevat.

Buiten

Binnen

√

tot 50 %

Mest

Landbewerking

Onderdrukkingstechniek

Gebruik van water Gebruik van olie

60 - 80 %

Aanpassing van voeding

35 - 70 %

Bedekking van mesthopen

√

√

Opvang- en controletechnieken (grote debieten!)

Filtratie

50 - 60 %

Ionisatie

40 - 60 %

Natte wasser

< 90 %

DEEL 2 In DEEL 2 worden de verschillende te behandelen sectoren onder de loep genomen: o o o o o o o o o o

Huishoudelijke verwarming Verwarming in de tertiaire sector Afvalverbranding in open lucht Industriële verbrandingsprocessen (exclusief sectoren die reeds onderwerp zijn van een sectorstudie) Huisvuilverbrandingsinstallaties Industriële processen (exclusief sectoren die reeds onderwerp zijn van een sectorstudie) Wegvervoer: uitlaat emissies Overig verkeer en vervoer: uitlaat emissies Verkeer en vervoer: niet-uitlaat emissies Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst

Er wordt telkens een beschrijving van de sector weergegeven, er wordt nagegaan welke wetgeving (voor fijn stof) van toepassing is op de sector, vervolgens wordt er een businessas-usual scenario (BAU scenario) bepaald en eventueel emissiereductiescenario’s (ER scenario’s). Voor de ER scenario’s worden daar waar nodig kosten berekend.

5

1

INLEIDING

Gelet op het grensoverschrijdende karakter van luchtverontreiniging op lange afstand, komt het beleid grotendeels op internationaal niveau tot stand. De eerste concrete afspraken werden gemaakt in het ‘Verdrag van Genève’ (1979) met betrekking tot de grensoverschrijdende luchtverontreiniging op lange afstand. De activiteiten van de organen van dit verdrag hebben geleid tot vijf protocols. Het laatste protocol, het ‘Protocol van Göteborg’ (1999), stelt nationale emissieplafonds vast voor SO2, NOx, NH3 en VOS. Het Uitvoerend Orgaan van het Verdrag van Grensoverschrijdende Luchtverontreiniging van de UNECE, heeft eind 1997 de nood aan een protocol voor fijne deeltjes aangekaart. Fijne deeltjes (TSP1, PM102 en PM2,53) zijn voorzien om opgenomen te worden onder het Verdrag van Grensoverschrijdende Luchtverontreiniging bij de herziening van het Multi-effect Multi-polluent Protocol van Göteborg in (vermoedelijk) 2004. Op dit ogenblik heeft het Oostenrijks onderzoeksinstituut IIASA met het RAINS-model de eerste ontwerpkostencurven voor fijn stof opgesteld. Een interim emissie-inventaris voor het jaar 1995 werd opgesteld door het Nederlandse TNO en ter beschikking gesteld via internet; een emissie-inventaris voor het jaar 2000 is in ontwikkeling. De studie kadert tevens binnen actie 39 uit het MINA-plan 2 (Milieujaarprogramma 1999) die voorziet in het opstellen van saneringsprogramma’s in het kader van de eerste dochterrichtlijn luchtkwaliteit (RL 1999/30/EG), die onder meer grenswaarden voor PM10 bevat. Dit project heeft als bedoeling om specifiek Vlaamse kostencurven op te stellen ter voorbereiding van de onderhandelingen op internationaal niveau enerzijds en ter onderbouwing van het Vlaams reductiebeleid anderzijds. Naar aanleiding van diverse acties van het Mina-plan 2 die voorzien in het opstellen van emissiesreductieprogramma’s worden er voor verschillende polluenten, waaronder fijn stof, kostencurven opgesteld voor diverse sectoren met name: raffinaderijen, chemie, elektriciteit, automobielassemblage, ferro en non-ferro. Voor de grafische sector en de metaalontvetting wordt enkel de polluent VOS bestudeerd. De sectoren die reeds onderwerp zijn van een sectorstudie worden in deze studie niet behandeld. Dit project spitst zich bijgevolg toe op de volgende sectoren: o o o o o o o

1

Niet-industriële verbranding Industriële verbranding (excl. raffinaderijen, chemie, elektriciteit, ferro en non-ferro) Huisvuilverbrandingsinstallaties Industriële procesemissies (excl. raffinaderijen, chemie, ferro en non-ferro) Verkeer en vervoer Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

Total Suspended Particles (totaal stof). Particulate Matter (deeltjes) met een aërodynamische diameter kleiner dan 10 µm. 3 Particulate Matter (deeltjes) met een aërodynamische diameter kleiner dan 2,5 µm. 2

6

De opdracht heeft tot doel de volgende aspecten uit te werken voor de diverse sectoren: o omschrijving en afbakening van de betrokken sectoren/activiteiten o overzicht van de aanwezige emissiegegevens o evaluatie van de emissiereductiemaatregelen: implementatiegraad, technische toepasbaarheid, rendement en kostprijs o kostenberekening emissiereducties o bepalen marginale kostencurve voor emissiereductie o scenariobenadering en bepaling van het emissiereductiepotentieel

7

2

AFBAKENING VAN DE SECTOREN

2.1 Algemeen Alle sectoren die voor de emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 relevant zijn, uitgezonderd deze die reeds onderwerp zijn van de sectorstudies ter bepaling van emissiereductiepotentieel, komen in deze studie aan bod. Voor de volledigheid worden in dit Hoofdstuk “Afbakening van de sectoren” en in volgend Hoofdstuk “Emissiegegevens”, de sectoren die reeds onderwerp zijn van de sectorstudies ter bepaling van emissiereductiepotentieel ook weergegeven. Het respectievelijk belang van individuele bedrijven en van de sectoren, inclusief de nietindustriële sectoren, volgt geheel uit de studie die door Vito (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek) uitgevoerd wordt in opdracht van de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) in het kader van de opdracht “Ontwikkeling van een methodologie voor een emissie-inventaris van PM10 en PM2,5 en opstellen van een emissieinventaris voor 1995 en 2000”. Voor het opstellen van een emissie-inventaris wordt gebruik gemaakt van emissiefactoren en statistische informatie. Emissies worden berekend door de statistische informatie te vermenigvuldigen met de respectievelijke emissiefactor. Het is belangrijk voldoende gedetailleerde statistische informatie en voldoende gedetailleerde emissiefactoren ter beschikking te hebben. Voor een aantal representatieve emissiebronnen in Vlaanderen werden er emissiemetingen uitgevoerd, met als doel deze resultaten te toetsen aan de emissiefactoren uit de literatuur. Voor belangrijke emissiebronnen werden aan de hand van deze metingen en van de rapportering van emissies in de emissiejaarverslagen (enkel TSP), emissiefactoren berekend. Voor de overige bronnen werd met emissiefactoren uit de literatuur gewerkt. Welke statistische informatie noodzakelijk is voor de berekening van de emissies, is afhankelijk van de uitdrukking van de emissiefactor. Bijvoorbeeld voor een verbrandingsproces wordt de emissiefactor uitgedrukt in hoeveelheid polluent per eenheid brandstof, de statistische informatie bestaat dan uit de hoeveelheid brandstof die verbruikt werd. Deze statistische informatie wordt uit de energiebalans van Vlaanderen gehaald [K. Aernouts et al., 2002]. Dit is een aanpak volgens een topdown methode die alleszins de betrachting heeft volledigheid te garanderen.

2.2 Te behandelen sectoren In de studie “Ontwikkeling van een methodologie voor een emissie-inventaris van PM10 en PM2,5 en opstellen van een emissie-inventaris voor 1995 en 2000” wordt volgende indeling in sectoren gehanteerd:

8

1. Bevolking 1.1 Huishoudelijke verwarming 1.2 Verwarming in de tertiaire sector 1.3 Afvalverbranding in open lucht 2. Industrie 2.1 Klassieke verbrandingsprocessen - Cokesfabrieken - IJzer- en staalindustrie (reeds onderwerp van sectorstudie) - Non-ferro industrie (reeds onderwerp van sectorstudie) - Chemische industrie (deels onderwerp van sectorstudie) - Vervaardiging van voedings- en genotsmiddelen - Papier en uitgeverijen - Minerale niet-metaalproducten industrie - Metaalverwerkende nijverheid - Textiel, leder en kleding - Andere industrieën 2.3 Huisvuilverbrandingsinstallaties 2.4 Procesemissies - Cokesfabrieken - IJzer- en staalindustrie (reeds onderwerp van sectorstudie) - Non-ferro-industrie (reeds onderwerp van sectorstudie) - Chemische industrie (deels onderwerp van sectorstudie) - Vervaardiging van voedings- en genotsmiddelen - Minerale niet-metaalproducten industrie - Metaalverwerkende nijverheid 3. Energie 3.1 Productie van elektriciteit en warmte (reeds onderwerp van sectorstudie) - Elektriciteitscentrales - Warmtekrachtkoppeling (WKK) 3.2 Raffinaderijen (reeds onderwerp van sectorstudie) - Stookemissies - Procesemissies 4. Verkeer en vervoer: uitlaat emissies 4.1 Wegvervoer - Motorvoertuigen - Personenwagens - Lichte vrachtwagens - Minibussen - Zware vrachtwagens - Bussen - Coaches 4.2 Treinverkeer 4.3 Binnenscheepvaart 4.4 Luchtvaart 4.5 Overige mobiele bronnen

9

5. Verkeer en vervoer: niet-uitlaat emissies 5.1 Slijtage van de remmen 5.2 Slijtage van de banden (wielen) 5.3 Slijtage van het wegdek 5.4 Slijtage van de bovenleidingen 5.5 Slijtage van de rails 5.6 Slijtage bij de bouw (overige) 6. Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst 6.1 Energie 6.2 Verbranding van landbouwafval 6.3 Veeteelt 6.4 Verkeer en vervoer 7. Andere emissiebronnen 7.1 Roken van vis (industrieel) 7.2 Vlees 7.3 Tabak roken 7.4 Crematorium Door de aard van de processen en de beschikbaarheid van topdown informatie uit de energiebalans van Vlaanderen, die noodzakelijk is voor de volledigheid van de inventaris, worden de verbrandingsprocessen afzonderlijk bestudeerd van de procesemissies. Nogal wat belangrijke procesemissiebronnen van fijn stof zijn eigenlijk een combinatie van een procesemissie met een verbrandingsproces. In die gevallen waar de procesemissie primeert in belang, wordt de bijdrage van het verbrandingsproces als verwaarloosbaar beschouwd. Dit is bijvoorbeeld het geval voor drogers van stuivend materiaal waarbij de energie geleverd wordt door aardgas- of gasolieverbranding.

10

3

VLAAMSE EMISSIENORMERING OVER FIJN STOF

In de huidige teksten van Vlarem (Vlaams Reglement over de Milieuvergunning) is nog geen sprake van emissiebeperkingen van fijn stof (of PM10 en PM2,5) als dusdanig. De belangrijkste polluent is totaal stof waarvoor uiteraard wel emissiegrenswaarden bestaan. De algemene emissiegrenswaarde voor stofdeeltjes totaal is als volgt (zie bijlage 4.4.2. 1° van Vlarem II): bij een massastroom van £ 500 g/u: 150 mg/Nm³ > 500 g/u: 50 mg/Nm³

In de sectorale milieuvoorwaarden zijn er afwijkende emissiegrenswaarden voor totaal stof, veelal in de meer soepele zin. Een voorbeeld is de emissiegrenswaarde voor stof bij nieuwe kleine stookinstallaties gevoed met vloeibare brandstoffen (Vlarem II, art. 5.43.4.1. §1, 2°), waarvoor een grenswaarde geldt van 150 mg stof per Nm³. In de meer strenge zin zijn eveneens voorbeelden te vinden, voornamelijk in die rubrieken waar sprake is van emissies van stof waarin toxische elementen aanwezig kunnen zijn, zoals zware metalen. Een voorbeeld daarvan is te vinden bij installaties voor het winnen van non-ferro ruwmetalen (Vlarem II, art. 5.29.0.6. §2, 3°): voor loodsmelterijen: 10 mg stof per Nm³. De meetstrategie is uiteraard eveneens afgestemd op deze emissiegrenswaarden en bepaalt het volgende (Vlarem II, art. 4.4.4.1. §1 en §2): §1 De parameters SO2, NOx, en stofdeeltjes totaal dienen in geval de massastroom van de beschouwde stof meer bedraagt dan respectievelijk 5 kg SO2/u, 5 kg NOX/u, uitgedrukt als NO2, of 0,5 kg stof/u, tenminste maandelijks op kosten van de exploitant gemeten, hetzij door de exploitant met apparatuur en volgens een methode goedgekeurd door een milieudeskundige erkend in de discipline "lucht", hetzij door voormelde milieudeskundige zelf. §2. Wanneer de emissies van de in §1 bedoelde stoffen groter zijn dan respectievelijk 50 kg SO2/u, 30 kg NOX/u, uitgedrukt als NO2, of 5 kg stof/u dienen de emissiewaarden van deze stof(fen) continu gemeten door middel van een op kosten van de exploitant geïnstalleerde meetinrichting gebouwd en geëxploiteerd volgens een code van goede praktijk goedgekeurd door een milieudeskundige erkend in de discipline lucht.

Door het ontbreken van emissievoorschriften en een meetstrategie voor PM10/PM2,5, is er uiteraard binnen de industrie, noch van andere emissieoorzaken, sprake van enige kennis rond de emissiesituatie van fijn stof. Op het vlak van de luchtkwaliteit (immissiesituatie) is recent, met name op 18 januari 2002 (B.S. 14 februari 2002), de Europese richtlijn 1999/30/EG omgezet naar Vlarem. Dit betekent m.b.t. fijn stof dat in bijlage 2.5.5.3. van Vlarem II grenswaarden voor de luchtkwaliteit voor zwevende deeltjes (PM10) zijn ingeschreven. Sedert enkele jaren zijn tevens de monitoren aangepast om omgevingsconcentraties te maten van PM10 in de plaats van totaal stof.

11

4

EMISSIEGEGEVENS

4.1 Inleiding In het Hoofdstuk “Afbakening van de sectoren” werd reeds een oplijsting gemaakt van de verschillende sectoren die belangrijke emissiebronnen van fijn stof voorstellen. Voor de jaren 1995 en 2000 zal in dit Hoofdstuk de hoeveelheid geëmitteerd totaal stof, PM10 en PM2,5 voor de verschillende emissiebronnen weergegeven worden. Deze hoeveelheden fijn stof worden uit de studie “Ontwikkeling van een methodologie voor een emissie-inventaris van PM10 en PM2,5 en opstellen van een emissie-inventaris voor 1995 en 2000” overgenomen. De bedoelde studie in opdracht van de VMM omvat een inventaris van alle relevante primaire emissies van fijn stof over alle sectoren. De aanpak is in de meeste gevallen de klassieke aanpak, namelijk het toepassen van emissiefactoren voor fijn stof in combinatie met statistische gegevens. Met betrekking tot de bepaling van de emissiefactoren voor de industrie werden er voor de bedoelde studie in opdracht van de VMM emissiemetingen uitgevoerd voor de voornaamste emissiebronnen van fijn stof in de industrie. De resultaten van de emissiemetingen werden gebruikt om de emissiefactoren bij te stellen. Ook werden de emissiejaarverslagen van verschillende bedrijven bestudeerd voor de bepaling van bedrijfsspecifieke emissiefactoren. Voor sommige sectoren werden deze specifieke emissiefactoren voor een topdown benadering gebruikt. Bij zeer specifieke procesemissies wordt een bottomup benadering toegepast. Daarbij kunnen de emissiemetingen en/of de emissiejaarverslagen van nut zijn. Een voorbeeld van specifieke procesemissies is terug te vinden bij de verschillende Vlaamse raffinaderijen. De katalytische kraking in de twee grootste Vlaamse raffinaderijen verschilt zodanig van elkaar dat een veralgemening niet verantwoord is. Voor voertuigen met een dieselmotor, werd gebruik gemaakt van TEMAT (Transport Emission Model to Analyse (non-) Technological measures. TEMAT is een emissiemodel voor wegverkeer dat bij Vito werd ontwikkeld. De gehanteerde emissiefactoren zijn in Bijlage A opgenomen.

12

4.2 Bevolking 4.2.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 1: Emissies fijn stof bij bevolking in 1995.

Bevolking

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Huishoudelijke verwarming Verwarming in de tertiaire sector* Afvalverbranding in open lucht

1425,4 109,3 197,0

1255,1 107,9 147,7

1155,4 107,2 147,7

Totaal

1731,6

1510,7

1410,4

Bevolking

* Emissiefactor kolen aangepast.

In deze sector is de verwarming van gebouwen veruit de belangrijkste oorzaak van emissies van fijn stof, door de verbranding van hout, kolen en gasen dieselolie. Indien er rekening wordt gehouden met de hoeveelheid PJ die verbruikt wordt (emissiefactor), zijn hout en kolen de brandstoffen die veel emissies van fijn stof met zich mee brengen. De emissiefactor voor de verbranding van gasen dieselolie is slechts gering in vergelijking met deze voor de verbranding van hout en kolen. De grote hoeveelheid verbruikte gasen dieselolie bij gebouwenverwarming zorgt er echter voor dat de emissies van fijn stof, afkomstig van deze brandstofsoort, aanzienlijk zijn. 4.2.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 2: Emissies fijn stof bij bevolking in 2000.

Bevolking

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Huishoudelijke verwarming Verwarming in de tertiaire sector* Afvalverbranding in open lucht

1270,1 149,3 218,5

1161,0 142,4 163,8

1091,7 136,1 163,8

Totaal

1637,9

1467,3

1391,6

Bevolking

* Emissiefactor kolen aangepast.

Voor het jaar 2000 is de verwarming van gebouwen, net zoals in het jaar 1995, veruit de belangrijkste oorzaak van emissies van fijn stof, door de verbranding van hout, kolen en gasen dieselolie.

13

4.2.3

Evolutie tussen 1995 en 2000

1800 1600 1400

t on

1200 1000

> PM10 Coarse PM2,5

800 600 400 200 0

1995

2000 Bevolking

Grafiek 1: Vergelijking emissies fijn stof bij bevolking.

‘Coarse’ staat voor grof stof en is een fractie van PM10, nl. de hoeveelheid PM10 verminderd met de hoeveelheid PM2,5. Er is een lichte daling in emissies van fijn stof waar te nemen tussen 1995 en 2000 door het verminderde verbruik van kolen als brandstofsoort.

14

4.3 Industriële verbrandingsprocessen 4.3.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 3: Emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen in 1995.

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Cokesfabriek IJzer en staal Non-ferro Chemie Voeding, dranken en tabak Papier en uitgeverijen Minerale niet-metaalproducten Metaalverwerkende nijverheid Textiel, leder en kleding Andere industrieën

49,0 108,5 273,7 1255,5 1300,1 41,5 165,6 68,2 173,6 109,8

49,0 100,9 186,2 1033,6 990,0 32,5 132,4 55,6 139,5 98,4

49,0 97,0 134,2 918,0 822,0 27,8 115,6 49,3 122,4 92,7

Totaal

3545,6

2817,9

2427,9

Verbrandingsprocessen

Voeding, dranken en tabak en de chemische industrie zijn de grootste emissiebronnen van fijn stof omwille van de grote hoeveelheid zware stookolie die in deze sectoren verbruikt wordt. 4.3.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 4: Emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen voor 2000.

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

32,3 110,5 619,4 475,6 20,5 148,3 27,8 52,5 256,0

29,1 75,7 536,6 354,6 13,9 108,3 21,5 42,8 228,0

27,5 55,0 495,2 287,3 9,9 85,5 17,8 38,0 214,0

1742,7

1410,5

1230,2

Verbrandingsprocessen IJzer en staal Non-ferro Chemie Voeding, dranken en tabak Papier en uitgeverijen Minerale niet-metaalproducten Metaalverwerkende nijverheid Textiel, leder en kleding Andere industrieën Totaal

15

Net zoals voor het jaar 1995, zijn de voeding, dranken en tabak en de chemische industrie de belangrijkste emittoren van fijn stof voor de industriële verbrandingsprocessen door de grote hoeveelheid zware stookolie die verbruikt wordt. 4.3.3


4000 3500 3000

t on

2500 > PM10 Coarse PM2,5

2000 1500 1000 500 0

1995

2000

Verbrandingsprocessen

Grafiek 2: Vergelijking emissies fijn stof bij industriële verbrandingsprocessen.

Er is een daling waar te nemen in emissies van fijn stof tussen 1995 en 2000, ondanks een stijging in de totale verbruikte hoeveelheid brandstof (PJ). De daling in emissies van fijn stof is hoofdzakelijk te wijten aan het verminderde verbruik van zware stookolie als brandstof bij de meeste industriële sectoren. Het aandeel van de emissiearme brandstoffen is gestegen.

16

4.4 Huisvuilverbrandingsinstallaties 4.4.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 5: Emissies fijn stof bij afvalverbranding in 1995.

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Afvalverbranding Huisvuilverbrandingsinstallaties

839,4

646,3

486,8

Totaal

839,4

646,3

486,8

In 1995 waren er in vele huisvuilverbrandingsinstallaties al enkele reductiemaatregelen voor fijn stof aanwezig. Eén enkele verbrandingsoven emitteert echter meer dan de helft van de totale emissies van fijn stof in deze sector omwille van de slechts zeer geringe stofreductiemaatregelen bij deze verbrandingsoven. 4.4.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 6: Emissies fijn stof bij afvalverbranding in 2000

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Afvalverbranding Huisvuilverbrandingsinstallaties

11,2

8,6

6,5

Totaal

11,2

8,6

6,5

In 2000 zijn de fijn stofemissies slechts gering door stofreductiemaatregelen in alle huisvuilverbrandingsinstallaties.

ver

doorgedreven

17

4.4.3


900 800 700

t on

600 500

> PM10 Coarse PM2,5

400 300 200 100 0

1995

2000 Af valverbranding

Grafiek 3: Vergelijking emissies fijn stof bij afvalverbranding.

Tussen 1995 en 2000 zijn de Vlaamse huisvuilverbrandingsinstallaties geëvolueerd van een eenvoudige ontstoffingsmaatregel naar een complexe reeks maatregelen die vooral gericht zijn op het verwijderen van zure gassen (HCl, HF, SO2) en van organische stoffen (dioxines) waardoor tevens de emissies van stof verminderd zijn. De verwijdering van zure gassen gebeurt over het algemeen met behulp van een halfnatte of natte wasser, en voor de verwijdering van dioxines wordt meestal actieve kool gehanteerd. Ook verbeteringen aan reeds bestaande installaties (zoals branders, mouwenfilters, …) of vervanging van deze installaties, hebben voor een vermindering van de stofuitstoot gezorgd.

18

4.5 Industriële processen 4.5.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 7: Emissies fijn stof bij industriële processen in 1995.

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Cokesfabriek IJzer en staal Non-ferro Chemie Voeding, dranken en tabak Minerale niet-metaalproducten Metaalverwerkende nijverheid

61,1 3980,3 877,6 440,6 267,4 2801,9 192,4

30,5 3842,0 762,1 331,5 121,7 2494,8 57,7

12,2 3245,2 474,2 161,0 61,2 2315,8 9,6

Totaal

8621,3

7640,4

6279,3

Industriële processen

De ijzer- en staalindustrie is de sector met de meeste fijn stofemissies, gevolgd door de minerale niet-metaalproducten industrie. 4.5.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 8: Emissie fijn stof bij industriële processen in 2000.

Industrie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

IJzer en staal Non-ferro Chemie Voeding, dranken en tabak Minerale niet-metaalproducten Metaalverwerkende nijverheid

890,7 992,1 301,8 183,2 1541,1 210,0

843,5 860,9 250,9 59,4 1368,1 63,0

693,2 534,0 127,7 19,9 1332,1 10,5

Totaal

4118,9

3445,9

2717,4


In 2000 is de minerale niet-metaalproducten industrie de grootste emittor van fijn stof, ondanks de sluiting van een glasbedrijf tussen 1995 en 2000. De productie van bakstenen is hiervoor verantwoordelijk.

19

4.5.3


9000 8000 7000

t on

6000 5000

> PM10 Coarse PM2,5

4000 3000 2000 1000 0

1995

2000 I ndust r iële pr ocessen

Grafiek 4: Vergelijking van emissies van fijn stof bij industriële processen.

In de ijzer- en staalindustrie is er tussen 1995 en 2000 een grote daling op te merken van geëmitteerd fijn stof door de implementatie van verbeterde maatregelen.

4.6 Elektriciteit en warmte 4.6.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 9: Emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte in 1995.

Energie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Elektriciteit en Warmte Elektriciteitcentrales Warmte Kracht Koppeling

3175,5 52,0

1888,9 40,1

811,5 25,8

Totaal

3227,5

1929,0

837,2

20

4.6.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 10: Emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte in 2000.

Energie

4.6.3

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Elektriciteit en Warmte Elektriciteitscentrales Warmte Kracht Koppeling

2345,6 18,1

1410,2 16,3

622,7 14,1

Totaal

2363,7

1426,5

636,9


3500 3000

t on

2500 2000 > PM10 Coarse PM2,5

1500 1000 500 0

1995

2000

Elekt ricit eit en warmt e

Grafiek 5: Vergelijking emissies fijn stof bij elektriciteit en warmte.

Een verlaging van de emissies van fijn stof tussen 1995 en 2000 is afkomstig van het vervangen van stofrijke brandstoffen door stofarme brandstoffen, door verbeterde verbrandingsprocessen en verbrandingscondities en door het implementeren van een DeSOx op één van de verbrandingsovens. Meer informatie is hierover terug te vinden in de sectorstudie “Evaluatie van het reductiepotentieel voor diverse polluenten naar het compartiment lucht voor elektriciteitsproductie in Vlaanderen”, uitgevoerd door Vito in opdracht van AMINAL.

21

4.7 Raffinaderijen 4.7.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 11: Emissies fijn stof bij raffinaderijen in 1995.

Energie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Stookemissies Procesemissies

1043,2 280,1

838,5 196,1

736,2 98,0

Totaal

1323,3

1034,6

834,2

Raffinaderijen

4.7.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 12: Emissies fijn stof bij raffinaderijen in 2000.

Energie

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Stookemissies Procesemissies

1082,0 442,1

873,6 309,5

769,4 154,7

Totaal

1524,1

1183,1

924,1

Raffinaderijen

22

4.7.3


1600 1400 1200

t on

1000 > PM10 Coarse PM,5

800 600 400 200 0

1995

2000 Raf f inaderij en

Grafiek 6: Vergelijking emissies fijn stof bij raffinaderijen. De emissies van fijn stof in 1995 zijn vergelijkbaar met de emissies van fijn stof in 2000.

23

4.8 Verkeer en vervoer: uitlaat emissies. 4.8.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 13: Emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat) in 1995.

Verkeer (uitlaat)

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

111,1 3929,1 1163,2 200,3 1786,4 174,4 44,8 7409,3

111,1 3929,1 1163,2 200,3 1786,4 174,4 44,8 7409,3

111,1 3929,1 1163,2 200,3 1786,4 174,4 44,8 7409,3

107,7 107,7

102,3 102,3

96,9 96,9

129,4 129,4

122,9 122,9

116,4 116,4

72,9 72,9

72,9 72,9

72,9 72,9

45,4 0,0 45,4

43,1 0,0 43,1

40,8 0,0 40,8

7764,7

7750,6

7736,4

Wegvervoer Motorvoertuigen Personenwagens Lichte vrachtwagens Minibussen Zware vrachtwagens Bussen Coaches Subtotaal Treinverkeer Treinverkeer Subtotaal Binnenscheepvaart Binnenscheepvaart Subtotaal Luchtvaart Luchtvaart Subtotaal Overige mobiele bronnen Bouw Industrie Subtotaal Totaal

24

4.8.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 14: Emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat) in 2000.

Verkeer (uitlaat)

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

171,6 2920,8 1008,9 171,5 1542,8 153,5 38,1 6007,1

171,6 2920,8 1008,9 171,5 1542,8 153,5 38,1 6007,1

171,6 2920,8 1008,9 171,5 1542,8 153,5 38,1 6007,1

97,0 97,0

92,2 92,2

87,3 87,3

193,3 193,3

183,6 183,6

174,0 174,0

90,9 90,9

90,9 90,9

90,9 90,9

47,1 0,0 47,1

44,8 0,0 44,8

42,4 0,0 42,4

6435,5

6418,6

6401,7

Wegvervoer Motorvoertuigen Personenwagens Lichte vrachtwagens Minibussen Zware vrachtwagens Bussen Coaches Subtotaal Treinverkeer Treinverkeer Subtotaal Binnenscheepvaart Binnenscheepvaart Subtotaal Luchtvaart Luchtvaart Subtotaal Overige mobiele bronnen Bouw Industrie Subtotaal Totaal

25

4.8.3


8000 7000 6000

t on


4000 3000 2000 1000 0

1995

2000 Verkeer (uit laat )

Grafiek 7: Vergelijking emissies fijn stof bij verkeer (uitlaat).

Personenwagens zijn de belangrijkste emittoren van fijn stof bij de uitlaat van wegverkeer, gevolgd door zware vrachtwagens en lichte vrachtwagens. De daling in emissies van fijn stof, ondanks de stijging van het aantal wagens, is te wijten aan de sterke daling van het aantal Euro 0 wagens. Het andere verkeer en vervoer (treinverkeer, binnenscheepvaart, luchtvaart en andere mobiele bronnen) is in vergelijking met het wegveer geen belangrijke emittor van fijn stof. Een stijging in het brandstofverbruik bij de binnenscheepvaart en een lichte stijging van de brandstofhoeveelheid bij de luchtvaart, zorgt voor stijging van emissies van fijn stof.

26

4.9 Verkeer en vervoer: niet-uitlaat emissies 4.9.1

Emissies in het jaar 1995 Tabel 15: Emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat) in 1995. Verkeer (nietuitlaat)

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

999,6 5018,2 10666,1 9,3 309,6 87,5

999,6 303,8 546,3 9,3 154,8 8,8

999,6 0,0 0,0 9,3 77,4 0,0

17090,3

2022,7

1086,4

Niet-uitlaat emissies Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage

van de remmen van de banden (wielen) van het wegdek van de bovenleidingen van de rails bij de bouw (overige)

Totaal

4.9.2

Emissies in het jaar 2000 Tabel 16: Emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat) in 2000.

Verkeer en vervoer

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

1114,3 5815,1 12420,3 10,4 335,4 90,9

1114,3 350,8 639,0 10,4 167,7 9,1

1114,3 0,0 0,0 10,4 83,8 0,0

19786,3

2291,3

1208,5

Niet-uitlaat emissies Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage Slijtage Totaal

van de remmen van de banden (wielen) van het wegdek van de bovenleidingen van de rails bij de bouw (overige)

27

4.9.3


20000 18000 16000 14000

t on


10000 8000 6000 4000 2000 0

1995

2000 Verkeer (niet - uit laat )

Grafiek 8: Vergelijking emissies fijn stof bij verkeer (niet-uitlaat).

Bij de slijtage van het wegdek, de banden, de remmen, de bovenleidingen, de rails en de bouw is er een stijging waar te nemen in emissies van fijn stof tussen 1995 en 2000. De oorzaak hiervan is een stijging van het aantal afgelegde kilometers van de verschillende voertuigen. De slijtage van het wegdek brengt het meeste fijn stof met zich mee, gevolgd door de slijtage van banden, welke op hun beurt weer meer fijn stof veroorzaken dan de slijtage van remmen. De slijtage van het wegdek en de slijtage van de banden zijn grotere emittoren van totaal stof dan de uitlaatemissies van personenwagens en dus zeker niet verwaarloosbaar.

28

4.10 Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst 4.10.1 Emissies in het jaar 1995 Tabel 17: Emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst in 1995. Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

55,9 937,6 31,2 0,0 0,5 0,2 0,0 1556,6 682,1 3118,0 1466,3 722,8 22,5 456,9 183945,8

27,9 778,2 31,2 0,0 0,5 0,2 0,0 762,7 300,1 1371,9 1393,0 686,6 22,5 41,1 18394,6

14,0 628,2 31,2 0,0 0,5 0,2 0,0 217,9 75,0 311,8 1319,7 650,5 22,5 0,0 0,0

192996,2

23810,6

3271,4

Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Verbruik kolen* Verbruik zware stookolie Verbruik gasen dieselolie Verbruik LPG Verbruik aardgas Verbruik andere petroleumproducten Verbranding van landbouwafval Kippen Runderen Varkens Verkeer landbouw: uitlaat* Verkeer visvangst: uitlaat* Slijtage van de remmen (landbouw) Slijtage van de banden (landvouw) Slijtage van het wegdek (landbouw) Totaal

* Emissiefactor aangepast

4.10.2 Emissies in het jaar 2000 Tabel 18: Emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst in 2000. Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Verbruik kolen* Verbruik zware stookolie Verbruik gasen dieselolie Verbruik lamppetroleum Verbruik LPG Verbruik aardgas Verbranding van landbouwafval Kippen Runderen Varkens Verkeer landbouw: uitlaat* Verkeer visvangst: uitlaat* Slijtage van de remmen (landbouw) Slijtage van de banden (landvouw) Slijtage van het wegdek (landbouw)

52,0 588,0 27,7 3,0 0,0 0,9 0,0 1778,5 613,9 3144,8 1613,6 684,2 23,2 471,6 189831,6

26,0 488,0 27,7 3,0 0,0 0,9 0,0 871,5 270,1 1383,7 1532,9 650,0 23,2 42,4 18983,2

13,0 393,9 27,7 3,0 0,0 0,9 0,0 249,0 67,5 314,5 1452,2 615,8 23,2 0,0 0,0

Totaal

198832,9

24302,6

3160,7

Land- en tuinbouw, veeteelt, visvangst

* Emissiefactor aangepast

29

4.10.3 Evolutie tussen 1995 en 2000

200000 180000 160000 140000

t on

120000 > PM10 Coarse PM2,5

100000 80000 60000 40000 20000 0

1995

2000

Land- en t uinbouw, veet eelt en visvangst

Grafiek 9: Vergelijking emissies fijn stof bij land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst.

De slijtage van het wegdek in de landbouw brengt heel veel emissies van totaal stof met zich mee. De fractie PM10 is nog slechts een tiende van de hoeveelheid totaal stof en de fractie PM2,5 is verwaarloosbaar. Na de slijtage van het wegdek in de landbouw is de veeteelt de grootste emittor van totaal stof in deze sector. De fractie PM10 bedraagt minder dan 50 % van totaal stof, de fractie PM2,5 minder dan 15 %. De grootste bijdrage voor PM2,5 emissies in de land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst is afkomstig van de uitlaatemissies van voertuigen in deze sector.

30

4.11 Andere emissiebronnen 4.11.1 Emissies in het jaar 1995 Tabel 19: Emissies fijn stof bij andere emissiebronnen in 1995. Andere emissiebronnen

TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Roken van vis (industrieel) Bakken van vlees Barbecue: bakken vlees Barbecue: verbr. houtskool Tabak roken Crematorium

0,2 293,4 30,5 2,3 510,4 10,2

0,2 293,4 30,5 2,3 510,4 10,2

0,2 293,4 30,5 2,3 510,4 10,2

Totaal

847,1

847,1

847,1

Andere emissiebronnen

4.11.2 Emissies in het jaar 2000 Tabel 20: Emissies fijn stof bij andere emissiebronnen in 2000.


TSP

PM10

PM2,5

ton

ton

ton

Roken van vis (industrieel) Bakken van vlees Barbecue: bakken vlees Barbecue: verbr. houtskool Tabak roken Crematorium

0,2 289,8 30,9 2,4 582,1 13,8

0,2 289,8 30,9 2,4 582,1 13,8

0,2 289,8 30,9 2,4 582,1 13,8

Totaal

919,2

919,2

919,2


31

4.11.3 Evolutie tussen 1995 en 2000

920 900

t on


860 840 820 800

1995

2000

Andere emissiebr onnen

Grafiek 10: Vergelijking emissies fijn stof bij andere emissiebronnen.

De lichte stijging van emissies van fijn stof is te wijten aan de stijging van de tabaksconsumptie. Enkel voor crematoria en het industrieel bakken van vis kan er op beleidsniveau bepaald worden of reductiemaatregelen dienen geïmplementeerd te worden. De emissies van fijn stof zijn voor deze bronnen echter zeer gering.

32

4.12 Vergelijking van de verschillende sectoren in 1995 In Grafiek 11 worden de emissies van fijn stof voor het jaar 1995 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven. Duizenden

200 180 160 140 > PM10 Coarse PM2,5

t on

120 100 80 60 40 20 0 Bevolking

I ndust r ie

Energie

Verkeer

Verkeer (niet -

Land- en

Andere

(uit laat )

uit laat )

t uinbouw,

emissiebronnen

veet eelt en visvangst

Grafiek 11: Staafdiagram emissies fijn stof in 1995.

Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst is veruit de grootste emittor van totaal stof, gevolgd door verkeer en vervoer (niet-uitlaat), industrie, verkeer en vervoer (uitlaat), bevolking en andere bronnen. Voor de fractie PM10 en PM2,5 daalt de invloed van land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst sterk. De slijtage van het wegdek in de landbouw brengt immers slechts geringe hoeveelheden PM10 en PM2,5 met zich mee in vergelijking met totaal stof. Na land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst is de sector verkeer en vervoer (niet-uitlaat) de grootste emittor van PM10. In Grafiek 12 worden de emissies van fijn stof voor het jaar 1995 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven zonder de niet-uitlaat emissies bij verkeer en vervoer en bij de landbouw in rekening te brengen.

33

Duizenden

14 12 10 > PM10 Coarse < PM2,5

t on

8 6 4 2 0 Bevolking

I ndust rie

Energie

Verkeer

Land- en

Ander e

(uit laat )

t uinbouw,

emissiebr onnen


Grafiek 12: Staafdiagram emissies fijn stof in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies).

Voor de emissies van PM2,5 is de sector industrie de grootste emittor, gevolgd door de uitlaat emissies bij verkeer en vervoer. In onderstaande diagrammen worden de emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 voor het jaar 1995 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven.

Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

Grafiek 13: Taartdiagram emissies totaal stof in 1995.

34


Grafiek 14: Taartdiagram emissies PM10 in 1995.


Grafiek 15: Taartdiagram emissies PM2,5 in 1995.

In onderstaande diagrammen worden de emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 voor het jaar 1995 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven, zonder de niet-uitlaat emissies bij verkeer en vervoer en bij de landbouw in rekening te brengen.

35

Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

Grafiek 16: Taartdiagram emissies totaal stof in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies).


Grafiek 17: Taartdiagram emissies PM10 in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies).


Grafiek 18: Taartdiagram emissies PM2,5 in 1995 (zonder niet-uitlaat emissies).

36

4.13 Vergelijking van de verschillende sectoren in 2000 In Grafiek 19 worden de emissies van fijn stof voor het jaar 2000 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven. Duizenden

200 180 160 140

> PM10 Coarse < PM2,5

t on

120 100 80 60 40 20 0 Bevolking

I ndust r ie

Ener gie

Ver keer

Ver keer (niet -

Land- en

Ander e

(uit laat )

uit laat )

t uinbouw,

emissiebr onnen


Grafiek 19: Staafdiagram emissies fijn stof in 2000. In Grafiek 20 worden de emissies van fijn stof voor het jaar 2000 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven, zonder de niet-uitlaat emissies bij verkeer en vervoer en bij de landbouw in rekening te brengen.

37

Duizenden

9 8 7 > PM10 Coarse < PM2,5

t on

6 5 4 3 2 1 0 Bevolking

I ndust r ie

Ener gie

Ver keer (uit laat )

Land- en t uinbouw,

Ander e

veet eelt en

emissiebr onnen

visvangst

Grafiek 20: Staafdiagram emissies fijn stof in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).

In onderstaande diagrammen worden de emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 voor het jaar 2000 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven.


Grafiek 21: Taartdiagram emissies totaal stof in 2000.

38


Grafiek 22: Taartdiagram emissies PM10 in 2000.


Grafiek 23: Taartdiagram emissies PM2,5 in 2000. In onderstaande diagrammen worden de emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 voor het jaar 2000 bij de verschillende sectoren grafisch weergegeven, zonder de niet-uitlaat emissie bij verkeer en vervoer en bij de landbouw in rekening te brengen.

39


Grafiek 24: Taartdiagram emissies totaal stof in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).


Grafiek 25: Taartdiagram emissies PM10 in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).


Grafiek 26: Taartdiagram emissies PM2,5 in 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).

40

4.14 Evolutie tussen 1995 en 2000

Duizenden

In onderstaande grafieken worden de evoluties van totaal stof, PM10 en PM2,5 tussen 1995 en 2000, voor de verschillende sectoren, grafisch weergegeven (zonder niet-uitlaat emissies). 14 12

t on

10 1995 2000

8 6 4 2 0 Bevolking

I ndust rie

Energie

Verkeer

Landbouw

Andere

(uit laat )

Grafiek 27: Evolutie emissies totaal stof tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).

Duizenden

41

12

10

t on

8 1995 2000

6

4

2

0 Bevolking

I ndust rie

Energie

Verkeer

Landbouw

Andere

(uit laat )

Duizenden

Grafiek 28: Evolutie emissies PM10 tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).

10

8

6

t on

1995 2000

4

2

0 Bevolking

I ndust rie

Energie

Verkeer

Landbouw

Andere

(uit laat )

Grafiek 29: Evolutie emissies PM2,5 tussen 1995 en 2000 (zonder niet-uitlaat emissies).

42

4.15 De belangrijkste sectoren In Tabel 21 wordt een algemeen overzicht gegeven van de verschillende emissiebronnen voor het jaar 1995. In Tabel 22, Tabel 23 en Tabel 24 worden de verschillende sectoren in volgorde van belangrijkheid voor emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 weergegeven. Tabel 21: Overzichtstabel emissies fijn stof voor het jaar 1995.

EINDTOTAAL 1995

TSP

PM10

PM2,5

ton

%

ton

%

ton

%

1731,6 13006,3 4550,8 7764,7 17090,3 192996,2 847,1

0,7% 5,5% 1,9% 3,3% 7,2% 81,1% 0,4%

1510,7 11104,6 2963,6 7750,6 2022,7 23810,6 847,1

3,0% 22,2% 5,9% 15,5% 4,0% 47,6% 1,7%

1410,4 9193,9 1671,4 7736,4 1086,4 3271,4 847,1

5,6% 36,5% 6,6% 30,7% 4,3% 13,0% 3,4%

237987,1

100%

50009,9

100%

25217,1

100%

Emissiebronnen Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen EINDTOTAAL 1995

43

Tabel 22: Rangschikking van de emissies van totaal stof voor de verschillende sectoren in het jaar 1995. TSP (ton)

Sector Slijtage van het wegdek (landbouw) Slijtage van het wegdek Veeteelt Slijtage van de banden (wielen) Ijzer en staal Personenwagens Elektriciteitcentrales Minerale niet-metaalproducten Zware vrachtwagens Landbouw: verkeer uitlaat Huishoudelijke verwarming Voeding, dranken en tabak Chemie Lichte vrachtwagens Stookemissies Verbrandingsprocessen Slijtage van de remmen Non-ferro Huisvuilverbrandingsinstallaties Visvangst: verkeer uitlaat Slijtage van de banden (landbouw) Chemie Slijtage van de rails Procesemissies Non-ferro Voeding, dranken en tabak Minibussen Afvalverbranding in open lucht Metaalverwerkende nijverheid Bussen Textiel, leder en kleding Minerale niet-metaalproducten Binnenscheepvaart Motorrijwielen Andere industrieën Verwarming in de tertiaire sector IJzer en staal Treinverkeer Slijtage bij de bouw (overige) Luchtvaart Metaalverwerkende nijverheid Cokesfabriek Warmte Kracht Koppeling Cokesfabriek Bouw Coaches Papier en uitgeverijen Slijtage van de remmen (landbouw) Slijtage van de bovenleidingen Verbranding landbouwafval Industrie Andere emissiebronnen

Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Industriële processen Wegvervoer Elektriciteit en warmte Industriële processen Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Wegvervoer Raffinaderijen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Industriële processen Afvalverbranding Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Verkeer (niet-uitlaat) Raffinaderijen Verbrandingsprocessen industrie Industriële processen Wegvervoer Bevolking Industriële processen Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Binnenscheepvaart Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Treinverkeer Verkeer (niet-uitlaat) Luchtvaart Verbrandingsprocessen industrie Industriële processen Elektriciteit en warmte Verbrandingsprocessen industrie Overige mobiele bronnen Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Overige mobiele bronnen Andere emissiebronnen

183945,8 10666,1 5356,7 5018,2 3980,3 3929,1 3175,5 2801,9 1786,4 1466,3 1425,4 1300,1 1255,5 1163,2 1043,2 1025,3 999,6 877,6 839,4 722,8 456,9 440,6 309,6 280,1 273,7 267,4 200,3 197,0 192,4 174,4 173,6 165,6 129,4 111,1 109,8 109,3 108,5 107,7 87,5 72,9 68,2 61,1 52,0 49,0 45,4 44,8 41,5 22,5 9,3 0,0 0,0 847,1

44

Tabel 23: Rangschikking van de emissies van PM10 voor de verschillende sectoren in het jaar 1995. Sector Slijtage van het wegdek (landbouw) Personenwagens Ijzer en staal Minerale niet-metaalproducten Veeteelt Elektriciteitcentrales Zware vrachtwagens Landbouw: verkeer uitlaat Huishoudelijke verwarming Lichte vrachtwagens Chemie Slijtage van de remmen Voeding, dranken en tabak Stookemissies Verbrandingsprocessen Non-ferro Visvangst: verkeer uitlaat Huisvuilverbrandingsinstallaties Slijtage van het wegdek Chemie Slijtage van de banden (wielen) Minibussen Procesemissies Non-ferro Bussen Slijtage van de rails Afvalverbranding in open lucht Textiel, leder en kleding Minerale niet-metaalproducten Binnenscheepvaart Voeding, dranken en tabak Motorrijwielen Verwarming in de tertiaire sector Treinverkeer IJzer en staal Andere industrieën Luchtvaart Metaalverwerkende nijverheid Metaalverwerkende nijverheid Cokesfabriek Coaches Bouw Slijtage van de bande (landbouw) Warmte Kracht Koppeling Papier en uitgeverijen Cokesfabriek Slijtage van de remmen (landbouw) Slijtage van de bovenleidingen Slijtage bij de bouw (overige) Verbranding landbouwafval Industrie Andere emissiebronnen

PM10 (ton) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Industriële processen Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Elektriciteit en warmte Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Bevolking Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Verkeer (niet-uitlaat) Verbrandingsprocessen industrie Raffinaderijen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Afvalverbranding Verkeer (niet-uitlaat) Industriële processen Verkeer (niet-uitlaat) Wegvervoer Raffinaderijen Verbrandingsprocessen industrie Wegvervoer Verkeer (niet-uitlaat) Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Binnenscheepvaart Industriële processen Wegvervoer Bevolking Treinverkeer Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Luchtvaart Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Wegvervoer Overige mobiele bronnen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Elektriciteit en warmte Verbrandingsprocessen industrie Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Overige mobiele bronnen Andere emissiebronnen

18394,6 3929,1 3842,0 2494,8 2434,8 1888,9 1786,4 1393,0 1255,1 1163,2 1033,6 999,6 990,0 838,5 838,0 762,1 686,6 646,3 546,3 331,5 303,8 200,3 196,1 186,2 174,4 154,8 147,7 139,5 132,4 122,9 121,7 111,1 107,9 102,3 100,9 98,4 72,9 57,7 55,6 49,0 44,8 43,1 41,1 40,1 32,5 30,5 22,5 9,3 8,8 0,0 0,0 847,1

45

Tabel 24: Rangschikking van de emissies van PM2,5 voor de verschillende sectoren in het jaar 1995. Sector Personenwagens Ijzer en staal Minerale niet-metaalproducten Zware vrachtwagens Landbouw: verkeer uitlaat Lichte vrachtwagens Huishoudelijke verwarming Slijtage van de remmen Chemie Voeding, dranken en tabak Elektriciteitcentrales Stookemissies Verbrandingsprocessen Visvangst: verkeer uitlaat Veeteelt Huisvuilverbrandingsinstallaties Non-ferro Minibussen Bussen Chemie Afvalverbranding in open lucht Non-ferro Textiel, leder en kleding Binnenscheepvaart Minerale niet-metaalproducten Motorrijwielen Verwarming in de tertiaire sector Procesemissies IJzer en staal Treinverkeer Andere industrieën Slijtage van de rails Luchtvaart Voeding, dranken en tabak Metaalverwerkende nijverheid Cokesfabriek Coaches Bouw Papier en uitgeverijen Warmte Kracht Koppeling Slijtage van de remmen (landbouw) Cokesfabriek Metaalverwerkende nijverheid Slijtage van de bovenleidingen Verbranding landbouwafval Slijtage bij de bouw (overige) Slijtage van het wegdek Industrie Slijtage van de banden (wielen) Slijtage van de banden (landbouw) Slijtage van het wegdek (landbouw) Andere emissiebronnen

PM2,5 (ton) Wegvervoer Industriële processen Industriële processen Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Bevolking Verkeer (niet-uitlaat) Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Elektriciteit en warmte Raffinaderijen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Afvalverbranding Industriële processen Wegvervoer Wegvervoer Industriële processen Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Binnenscheepvaart Verbrandingsprocessen industrie Wegvervoer Bevolking Raffinaderijen Verbrandingsprocessen industrie Treinverkeer Verbrandingsprocessen industrie Verkeer (niet-uitlaat) Luchtvaart Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Wegvervoer Overige mobiele bronnen Verbrandingsprocessen industrie Elektriciteit en warmte Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Industriële processen Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Overige mobiele bronnen Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

3929,1 3245,2 2315,8 1786,4 1319,7 1163,2 1155,4 999,6 918,0 822,0 811,5 736,2 674,0 650,5 604,8 486,8 474,2 200,3 174,4 161,0 147,7 134,2 122,4 116,4 115,6 111,1 107,2 98,0 97,0 96,9 92,7 77,4 72,9 61,2 49,3 49,0 44,8 40,8 27,8 25,8 22,5 12,2 9,6 9,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 847,1

46

In Tabel 25 wordt een algemeen overzicht gegeven van de verschillende emissiebronnen voor het jaar 2000. In Tabel 26, Tabel 27 en Tabel 28 worden de verschillende sectoren in volgorde van belangrijkheid voor emissies van totaal stof, PM10 en PM2,5 weergegeven. Tabel 25: Overzichtstabel emissies fijn stof voor het jaar 2000.

EINDTOTAAL 2000

TSP

PM10

PM2,5

ton

%

ton

%

ton

%

1637,9 5872,8 3887,8 6435,5 19786,3 198832,9 919,2

0,7% 2,5% 1,6% 2,7% 8,3% 83,8% 0,4%

1467,3 4865,0 2609,5 6418,6 2291,3 24302,6 919,2

3,4% 11,3% 6,1% 15,0% 5,3% 56,7% 2,1%

1391,6 3954,1 1561,0 6401,7 1208,5 3160,7 919,2

7,5% 21,3% 8,4% 34,4% 6,5% 17,0% 4,9%

237372,4

100%

42873,5

100%

18596,9

100%

Emissiebronnen Bevolking Industrie Energie Verkeer (uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen EINDTOTAAL 2000

47

Tabel 26: Rangschikking van emissies van totaal stof voor de verschillende sectoren in het jaar 2000. TSP (ton)

Sector Slijtage van het wegdek (landbouw) Slijtage van het wegdek Slijtage van de banden (wielen) Veeteelt Personenwagens Elektriciteitcentrales Landbouw: verkeer uitlaat Zware vrachtwagens Minerale niet-metaalproducten Huishoudelijke verwarming Slijtage van de remmen Stookemissies Lichte vrachtwagens Non-ferro Ijzer en staal Visvangst: verkeer uitlaat Verbrandingsprocessen Chemie Voeding, dranken en tabak Slijtage van de banden (landbouw) Procesemissies Slijtage van de rails Chemie Andere industrieën Afvalverbranding in open lucht Metaalverwerkende nijverheid Binnenscheepvaart Voeding, dranken en tabak Motorrijwielen Minibussen Bussen Verwarming in de tertiaire sector Minerale niet-metaalproducten Non-ferro Treinverkeer Slijtage bij de bouw (overige) Luchtvaart Textiel, leder en kleding Bouw Coaches IJzer en staal Metaalverwerkende nijverheid Slijtage van de remmen (landbouw) Papier en uitgeverijen Warmte Kracht Koppeling Huisvuilverbrandingsinstallaties Slijtage van de bovenleidingen Industrie Verbranding landbouwafval Andere emissiebronnen

Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Elektriciteit en warmte Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Industriële processen Bevolking Verkeer (niet-uitlaat) Raffinaderijen Wegvervoer Industriële processen Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Raffinaderijen Verkeer (niet-uitlaat) Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Bevolking Industriële processen Binnenscheepvaart Industriële processen Wegvervoer Wegvervoer Wegvervoer Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Treinverkeer Verkeer (niet-uitlaat) Luchtvaart Verbrandingsprocessen industrie Overige mobiele bronnen Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verbrandingsprocessen industrie Elektriciteit en warmte Afvalverbranding Verkeer (niet-uitlaat) Overige mobiele bronnen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

189831,6 12420,3 5815,1 5537,2 2920,8 2345,6 1613,6 1542,8 1541,1 1270,1 1114,3 1082,0 1008,9 992,1 890,7 684,2 671,6 619,4 475,6 471,6 442,1 335,4 301,8 256,0 218,5 210,0 193,3 183,2 171,6 171,5 153,5 149,3 148,3 110,5 97,0 90,9 90,9 52,5 47,1 38,1 32,3 27,8 23,2 20,5 18,1 11,2 10,4 0,0 0,0 919,2

48

Tabel 27: Rangschikking van de emissies van PM10 voor de verschillende sectoren in het jaar 2000. Sector Slijtage van het wegdek (landbouw) Slijtage van de banden (wielen) Personenwagens Veeteelt Zware vrachtwagens Landbouw: verkeer uitlaat Elektriciteitcentrales Minerale niet-metaalproducten Huishoudelijke verwarming Slijtage van de remmen Lichte vrachtwagens Stookemissies Non-ferro Ijzer en staal Visvangst: verkeer uitlaat Slijtage van het wegdek Verbrandingsprocessen Chemie Voeding, dranken en tabak Procesemissies Chemie Andere industrieën Binnenscheepvaart Motorrijwielen Minibussen Slijtage van de rails Afvalverbranding in open lucht Bussen Verwarming in de tertiaire sector Minerale niet-metaalproducten Treinverkeer Luchtvaart Non-ferro Metaalverwerkende nijverheid Voeding, dranken en tabak Bouw Textiel, leder en kleding Slijtage van de banden (landbouw) Coaches IJzer en staal Slijtage van de remmen (landbouw) Metaalverwerkende nijverheid Warmte Kracht Koppeling Papier en uitgeverijen Slijtage van de bovenleidingen Slijtage bij de bouw (overige) Huisvuilverbrandingsinstallaties Industrie Verbranding landbouwafval Andere emissiebronnen

PM10 (ton) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Elektriciteit en warmte Industriële processen Bevolking Verkeer (niet-uitlaat) Wegvervoer Raffinaderijen Industriële processen Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Raffinaderijen Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Binnenscheepvaart Wegvervoer Wegvervoer Verkeer (niet-uitlaat) Bevolking Wegvervoer Bevolking Verbrandingsprocessen industrie Treinverkeer Luchtvaart Verbrandingsprocessen industrie Industriële processen Industriële processen Overige mobiele bronnen Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verbrandingsprocessen industrie Elektriciteit en warmte Verbrandingsprocessen industrie Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Afvalverbranding Overige mobiele bronnen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

18983,2 5815,1 2920,8 2525,3 1542,8 1532,9 1410,2 1368,1 1161,0 1114,3 1008,9 873,6 860,9 843,5 650,0 639,0 545,6 536,6 354,6 309,5 250,9 228,0 183,6 171,6 171,5 167,7 163,8 153,5 142,4 108,3 92,2 90,9 75,7 63,0 59,4 44,8 42,8 42,4 38,1 29,1 23,2 21,5 16,3 13,9 10,4 9,1 8,6 0,0 0,0 919,2

49

Tabel 28: Rangschikking van de emissies van PM2,5 voor de verschillende sectoren in het jaar 2000. Sector Personenwagens Zware vrachtwagens Landbouw: verkeer uitlaat Minerale niet-metaalproducten Slijtage van de remmen Huishoudelijke verwarming Lichte vrachtwagens Stookemissies Ijzer en staal Veeteelt Elektriciteitcentrales Visvangst: verkeer uitlaat Non-ferro Chemie Verbrandingsprocessen Voeding, dranken en tabak Andere industrieën Binnenscheepvaart Motorrijwielen Minibussen Afvalverbranding in open lucht Procesemissies Bussen Verwarming in de tertiaire sector Chemie Luchtvaart Treinverkeer Minerale niet-metaalproducten Slijtage van de rails Non-ferro Bouw Coaches Textiel, leder en kleding IJzer en staal Slijtage van de remmen (landbouw) Voeding, dranken en tabak Metaalverwerkende nijverheid Warmte Kracht Koppeling Metaalverwerkende nijverheid Slijtage van de bovenleidingen Papier en uitgeverijen Huisvuilverbrandingsinstallaties Industrie Verbranding landbouwafval Slijtage van het wegdek Slijtage van de banden (wielen) Slijtage bij de bouw (overige) Slijtage van de banden (landbouw) Slijtage van het wegdek (landbouw) Andere emissiebronnen

PM2,5 (ton) Wegvervoer Wegvervoer Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Verkeer (niet-uitlaat) Bevolking Wegvervoer Raffinaderijen Industriële processen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Elektriciteit en warmte Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Binnenscheepvaart Wegvervoer Wegvervoer Bevolking Raffinaderijen Wegvervoer Bevolking Industriële processen Luchtvaart Treinverkeer Verbrandingsprocessen industrie Verkeer (niet-uitlaat) Verbrandingsprocessen industrie Overige mobiele bronnen Wegvervoer Verbrandingsprocessen industrie Verbrandingsprocessen industrie Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Industriële processen Verbrandingsprocessen industrie Elektriciteit en warmte Industriële processen Verkeer (niet-uitlaat) Verbrandingsprocessen industrie Afvalverbranding Overige mobiele bronnen Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Verkeer (niet-uitlaat) Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Land- en tuinbouw,veeteelt en visvangst Andere emissiebronnen

2920,8 1542,8 1452,2 1332,1 1114,3 1091,7 1008,9 769,4 693,2 631,0 622,7 615,8 534,0 495,2 438,5 287,3 214,0 174,0 171,6 171,5 163,8 154,7 153,5 136,1 127,7 90,9 87,3 85,5 83,8 55,0 42,4 38,1 38,0 27,5 23,2 19,9 17,8 14,1 10,5 10,4 9,9 6,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 919,2

50

5

NAGESCHAKELDE REDUCTIEMAATREGELEN: INDUSTRIE

Voor reducties van fijn stof worden in deze studie de volgende mogelijkheden van maatregelen onderzocht: organisatorische maatregelen, technische maatregelen, procesgeïntegreerde maatregelen en nageschakelde technieken. In dit hoofdstuk worden de in de literatuur teruggevonden nageschakelde technieken voor de industrie uitvoerig beschreven. De volgende literatuurbronnen werden voor dit hoofdstuk geraadpleegd: [Dermaux D. et al., 2001], [EPA, 2002], [Holland M. et al., 2001], [Rentz o. et al., 1997], [Schildermans I. et al., 2002], [van Harmelen A.K. et al., 2002] en [Van Rompaey H., 1999].

5.1 Mechanische afscheiders 5.1.1

Bezinkingskamers

De eenvoudigste methode om stofdeeltjes uit een gasstroom te verwijderen is toe te laten dat ze in een kamer met voldoende lage doorstroomsnelheid gaan bezinken onder invloed van de zwaartekracht. Bezinkingskamers zijn zeer eenvoudig van constructie maar volumineus, en ze zijn slechts geschikt voor het verwijderen van zware deeltjes (groter dan 150 mm). Het stofafscheidingsrendement hangt af van de gassnelheid in de toevoerleiding, het ontwerp van de bezinkingskamer, de gastemperatuur, de concentratie en aard (densiteit) van de stofdeeltjes en uiteraard ook van de deeltjesgrootte. Er zijn twee verschillende uitvoeringsvormen van bezinkingskamers. Enerzijds is er de tegenstroomafscheider waarbij de te reinigen gasstroom horizontaal in de bezinkingskamer wordt ingevoerd en de gezuiverde gasstroom verticaal wordt afgevoerd; de stofdeeltjes worden aldus in tegenstroom afgescheiden. De meer klassieke uitvoering is de dwarsstroomafscheider waarbij het te reinigen afgas volledig horizontaal door de bezinkingskamer wordt gevoerd en de deeltjes dus dwars op de gasstroom worden afgescheiden. Het rendement van bezinkingskamers is laag. Voor fijne deeltjes is het rendement te laag maar voor grove deeltjes (ca. 150 mm en meer) kan het rendement tot maximaal 90% bedragen. De restemissies zijn echter steeds te hoog om deze ontstoffingsmethode als enige stofafscheiding te verantwoorden. Deze techniek wordt nog wel toegepast als voorreiniging of voor specifieke toepassingen, bijvoorbeeld voor de afscheiding van schilfers of pellen in de voedingsindustrie. Bezinkingskamers hebben steeds een omvangrijk volume.

51

5.1.2

Traagheidsafscheiders

In oorsprong betreft het hier mechanische verbeteringen van de bezinkingskamers door het aanbrengen van aangepaste deflectoren, waardoor het traagheidseffect verbeterd wordt. De deflectoren doen het gas van richting veranderen, ofwel wordt het door een geperforeerde wand of door venturikanalen gestuurd. De inertie van de zwaardere stofdeeltjes in de gasstroom maakt dat de deeltjes botsen tegen het obstakel en zich op die manier afscheiden van de gasstroom. Er zijn vele uitvoeringsvormen van deze afscheiders die telkens op hetzelfde principe neerkomen, namelijk dat de gasstroom beladen met stofdeeltjes zoveel mogelijk van richting veranderd wordt teneinde het traagheidseffect van de deeltjes maximaal te benutten. De efficiëntie van traagheidsafscheiders is iets beter dan van bezinkingskamers, maar de restemissies zijn nog steeds hoog. Het toepassingsgebied is beperkt tot grove deeltjes (ca. 100 µm en meer), waarvoor een efficiëntie bereikt wordt van maximaal 90%. Sommige types van traagheidsafscheiders worden ook gebruikt als druppelafscheiders na een natte wasser (labyrintafscheiders). 5.1.3

Centrifugaalafscheiders

De best bekende voorbeelden van centrifugaalafscheiders zijn cyclonen en multicyclonen. Het werkingsprincipe van dergelijke afscheider steunt op de centrifugaalkracht die de met stof beladen gasstroom ondergaat doordat aan de gasstroom een sterke ronddraaiende beweging opgelegd wordt. De stofdeeltjes worden door hun massa tegen de buitenwand geslingerd waardoor ze afscheiden van de gasstroom. De vorm van een cycloon is typisch met een kegelvormig uitlopend onderste gedeelte waardoor de draaibeweging nog versterkt wordt. Het stof wordt onderaan de cycloon afgescheiden en het gezuiverde gas verlaat de afscheider bovenaan via een centraal aangebrachte cylindervormige uitlaat. De centrifugale kracht die op de deeltjes inwerkt is veel groter dan de zwaartekracht, zodat cyclonen veel doeltreffender zijn voor het verwijderen van kleinere deeltjes (maar zeker meer dan 10 µm) uit een gasstroom. Met dergelijke stofafscheidingstechnieken is het voor bepaalde afgasstromen mogelijk restemissies te bekomen die conform zijn aan de huidige wetgeving. Cyclonen worden typisch gebruikt in schrijnwerkerijen, meubelbedrijven, ... . Er bestaan twee uitvoeringsvormen van cyclonen, namelijk deze waarbij de verontreinigde lucht tangentiaal wordt ingevoerd, of deze waarbij de invoer axiaal gebeurt en de draaibeweging opgelegd wordt door afbuigingsschoepen. Cyclonen zijn het meest efficiënt bij hoge luchtintredesnelheden, kleine diameters en grote cylinderlengten (zogenoemde "pencil cyclones" of "high efficiency cyclones"). Nadeel van deze cycloontypes is dat het te zuiveren debiet beperkt is. Grotere cyclonen, geschikt voor een groter debiet, zijn slechts geschikt voor het afscheiden van deeltjes groter dan ca. 20 µm. De typische intredesnelheid ligt tussen de 10 en 20 m/s. Fluctuaties in de snelheid gaan sterk ten koste van het rendement.

52

Cyclonen vertonen een groter drukverlies dan bezinkingskamers en traagheidsafscheiders. De drukval bij cyclonen varieert tussen 200 en 5000 Pa. Werkingsdrukken tot 100x105 Pa (100 bar) zijn mogelijk, en bij cyclonen gemaakt van speciaal staal kunnen werkingstemperaturen tot 1200 °C mogelijk zijn. Een voorbeeld van een cycloon wordt weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1:Voorstelling van een cycloon [Dorman R.G., 1974].

De vaststelling dat kleinere cyclonen voor eenzelfde gassnelheid beter de kleine deeltjes afscheiden dan grote cyclonen heeft geleid tot het ontwikkelen van multicyclonen. Multicyclonen bestaan uit een aantal parallel geschakelde kleine cyclonen met een gemeenschappelijke afgasaanvoer en een gemeenschappelijke afvoer van gereinigde lucht. In de praktijk is de werking van multicyclonen echter dikwijls teleurstellend. Voornamelijk door het aansluiten van de diverse eenheden op elkaar kunnen luchtstromen ontstaan die in de verkeerde richting lopen waardoor een grotere gevoeligheid ontstaat voor verstoppingen.

53

De efficiëntie van multicyclonen is in de praktijk niet van die aard om de extra investering ten opzichte van enkelvoudige cyclonen te verantwoorden. Cyclonen worden vrijwel alleen toegepast als voorafscheider voor een andere ontstoffingstechniek. Ze zijn een robuuste technologie, die heel goed cyclische operatie en belasting variaties kunnen weerstaan. ® Zuiveringsefficiëntie De zuiveringsefficiëntie van een cycloon is afhankelijk van de massa- of deeltjesgrootte en de temperatuur. Over het algemeen stijgt de zuiveringsefficiëntie van de cycloon bij stijgende: ü ü ü ü ü ü ü ü

Densiteit van de deeltjes Inlaatsnelheid Lengte van de cycloon Aantal gas ‘revoluties’ De verhouding van deeltjesdiameter t.o.v. de uitlaatdiameter Deeltjesdiameter Hoeveelheid stof De gladheid van de cycloonwand

De efficiëntie daalt met de temperatuur. Tabel 29: Zuiveringsefficiëntie van een cycloon. Type Low Medium High

Massa-collectie-efficiëntie (%) 50-80 80-95 95-99

De zuiveringsefficiëntie van cyclonen en gravitationele stofafscheiders is een functie van de massa of de partikelgrootte. Deeltjes, waarvan de massa een zekere waarde overschrijdt 2g worden gevangen. Als deeltjes met een soortelijke massa van r = worden beschouwd, cm 3 dan kunnen met cyclonen zuiveringsefficiënties van 50 % gehaald worden voor deeltjes met een grootte tussen 5 en 8 µm. Een typische zuiveringsefficiëntie voor neerslagkamers is 10 % voor 30 µm deeltjes en 40-90 % voor 90 µm deeltjes. ® Toepassing Stofverwijderingssystemen door inertie worden niet langer meer gebruikt als finale stofzuivering voor grote en middelmatige verbrandingsovens en voor afvalverbrandingsovens. Als voorontstoffers worden cyclonen nog gebruikt bij de

54

verbranding van fossiele brandstoffen en bij afvalverbrandingcentrales. Bij nieuwe installaties worden de cyclonen niet meer geïnstalleerd omwille van hun grote drukval. In de ijzer- en staalindustrie en de non-ferro industrie zijn er nog veel toepassingen waar de stofverwijderingssystemen door inertie als voorontstoffers van elektrostatische precipitatoren en natte wassers kunnen dienst doen. Bij thermische processen kunnen stofverwijderingssystemen door mouwenfilters geplaatst worden om doorslag (vonken) tegen te houden.

inertie

voor

® Recente ontwikkelingen [Infomil, 2000] Een RPS-filter (Rotating Particle Seperator) biedt met name een oplossing voor kleverig stof en voor de verwijdering van stof bij hoge temperaturen. De RPS-filter kan aan de uitlaatstroom van een cycloon gekoppeld worden. Een RPS-filter is een ronddraaiende cilinder met een diameter tussen de 300 en 1000 mm, afhankelijk van de hoeveelheid lucht die behandeld moet worden. In de cilinder zitten kanaaltjes met een doorsnede van 1,6 mm. De cilinder draait rond zijn as, parallel aan de stroomrichting van de afvalgasstroom met de stofdeeltjes. De stofdeeltjes worden uit de bocht geslingerd, slaan tegen de wanden van de kanaaltjes en blijven daar zitten. Periodiek of continu wordt het opgevangen stof uit de kanaaltjes verwijderd m.b.v. stoom, water of perslucht. Er is sprake van een tweetrapsreiniging. In de cycloon wordt het grovere stof opgevangen, met een diameter van 10 à 15 µm en groter. Daarna worden de kleinere deeltjes in de RPS-filter opgevangen, met een diameter tussen de 1 en 10 à 15 µm. Gekoelde cyclonage biedt de mogelijkheid om tegelijk stof te verwijderen en de afgassen te koelen met een hoger verwijderingsrendement tot gevolg. Door koeling treedt in sommige gevallen ook een coalescentie van deeltjes op waardoor het afscheidingsrendement van de cycloon wordt verhoogd. De cycloon bestaat in dit geval uit een dubbele wand waarin het koelmedium wordt gerecirculeerd. ® Kostprijs Cyclonen zijn een extreem simpele techniek en zijn relatief goedkoop wat investerings- en werkingskosten betreft. De werkingskosten voor stofverwijdering door inertie is hoofdzakelijk afhankelijk van de energieconsumptie door de drukval. Typische waarden voor de energieconsumptie voor gravitationele stofafscheiders liggen tussen 0,005 - 0,1 kWh/1000 m3 en voor cyclonen tussen 0,3 – 0,5 kWh/1000 m3. In Tabel 30 wordt de kostprijs van een cycloon weergegeven.

55

Tabel 30: Kostprijs van een cycloon. Investringskost Euro per m3/uur

Werkingskost Euro per 1000 m3

1-2 2-5

0,05 – 0,15 0,2 – 0,5

Cycloon Multicycloon

® Samenvattend Tabel 31: Samenvattende tabel voor een cycloon. Voordelen Eenvoudig Lage investeringskosten + werkingskosten Hoge temperaturen mogelijk Weinig onderhoud

5.1.4

Nadelen Beperkt rendement, zeker voor kleine deeltjes Geluidsproductie

Conclusie mechanische afscheiders

Als conclusie kan gesteld worden dat mechanische afscheiders slechts kunnen gebruikt worden voor het afscheiden van grove deeltjes. Daardoor komt deze techniek zelden voor als een alleenstaande ontstoffingseenheid, maar wordt ze frequent gebruikt als voorafscheiding. De technieken zijn vrij eenvoudig en bijgevolg vrij goedkoop en vergen weinig onderhoud. De drukval over het apparaat is beperkt en dus is er relatief weinig energie nodig. De factoren waarop dient gelet te worden bij de keuze van mechanische afscheiders zijn de volgende : o deeltjesgrootte: >20 – 50 µm o afgas: droog o af te scheiden stof: materiaalkeuze afhankelijk van abrasief, corrosief of erosief karakter van het stof o temperatuur: weinig invloed o investeringskost: relatief laag, vooral afhankelijk van de kwaliteit van het materiaal o ruimtebeslag: zeer variabel voor cyclonen, maar voor bezinkingskamers en traagheidsafscheiders vrij groot o onderhoud: vrij weinig in goede omstandigheden Andere nevenaspecten die van groot belang kunnen zijn bij de keuze van een bepaalde maatregel van dit type zijn : o veiligheid: stofexplosiegevaar o geluidshinder: ventilator

56

o afvoer van afgescheiden stof: afval/gevaarlijk afval?

5.2 Mouwenfilter 5.2.1

Werking

Het principe van een mouwenfilter is gebaseerd op de scheiding van stofdeeltjes uit de gasstroom door ze tegen te houden en te collecteren op het oppervlak en binnenin een filtermedium. Mouwenfilters zijn in staat om zeer verscheidene soorten stof te verwijderen uit gasstromen, onafhankelijk van hun elektrische eigenschappen. Mouwenfilters zijn het meest gebruikte alternatief voor elektrostatische precipitatoren omwille van hun gemak in installatie en doordat ze economisch competitief zijn. Bovendien zijn met mouwenfilters lagere restconcentraties mogelijk, nl < 10 mg/m³o4. De gasstroom vloeit van binnen de mouwen naar buiten of omgekeerd. Stof wordt tegengehouden door de filterdoek en er bouwt zich een filterkoek op aan de binnen- of buitkant van de mouwen, afhankelijk van de richting van de gasstroom. Deze filterkoek maakt deel uit van het filterend medium waardoor de mouwenfilter meer en meer kleine deeltjes opvangt. De opbouw van de filterkoek daalt naarmate de drukval over de filter stijgt. De filterdoek wordt (gedeeltelijk) gereinigd d.m.v. perslucht, mechanisch of door terugstroom van het rookgas. Het opgevangen stof valt onderin de kamer en wordt afgevoerd. Bij grote hoeveelheden stof in de gassen, werken de mouwenfilters als een zuigingsfilter met een ventilator achter de mouwenfilter. Werken met een drukfilter is enkel mogelijk indien de gasstroom slechts lage hoeveelheden stof bevat en indien het stof niet ruw (abrasief) is. Normaal werken drukfilters met terugstroomzuivering. Naast de verwijdering van stof, kan de doekfilter worden gecombineerd met de injectie van bijv. kalk voor de verwijdering van de zure componenten uit de gassen en/of met actief kool voor de adsorptie van dioxines. Dit kunnen bijkomende argumenten zijn om voor een mouwenfilter te opteren. Ontstoffing van verzadigde of natte gassen is niet mogelijk met een mouwenfilter, want dat zou aanleiding geven tot verstopping van het filtermedium. Problemen worden veroorzaakt door: ü Te grote drukval bijv. door falen van het reinigingssysteem van de filterdoek. ü Falen (scheuren) van de mouw. ü Afvoersysteem voor het stof.

4

m³o = kubiekmeter in normaalvoorwaarden, d.w.z. bij 273 K (0 °C) en 1013,25 hPa (1 atm); in Vlarem II nog steeds verkeerdelijk aangeduid als Nm3 (N staat internationaal voor de eenheid Newton)

57

5.2.2

Optimale werkingscondities

® Druk en temperatuur Omwille van de verbeterde zuiveringstechnieken is het niet noodzakelijk dat een grotere doekbelasting ook grotere drukvallen met zich mee brengen. De “doekbelasting” of “filterratio” is de verhouding van het debiet aan gas ten opzichte van het doekoppervlak. De drukval is meer afhankelijk van de werkingscondities en minder van het filtertype. Voor standaardtoepassingen zijn drukvallen tussen 1000 en 3000 Pa normaal. De drukvallen in gepakte-bed filters variëren tussen de 800 en 7000 Pa. De hogere waarden zijn bekend voor de actieve kool vaste bed filters. Werkingsdrukken voor mouwenfilters tot 50 bar (50x105 Pa) zijn bekend. In alle gevallen dient bij mouwenfilters de rookgastemperatuur boven het dauwpunt van het gas te liggen. Voorverwarming is dus soms noodzakelijk bij kleinere gasdebieten en verminderde gastemperatuur-periodes. In vele toepassingen is het noodzakelijk om de gasstroom af te koelen tot een temperatuur waartegen het filtermedium bestand is. En bijkomend dient bij verschillende toepassingen voor de mouwenfilter een vonkstopper te staan om te voorkomen dat de mouwenfilter in vlammen opgaat. ® Zuiveringsefficiëntie De zuiveringsefficiëntie is een functie van de gasen de stofcondities, het filtermedium, het reinigingsprincipe en de werkingscondities. Normaalgezien daalt de zuiveringsefficiëntie een klein beetje als de deeltjesgrootte van het stof daalt. Een niet-homogeen filtermedium en een hoge luchtdoorlaatbaarheid leidt tot hogere concentraties van stof in het gezuiverde gas. Filters die uitgerust zijn met viltnaalden en efficiënte reinigingssystemen en controle op de reinigingssystemen, hebben een hoge zuiveringsefficiëntie. Als de lucht tot materiaal verhouding laag gehouden wordt en als de reinigingsintervallen verlengd worden, dan kunnen in de meeste gevallen de zuiveringsefficiënties ook stijgen. Typische zuiveringsefficiënties zijn groter dan 99 % voor deeltjes > 1 µm in diameter. 5.2.3

Verschillende types

Afhankelijk van de vorm van het filtermateriaal spreekt men over ‘bag filters’ of ‘pocket filters’. Filter bags zijn cirkelvormig en filter pockets zijn rechthoekig. De filterelementen worden bij elkaar gehouden in een omkasting met behulp van metaaldraden. Normaal worden er een bepaald aantal filterelementen bij elkaar gehouden in zogenaamde modules, wat nodig is voor zuivering, onderhoud en herstel. In de keuze van het filtermateriaal ligt een groot stuk van het bereikte rendement. De voornaamste eigenschappen waarop dient gelet te worden bij de keuze zijn: o o o o o

de mazenwijdte de gasdoorlaatbaarheid de chemische bestendigheid de slijtagebestendigheid de temperatuurbestendigheid

58

In Tabel 32 wordt een overzicht gegeven van typische materialen en hun eigenschappen. Tabel 32: Typische materialen en hun eigenschappen voor mouwenfilters. Filtermedium

Temperatuur (°C)

Polypropyleen Polyester Polyacrylonitrile Aramides Polyphenyleensulphide Polyphenyleensulphide on PTFE fabric Polyimide Polytetrafluorethyleen Glasvezel

Werkingstemperatuur

Maximum temperatuur

90 150 125 180 190 260 250 250 260

100 160 140 220 200 280 270 280 280

PP PE PAN (Dralon T) AR (Nomex) PPS(Ryton) PPS/PTFE PI PTFE (Teflon)

Filtermedium

Polypropyleen Polyester Polyacrylonitrile Aramides Polyphenyleensulphide Polyphenyleensulphide on PTFE fabric Polyimide Polytetrafluorethyleen Glasvezel

Weerstand tegen chemicaliën

PP PE PAN (Dralon T) AR (Nomex) PPS(Ryton) PPS/PTFE PI PTFE (Teflon)

hydrolytisch

zuur

alkali

organische solventen

zeer goed slecht goed matig zeer goed zeer goed Matig zeer goed zeer goed

zeer goed goed goed goed zeer goed zeer goed goed zeer goed goed

zeer goed matig goed goed goed goed slecht zeer goed goed

matig matig matig zeer goed goed goed zeer goed zeer goed zeer goed

De natuurlijke vezels van katoen of wol zijn tegenwoordig zo goed als volledig vervangen door synthetische vezels. Bij de textuur van de vezels spelen de geweven vezels enkel en kleine rol in vergelijking met de viltnaaldenstructuur. Deze viltnaaldenstructuur is in vele toepassingen noodzakelijk om de lage emissieconcentraties te bereiken en om zeer kleine deeltjes te verwijderen uit de gasstroom. Polyester viltnaalden is het meest gehanteerde filtermedium. Voor verbrandingsprocessen worden er veel filters gebruikt met PTFE en polyphenylenesulfide als filtermedia. PTFE is ook geschikt voor gassen met een hogere gastemperatuur en een moeilijke chemische samenstelling. Filtermedia gebaseerd op PTFE of andere moderne vezels, de zogenaamde membraanfilters, vertonen een verbeterde collectie-efficiëntie omwille van de opvang van het stof reeds aan het oppervlak van de filter in plaats van binnenin. Zo vindt er oppervlaktefiltratie plaats. Oppervlaktefiltratie vermijdt stofemissiepieken tijdens de opstart. Voor stof met een hoge agglomeratietendens en kleverig en hygroscoop stof, worden meestel filtermedia gebruikt met een coating. Andere filterontstoffers zijn sinterkeramische filters en gepakte-bed filters. Het werkingsprincipe van gepakte-bed filters is gebaseerd op filtratie op vast gepakt materiaal.

59

Het filtermateriaal kan ook gebruikt worden als een droog sorptie agent. Actieve kool is een voorbeeld van een pakking die dienst kan doen als filtermateriaal. 5.2.4

Verschillende reinigingstechnieken

Voor elk type van reiniging moet er genoeg energie gebruikt worden op de mouwen om de aantrekkingskrachten van de stofdeeltjes tot de mouwen te overwinnen. ® Reiniging door schudden

Figuur 2: Een mouwenfilter met reiniging door schudden [EPA, 2002].

Het stof wordt aan de binnenzijde van de filters gecapteerd. Voor de reiniging van de filtercompartimenten worden de filtercompartimenten afzonderlijk afgesloten. De omkasting van het te reinigen compartiment van de mouwenfilter wordt dan op en neer bewogen en tegelijkertijd wordt er reinigingslucht in omgekeerde richting van de filtering geblazen. Het gecollecteerde stof komt los en valt neer op de vloer, waar het verwijderd wordt van het hele filtersysteem. Dit kan enkele seconden tot een minuut of zelfs meer tijd in beslag nemen. Tijdens het reinigen zijn de compartimenten buiten dienst. Er dient dus extra verzameloppervlak voorzien te worden ter compensatie van het deel dat niet in werking is tijdens reiniging. Dit type filters, met reiniging door schudden, wordt hoofdzakelijk gebruikt voor verwijdering van emissies bij procesapparatuur, zoals de ventilatie bij de sinterkoeler, vultrechters voor voedingen, silo’s, bunkers, laadruimtes en mixers. Het grootste nadeel van dit soort filter is de relatief grote verhouding tussen afmeting van de zuiveringsinstallatie op het gasvolume dat kan behandeld worden. Door het schudden is er een grote spanning op de mouwen aanwezig, waardoor zwaardere en meer duurzame materialen vereist zijn. Meestal worden er geweven stoffen gebruikt als filtermateriaal.

60

® Terugstroomreiniging

Figuur 3: Mouwenfilter met terugstroomluchtreiniging [Löffler F. et al., 1988].

Reiniging door terugstroom is een zachtere manier van reinigen dan schudden, en voorkomt, bijv. bij gebruik van glasvezels als filtermateriaal, vroegtijdige degradatie. Bij terugstroom stroomt het te zuiveren gas bijv. van de buitenkant naar de binnenkant door de filterelementen. De filtermouwen worden omgekeerd gereinigd door een even grote of zelfs grotere hoeveelheid proper gas in vergelijking met het te zuiveren gas. Normaal leveren ventilatoren, die buiten gemonteerd werden, de zuivere lucht. Voor kleinere installaties wordt het propere gas van druktanken genomen. De omkering van de luchtstroom zorgt ervoor dat de mouwen geleidelijk aan invallen, waardoor de filterkoek losgemaakt wordt van het oppervlak van het filtermateriaal. De scheiding wordt veroorzaakt door schuifspanningen die ontwikkeld worden tussen de filterkoek en het filtermateriaal wanneer het filtermateriaal zijn vorm verandert. Metalen kappen ondersteunen de bovenkant van de mouwen om volledige inval van de mouwen tijdens het reinigen te voorkomen. De regeneratie gebeurt door één voor één de verschillende modules uit gebruik te nemen door de uitlaatklep te sluiten. Net zoals bij reinigen door schudden, dient hier ook een extra hoeveelheid filteroppervlak voorzien te worden ter compensatie van het deel dat niet in werking is tijdens reiniging. Om het zuiveren van de filtermouwen te bevorderen, worden de filtermouwen soms ook geschud. Deze filtersystemen, met terugstroomreiniging, worden voor alle soort gassen gebruikt. Meestal wordt er geweven materiaal als filtermedium genomen.

61

® Pulse-jet reiniging

Figuur 4:Mouwenfilter met pulse-jet reiniging [Lurgi AG., 1993].

Bij pulse-jet reiniging slaat het gas in aan de buitenkant van de filtermouw waarbij het stof wordt tegengehouden door het filtermateriaal. Het gezuiverde gas verlaat dan via de binnenkant van de mouw de mouwenfilter. Om het stof van de mouwenfilters te verwijderen worden kleppen geopend om een straal perslucht via een nozzle-lans naar een rij filtermouwen te sturen. De resulterende hoge snelheid luchtstraal veroorzaakt een korte onderbreking in de normale filterstroom en laat de mouwenfilter leeglopen. De stoflaag aan de buitenkant van de mouwenfilter wordt gebroken en verwijderd. De verwijderde stoflaag valt naar beneden en komt in een collectiereservoir terecht. Op deze manier is er dus geen off-line operatie nodig voor de reiniging. In vergelijking met de andere filters zijn deze filters makkelijk in onderhoud (het lokaliseren en vervangen van filtermouwen). Er zijn ook voordelen met betrekking tot een geringer explosiegevaar. En de grootste lucht tot materiaalverhouding is mogelijk met dit type filter. Dit brengt wel extra werkingskosten met zich mee omwille van een hogere drukval. Het gebruik van deze filters is normaal op alle types van gasstromen toepasbaar. Uitzonderingen zijn processen in de ijzer- en staalindustrie, zoals bij de hoogovens en de reductie van ijzererts, waar enkel terugstroomreiniging gebruikt wordt omwille van speciale afvalgascondities. Het filtermedium bestaat meestal uit viltnaalden.

62

® Ultrasonische reiniging Omdat terugstroomreiniging slechts weinig energie gebruikt in vergelijking tot reiniging door schudden en puls-jet reiniging, is de stofverwijderingsefficiëntie niet zeer hoog. Er is dus bijkomende energie noodzakelijk om een voldoende stofverwijdering te bekomen. Vibratie-energie toevoegen vanuit het lage deel van het akoestisch spectrum is een mogelijkheid. Sonische geluiden, van energie voorzien door perslucht, zijn een typische toepassing van deze energie. De sonische geluiden die gehanteerd worden hebben een frequentie van 125 tot 550 Hz (meestal van 125 tot 160 Hz) en produceren geluidsdrukken van 120 tot 145 db. Mouwenfilters die ultrasonische zuivering hanteren zijn ‘revers jet filters’ en ‘ring jet filters’. Bij beide types stroomt het gas via de buitenkant van de mouwen naar de binnenkant. Het neergezette stof wordt van de filtermouwen verwijderd door een straal van perslucht (met vibratie-energie), neerwaarts gericht in de mouwen, afkomstig van een kopstuk bovenaan de mouw. Elk kopstuk zorgt voor één rij van filterelementen. Normaal wordt elke rij afzonderlijk gereinigd. De perslucht passeert door een Venturi-toestel aan de bovenkant van de mouw. Dit Venturi-toestel zorgt voor extra lucht, dat er voor zorgt dat de perslucht neerwaarts door de mouw passeert en de stoflaag losmaakt. De hoeveelheid primair lucht tot extra lucht heeft een verhouding van 1/2 tot 1/3 voor ‘reverse jet filters’ en een verhouding van 1/4 tot 1/8 voor ‘ring jet filters’. Het Venturi-toestel dient er ook voor om de gasstroom tijdens de reinigingscyclus te beperken, zodat tijdens het uitzenden van de perslucht de mouwenrij die gereinigd wordt off-line is. De korte tijd dat de mouwen off-line zijn voor het reinigen en het klein aantal mouwen dat tegelijkertijd wordt gereinigd, zorgt ervoor dat deze filters een hogere lucht tot materiaal verhouding hebben dan terugstroomreiniging en eenheden waarbij er geschud wordt voor reiniging. Ultrasonische reiniging kan in alle toepassingen gebruikt worden. Meestal worden er viltnaalden (compacte vezelmassa) gebruikt als filtermedium.

63

5.2.5

Bijkomende benodigdheden

Figuur 5: Controlesystemen en bijkomende benodigdheden voor een mouwenfilter [EPA, 2002].

® Controlesysteem: ü ü ü ü ü ü ü

Opvangsysteem Leidingen Stofverwijderingsmateriaal Ventilator Motoren Starters Schoorsteen

® Voorbehandeling: ü Sproeikamers ü Mechanische collectors ü Inlaatopening voor verdunde lucht ® Opvangsystemen: ü Kappen ü Directe koppelingen aan de uitgang van een mouw

64

5.2.6

Toepassing

Bij verbrandingsprocessen worden mouwenfilters gebruikt als: ü ü ü ü

Finale ontstoffers Voorontstoffers met nageschakelde gasreiniging Ontstoffers in halfdroge (sproeiabsorptie) systemen Ontstoffers in droge sorptie processen

In alle andere industriële toepassingen, met slechts enkele uitzonderingen, worden mouwenfilters als finale ontstoffer gebruikt, zowel voor procesemissies als voor diffuse emissies. 5.2.7

Recente ontwikkelingen

De nieuwe ontwikkelingen bij mouwenfilters spitsen zich toe op het voorspellen en verlagen van de drukval over de filter, het gebruik van materialen die tegen hoge temperaturen bestand zijn en de ontwikkeling van compacte filters. Door als reinigingstechniek gebruik te maken van geluidsgolven, wordt de stijging van de drukval over de tijd onderdrukt. De stofdeeltjes kunnen op een statische manier elektrisch geladen worden om een meer poreuze stoflaag te creëren over de filter. Verdere ontwikkelingen zullen toegespitst zijn op een dalende drukval, verlenging van de levensduur van de filter, stijgende oppervlaktesterkte van de filter (belangrijk voor de lucht/filteroppervlak verhouding) en het voorspellen van efficiënties op basis van karakteristieken van stofdeeltjes. 5.2.8

Kostprijs

De investeringskost voor mouwenfilters wordt het meeste beïnvloed door het filteroppervlak en het filtermateriaal. Het filteroppervlak wordt bepaald door de lucht tot materiaal verhouding en het gasdebiet. Als de lucht tot materiaal verhouding slechts gering veranderd, dan kan de investeringskost in functie van het gasdebiet gegeven worden. Normaal heeft de concentratie van de stoflading in het gezuiverde gas slechts een kleine invloed op de investering wanneer lage emissiewaarden dienen bekomen te worden. De investeringskosten en de werkingskosten die hieronder gegeven worden, zijn de kosten voor mouwenfilters met pulse-jet of ultrasonische reiniging. De investeringskosten voor mouwenfilters met terugstroomzuivering liggen lichtjes lager, terwijl de werkingskosten ongeveer hetzelfde zijn. In Tabel 33 wordt de relatieve specifieke investeringskost van verschillende filtermedia gegeven, gebaseerd op het filtermedium polyester met viltnaalden. Voor dit filtermedium bedraagt de investeringskost tussen de 8 en de 14 EUR/m2.

65

Tabel 33: Relatieve specifieke investeringskost van verschillende filtermedia. Filtermedium

Relatieve specifieke investeringskost

Polyester Polypropyleen Polyacrylonitrile Aramides Polyphenyleensulphide Polyphenyleensulphide on PTFE fabric Polyimide Polytetrafluorethyleen Glasvezel

met oppervlaktecoating

zonder oppervlaktecoating

1,00 0,95 1,25 2,30 2,90 4,85 3,70 7,30 1,25

1,10 1,50 3,25 3,60 7,00 4,75 11,25 2,60

PE PP PAN (Dralon T) AR (Nomex) PPS(Ryton) PPS/PTFE PI PTFE (Teflon)

De werkingskost van mouwenfilters is afhankelijk van de energieconsumptie (zoals drukval, elektrische verwarming en reinigingsoperaties), onderhoud en herstel (zoals vervanging van filterelementen), additieven (optioneel), verwijdering van het filterstof (optioneel) en bijkomende arbeidskrachten (niet altijd noodzakelijk). In het algemeen zijn de werkingskosten lager dan de investeringskosten. Aangezien de verschillende werkingskosten niet in alle situaties dezelfde zijn, zijn de totale werkingskosten zeer specifiek en verschillend per installatie. De werkingskost stijgt zeer sterk als er verwijdering van het filterstof noodzakelijk is. Typische kosten voor mouwenfilters variëren van 0,1 tot 0,3 EUR/1000 m3 rookgas. In Tabel 34 worden er enkele werkingskosten weergegeven: ü Werkingskost 1: Energieconsumptie in kWh/1000 m3 ü Werkingskost 2: Onderhoud en herstel in EUR per jaar en per 1000 m3/uur ü Werkingskost 3: Luchtdrukconsumptie per 1000 m3/uur in m3 (STP)/uur (3-6 bar) Tabel 34: Werkingskosten voor een mouwenfilter. Werkingskost 1

Werkingskost 2

Werkingskost 3

0,4 - 0,7

50 - 100

3-7

In Tabel 35 wordt een overzicht gegeven van de kostprijs van een mouwenfilter. Tabel 35: Kostprijs van een mouwenfilter.

Mouwenfilter

Investeringskost Euro per m3/uur


10 – 25

0,2 – 1

66

5.2.9

Samenvattend Tabel 36: Samenvattende tabel voor een mouwenfilter. Voordelen

Nadelen

Hergebruik van het stof is mogelijk

Temperatuur van het gas < 280 °C i.v.m. temperatuursbestendigheid van de doeken

Filter heeft geen bewegende delen, dus hoge levensduur

Hoge(re) drukval dan bij elektrostatische precipitator

Rendement onafhankelijk van de brandstofkarakteristieken

Groot ruimtebeslag

5.3 Elektrostatische precipitator 5.3.1

Werking

Een elektrostatische precipitator (ESP) is een stofzuiveringstechniek die elektrostatische krachten gebruikt om deeltjes uit een gasstroom te halen en te verzamelen op collectorplaten.

Figuur 6: Schematische voorstelling van een elektrostatische precipitator [Lurgi AG., 1993].

Een elektrostatische precipitator wordt gevoed met een hoge spanning (van 20 000 tot 100 000 V) op gelijkstroom. De spanning op de elektroden veroorzaakt een elektrische

67

doorslag in de lucht tussen de elektroden, wat een ‘corona’ genoemd wordt. Aan de elektrode worden meestal negatieve polariteiten gegeven omdat een negatieve corona een hogere spanning in stand houdt dan een positieve corona. De ionen die gecreëerd worden in de corona volgen de elektrische veldlijnen van de emitterende elektrode tot de collectorplaat (elektrode). Elke emitterende elektrode zorgt voor een ladingszone waardoor de deeltjes moeten passeren. De emitterende elektroden worden glad, rond, of in de vorm van metaaldraden of stroken ontworpen.

Figuur 7: Schematische voorstelling van het ladingsproces bij een elektrostatische precipitator [Baumbach G. et al., 1996]. Stofdeeltjes die door de ladingszone passeren, houden enkele van de ionen tegen, die zich dan op de deeltjes zetten. Kleine deeltjes (< 1 µm) kunnen tientallen ionen absorberen voordat de totale lading genoeg is om andere ionen af te stoten, grote deeltjes (> 10 µm) kunnen er zo tienduizenden absorberen. De elektrostatische krachten zijn daardoor veel sterker op grote deeltjes. Wanneer de geladen deeltjes elke opeenvolgende elektrode passeren, worden ze dichter en dichter gedreven naar de collectorplaat. De turbulentie in het gas heeft de neiging om de deeltjes uniform met het gas te mixen. Het verzamelproces is daarom een strijd tussen elektrostatische krachten en dispersieve krachten. Uiteindelijk naderen de deeltjes de collectorplaat dicht genoeg waar de turbulentie sterk verlaagt en de deeltjes worden gecollecteerd.

68

De opgebouwde laag van stofdeeltjes op de collectorplaat moet regelmatig verwijderd worden zonder dat de deeltjes terug in de gasstroom terecht komen. Dit gebeurt door mechanische klopping op de platen (droge ESP) of door periodiek of continu gebruik te maken van een wassende vloeistof (natte ESP). De collectorplaten zijn meestal hellend (bijna verticaal) waardoor de deeltjes makkelijk naar beneden glijden via een trechter en uiteindelijk in een reservoir terechtkomen en verwijderd worden. Bij droge elektrostatische precipitatoren is er meestal een verwarmingssysteem nodig om te vermijden dat er condensatie optreedt bij de opstart. De werking van de elektrostatische precipitator kan dus omschreven worden in drie stappen: ü Opladen van de deeltjes: de deeltjes worden doorheen een geïoniseerd veld gestuurd en krijgen zo een elektrostatische lading. ü Neerslaan van de deeltjes: door de creatie van een elektromagnetisch veld migreren de geladen deeltjes naar een collectorplaat. ü Afscheiden van de deeltjes, door afkloppen of wegwassen van de collectorplaat, waarbij er zorg dient gedragen te worden dat zo weinig mogelijk deeltjes opnieuw met de gasstroom worden meegesleurd. Tegenwoordig worden elektrostatische precipitatoren minstens met twee in serie gezet, tot vijf elektrostatische precipitatoren in serie is gebruikelijk. Elektrostatische precipitatoren worden vaak gebruikt wanneer grote debieten en rookgasstromen met een hoge stofbelasting moeten behandeld worden. Wanneer de gewenste zuiveringsefficiëntie niet gehaald wordt, is dat vaak omwille van problemen met het stofverwijderingssysteem, meer dan met de eigenlijke elektrostatische precipitator. Wanneer de deeltjes van de collectorplaat kunnen gehaald worden zonder ze terug in de gasstroom te laten vloeien, dan beschikken we over een extreem efficiënte elektrostatische precipitator. Het kloppen brengt sommige deeltjes (typisch ongeveer 12 % voor vliegas van kolen) terug in de gasstroom. Deze deeltjes worden dan in de volgende secties terug gevangen. Enkel de deeltjes die bij het kloppen van de laatste sectie terug in de gasstroom terechtkomen, verlaten de elektrostatische precipitator langs boven. Bij het klopsysteem kunnen programmeerbare controlesystemen geplaatst worden. Omwille van praktische reden, zoals plaats voor het voeden van de hoge spanning en plaats boven de trechter om de elektroden te ondersteunen en op één lijn te brengen, zorgen spelingen ervoor dat een deel van de gasstroom rond de ladingszone kan passeren in plaats van erdoor. Dit wordt “sneakage” genoemd en bedraagt 5 tot 10 % van de totale gasstroom. Door het plaatsten van schotten wordt de sneakagestroom gedwongen om te mixen met de gasstroom voor collectie in latere secties. De sneakagestroom rond de laatste sectie kan niet meer gecollecteerd worden. Deze verliezen spelen een belangrijke rol in de prestatie van de elektrostatische precipitator. De nodige hoge gelijkstroomspanning wordt gegenereerd door een gelijkrichtertransformatieset. Gepulseerde energiesystemen worden voor de moderne precipitatortechnologie gehanteerd. Door op de gelijkstroomspanning een hoge wisselstroomspanning te zetten, worden de zuiveringsefficiëntie en de energieconsumptie verbeterd. Zo’n sturing van het energiesysteem bij elektrostatische precipitatoren wordt

69

‘Coromax-sturing’ genoemd’. Milliseconde-pulssystemen kunnen gemakkelijk geïnstalleerd worden bij reeds bestaande installaties. Terwijl systemen met micropulsen een hogere investering vragen en dus eerder bij nieuwe of vernieuwde installaties geplaatst worden. Voor de verschillende secties in de elektrostatische precipitator worden best ook verschillende gelijkrichters gebruikt. Deze hebben het voordeel dat er dus een verschillende spanning op de verschillende secties kan aangebracht worden. De rookgassen die door de laatste secties passeren bevatten veel minder stof dan de rookgassen die door de eerste secties passeren. In deze latere secties kunnen hogere spanningen aangelegd worden zonder doorslag te veroorzaken. Een goed ontwerp gaat ook samen met een automatisch controlesysteem. Deze controlesystemen zorgen ervoor dat de hoogst mogelijke spanning wordt aangehouden zonder dat er doorslag optreedt. Een automatische monitor wordt gehanteerd om de hoogst mogelijke spanning aan te houden en deze constant te laten variëren, om zo optimale collectie-efficiënties te bekomen. 5.3.2


® Druk en temperatuur De drukval bij elektrostatische precipitatoren is minimaal en varieert tussen 300 en 1000 Pa. Een werkingsdruk tot 20x105 Pa (20 bar) is mogelijk. De efficiëntie is optimaal bij een temperatuur tussen 120 en 180 °C (afhankelijk van de brandstof). Hoge temperatuur elektrostatische precipitatoren werken boven 300 °C. Voor droge elektrostatische precipitatoren, gemaakt van normaal staal, zijn werkingstemperaturen tot 300 °C mogelijk, en met speciaal staal kunnen er temperaturen tot 550 °C gehaald worden. Natte elektrostatische precipitatoren opereren rond de verzadigingstemperatuur van het gas. Het geïsoleerde hoge spanningssysteem bij droge elektrostatische precipitatoren moet meestal voorzien worden van een opwarmingssysteem zodat condensatie tijdens de opstart vermeden wordt. ® Zuiveringsefficiëntie De zuiveringsefficiëntie van elektrostatische precipitatoren is functie van gasen stofcondities, van het ontwerp van de elektrostatische precipitator en van de werkingscondities. Elektrostatische precipitatoren zijn geschikt om deeltjes vanaf 1 µm in diameter te verwijderen, de totale zuiveringsefficiëntie bedraagt meestal meer dan 99 %. De zuiveringsefficiëntie voor kleinere deeltjes (0,2 tot 2 µm) is meestal lichtjes lager dan deze voor grotere deeltjes. Er zijn een aantal mogelijkheden om de efficiëntie van een elektrostatische precipitator te verbeteren. Hieronder worden ze opgesomd, in volgorde van stijgende kost: ü Lekken vermijden. ü Voor verbrandingsprocessen de verbranding optimaliseren en het overschot aan lucht elimineren. ü Het spanningscontrolesysteem verbeteren.

70

ü ü ü ü

De klopsequentie optimaliseren. De gassnelheid door de zuiveringsinstallatie verminderen. De eenheid vervangen door een nieuwe, meer efficiënte eenheid. Coromax-sturing voor het energiesysteem hanteren.

Door de doorsnede van de elektrostatische precipitator te vergroten, kan de gassnelheid verminderd worden. Dit kan gerealiseerd worden door een bijkomende eenheid parallel te plaatsen. Dit geeft een betere efficiëntie dan een bijkomende elektrostatische precipitator in serie te plaatsen, aangezien de snelheid verminderd wordt waardoor het terug meevoeren van de deeltjes aan de elektrodes wordt verminderd. De resistiviteit (inverse van conductiviteit) van de deeltjes bepaalt in hoge mate de zuiveringsefficiëntie van de elektrostatische precipitator. Hoge zuiveringsefficiënties voor elektrostatische precipitatoren worden enkel bereikt met stofresistiviteiten tussen 106 en 1011 Ohm-cm. Omdat de deeltjes een continue laag vormen op de collectorplaat, moet de ionenstroom door de hele laag stromen om de collectorplaat te bereiken. Deze stromen creëren een elektrisch veld in de laag dat groot genoeg kan worden om een lokale elektrische doorslag te weeg te brengen. Wanneer dit gebeurt worden nieuwe ionen met de verkeerde polariteit geïnjecteerd in de ruimte tussen de draden en de collectorplaat waar ze de ladingen op de deeltjes verminderen en vonken kunnen veroorzaken. Dit fenomeen wordt “back corona” genoemd. Back corona is dominerend als de resistiviteit van de laag op de collectorplaat hoog is, meestal boven de 2x1011 Ohm-cm. Resistiviteiten hoger dan deze waarde verminderen duidelijk het collectievermogen van de elektrostatische precipitator omdat back corona moeilijkheden veroorzaakt bij het laden van de deeltjes. Bij resistiviteiten onder de 108 Ohm-cm, worden de deeltjes op de collectorplaat maar heel licht vastgehouden waardoor bij het kloppen (of zelfs bij het niet kloppen) de deeltjes gemakkelijk terug in de gasstroom terechtkomen. De resistiviteit is afhankelijk van de temperatuur, de vochtigheidsgraad, de gasen deeltjessamenstelling en oppervlaktekarakteristieken. Door het inspuiten van een polair agens in de rookgasstroom kan de resistiviteit van de deeltjes verbeterd worden. Meestal gaat dit agens de eigenschappen van het gas veranderen, waardoor de collectie beter gaat. Bijv. het koelen van het gas laat een hogere spanning toe voor er een doorslag optreedt. Het meest gebruikte agens is SO3, andere zijn: H2SO4, natriumcomponenten, ammoniak en water.

71

5.3.3

Verschillende types

® Plaat-draad elektrostatische precipitator

Figuur 8: Voorstelling van een plaat-draad elektrostatische precipitator [Dorman R.G., 1974].

De rookgassen stromen tussen parallelle platen, bedekt met een laagje metaal, en elektroden op hoge spanning. De elektroden zijn lange draden en hangen tussen de platen of worden ondersteund door een raster. Deze structuur laat verschillende parallelle stromen toe in lange banen en is dus geschikt om zeer grote gasvolumes te zuiveren van deeltjes. De platen worden in secties verdeeld om het kloppen mogelijk te maken, drie tot vier in serie die onafhankelijk van elkaar kunnen afgeklopt worden. De energievoorzieningen worden meestal in dezelfde secties onderverdeeld om zo een hogere werkingsspanning te bekomen en een betere betrouwbaarheid te garanderen. Stof zet zich ook neer op de geladen elektrodedraden waardoor het stof dus periodisch, op dezelfde manier als voor de collectorplaten, dient verwijderd te worden.

72

® Vlakke platen elektrostatische precipitator

Figuur 9: Voorstelling van een vlakke platen elektrostatische precipitator [EPA, 2002].

Een aantal kleinere precipitatoren gebruiken vlakke platen in plaats van draden voor de elektroden op hoge spanning. De vlakke platen verhogen het gemiddelde elektrische veld dat kan gebruikt worden om deeltjes te collecteren en ze zorgen voor een vergroting van het oppervlak om de deeltjes te collecteren. Corona kan niet vanzelf gegenereerd worden op de vlakke platen, hierdoor worden corona-genererende elektroden voor of soms achter de collectiezones van de vlakke platen geplaatst. Deze elektroden kunnen naalden zijn met scherpe punten die aan de uiteinden van de platen worden vastgehecht, of het kunnen onafhankelijke corona draden zijn. Voor deze structuur maakt de polariteit niet uit, zowel de negatieve als de positieve polariteit werken even goed. De ontwerper heeft gekozen voor de positieve polariteit om de ozongeneratie te verminderen. Een vlakke platen elektrostatische precipitator werkt met weinig of geen coronastroom door het gecollecteerde stof, tenzij direct onder de coronanaalden of -draden. Dit heeft twee gevolgen: ü De eenheid is minder gevoelig voor back corona omdat er geen back corona wordt gegenereerd in het gecollecteerde stof en deeltjes geladen met beide polariteiten hebben grote collectieoppervlakken. ü Het gebrek aan stroom in de collectorlaag brengt een elektrische kracht teweeg die de laag stof van de collectorplaat wil verwijderen, wat tot hoge klopverliezen kan leiden.

73

Vlakke platen elektrostatische precipitatoren hebben een brede toepassing voor deeltjes met een hoge resistiviteit en een kleine diameter (1 tot 2 µm). Het zijn dus vrij krachtige systemen aangezien het collecteren van kleine deeltjes niet zo gemakkelijk is als het collecteren van grote deeltjes. Vliegas kan goed gecollecteerd worden met dit type van precipitator, maar lage gasstroomsnelheden zijn cruciaal om hoge klopverliezen te vermijden. ® Buisvormige elektrostatische precipitator

Figuur 10: Voorstelling van een buisvormige elektrostatische precipitator [Dorman R.G., 1974].

De elektrode op hoge spanning loopt langs de as van de buis. Buisvormige precipitatoren hebben typische toepassingen in zwavelzuurplant, gaszuivering van bijproducten van de cokesovens (teer verwijdering) en sinterfabrieken. In de zwavelzuurplant wordt een elektrostatische precipitator gebruikt als “proces”apparaat om de SO2-stroom te ontstoffen voor de katalyse tot SO3 plaats grijpt. Deze buisvormige zuiveringssystemen worden nu nog gebruikt, meestel in parallel om de zuivering van een grotere gasstroom mogelijk te maken. Er is geen sneakage langs het collectiegebied, maar ongelijk verdeelde corona kan er toe leiden dat deeltjes verhinderd worden om een lading te krijgen over een grote lengte van de buis. Buisvormige elektrostatische precipitatoren maken slechts een klein deel uit van alle elektrostatische precipitatoren en worden over het algemeen gebruikt als de gasstroom nat of kleverig is. Deze elektrostatische precipitatoren worden meestal gereinigd met water waardoor de klopverliezen kleiner zijn dan bij droge elektrostatische precipitatoren.

74

® Natte elektrostatische precipitator Alle voorgaande precipitatoren kunnen met natte wanden werken in plaats van met droge. De wasvloeistof kan continu of periodiek over de wanden vloeien met behulp van een sprenkelsysteem, het zorgt ervoor dat de wanden bedekt zijn met een vloeistoffilm. De gassen die gereinigd moeten worden, worden over het algemeen gekoeld door de injectie van water aan de precipitatoringang tot het verzadigingsgebied is bereikt. De vaste of vloeibare deeltjes in de gasstroom worden afgezet op de collectorelektrode door de kracht van het elektrisch veld. De deeltjes worden dan door de vloeistoffilm op de collectorelektrode weggewassen. Condenserende natte elektrostatische precipitatoren zijn speciaal ontworpen om stof uit een verzadigde gasstroom te verwijderen. Door natte gassen te condenseren wordt een vloeistoffilm gevormd zodat er niet continu sprenkeling van water noodzakelijk is. De voordelen van natte precipitatoren zijn: ü Geen problemen met klopverliezen, de deeltjes komen bij verwijdering dus niet terug in de gasstroom. ü Geen problemen met back corona. ü Minder problemen met kleverige deeltjes. ü Grotere efficiëntie zeker voor kleinere deeltjes. ü Minder risico op brandgevaar De nadelen zijn: ü Verhoogde complexiteit van het wassen. ü De gecollecteerde slurry (afvalwaterstroom) in het reservoir moet met meer zorg behandeld worden voor men ze verwijdert, wat extra kosten met zich mee brengt. ü De gassen worden verzadigd met water, waardoor er een lage werkingstemperatuur is. Dit maakt de (nageschakelde) installatie van bijv. een DeNOx moeilijker. ü De verzamelelektrode kan corroderen. ® Twee-traps precipitator Een twee-traps precipitator is een systeem in serie met een ontladingselektrode of ionisator die de collectorelektrode voorafgaat. Bij indoor gebruik, werkt deze eenheid meestal met positieve polariteit om de generatie van ozon te vermijden. De voordelen van deze techniek zijn: ü Meer tijd voor het laden van de deeltjes. ü Kleinere neiging voor back corona. ü Economische constructie voor een kleine eenheid. Deze eenheid wordt meestal gebruikt voor kleine gasstroomvolumes en is geschikt voor de collectie van zeer kleine deeltjes (submicrometers) zoals mist en rook, en voor kleverige deeltjes aangezien de elektrostatische krachten op deze deeltjes gering zijn.

75

Voorbehandeling van de gasstroom wordt meestal gehanteerd. Zuivering van de collectorplaten kan gebeuren door wassen met water of sproeien met detergent, gevolgd door het blazen van lucht voor droging. 5.3.4

Bijkomende benodigdheden

Figuur 11: Controlesystemen en bijkomende benodigdheden [EPA, 2002].

Controlesysteem: ü ü ü ü ü ü ü

Opvangsysteem Leidingen Stofverwijderingsmateriaal Ventilator Motoren Starters Schoorsteen

Voorbehandeling: ü Spray coolers ü Mechanische collectors Gasconditionering: ü Verandering van de resisitiviteit van het stof (occasioneel) ü Verbeteren van bestaande elektrostatische precipitatoren (meer frequent)

76

5.3.5

Toepassing

Het gebruik van elektrostatische precipitatoren is mogelijk bij vele toepassingen. Alhoewel tegenwoordig voor lage gastemperaturen, niet-agressieve gassen en voor relatief lage gasdebieten, mouwenfilters de voorkeur krijgen op elektrostatische precipitatoren. De reden hiervoor is de hogere totale kost van een elektrostatische precipitator en een hogere concentratie van stof in het gezuiverde gas dan bij een mouwenfilter. Het gebruik van een natte elektrostatische precipitator is beperkt omwille van de bijkomende behoefte aan afvalwaterzuivering. De natte elektrostatische precipitator wordt enkel gebruikt daar waar een droge elektrostatische precipitator en een mouwenfilter niet toepasbaar zijn door de speciale rookgascondities, zoals verzadigde gassen, viskeuze componenten of ontvlambare gassen. Bij grote verbrandingsinstallaties en bij afvalverbrandingsinstallaties worden de elektrostatische precipitatoren niet meer gebruikt als finale gaszuivering, erachter worden nog andere gaszuiveringsinstallaties geplaatst. Bij industriële toepassingen is het gebruik van een elektrostatische precipitator als finale gaszuivering nog steeds van toepassing. 5.3.6


Nieuwe ontwikkelingen focusseren zich op hogere spanningen met onderdrukking van het ontstaan van elektrische vonken. Het gebruik van een kort-pulserende wisselstroom op een hoge gelijkstroom wordt ‘Coromax-sturing’ genoemd, en voorkomt doorslag en spaart tot 50 % energie uit. De efficiëntie kan verder opgedreven worden door de elektroden continu te reinigen m.b.v. roterende borstels of door toevoeging van twee additionele elektroden of door ompoling. Een positieve elektrode aan de ingang en een negatieve elektrode aan de uitgang. De ruimte tussen de elektroden kan gevuld worden met elektrisch geladen granulaten, meestal aluminiumoxide, welke de stofdeeltjes collecteren. Dit verbetert de efficiëntie van de elektrostatische precipitator. 5.3.7

Vorming van dioxines

Indien brandstof wordt gebruikt met gevaar voor dioxinevorming, moet er rekening worden gehouden met de ‘denovo’ synthese, waarbij tijdens de afkoeling van het rookgas dioxines worden gevormd. De mate waarin dioxines worden gevormd, is o.a. afhankelijk van de afkoelingssnelheid en het geschikte temperatuurvenster, en dus de verblijftijd van het rookgas binnen het temperatuurvenster. Er is experimenteel vastgesteld dat een snellere afkoeling van het gas de denovo synthese reduceert. In de elektrostatische precipitator zijn de omstandigheden voor de vorming van dioxines echter gunstig wat deze twee factoren betreft. Bovendien is er nog het bijkomende negatief effect van het elektrisch veld. 5.3.8

Kostprijs

De investeringskost van een elektrostatische precipitator wordt voornamelijk bepaald door het gasdebiet en het collectieoppervlak. Het collectieoppervlak wordt bepaald door de

77

vereiste stofconcentratie in de gezuiverde gassen. Meestal wordt een groter collectieoppervlak bekomen door het aantal elektrische velden van de elektrostatische precipitator toe te laten nemen. De investeringskosten die vervolgens vermeld worden, slaan terug op droge elektrostatische precipitatoren, gemaakt van gewoon staal. Voor warme gas elektrostatische precipitatoren, gemaakt van speciaal staal, zijn de investeringen een aanzienlijk stuk hoger. Natte elektrostatische precipitatoren worden normaal maar met maximum twee elektrische velden uitgerust. Elektrostatische precipitatoren vertonen in vergelijking met een mouwenfilter een grotere stijging in investeringskost/m3 gasstroom bij een dalend gasdebiet. De werkingskosten van elektrostatische precipitatoren zijn afhankelijk van de energieconsumptie, welke voornamelijk afkomstig is van de toevoer van de hoge spanning maar ook van de drukval en de elektrische verwarming. Bijkomstige kosten zoals extra werkkrachten en verwijdering van het gecollecteerde stof, is niet in alle gevallen aanwezig. Voor elektrostatische precipitatoren zijn de werkingskosten lager dan de vaste kosten. Het is mogelijk geworden om de energieconsumptie bij elektrostatische precipitatoren aanzienlijk te doen dalen in de laatste jaren door optimale controle en gepulseerde energietoevoer. In het verleden kon de energieconsumptie van een elektrostatische precipitator oplopen tot 2,5 kWh/1000 m3 rookgas. In Tabel 37 wordt een beeld gegeven van 3 werkingskosten: ü Werkingskost 1: Energieconsumptie in kWh/1000 m3 ü Werkingskost 2: Onderhoud en herstel in EUR per jaar en per 1000 m3/uur ü Werkingskost 3: Gebruik van werkingsmateriaal per 1000 m3/uur (sprenkelwater in liter/uur) Tabel 37: Werkingskosten van een elektrostatische precipitator. Elektrostatische precipitator Droog Nat

Werkingskost 1

Werkingskost 2

Werkingskost 3

0,1 - 0,6 0,1 – 0,6

5 – 25 5 - 25

100 - 200

Net zoals bij de mouwenfilter is de werkingskost van een elektrostatische precipitator sterk afhankelijk van de situatie. Over het algemeen is de werkingskost lichtjes lager dan die van een mouwenfilter, met typische waarden van 0,05 tot 0,25 EUR/1000 m3 rookgas. Voor vier of vijf elektrische velden in een elektrostatische precipitator is de werkingskost ongeveer gelijk aan deze van een mouwenfilter om dezelfde zuivering te realiseren. Aan de andere kant is de werkingskost voor een twee veld elektrostatische precpitator een stuk lager dan deze voor een vergelijkbare mouwenfilter. In Tabel 38 wordt een overzicht gegeven van de kostprijs van een elektrostatische precipitator.

78

Tabel 38: Kostprijs van een elektrostatische precipitator.

Soort elektrostatische precipitator Droog Nat

5.3.9



10 – 30 20 - 80

0,1 – 0,3 0,1 – 0,3

Samenvattend Tabel 39: Samenvattende tabel voor een elektrostatische precipitator. Voordelen

Nadelen

Lage drukval

Groot ruimtebeslag

Hoog rendement / afscheiden kleine deeltjes mogelijk Rendement wel afhankelijk van de karakteristieken van de (vaste) brandstof en dus relatief variabel

Explosiegevaar

Gemaakt van betrouwbare componenten met een lange levensduur

Onderhoudsgevoelig

Hergebruik van het stof is mogelijk

5.4 Natte wasser 5.4.1

Werking

Natte wassers werken volgens het principe dat eens een stofdeeltje gevangen en omgeven is door een druppel, het makkelijker te verwijderen is uit de gasstroom in een daaropvolgend zuiveringssysteem. Ze verwijderen stofdeeltjes volgens drie mechanismen: ü Inertiële impactie (dominerend voor deeltjes > 3 µm) ü Interceptie ü Diffusie (belangrijk voor kleine deeltjes)

79

Figuur 12: Schematische voorstelling van een natte wasser [Rentz O. et al., 1997]. Natte wassers hebben een aantal voordelen: ü Gemakkelijke afvoer van het opgevangen stof en een kleiner volume dan bij droge gaswassing. ü Geen risico op explosiegevaar. ü Bijkomende bewerkingen zijn mogelijk, zoals afkoeling van de gasstroom of verwijdering van een component. De zuiveringsefficiëntie stijgt voor inertiële impactie als de deeltjes groter worden en stijgt voor diffuse collectie als de deeltjes kleiner worden. Alhoewel grote deeltjes goed verwijderd kunnen worden uit de gasstroom door botsing op een druppel met een groot oppervlak, hebben kleinere deeltjes kleinere druppeloppervlaktes nodig en een hogere relatieve snelheid tussen deeltje en druppel. Wassers hebben meer energie nodig des te kleiner de druppels zijn en des te hoger de zuiveringsefficiëntie moet liggen. Natte wassers werken meestal volgens inertiële impactie voor verwijdering van stofdeeltjes. Er zijn twee types collectieprocessen: ü Natte oppervlakte ontstoffers: deeltjes worden gecollecteerd op een vast oppervlak dat besproeid wordt met een wassende vloeistof. ü Verdeelde vloeistof ontstoffer: deeltjes worden gecollecteerd door directe impactie met de wassende vloeistof, meestal in de vorm van druppels. In beide collectieprocessen worden de deeltjes tegengehouden door de wassende vloeistof en verwijderd van de gasstroom door gebruik te maken van gravitationele krachten, inertiële krachten, filters, … Afhankelijk van het soort wasser worden de druppels gevormd door nozzles (bijv. sproeitoren), rotor (bijv. desintegratoren) of een gasstroom (Venturi scrubber). Een groot nadeel van natte wassers is het ontstaan van een secundaire verontreiniging. De

80

gecapteerde stofdeeltjes zitten nl in de waterfase, waardoor er een oplossing dient gevonden te worden voor de verdere behandeling en verwijdering van het slib en het spuiwater. Door selectie van de wassende vloeistof kunnen er buiten stof, ook nog andere polluenten (zoals bijv. SO2) verwijderd worden. Bijv. door het gebruik van basische vloeistoffen kunnen zure gassen verwijderd worden, zuren kunnen gebruikt worden om zware metalen (zoals bijv. Hg) te verwijderen uit de gasstroom. 5.4.2


® Druk en temperatuur Natte wassers werken bij de verzadigingstemperatuur van het gas. Werkingsdrukken tot 20x105 Pa (20 bar) zijn mogelijk. De drukval van natte wassers is afhankelijk van het type wasser. Met sproeitorens kunnen drukvallen tot 100 – 2000 Pa bereikt worden, met rotorwassers 1000 – 40000 Pa en met Venturi scrubbers 3000 – 20 000 Pa. Voor het afvalwater moet altijd de voorkeur uitgaan naar behandeling voor verwijdering. ® Zuiveringsefficiëntie De zuiveringsefficiëntie van sproeitorens is sterk afhankelijk van de stofcondities, de deeltjesgrootte, het specifiek gewicht en de werkingscondities van de wasser. Zelfs met lange verblijftijden kunnen slechts efficiënties van 50 % tot 80 % bekomen worden. Met Venturi scrubbers en rotorwassers kunnen zuiveringsefficiënties van meer dan 95 % gehaald worden. Met een bijkomende energieconsumptie kunnen er nog veel betere resultaten gehaald worden. Onafhankelijk van het type wasser, daalt de zuiveringsefficiëntie met dalende deeltjesgrootte. Een hogere energie-input om de zuiveringsefficiëntie te verhogen leidt tot een verschuiving van deze daling voor kleinere deeltjes. 5.4.3 Verschillende types ® Sproeitoren en gepakte kolom Bij sproeitorens worden de druppels van de wasvloeistof via nozzles, axiaal of rond de cirkelomtrek aan de top van de toren op verschillende niveau’s in de toren gebracht. Deze druppels komen dan de opstromende gasstroom met deeltjes tegen die meestal onderaan in de toren wordt gebracht. Er bestaan ook varianten die geen inlaten hebben voor de druppels, maar platen, tussenschotten, roosters of gepakt materiaal. Sproeitorens gevuld met speciaal, inert pakkingsmateriaal om het contactoppervlak tussen de verontreiniging en de wasvloeistof te vergroten, word een gepakte kolommen genoemd.

81

De zuiveringsefficiëntie is sterk afhankelijk van de stofcondities, de partikelgrootte, het specifiek gewicht van de stofdeeltjes en de werkingscondities van de wasser. ® Rotorwasser In een rotorwasser wordt de vloeistof gedispergeerd via een roterende schijf met behulp van centrifugaalkrachten. Vaak heeft de omkasting de vorm van een cycloon zodat de vloeistofdruppels tegengehouden worden. Desintegratoren zijn een speciaal type van rotorwassers. De wasvloeistof wordt verdeeld tussen statische en snel roterende schoepen, wat uiteindelijk een dispersie oplevert van fijn geatomiseerde vloeistofdruppels. Het stof in de gasstroom wordt langs de zijkant van de desintegrator naar binnen gebracht en wordt gecollecteerd door impactie en centrifugaal krachten. ® Venturi scrubber Venturi scrubbers bevatten een zeer smalle doorgang in een kanaal, waardoor zeer hoge stofen gassnelheden bekomen worden. Water wordt in de smalle doorgang gebracht door atomiserende nozzles of geperforeerde buizen, de vloeistof wordt dan geatomiseerd door de hoge snelheid van het gas. Een natte cycloon wordt voorzien voor de opvang van de druppels. Wanneer de concentraties van stof in de gezuiverde gasstroom zeer laag moeten zijn, wordt er i.p.v. water mist toegevoegd. Sommige Venturi scrubbers worden met een variabele smalle doorgang ontworpen zodat, tussen een range van rookgasdebieten, telkens dezelfde drukval kan aangehouden worden. In Figuur 13 wordt een Venturi scrubber schematisch getoond.

Figuur 13: Venturi scrubber [Muschelknautz et al, 1996].

82

5.4.4

Toepassing

Natte wassers kunnen voor zo goed als alle gasstromen met stof ingezet worden. Het nadeel is echter wel de hoge energieconsumptie voor hoge zuiveringsefficiënties en de vorming van afvalwater. Indien het afvalwater voor niets anders kan gebruikt worden, is er een afvalwaterzuivering noodzakelijk. Het verwijderen van de slurry brengt veel problemen met zich mee. Omwille van de hoge energieconsumptie voor het bekomen van hoge zuiveringsefficiënties, is het gebruik van wassers meestal gelimiteerd tot medium of kleine gasdebieten. Sproeitorens worden enkel gebruikt als combinatie van stofverwijdering en gaskoeling, het gebruik van een sproeitoren als finale ontstoffer is niet mogelijk. Venturi scrubbers en rotorwassers zijn voornamelijk geschikt voor natte en verzadigde gassen en voor het tegenhouden van gesublimeerd of gecondenseerd stof. Om deze reden is de toepassing van deze wassers dominant in de metallurgische industrie voor processen op hoge temperatuur. Ze kunnen wel als finale ontstoffers gebruikt worden. Op vele plaatsen zijn de wassers vervangen door mouwenfilters. 5.4.5


De laatste technieken voor natte wassers zijn toegespitst op hogere efficiënties met lagere drukvallen en lagere energiebehoeftes. De meest belovende technieken zijn kracht-fluxcondensatie (FF/C) en elektrostatische wassers. Bij kracht-flux-condensatie wordt de agglomeratie versterkt door stoom te condenseren op de stofdeeltjes. De deeltjes worden dan verwijderd in een natte cycloon of een lage energie Venturi scrubber. Voor hete gassen (> 300 °C) is deze techniek zeer geschikt. De hete gasstroom wordt gebruikt om het water, dat gehanteerd wordt om de deeltjes te agglomereren, te verdampen. Koudere afvalgasstromen bevatten niet voldoende energie om het water te verdampen, waardoor stoom dient gehanteerd te worden. Dit is vrij duur indien er geen ongebruikte stoom voorhanden is van een ander proces. 5.4.6

Kostprijs

De investeringskosten voor natte wassers wordt voornamelijk beïnvloed door het gasdebiet en het type wasser. Investeringskosten voor Venturi scrubbers of rotorscrubbers liggen hoger dan deze voor sproeiwassers. Een vergelijking tussen een Venturi scrubber en een rotorwasser voor hetzelfde gasdebiet, toont meestal een hogere investeringskost voor een rotorwasser. Afhankelijk van het rookgasdebiet varieert de specifieke investeringskost tussen 1 - 20 EUR/(m3/uur), zonder de kost voor de afvalwaterzuiveringsinstallaties erbij te rekenen. Onafhankelijk van het soort wasser, stijgt de specifieke investeringskost bij kleinere installaties. In vergelijking met een mouwenfilter en een elektrostatische precipitator ligt de investeringskost voor een natte wasser als finale ontstoffer iets lager. De werkingskosten van een natte wasser zijn afhankelijk van de energieconsumptie, welke voornamelijk bepaald worden door de gevraagde zuiveringsefficiëntie en liggen meestal vrij

83

hoog. De rookgassen die de natte wasser verlaten zijn afgekoeld. Vooraleer deze in de atmosfeer te brengen, dienen ze opgewarmd te worden, wat veel energie vraagt. Omwille van de hoge werkingskosten zijn natte wassers de laatste jaren niet veel meer gebruikt geweest voor enkel de verwijdering van stofdeeltjes. Een verdere verhoging in de werkingskost is gekoppeld aan de dure afvalwaterzuivering en de slurry verwijdering. Bijkomende werkkrachten voor de werking van de wasser is niet altijd noodzakelijk. Voornamelijk bij hoge zuiveringsefficiënties is de werkingskost van een natte wasser hoger dan de investeringskost. In Tabel 40 wordt voor enkele types natte wassers de energieconsumptie weergegeven. Tabel 40: Energieconsumptie van een natte wasser. Type natte wasser Energieconsumptie (kWh/1000m3)

Sproeitoren

Venturi scrubber

Rotorwasser

0,3 - 3

5 - 15

5 - 15

De energieconsumptie kan in bepaalde situaties zelfs nog groter zijn. Voor onderhoud en herstel zijn Venturi scrubbers minder gevoelig dan rotorwassers. In Tabel 41 wordt een overzicht gegeven van de kostprijs van een natte wasser. Tabel 41: Kostprijs van een natte wasser.

Soort natte wasser



1–5 5 - 20

0,2 – 1 1–4

Lage energie Hoge energie

5.5 Andere filterende materialen De ontwikkeling van technologieën voor verwijdering van deeltjes uit gassen bij hoge temperaturen is zeer belangrijk geworden. Warme gasfiltratie kan temperaturen tussen 250 °C en 1000 °C aan. Toepassingen voor warme gasfiltratie zijn er in de generatie van energie (klassieke elektriciteitscentrales, wervelbedverbranding, kolenvergassingscentrale (IGCC)), in de chemische industrie (metaalzuivering, calcinatie/droging, katalytische kraking, recuperatie van edele metalen) en vuilverbranding (gevaarlijk afval en huishoudelijk afval). Enkele voordelen van warme gasfiltratie: ü De gasstroom dient niet afgekoeld te worden voor de filtratie, dat spaart veel energie uit. ü Het risico om het dauwpunt van de gasstroom te bereiken wordt uitgeschakeld. ü Simultane verwijdering van gasvormige polluenten is mogelijk door een droge wasser waar fijne reactanten of absorbenten vaste stoffen voor de filter aan de gasstroom worden toegevoegd.

84

ü De zogenoemde ‘denovo’ synthese voor dioxines wordt vermeden. De vorming van dioxines wordt gekatalyseerd door vliegas bij temperaturen tussen 250 °C en 400 °C. Als het vliegas boven deze temperaturen wordt verwijderd, kan de vorming van de dioxines vermeden worden of ten minste geminimaliseerd. Een mogelijke zuiveringtechniek wordt in Figuur 14 getoond:

Filtratie Ongezuiverd gas

Reiniging Gezuiverd gas Hoge druk reinigingsgas

Stoffilterkoek Opbouw van de stoffilterkoek

Tegendrukpulse

Figuur 14: Een mogelijke zuiveringstechniek voor filtermedia [Schildermans I. et al., 2002].

Volgende doelstellingen worden nagestreefd: ü ü ü ü

Hogere doekbelasting Hogere temperatuursbestendigheid Lagere restemissie Lagere drukval

Voorbeelden: ü Doekfilter uit keramisch materiaal. Dit is zeer goed bestand tegen hoge temperaturen. Bovendien kan een hoge afscheidingsgraad gerealiseerd worden (tot 1 mg/m3). Nadelig is de hoge kostprijs (5 tot 10 keer hoger dan een soortgelijke doekfilter) en de hogere drukval (2 keer de drukval van een soortgelijke doekfilter). ü Metallische filters. Metaalfilters zijn dunne metaalvezels, met diameters van 1,5 tot 80 µm (menselijk haar: 70 tot 100 µm). Ze worden geproduceerd in verschillende legeringen voor specifieke toepassingen. Efficiënties tot 99,99 % kunnen gehaald worden. Metaalfilters kunnen in materialen gemaakt worden die bestand zijn tegen temperaturen tot 1000 °C. Ze hebben een hoge porositeit (tot 85 %), dus lage drukval. Ze hebben een uitstekende mechanische sterkte, zijn gemakkelijk te reinigen, hebben een hoge weerstand tegen corrosie, een lange levensduur en een grote ontwerpflexibiliteit. Bovendien moet minder filtratieoppervlak per

85

debieteenheid worden geïnstalleerd. Een nadeel is de hoge prijs per m2 filtratieoppervlak, nl 800-1000 Euro/m2. Op te merken valt dat de prijs van het doek/filtratieoppervlak zelf slechts 25 tot 30 % uitmaakt van de jaarlijkse kostprijs van de gehele filterinstallatie. Andere elementen die de kostprijs bepalen zijn het elektrisch verbruik omwille van de drukval over de mouwen en het reinigingssysteem en de investeringskost voor het filterhuis. Er is een nieuwe ontwikkeling met reactief filterdoek. Dit filtermateriaal heeft de eigenschappen dat het dioxine/furanen afbreekt i.p.v. absorbeert. Het materiaal (= doek + katalysator) is bestand tegen een temperatuur van 260 °C en heeft een optimale werking rond een bedrijfstemperatuur van 220 °C.

5.6 Overzicht nageschakelde technieken industrie Tabel 42: Overzicht van de verschillende nageschakelde technieken industrie.

Cycloon

Mouwenfilter

Elektrostatische precipitator

Natte Wasser

Keramische filter

Metaalfilter

50 – 90 % < 50 %

98 – 99,5 % 95 – 98 %

95 – 99 % 95 – 99%

95 – 99 % 90 – 95 %

98 – 99,5 % 95 – 98 %

99,99 %

Investeringskost

laag

medium

hoog

medium

medium

hoog

Werkingskost

laag

medium

medium

hoog

hoog

medium

Onderhoud

laag

hoog

laag

problemen bij corrosie

medium

medium laag (vezel) medium (poeder)

Zuiveringsefficiëntie

PM10 PM2,5

laag

medium

laag

hoog

laag (vezel)

200-5000 Pa

1000-3000 Pa

300-1000 Pa

tot 20 000 Pa

medium (poeder)

Temperatuur

keuze van constructiemateriaal

< 280 °C

< 550°C

verzadigingstemperatuur gas

tot 1000 °C

tot 1000°C

Karakteristieken stofdeeltjes

Droog of kleverig

droog

droog of kleverig

droog of kleverig

droog

droog

Vochtgehalte

< 100 %

< 90 %

< 100 %

< 100 %

< 90 %

< 90 %

Benodigd oppervlak

laag

medium

hoog

laag

medium

medium

Stofkarakteristieken

slechte performantie met kleverig stof

slechte performantie met kleverig en hygroscoop stof

risico voor explosie met ontvlambaar gas/stof

geel limiet



Gevoeligheid voor gasdebiet

hoog

laag

hoog

laag

laag

laag

Deeltjesgrootte (µm)

10 - 100

0,01 - 100

0,01 - 100

0,1 - 100

0,1 - 100

0,1 - 1000

Drukval

86

87

6

VERKEER EN VERVOER: REDUCTIEMAATREGELEN

In dit hoofdstuk worden de nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen en de verschillende motoren brandstoftechnologieën besproken.

6.1 Nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen In [Van Poppel, 2002] worden de nageschakelde technieken reeds besproken voor reducties van fijn stof bij de uitlaatemissies van dieselvoertuigen. Hiervan wordt verder een samenvatting gegeven. Verstrenging van de normen voor dieselvoertuigen zou kunnen leiden tot de introductie van nabehandelingssystemen zoals een deeltjesfilter. Een overzicht van alle nageschakelde technieken met hun belangrijkste karakteristieken wordt gegeven in Tabel 43. 6.1.1

Oxidatiekatalysator voor diesel

De oxidatiekatalysator bestaat typisch uit een stainless-steel behuizing waarin het substraat zich bevindt. Op het substraat is een washcoat aangebracht waarop de katalysator is verdeeld. Veelal is het katalytische element een edelmetaal (Pt of Pd), maar tegenwoordig worden ook andere metalen gebruikt. De deeltjesuitstoot wordt gereduceerd door de oxidatie van de vluchtige organische fractie (VOF). De oxidatiekatalysator is niet in staat de koolstoffractie van de deeltjes te verminderen. Oxidatie van SO2 tot SO3 heeft plaats, SO3 reageert verder met water en dat leidt tot sulfaatvorming: 2SO 2 + O 2 ® SO 3 SO 3 + H 2 O ® H 2 SO 4 Deze sulfaatvorming neemt toe met stijgende temperatuur. Afkoeling van de uitlaatgassen resulteert in de vorming van sulfaatdeeltjes (condensatie). De vorming van sulfaatdeeltjes zorgt voor een verhoging van het aantal kleinere deeltjes . De sulfaatvorming heeft niet enkel een performantievermindering tot gevolg, maar kan ook schade toebrengen aan de katalysator. Een mogelijke oplossing om sulfaatvorming te verminderen is gebruik te maken voor laagzwavelige diesel (<50 ppm of zelfs <10 ppm). Bij motoren met een grote VOF/PM verhouding vertoont de oxidatiekatalysator een grotere performantie dan bij motoren met een lage VOF/PM verhouding. Bij een lagere belasting neemt het aandeel van de vaste koolstoffractie in de deeltjesuitstoot toe en is de efficiëntie van de oxidatiekatalysator naar de totale deeltjesvermindering dus kleiner. De efficiëntie van de oxidatiekatalysator is nul bij zeer lage temperaturen (< 150 °C) en deze verhoogt bij toenemende temperaturen tot een plateauwaarde. Dit betekent dat de emissies

88

bij koude start hoger zullen liggen dan wanneer de motor warm is omdat de katalysator dan nog niet optimaal functioneert. Bij hogere temperaturen daalt de gemeten performantie van de oxidatiekatalysator door de verhoogde sulfaatvorming. Samengevat wordt de efficiëntie van de oxidatiekatalysator voor vermindering van deeltjesuitstoot voornamelijk bepaald door onderstaande factoren: 1. Aandeel van vluchtige organische fractie in de roetdeeltjes: Hoe groter het aandeel VOF, hoe groter de efficiëntie van de oxidatiekatalysator voor de vermindering van deeltjes. 2. Zwavelgehalte in de brandstof: Een hoger zwavelgehalte resulteert in meer sulfaatvorming en bijgevolg een lagere gemeten performantie. 3. Uitlaatgastemperatuur: Een hogere uitlaatgastemperatuur verhoogt de sulfaatvorming, wat resulteert in een lagere gemeten performantie. 4. Samenstelling, celdichtheid en volume van de katalysator: Washcoat en katalytisch element kunnen de sulfaatvorming verhogen of onderdrukken. De katalysator moet juist gedimensioneerd zijn. De oxidatiekatalysator vermindert ook in belangrijke mate de CO- en de KWS-uitstoot, aldehyden en ketonen worden verwijderd en PAK’s worden gedeeltelijk verwijderd. Oxidatie van NO tot NO2 kan bevorderd worden. NO2 is een toxisch gas, in gesloten ruimten (off-road verkeer) kan dit dus wel voor problemen zorgen. Voor wegvoertuigen vormt dit echter geen probleem aangezien hier de oxidatie optreedt tot evenwicht is bereikt. ® Kostprijs en onderhoud De kostprijs voor een oxidatiekatalysator voor zware dieselvoertuigen bedraagt tussen de 1000 en 2500 Euro. Gedurende zijn levensduur vraagt de oxidatiekatalysator geen onderhoud. Het gebruik van een oxidatiekatalysator resulteert niet in een extra brandstofverbruik. ® Productie- en marktrijpheid De oxidatiekatalysator wordt reeds tientallen jaren gebruikt als emissiereductietechnologie voor de vermindering van CO en KWS. De productie- en marktrijpheid zijn dus voldoende. Niet alle types zijn echter geschikt om ook de deeltjesuitstoot voldoende te verminderen zodat hier nog de nodige optimalisatie en ontwikkeling kan gebeuren. 6.1.2

Deeltjestrap (algemeen)

Bij een deeltjesfilter worden de roetdeeltjes opgevangen in een filter. De roetdeeltjes verbranden pas indien de oxidatietemperatuur voor roet bereikt wordt. De oxidatietemperatuur van roet door zuurstof bedraagt 550 tot 600 °C. De typische dieseluitlaattemperatuur bedraagt slechts 200 tot 500 °C, voornamelijk dan nog de lagere temperaturen. Om de verbranding te laten plaatsgrijpen zal ofwel de temperatuur van de

89

uitlaatgassen verhoogd moeten worden (actieve regeneratie), ofwel de temperatuur waarbij de reactie kan optreden verlaagd moeten worden (passieve regeneratie). Een combinatie van beide is mogelijk. Er bestaan reeds een heel aantal filtermaterialen: keramische monolieten, geweven of gebreide netten van keramische vezels, keramisch schuim, netten van metaaldraad en gesinterde metaalfilters. De collectie-efficiëntie van deze filters varieert van 50 tot 90 %, hoewel tegenwoordig met de meeste filters een efficiëntie van minimaal 80 % gehaald wordt. Veel gebruikt zijn momenteel de keramische monolieten. Ook metaalfilters zijn in sterke opkomst. Deze laatste hebben een zeer goede thermische geleidbaarheid en bijgevolg een meer uniforme regeneratie. Dit leidt tot minder kans op beschadiging van de filter.

Figuur 15: Keramisch monoliet filterelement – Wall-flow filter. De filtermethode is afhankelijk van het gebruikte filtermateriaal. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen oppervlakte- en dieptefiltratie. Bij oppervlaktefiltratie worden de deeltjes tegengehouden omdat de poriën van het filtermateriaal kleiner zijn dan de roetdeeltjes. Bij dieptefiltratie treden andere processen op zoals diffusie, thermoforese en inertie.

90

Figuur 16: Filtermethodes. De filter moet van tijd tot tijd geregenereerd worden om een goede werking te verzekeren (goede efficiëntie, geen te hoge tegendruk, geen extra brandstofverbruik, …) 6.1.3 De katalytische deeltjesfilter De filtermethode van de meeste katalytische deeltjesfilters is oppervlaktefiltratie. Het substraat is gecoat met een katalytisch materiaal. Soms wordt op het substraat eerst een washcoat aangebracht waarop het katalytisch element wordt verdeeld. Het katalytische materiaal verlaagt de oxidatietemperatuur van het roet zodat periodiek zelfregeneratie optreedt bij voldoende hoge uitlaatgastemperaturen. De regeneratietemperatuur hangt af van het gebruikte katalytisch materiaal en is typisch 300-400 °C. De sulfaatvorming is één van de nadelige eigenschappen van de katalytische deeltjesfilter. Optimalisatie van de katalytische deeltjesfilter en verlagen van het S-gehalte in de brandstof kunnen hiervoor een oplossing brengen. Net zoals bij de oxidatiekatalysator verdient de verhoging van de NO2/NO-verhouding de nodige aandacht indien de roetfilter in gesloten ruimten wordt gebruikt. De filter zal ook geregeld gereinigd moeten worden, asaccumulatie in de deeltjesfilter zorgt immers voor een toenemende tegendruk. ® Kostprijs en onderhoud De kostprijs van een katalytische deeltjesfilter bedraagt tussen de 2500 en 5000 Euro [Van Poppel, 2002]. Praktijkervaring van de vervoersmaatschappij De Lijn leert dat voor bussen de kostprijs eerder rond de 6000 Euro ligt [Van Steenberghe, 2003]. De filter zal ook geregeld gereinigd moeten worden, asaccumulatie in de deeltjesfilter zorgt immers voor een toenemende tegendruk.

91

® Productie- en marktrijpheid Er zijn reeds deeltjesfilters beschikbaar op de markt. De deeltjesfilter is in principe geschikt voor verschillende dieseltechnologieën (euro 0, 1, 2, 3). 6.1.4

CRT (Continuous Regenerating Trap)

Bij de CRT wordt NO2 gebruikt als oxidans voor de oxidatie van de roetdeeltjes. De oxidatie van roet door NO2 gebeurt immers bij lagere temperaturen (vanaf 250 °C) dan de oxidatie door zuurstof (550 °C). Omdat in normale uitlaatgassen onvoldoende NO2 aanwezig is om het opgevangen roet te oxideren, bevindt zich stroomopwaarts van de deeltjesfilter een oxidatiekatalysator. Deze oxidatiekatalysator zet de NO in de uitlaatgassen om in NO2. De NO2 zal in de deeltjesfilter de gevangen roetdeeltjes oxideren tot H2O en CO2 (en mogelijk nog producten van onvolledige verbranding) en zelf opnieuw gereduceerd worden tot NO. Oxidatiekatalysator:

NO + O 2 ® NO 2

Deeltjesfilter:

C + 2 NO 2 ® CO 2 + 2 NO (2C + 2 NO 2 ® 2CO 2 + N 2 )

Figuur 17: Continuous Regenerating Trap.

Voor een goede werking van de CRT moeten een aantal randvoorwaarden vervuld zijn. Zo moet de uitlaatgastemperatuur voldoende hoog zijn en de verhouding NOX/PM in de uitlaatgassen groot genoeg zijn. Door de aanwezigheid van de oxidatiefilter mag het zwavelgehalte in de brandstof niet te hoog zijn. In de literatuur is terug te vinden dat door het gebruik van een CRT met een euro 2 motor, of zelfs een Euro 1 motor, de euro 4 norm voor deeltjes bereikt kan worden met S-vrije brandstoffen (<10 ppm).

92

In de literatuur is ook terug te vinden dat het aantal nanodeeltjes afneemt bij het gebruik van een CRT. Gasvormige emissies CO en KWS worden eveneens in belangrijke mate gereduceerd. Een beperkte toename (tot 1,4 %) van het brandstofverbruik is mogelijk. Omdat de oxidatie van de deeltjes best gebeurt in een overmaat NO2, zal de verhouding NO2/NO in de uitlaat groter zijn dan zonder de CRT. Zoals reeds eerder vermeld kan dit in gesloten ruimten een probleem vormen aangezien NO2 een toxisch gas is. De oxidatietemperatuur van roet wordt verlaagd door het gebruik van een CRT, maar toch moet gedurende een bepaald percentage van de operatieduur een minimum temperatuur bereikt worden. Indien dit niet het geval is, leidt dit tot een verhoogde tegendruk met een verhoogd verbruik en op lange termijn motorschade tot gevolg. De oxidatiekatalysator moet goed gedimensioneerd zijn. Bij zwaar vervoer wordt verwacht dat dit geen probleem zal opleveren, maar personenwagens zouden dit nabehandelingssysteem niet kunnen gebruiken. ® Kostprijs en onderhoud

De kostprijs van een deeltjesfilter bedraagt tussen de 2500 en 5000 Euro [Van Poppel, 2002] . Praktijkervaring van de vervoersmaatschappij De Lijn leert dat voor bussen met Euro 2 motor de kostprijs eerder rond de 6000 Euro ligt [Van Steenberghe, 2003] . Er wordt geadviseerd om regelmatig (ongeveer één maal per jaar) het filterelement te draaien om op deze manier de filter te reinigen. Asaccumulatie in de filter kan immers resulteren in een toename van de tegendruk. Voor conversie van bussen met Euro 3 motor varieert de kostprijs van 6000 tot 12000 Euro [Van Steenberghe, 2003b] . ® Productie- en marktrijpheid

Momenteel zijn er reeds 20 000 voertuigen in Europa en Amerika uitgerust met een CRT. De conversie-efficiëntie bedraagt na meer dan 100 000 km nog steeds tussen de 80 en 95 %. De CRT is geschikt voor Euro 1, Euro 2 en Euro3 motoren. Conversie van stadsbussen met Euro 1 en Euro 3 motor kunnen technische problemen geven. Voor autocars en vrachtwagens ligt de uitlaatgastemperatuur hoger en zouden er zich geen problemen stellen. Indien een Euro 0 motor moet uitgerust worden, moeten vooraf specifieke randvoorwaarden uitvoerig bekeken worden. 6.1.5

Katalytische regeneratie op basis van brandstofadditief

Een andere mogelijkheid om de deeltjesfilter regelmatig te regenereren is het toevoegen van een additief aan de brandstof. Dit additief of katalysator opgelost in de brandstof (‘fuel borne catalyst’ of ‘fuel soluble catalyst’) verlaagt de roetgeneratietemperatuur. De roetdeeltjes worden samen met de katalysator opgevangen in de deeltjesfilter waar de regeneratie plaats heeft bij een verlaagde temperatuur (ongeveer 100 °C). In de literatuur wordt teruggevonden dat performanties van 80 tot 90 % mogelijk zijn voor de reductie van

93

deeltjes. Het werkingsprincipe van de roetfilter met brandstofadditief wordt in Figuur 18 getoond.

Figuur 18: Werkingsprincipe van een deeltjesfilter met een katalysator in de brandstof.

De toevoeging van het additief is een aandachtspunt. Dit gebeurt best in het voertuig zelf, telkens wanneer wordt bijgetankt. Het voordeel is dat de stabiliteit van het additief in de brandstof gewaarborgd wordt. Dit vraagt echter wel de nodige sturing. Indien het additief reeds in de brandstof aanwezig is bij het tanken, bestaat het gevaar dat deze brandstof gebruikt wordt door voertuigen die niet uitgerust zijn met een deeltjesfilter. Dit zou uitstoot van metaaldeeltjes (additief) tot gevolg hebben wat zeker vermeden dient te worden. Bovendien moet dan de stabiliteit van het additief in de brandstof over een langere periode gewaarborgd worden. De asdepositie afkomstig van het additief zorgt ervoor dat de regeneratiecapaciteit beperkt is. Na elke regeneratie blijft er een zekere hoeveelheid as over wat de tegendruk telkens verhoogd. De filter dient dus periodisch gereinigd te worden. De asdepositie hangt af van de hoeveelheid katalysator in de brandstof. Een hogere concentratie betekent een lagere regeneratietemperatuur maar anderzijds een snellere toename van de drukval over de filter. Hiertussen dient een compromis gezocht te worden. Toevoegen van additief verhoogt de uitstoot van kleinere deeltjes. De aanwezigheid van een goede deeltjesfilter zorgt ervoor dat de deeltjes voor een groot deel worden opgevangen. Bij gebruik van te hoge doseringen van het additief vormen er zich vele kleine deeltjes. Optimalisatie van de dosering is noodzakelijk. Bij slecht gebruik of slechte regeneratie kan het aanwenden van het additief leiden tot motorschade.

94

® Kostprijs en onderhoud

De kostprijs van een dergelijk systeem bedraagt tussen de 2500 en 5000 Euro. De dosering van het additief bedraagt 1 à 2 liter per 2500 liter diesel en de prijs van het additief bedraagt iets meer dan 1 (1,2) Eurocent per liter. De filter dient rond de 80 000 km gereinigd te worden. ® Productie- en marktrijpheid

Deze deeltjesemissiereductietechologie is reeds op de markt. De regeneratie met behulp van additief wordt eveneens gebruikt in combinatie met andere regeneratiemethoden die de uitlaatgastemperatuur verder verhogen of de regeneratietemperatuur verlagen. 6.1.6


De deeltjesfilter kan geregenereerd worden door de uitlaatgastemperatuur te verhogen met behulp van een brander. Bij het gebruik van een brander kunnen in principe verschillende brandstoffen gebruikt worden maar het gebruik van diesel ligt het meest voor de hand. De collectie-efficiëntie van deeltjes bedraagt 90 %. Een extra verbruik van 1 tot 2 % is mogelijk. De regeneratie moet goed geregeld worden want het is belangrijk dat de temperatuur in de filter niet te hoog oploopt. Indien te lang gewacht wordt kan door de hoge roetconcentratie de temperatuur bij regeneratie toenemen en mogelijk filterschade veroorzaken. Het verbruik zal ook toenemen ten gevolge van verhoogde tegendruk. Te vaak regenereren daarentegen verhoogt ook onnodig het extra verbruik. ® Kostprijs en onderhoud

Door de complexiteit van het systeem is de kostprijs voor dit systeem relatief hoog (tot 10 000 Euro). ® Productie- en marktrijpheid

Een dergelijk emissiereductiesysteem is reeds op de markt. Het systeem is ook geschikt voor gebruik in bussen en trucks. 6.1.7


Een andere manier om de temperatuur in de filter te verhogen is gebruik te maken van elektrische energie. Het is een ingewikkeld systeem bestaande uit twee gelijke filters die afwisselend beladen en geregenereerd worden. De filters worden beladen tot er een bepaalde belading bereikt is. Daarna wordt een warme luchtstroom over de filter geblazen

95

en wordt de filter geregenereerd. Gedurende regeneratie worden de uitlaatgassen over de andere filter geleid. Vanaf 1994 is dit product echter niet meer beschikbaar. Dergelijke systemen bestaan ook in enkelvoudige varianten waarbij slechts één dieselfilter voorzien is. Tijdens de regeneratie moeten de uitlaatgassen via een bypass worden weggeblazen. De gemiddelde filterefficiëntie daalt hierdoor. De regeneratie van de dieselfilter kan ook buiten het voertuig gebeuren. Aangezien de regeneratie op een vaste locatie dient te gebeuren is dit systeem vooral geschikt voor heftrucks en dergelijke. Bekaert heeft recent een dieselfilter met elektrische regeneratie ontwikkeld. Het gaat momenteel nog om een prototype waaraan in de toekomst nog verdere verbeteringen zullen gebeuren. Het systeem is opgebouwd uit verschillende filterelementen, gegroepeerd in parallelle reeksen van opeenvolgende elementen. Gedurende de regeneratie wordt één van de parallelle filterelementen (of stack van filterelementen) afgesloten. De deeltjesreductie bedraagt tussen de 85 en 95 %. De efficiëntie van het filtermateriaal werd getest voor verschillende deeltjesgroottes en dit resulteerde in een efficiëntie van 95 to 99 % voor deeltjes tussen 30 en 500 nm. Deze technologie is ongevoelig voor het zwavelgehalte in de brandstof. Een minpunt voor dit systeem is het extra verbruik. De energie nodig voor het verwarmingselement veroorzaakt een extra belasting op het elektrisch systeem van het voertuig. ® Kostprijs en onderhoud

De kostprijs voor zware voertuigen wordt geschat op 10 000 Euro. Het extra brandstofverbruik bedraagt niet meer dan 1 % als gedurende 10 % van de tijd geregenereerd wordt. ® Productie- en marktrijpheid

Dit systeem (Bekaert) is nog niet commercieel beschikbaar. 6.1.8

NTP (Niet Thermisch Plasma)

NTP of ‘non-thermal plasma’ is een relatief nieuwe techniek voor de behandeling van uitlaatgassen. In principe kan het zowel alleenstaand gebruikt worden als in combinatie met een katalysator of filter. Door de reactiviteit van het plasma zullen bepaalde reacties gemakkelijker optreden. De chemische processen worden allen geïnitieerd door de vorming van zuurstofatomen. In een plasma kan dit gebeuren door dissociatie van zuurstofmoleculen door elektronimpact. Ook andere atomen en radicalen worden gevormd uit moleculen zoals N en OH. O2 + e- ® O + O + e-

96

De gevormde zuurstofatomen kunnen met NO oxideren tot NO2. Ook reacties van koolwaterstoffen met de atomen en radicalen in het plasma resulteren in de vorming van andere reactieve species zoals hydroxyl-radicalen, waterstofperoxide en andere. Bij een NTP-reactor worden de deeltjes opgevangen in een filter zodat een lange verblijftijd verzekerd is. Dit is nodig voor de oxidatie van de deeltjes. Er kan onderscheid gemaakt worden tussen twee verschillende configuraties: de eentraps (single stage) reactor en de tweetraps- (two-stage) reactor. In de eentrapsreactor bevindt zich in de NTP-reactor vulmateriaal om het roet op te vangen. In een tweetrapsreactor is een klassieke dieselfilter geplaatst stroomafwaarts van de NTPreactor. Het plasma doet in dit geval dienst als NO2- (of ozon) generator. NO wordt omgezet in NO2 door de aanwezige zuurstofatomen (voor 70 %): NO + O ® NO 2 De gevormde NO2 treedt dan op als oxidans om het in de deeltjestrap opgevangen roet te oxideren zodat de regeneratie van de deeltjestrap verzekerd is. NO2 wordt hier gegenereerd door het NTP wat, in tegenstelling tot de CRT, kan gebeuren bij temperaturen onder de 250 °C. Daarnaast kunnen de deeltjes ook rechtstreeks geoxideerd worden door O. Voor een eentrapsreactor werden efficiënties van 50 % gemeten voor de reductie van deeltjes, voor een tweetrapsreactor werden efficiënties van 30 % gemeten. Aangezien dit systeem geen gebruik maakt van een oxidatiekatalysator is deze technologie niet gevoelig voor het zwavelgehalte in de brandstof. Deze technologie zit nog in de ontwikkelingsfase, waardoor het moeilijk is om een inschatting te geven van de kostprijs. 6.1.9

Combinatie van twee nabehandelingssystemen: SCRT

SCRT is een gecombineerd systeem bestaande uit SCR (Selective Catalytic Reduction) en CRT (Continuous Regenerating Trap), welke in staat is de emissienormen voor 2008 (Euro 5) te halen voor alle gereglementeerde emissies (CO, KWS, NOX, PM). SCR maakt gebruik van ammoniak, ureum of ammoniumcarbamaat voor de reductie van NOX. De deeltjesreductie bedraagt 95 %. Voor de gereglementeerde gasvormige emissies KWS, CO en NOX bedraagt de emissiereductie respectievelijk > 97 %, > 99 % en 80-85 %. De technologie is nog niet commercieel beschikbaar. Een inschatting maken van de kostprijs is in dit vroege ontwikkelingsstadium dan ook moeilijk. Toch kan aangegeven worden dat de kostprijs aanzienlijk zal zijn omdat het een gecombineerd systeem is en de prijzen van CRT en SCR afzonderlijk reeds hoog liggen.

97

6.1.10 Overzicht nageschakelde technieken dieselvoertuigen Tabel 43: Overzicht van de verschillende nageschakelde technieken bij dieselvoertuigen. Reductieefficiëntie PM

Onderhoud

Verbruik

S-effect

Kostprijs (Euro)

Marktrijpheid

Oxidatiekatalysator

5 – 50 %

Geen

Geen effect

Zeer gevoelig

< 2500

Katalytische deeltjesfilter

> 85 %

Reinigen filter

Lichte verhoging

Zeer gevoelig

Deeltjesfilter

> 85 %

Reinigen filter

Lichte verhoging

Katalytische regeneratie – brandstofadditief

> 85 %

Reinigen filter Additief


> 85 %


Reductie-efficiëntie CO

KWS

NOX


50 – 85 %

50 – 85 %

0%

2500 – 6000


> 85 %

50 – 85 %

0%

Zeer gevoelig

2500 – 6000


> 85 %

> 85 %

0%

Verhoging

Niet gevoelig

2500 - 6000


5 – 50 %

5 – 50 %

0%

-

Verhoging

Niet gevoelig

5000 – 10 000


0%

0%

0%

> 85 %

-

Verhoging

Niet gevoelig

7500 – 10 000

Technologie beschikbaar/in ontwikkeling

<0%

0%

0%

NTP

5 – 50 %

-

Sterke verhoging (> 5 %)

Niet gevoelig

-


-

-

50 - 85 %

SCRT

> 85 %

Reinigen filter

-

Zeer gevoelig

> 10 000


> 85 %

> 85 %

> 85 %

98

6.2 De verschillende motoren brandstoftechnologieën 6.2.1

Brandstoffen

Hierna worden de mogelijkheden qua brandstoffen voor wegvoertuigen kort toegelicht. De meeste alternatieve brandstoffen kunnen uit verschillende grondstoffen geproduceerd worden. De grondstof die momenteel als de meest economische wordt aanzien, wordt onderstreept [Verbeiren et al., 2003] . Voor meer gegevens betreffende de kostprijs en de marktrijpheid van de brandstoffen wordt verwezen naar Van Poppel (2003) en Verbeiren et al. (2003b). . 1. Fossiele diesel: - Raffinage uit aardolie. - Er wordt uitgegaan van een laag zwavelgehalte (<10ppm). - Geschikt als brandstof voor dieselmotoren. 2. Fossiele benzine: - Raffinage uit aardolie. - Er wordt uitgegaan van een laag zwavelgehalte (<10ppm). - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. - Het is tevens mogelijk via een on-board reformer de benzine om te zetten in waterstof en deze in een brandstofcel te gebruiken. 3. LPG: - Bijproduct uit het raffinageproces van aardolie, tevens bijproduct van aardgasontginning. - Opslag in het voertuig in vloeibare vorm bij een beperkte overdruk (8-10 bar). - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. 4. Aardgas: - Uit aardgasontginning. - Opslag in het voertuig als gas (CNG) onder hoge druk (tot 200bar) of onder vloeibare vorm (LNG) bij zeer lage temperatuur (typisch -140°C / 3bar). In deze studie wordt enkel CNG meegenomen. - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. 5. Biogas: - Fermentatie van organisch afval + verwijderen van CO2. - Opslag in het voertuig zoals aardgas. - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. 6. Biodiesel: - Veresterde koolzaadolie (RME). Eventueel ook uit andere oliehoudende planten of gerecycleerde gebruikte frituurolie. - Geschikt als brandstof voor dieselmotoren. - Menging met fossiele diesel mogelijk. 7. Ethanol: - Uit suikerhoudende gewassen (bv. suikerbiet) via fermentatie, distillatie en dehydratatie, eventueel ook uit zetmeelhoudende gewassen (bv. tarwe) of houtachtige materialen (bv. populier). - Kan ook geproduceerd worden via hydrolyse van etheen (C2H4), dat verkregen wordt uit aardgas of als bijproduct van aardolieraffinage. Dit wordt hier echter niet beschouwd.

99

-

Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. Menging met fossiele benzine mogelijk (bv. E10, E85). Het is eventueel ook mogelijk (maar wordt weinig toegepast) om via een onboard reformer de ethanol om te zetten in waterstof en deze in een brandstofcel te gebruiken. 8. Methanol: - Synthese uit synthese gas (CO + H2), dat kan verkregen worden uit aardgas (via stoomreforming), steenkool of biomassa/hout (via partiële oxidatie / vergassing). - geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. - Menging met fossiele benzine mogelijk (bv. M85). - Het is tevens mogelijk via een on-board reformer de benzine om te zetten in waterstof en deze in een brandstofcel te gebruiken. Er wordt ook onderzoek verricht naar de toepassing van DMFC (Direct Methanol Fuel Cells), maar dit wordt hier verder niet meegenomen. 9. DME (di-methyl ether): - Dehydrogenatie van methanol (zie aanmaak methanol, uit aardgas, steenkool of biomassa). - Opslag in het voertuig in vloeibare vorm bij een beperkte overdruk (10 bar). - geschikt als brandstof voor dieselmotoren. 10. Synthetische diesel: - Productie via het Fisher-Tropsch (FT) proces uit synthese gas (gemaakt uit aardgas, steenkool of biomassa). - Synthetische diesel heeft een hogere zuiverheid dan fossiele diesel en vrijwel geen zwavel. - Geschikt als brandstof voor dieselmotoren. 11. Synthetische benzine (naphta): - Productie via het Fisher-Tropsch (FT) proces uit synthese gas (gemaakt uit aardgas, steenkool of biomassa). - Synthetische benzine heeft een hogere zuiverheid dan fossiele benzine en vrijwel geen zwavel en aromaten. - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. - Het is tevens mogelijk via een on-board reformer de synthetische benzine om te zetten in waterstof en deze in een brandstofcel te gebruiken (de zuiverheid van synthetische benzine is hierbij een groot voordeel). 12. Waterstof: - Productie via stoomreforming van aardgas (of biogas), partiële oxidatie (vergassing) van biomassa (of andere koolwaterstoffen), of via elektrolyse (uit het globale elektriciteitsnet, of via lokale elektriciteitsopwekking bv. met windmolens). - Opslag in het voertuig als gas (CGH2) onder hoge druk (tot 350 of zelfs 700bar), of onder vloeibare vorm (LH2) bij extreem lage temperatuur (typisch -250°C). Stockage in metaalhydriden is tevens mogelijk. In deze studie wordt enkel CGH2 meegenomen. - Geschikt als brandstof voor vonkontstekingsmotoren. - Waterstof kan direct ingezet worden in een brandstofcel. 13. Elektriciteit: - Batterijoplading met elektriciteit uit het globale elektriciteitsnet, of via lokale elektriciteitsopwekking bv. met windmolens.

100

-

6.2.2

De manier van elektriciteitsopwekking (uit steenkool, aardgas, nucleair, …) is belangrijk voor het globale plaatje van deze voertuigen. In deze studie wordt voor het globale elektriciteitsnet gewerkt met de Belgische elektriciteitsmix (inclusief nucleaire energie) van 2001. Ter indicatie: de gemiddelde CO2 uitstoot voor elektriciteitsproductie in 2001 op Belgisch niveau bedroeg 290gCO2/kWhel. Direct gerelateerd naar de fossiele energieopwekking (aardgas, steenkool, aardolie) is dit 680gCO2/kWhel [Electrabel, 2001] .

Voertuigtechnologie

Bovenvernoemde brandstoffen worden ingezet in een bepaalde aandrijftechnologie. Volgende aandrijftechnologieën kunnen worden onderscheiden: · · · · ·

Dieselmotor Vonkontstekingsmotor (IDI of DI) Hybride drijflijn (elektromotor gecombineerd met dieselmotor of vonkontstekingsmotor) Zuiver elektrisch Brandstofcel (eventueel in combinatie met een brandstofreformer)

® Dieselmotor ü personenwagens

Voor de dieseltechnologie van personenwagens wordt uitgegaan van common rail directe injectie met elektronische aansturing via een motormanagement systeem, zoals bij de meeste automerken ook beschikbaar is (Euro 3). Wat betreft emissienabehandeling wordt momenteel vooral een oxidatiekatalysator aangewend voor beperking van CO en HC (en in beperkte mate PM). Roetfilters, DeNOx katalysatoren of NOx-adsorbers zullen mogelijks aan belang winnen vanaf 2005 als de Euro 4 norm van kracht wordt. In 2010 zullen dieselwagens uitgerust zijn met een roetfilter. ü vrachtwagens

Voor de dieseltechnologie van vrachtwagens wordt uitgegaan van directe injectie door middel van pompinjectoren (pump units), die elektronisch aangestuurd worden via een motormanagement systeem. Ook dit is bij de meeste fabrikanten van HD motoren beschikbaar in de Euro 3 versies. Voorlopig wordt nog maar in zeer beperkte mate gebruik gemaakt van emissienabehandeling zoals oxidatiekatalysatoren, roetfilters (CRT) of DeNOx katalysatoren (SCR). Ook hier zullen nabehandelingstechnieken meer gangbaar zijn als in 2005 de Euro 4 norm van kracht wordt.

101

® Vonkontstekingsmotor ü personenwagens

Voor de vonkontstekingsmotor (op benzine, LPG, aardgas, ethanol of methanol) wordt standaard uitgegaan van indirecte injectie (IDI), met multi-point injectie, elektronisch aangestuurd via een motormanagement systeem. Wat betreft emissienabehandeling wordt uitgegaan van stoechiometrische (lambda-1) brandstofcontrole en een drie-weg katalysator. Voor benzinemotoren is ook directe injectie (GDI) mogelijk, die al door enkele merken wordt toegepast. De brandstofinjectie wordt ook hier aangestuurd via een motormanagement systeem. Verscheidene controlestrategieën zijn mogelijk, variërend tussen stoechiometrische (lambda 1) controle en lean burn controle. In het geval van stoechiometrische controle kan nog steeds een drie-weg katalysator gebruikt worden; in het geval van lean burn controle zal de inzet van DeNOx verlagende nabehandelingsystemen nodig zijn (wat ook een laag zwavelgehalte van de brandstof impliceert). Via lean burn controle is de grootste winst in brandstofverbruik mogelijk. Een courante strategie is lambda 1 controle bij vollast en lean burn controle bij deellast (met tijdelijke NOx adsorptie). GDI technologie met deze strategie wordt in deze studie meegenomen. Voor vonkontstekingsmotoren op waterstof wordt de BMW technologie voor waterstofmotoren als maatstaf genomen, waarbij een lean burn controle toegepast wordt (met indirecte injectie), en niet gewerkt wordt met emissienabehandeling. ü vrachtwagens

Voor heavy-duty vonkontstekingsmotoren worden benzine, LPG, aardgas en waterstof in aanmerking genomen. Voor benzine en LPG wordt uitgegaan van de stoechiometrische (lambda 1) technologie, met indirecte injectie (multipoint), aangevuld met drie-weg katalysator. De toepassing van aardgasmotoren in heavy-duty situeert zich vooral in stadsverkeer (stadsbussen, vuilniswagens, …). Twee controlestrategieën voor de brandstofregeling zijn mogelijk: lean burn en stoechiometrisch. Over het algemeen worden met de stoechiometrische regeling de laagste emissies bereikt (door de aanwezigheid van de 3-weg katalysator), terwijl bij de lean burn regeling het brandstofverbruik dan weer lager ligt. Lean burn CNG wordt iets meer toegepast, en dan vooral in de VS. Voor heavy-duty aardgasmotoren wordt veelal de lean burn technologie met multi-point injectie en oxidatiekatalysator gebruikt. Voor waterstofmotoren wordt (zoals bij light-duty) wordt verwezen naar de BMW technologie.

102

® Hybride drijflijn

Hybride systemen zijn er in verschillende uitvoeringen (parallel, serieel of combinaties), met verschillende mogelijke controlestrategieën. ü personenwagens

Voor hybride personenwagens wordt hoofdzakelijk gebruik gemaakt van een parallelhybride drijflijn, met geavanceerde elektromotor (permanent magneet), die dienst doet als power assist (integrated starter-alternator), en NiMH batterijen. Typevoorbeeld is de huidige Honda Civic Hybrid, modeljaar 2003 (beschikbaar in Japan en VS). Het piekvermogen van de elektromotor is typisch 10 tot 20kW, terwijl de verbrandingsmotor een maximum vermogen heeft van ongeveer 50kW. De batterij heeft een typische capaciteit van 1 kWh (bv. Honda Insight & Honda Civic Hybrid: 6.5 Ah @ 144V).

Figuur 19: Parallelhybride configuratie

De controle strategie is “charge sustaining”, d.w.z. dat de batterijen niet extern (= vanuit het elektriciteitsnet) worden bijgeladen. Verdere aspecten van de controlestrategie: · De verbrandingsmotor wordt afgeschakeld bij stilstand. · De batterij neemt de opstart (“launch”) van het voertuig voor zijn rekening tot ongeveer 20 à 30 km/h, tenzij een hogere acceleratie gevraagd wordt of de ladingstoestand van de batterij te laag wordt. · Bij sterke acceleratie assisteert de batterij de verbrandingsmotor. · De batterij wordt (afhankelijk van zijn ladingstoestand) bijgeladen door de verbrandingsmotor bij cruising (constante snelheid), en door remenergierecuperatie tijdens het remmen. Deze strategie wordt onafhankelijk geacht van de technologie van de verbrandingsmotor (diesel, benzine, aardgas, LPG, waterstof, …).

103

De Toyota Prius is een speciale uitvoering van een parallel hybride systeem, door zijn bijzondere transmissie (‘power split device’), die meer controlemogelijkheden biedt dan eenvoudige parallel hybride systemen. Het toerental en vermogen van de verbrandingsmotor zijn met dit systeem beter te controleren (in mindere mate afhankelijk van de voertuigsnelheid), waardoor de dynamica van de verbrandingsmotor verlaagt, en er dus minder dynamische emissies zijn. De complexiteit van het systeem is wel groter (en in principe dus duurder) dan bij andere power assist systemen. De nieuwe generatie Prius heeft een elektromotor van 50kW en een benzine verbrandingsmotor van 57 kW. Ook de Toyota Prius gaat uit van een ‘charge sustaining’ strategie, dwz dat niet van het elektriciteitsnet wordt bijgeladen. Voorlopig zijn er nog geen diesel uitvoeringen op de markt, wat vooral met markt en imago te maken heeft, en minder met technische bekommernissen (Honda en Toyota viseren in eerste instantie vooral de markt in Japan en VS, waar diesel weinig ingang heeft). De Renault Kangoo Elect’road is een totaal ander principe van hybride voertuig. Het is een serieel hybride systeem, waarbij een kleine verbrandingsmotor (500cc, 16kW piekvermogen) de batterijen onderweg bijlaadt, en dus dient als range extender. Het voertuig is gebaseerd op een volledig elektrische voertuig (Kangoo Electri’cité), waarbij het bereik van 100 km tot 150 km verhoogd wordt met de verbrandingsmotor. Het blijft dus vooral een stadswagen. Het is nog steeds de bedoeling de batterijen ’s nachts via het elektriciteitsnet bij te laden (‘charge depletion’ strategie). Ook hier wordt een kleine benzinemotor gebruikt, maar een dieselmotor zou ook mogelijk moeten zijn (zijn wel minder beschikbaar op dit lage vermogenniveau). ü Zware voertuigen

De hybride technologie bij vrachtwagens (en bussen) ligt iets anders dan bij personenwagens. Voor lange-afstandsvervoer is hybridisatie (zeker serieel) minder interessant, gezien de motor een groot deel van de tijd al op vollast (en hoog rendement) draait. Enkel een lichte hybridisatie (met starter-generator) kan hier interessant zijn. De belangrijkste toepassing van hybride systemen in heavy duty ligt echter in stadsverkeer (stadsbussen, stadsdistributievrachtwagens). In de centra zelf wordt vaak vooropgesteld dat lokaal zonder emissies (= zuiver elektrisch) moet kunnen gereden worden. Vandaar wordt nogaleens de voorkeur gegeven aan serieel hybride systemen, waarbij de verbrandingsmotor tijdelijk volledig kan uitgeschakeld worden. De verbrandingsmotor is hier via een elektrische generator gekoppeld aan een batterij. De aandrijving van de wielen wordt verzorgd door één of twee geavanceerde elektromotoren (permanent magneet), die via een invertor door de batterij gevoed worden. De verbrandingsmotor en de combinatie van elektromotoren zijn ongeveer op hetzelfde piekvermogen gedimensioneerd (~150kW). Het batterijpakket bestaat uit geavanceerde lood-zuur batterijen, en is gedimensioneerd om ongeveer 20 à 30km zuiver elektrisch te kunnen rijden (startend met volle batterij), met een typische capaciteit van 60kWh.

104

De controle strategie kan gebeuren met “charge sustaining”, d.w.z. dat de batterijen niet extern (= vanuit het elektriciteitsnet) worden bijgeladen. Er zijn tevens concepten waarbij een gedeeltelijke bijlading vanuit het net gebeurt. Verdere aspecten van de controlestrategie: Er kunnen via een schakelaar twee modes ingesteld worden: zuiver elektrische mode en hybride mode. In zuiver elektrische mode kan op bepaalde plaatsen (typisch in stadscentra) zonder emissies gereden worden. In hybride mode wordt de verbrandingsmotor aangeschakeld zodra de ladingstoestand van de batterij (SOC) beneden een bepaald niveau daalt (bv. 40%) en wordt terug afgeschakeld als de SOC boven een bepaald niveau uitkomt (bv. 80%). De verbrandingsmotor wordt bedreven in een optimaal werkingsgebied. Deze strategie wordt onafhankelijk geacht van de technologie van de verbrandingsmotor (diesel, benzine, aardgas, LPG, waterstof, …). Andere mogelijke concepten Bij de Luxbus (en vermoedelijk ook andere types bussen en voertuigen in Italië) ligt het piekvermogen van de verbrandingsmotor rond 1/3 van de elektromotor. Hierbij wordt de verbrandingsmotor vooral gebruikt als range extender. - Parallel hybride bussen hebben ondertussen hun opmars ingezet, vooral in de VS. Allison Transmissions (gelinkt aan GM) is hierbij een belangrijke speler, die deze drijflijnen commercieel aanbiedt. Met de parallel hybride drijflijn is vooral winst mogelijk in brandstofverbruik. Gezien de commerciële beschikbaarheid en zijn veelbelovende perspectieven is deze technologie meegenomen in de detailevaluatie in SUSATRANS (in tegenstelling tot de 1e screening) [Verbeiren et al., 2003]. -

® Zuiver elektrisch

Zuiver elektrische of batterij elektrische voertuigen (BEV) trekken hun energie uit batterijen, die (meestal ’s nachts) via het elektriciteitsnet bijgeladen worden. Ook hier gaat het eerder om stadsvoertuigen. De meest toegepaste batterijtypes tot nu toe zijn lood-zuur, nikkel-cadmium en nikkelmetaalhydride. De capaciteit van de batterijen is bepalend voor de autonomie van het voertuig. Typische autonomie voor personenwagens is tussen 100 en 200km. Dit vraagt al wel een batterijpakket van ongeveer 500kg. Voor elektrische bussen of vrachtwagens ligt de typische autonomie tussen 30 en 50km. Om het bereik op dagbasis te verhogen, kan bijgeladen worden via snelladers.

105

® Brandstofcel

De meeste brandstofcelvoertuigen op dit moment zijn conceptvoertuigen of testvoertuigen. Recent zijn wel enkele demonstratieprojecten gestart om de technologie in reële toepassingen te kunnen evalueren. Er zijn verschillende types brandstofcellen, gecatalogeerd naargelang het gebruikte elektroliet en het temperatuursgebied waarin de brandstofcel werkt. Voor wegverkeer is het vooral de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), met een werkingstemperatuur rond 80°C, die in overweging genomen wordt. De PEMFC gebruikt waterstof (met hoge zuiverheid) om in combinatie met zuurstof elektrische stroom te genereren. Deze waterstof kan aan boord opgeslagen zijn, of ook aangemaakt worden uit een andere brandstof via een on-board reformer (of fuel processor). Voor personenwagens zijn typische configuraties genomen, gebaseerd op voorbeelden zoals de NECAR 5 van DaimlerChrysler (gebaseerd op Mercedes A), en de HydroGen 3 van General Motors (gebaseerd op Opel Zafira). Deze hebben een brandstofcel met piekvermogen rond 75kW, en voor de aandrijving van de wielen een geavanceerde elektromotor met hetzelfde vermogen. Er is een batterij van beperkte omvang voorzien voor een aantal stroomvoorzieningen (vooral voor als de brandstofcel afgeschakeld wordt) en remenergierecuperatie. Voor zwaar vervoer zijn er veel minder prototypes voor handen. Vooral DaimlerChrysler is hier actief voor stadsbussen op brandstofcellen (zie EC demonstratieproject ‘CUTE’ in 9 Europese steden).

Figuur 20: Configuratie van een brandstofceldrijflijn

Als brandstoffen worden waterstof, maar ook benzine (fossiel en synthetisch), methanol, ethanol en aardgas (enkel voor zwaar vervoer) beschouwd.

106

6.2.3

Kwalitatieve inschatting van effect op PM

Tabel 44 geeft een overzicht van het PM-emissieniveaus voor de verschillende motorbrandstoffen voor wegvervoer. Het betreft hier een evaluatie waarbij rekening wordt gehouden met de PM-emissies die vrijkomen bij transport en productie van de primaire brandstof. Als referentietechnologie wordt een dieselvoertuig met de huidige technologie beschouwd, dus zonder deeltjesfilter. Hoe meer ‘+’ hoe lager de PM-uitstoot. Met de invoer van de deeltjesfilter, 2010 voor personenwagens, zullen de verschillen tusen de brandstoffen verkleinen, maar diesel zal het minst goed blijven scoren. Voor meer uitleg per technologie wordt verwezen naar [Verbeiren et al., 2003] . Tabel 44: Kwalitatieve scores van de verschillende motorbrandstoffen voor PM-emissies (uitlaat + productie primaire brandstof , referentie dieselvoertuig 2000. Voertuigbrandstof

Primaire brandstof

Diesel Benzine LPG Aardgas Biogas Biodiesel Ethanol Methanol DME (Di-methylether) Synthetische diesel Synthetische benzine Waterstof Elektriciteit “

Aardolie Aardolie Aardolie Aardgas Organisch afval RME Suikergewassen Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas Net Windmolens

Effect op PM-uitstoot 0 (referentie) ++ ++ ++ ++ + ++ ++ ++ + ++ ++ ++ +++

107

7

VEETEELT: REDUCTIEMAATREGELEN [EPA, 2001]

Er bestaat voor vele technologieën slechts geringe informatie over de potentiële effectiviteit en over de kosten die afgeleid zijn uit langetermijn experimenten die in de praktijk werden uitgevoerd. Vele studies hebben geen gebruik gemaakt van standaard analyse methoden voor emissiemetingen, en kosten werden meestal gebaseerd op empirische informatie in plaats van op principes van ingenieurseconomie. Meer studie is dus noodzakelijk. Emissies van deeltjes wordt veroorzaakt door beweging van dieren en door de circulatie van lucht door natuurlijke of mechanische ventilatie. Mest die behandeld wordt als een halfnatte slurry of vloeistof veroorzaakt geen stofemissies. De studie [Gustafsson G., 1994] vermeldt dat het grootste deel van het stof bezinkt op de verschillende oppervlakten in het gebouw. Niet enkel de luchtstroom (ventilatie verhindert de bezinking) heeft een invloed op het neerslaan van het stof, maar ook de totale concentratie van stof in de lucht. Het neerslaan van stof op verschillende oppervlakten is volgens deze studie belangrijker dan de verwijdering van stof voor de stofconcentratie in de lucht.

7.1 Gebruik van water Om de stofemissies te onderdrukken in de buitenlucht kunnen watersprays en sproeisystemen gebruikt worden, dit voorkomt dat oppervlaktes (o.a. mest en grond) te droog worden. Deze techniek is slechts toepasbaar op een klein oppervlak aangezien deze bewerking veel water vraagt. De vochtigheidsgraad binnen verhogen, brengt een vermindering van de emissies van deeltjes met zich mee. Mistsystemen worden gehanteerd, alhoewel deze systemen meestal enkel gebruikt worden tijdens zeer warme dagen om koeling te bekomen door verdamping. In [Gustafsson G., 1994] werden testen uitgevoerd met drie soorten nozzles, nl. hoge druk, flat fan en full cone nozzles. Bij de hoge druk nozzles werden er verhoogde concentraties van stof waargenomen. De hoge druk creëert een ultrasoon geluid (frequentie 30 kHz) dat de varkens konden waarnemen (de mens niet). De varkens bewogen hierdoor meer, wat een verhoogde concentratie aan stof met zich meebracht. De andere twee nozzles hadden een duidelijk gunstig effect op de stofconcentratie. Des te meer water er verstoven of verneveld wordt, des te lager de concentratie aan stof (daling tot ongeveer 50 %). Er zijn geen gegevens beschikbaar om de effectiviteit van deze systemen te karakteriseren. Bij verhoging van het vochtgehalte buiten, is het mogelijk dat andere emissies verhoogd worden aangezien de microbiële activiteit in de mest toeneemt. Er werden ook geen kosten teruggevonden voor deze technieken. De controlekosten omvatten het toevoersysteem, de waterbeschikbaarheid, het werk en de managementkosten.

108

7.2 Gebruik van olie Het toebrengen van plantaardige olie op de binnenkant van de muren (olie fungeert als een bindingsagens) en het toebrengen van olie op de huid van varkens kunnen ervoor zorgen dat de emissies van totaal stof verminderen. Alhoewel de olie een gevaar (gladde vloeren) kan betekenen voor zowel dier als mens. Olie-oppervlakken kunnen de reinigingstijd van de stallen verhogen tussen productiecyclussen en kunnen bijdragen tot gasvormige emissies als de restanten een microbiële decompositie ondergaan. In de studie [Takai et al., 1997] wordt vermeld dat er met deze methode reducties van emissies van totaal stof mogelijk zijn van 60 tot 80 %. In de literatuur werden geen secundaire impacten vermeld. Er werden ook geen kosten teruggevonden. De controlekosten bestaan uit het toevoersysteem, de olie, het werk en de managementkosten.

7.3 Aanpassing van behandeling en toevoersystemen van voeding Volgende veranderingen moeten aangebracht worden: ü Plantaardige olie of dierenvet aan het voedsel toevoegen. ü Volledig gesloten toevoersystemen hanteren en overdekte voederbakken (behalve voor pluimvee). ü Gebruik maken van gepelletiseerd voedsel.

Deze aanpassingen zijn meestal enkel toepasbaar bij graanrijk voedsel voor pluimvee en varkens. Olie en vetten worden aan het voeder van pluimvee en varkens toegevoegd als bronnen van metaboliserende of verterende energie, wat kostenbesparend is t.o.v. andere energiebronnen. Ze worden ook gebruikt als bindmiddel in pellets. Negatieve punten voor het toevoegen van vet of olie aan het voedsel: ü De mogelijkheid dat het voedsel bedorven geraakt. ü De mogelijkheid van het ontstaan van een ranzige smaak wat de consumptie van dierenvlees vermindert.

Opties voor de controle van stofemissies zijn meestal gelimiteerd tot het opvangen van stof dat gegenereerd werd wanneer de voeding verplaatst wordt naar opslagplaatsen. Dit kan gebeuren door het stof dat tijdens het vullen geëmitteerd wordt, langs de luchtopening van de voorraadruimte, op te vangen. Voor varkens zijn automatisch sluitende voedersystemen een mogelijkheid om stofemissies te verminderen. Door deze systemen kan de wind niet meer over het voedsel bewegen. Pelletisering van voedsel is een mogelijkheid, maar deze techniek is niet mogelijk bij alle soorten voedsel.

109

In de literatuur werd teruggevonden dat emissies kunnen verminderd worden met 35 tot 70 % door het toevoegen van olie en vetten in het voedsel. De pelletisering van het voedsel kan echter de opneembaarheid van het rantsoen bij varkens en pluimvee verminderen. In de studie [Gustafsson G., 1994] wordt vermeld dat het type voeding (droog of nat), niet zoveel invloed heeft op de totale stofconcentratie. Een groot gedeelte van het stof is afkomstig van de beweging van de varkens zelf tijdens het eten. Wanneer de varkens beperkt worden in hun beweging daalt de stofconcentratie. Er zijn geen kosten bekend. Het toevoegen van oliën en vetten kan de voedselkost laten toenemen.

7.4 Filtratie Filters verwijderen stofdeeltjes door impactie van meegevoerde deeltjes op het filtermedium wanneer lucht door de filter passeert. Filtratie van indoor lucht kan stofemissies verminderen. Het gebruik van filters buiten is niet mogelijk omdat de lucht maar voor een klein gedeelte kan gevangen worden. Filtratie kan gebruikt worden in gebouwen waar geventileerde lucht naar buiten wordt gevoerd. Filters kunnen ook gebruikt worden wanneer de lucht niet naar buiten wordt gestuurd, maar wordt gerecirculeerd in het gebouw. Synthetische filtermedia kunnen gehanteerd worden voor het verminderen van stofemissies, ook natuurlijke materialen zijn mogelijk. Na een tijd zit de filterdoek verstopt en moet hij vervangen of gereinigd worden. Filters gemaakt van synthetisch materiaal worden over het algemeen gereinigd, daar waar filters van natuurlijk materiaal meestal vervangen worden. In de studie [Carpenter and Fryer, 1990] wordt vermeld dat een synthetische filter reducties van stofemissies indoor in varkensstallen kunnen bereiken van 50 tot 60 %. De filter bestaat uit een twee-trapssysteem, bestaande uit een voorfilter en een fijne filter in serie. De secundaire impacten bij het gebruik van filters zijn de bijkomende elektriciteitsverbruiken nodig voor de ventilatoren om de lucht aan te zuigen (groot debiet). Ook de filters zelf kunnen voor afvalstromen zorgen, afhankelijk van het soort reinigingssysteem dat men toepast. Er werden geen kostprijzen teruggevonden. De investeringskosten bevatten de kosten voor de leidingen, het filterraamwerk en het filtermedium. Werkingskosten bevatten onderhoudskosten, werkkosten, managementkosten en bijkomende elektriciteitskosten.

7.5 Ionisatie Ionisatie kan gebruikt worden voor het verminderen van stofemissies indoor, alhoewel de toepasbaarheid gelimiteerd is. Bij ionisatie moeten gasmoleculen geladen worden door hoogenergetische elektronen die gecreëerd worden door een elektrisch gegenereerd

110

coronaveld. De geïoniseerde gassen hechten zich vast aan de deeltjes, welke dan naar de dichtst bijzijnde collectorplaat bewegen. Dit is het systeem zoals bij elektrostatische precipitatoren. De gebouwoppervlakken worden gebruikt als collectorplaten. Alhoewel efficiënties van 99 % kunnen bekomen worden in de industrie, is het toepassen van ionisatie in stallen slechts goed voor een reductie van 40 tot 60 % voor stofemissies. In de literatuur werd er geen verklaring gevonden voor dit grote verschil. De hoge vochtigheid in de stallen is misschien een mogelijke oorzaak. Secundaire impacten: ü Verbruik van extra elektriciteit. ü Productie van ozon en lachgas door de ionisatie. ü Het gecollecteerde materiaal moet nog verwijderd worden (afval).

Er werden geen gegevens over de kosten teruggevonden.

7.6 Natte wasser Een natte wasser is typisch een omsloten toren (met of zonder pakkingsmateriaal) of een nat spoor waar de gastroom die geladen is met deeltjes in tegenstroom vloeit met het water. Deeltjes worden verwijderd door directe impactie en interceptie met de waterdruppels of door diffusie in de waterdruppels. Een studie [Pearson, 1989] toont aan dat met een natte wasser reducties van stofemissies tot 90 % kunnen bekomen worden. De secundaire impacten zijn: ü Extra gebruik van elektriciteit om de binnenlucht naar de wasser te leiden. ü Extra elektriciteit om de pompen van de natte wasser te laten draaien. ü Vloeibare afvalstroom.

Er werden geen kosten teruggevonden in de literatuur. Investeringskosten bestaan uit de kosten van de wasser zelf, de pompen en elektrische ventilatoren (grote debieten). Werkingskosten bevatten de elektriciteit nodig voor de pompen en de ventilatoren, werkkosten en de managementkosten.

7.7 Afdekking van mesthopen Indien de wind emissies van stof veroorzaakt bij mesthopen, is het afdekken van deze mesthopen met een plastic doek of een geteerd zeildoek een oplossing. De mesthopen beschutten tegen de wind is een alternatief. Er is slechts weinig informatie over de kosten terug te vinden in de literatuur.

111

7.8 Samenvattend Tabel 45: Samenvattende tabel voor reductie van stofemissies bij de veeteelt. Buiten

Binnen

√

tot 50 %

Mest

Landbewerking

Onderdrukkingstechniek

Gebruik van water Gebruik van olie

60 - 80 %

Aanpassing van voeding

35 - 70 %

Bedekking van mesthopen

√

√

Opvang- en controletechnieken (grote debieten!)

Filtratie

50 - 60 %

Ionisatie

40 - 60 %

Natte wasser

< 90 %

Vele van deze technieken zijn niet praktisch uitvoerbaar. In deze studie wordt enkel filtratie als mogelijke reductiemaatregel aangenomen.

112

REFERENTIES [K. Aernouts et al., 2002]

K. Aernouts en K. Jespers, Energiebalans Vlaanderen 2000: onafhankelijke methode, Vito, Juni 2002.

[Baumbach G. et al., 1996]

Baumbach G. et al., Air Quality Control, SpringerVerslag, Berlin, Heidelberg, New-York, 1996.

[Carpenter and Fryer, 1990]

Carpenter G. A; and Fryer J. T., Air Filtration in a Piggery: Filter Design and Dust Mass Balance, Journal of AgriculturalEngineering Research, 1990.

[Dermaux D. et al., 2001]

Dermaux D. et al., Voorbereiding BBT-studie ‘Verbrandingsinstallaties en stationaire motoren’ versie 5, Belconsulting, in opdracht van Vito, Maart 2001.

[Dorman R.G., 1974]

Dorman R.G., Dust Control and Air Cleaning, Vieweg & Sohn Gmbtt, Braunschweig, 1974.

[Electrabel, 2001]

Electrabel, Milieurapport 2001, Brussel.

[EPA, 2001]

EPA Emissions from Animal Feeding Operations (DRAFT), United States Environmental Protection Agency (EPA), August 2001.

[EPA, 2002]

EPA Air Pollution Control Cost Manual, Sixth Edition, United States Environmental Protection Agency (EPA), January 2002.

[Gustafsson G., 1994]

Gustafsson G., Efficiency of different dust reducing methods in pig houses, Dept. of Agricultural Biosystems and Technology, Swedish University of Agricultural Sciences, Lund, Sweden, 1994.

[Holland M. et al., 2001]

Mike Holland, Keith Vincent, Howard Rudd, Claire Handley, Tim Murrels, Justin Goodwin, John Stedman, Daniel Forster, The costs of reducing PM10 and NO2 emissions and concentrations in the UK: Part 1: PM10, AEA Technology, in opdracht van UK Government Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA) and the Department of Trade and Industry (DFI), October 2001.

[Infomil, 2000]

Informatiecentrum Milieuvergunningen (Infomil), Stand der techniek: RPS-filter verwijdert (plakkerig) stof, Nieuwsbrief 20, december 2000.

113

[Lenaers, 2003]

Discussie met G. Lenaers van Vito, mei 2003.

[Löffler F. et al., 1988]

Löffler F., Dietrich H., Flatt W., Dust Collection with Bag Filters And Envelope Filters, Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiebaden, 1988.

[Lurgi AG., 1993]

Lurgi AG, Brochure, Treatment of Glass Furnace Waste Gases, Frankfurt a. M., 1993.

[Muschelknautz et al., 1996]

Muschelknautz E., Hägele G., Muschelknautz U., Nababscheider, in: Brauer H. et al., Handbuch der Umweltschutzes und der Umweltschutztechnik, Band 3: Additiver Umweltschutz: Behandlung von Abluft und Abgasen, Springer-Verslag, Berlin, Heidelberg, NewYork, 1996.

[Pearson, 1989]

Pearson C. C., Air Cleaning with Wet Scrubbers, Farm Building and Engineering, 1989.

[Rentz O. et al., 1997]

Prof. Dr. rer. nat. Otto Rentz, Dipl.-Ing. Henning Sassa, Dr. rer. nat. U. Karl, Dipl.-Ing. Hans-Joachim Schleef, Dr. rer. pol. Rainer Dorn, Emission Control at Stationary Sources in the Fereral Republic of Germany, Volume II, Heavy Metal Emission Control, French-German Institute for Environmental Research, University of Karlsruhe (TH), in opdracht van Des Umweltbundesamtes, Januar 1997.

[Schildermans I. et al., 2002]

Schildermans I, and Baeyens J, The growing market for hot off-gas filtration media, Catholic University of Leuven – Department of Chemical Engineering, 2002.

[L. Schrooten et al., 2002]

L. Schrooten en H. Van Rompaey, Ontwikkeling van een methodologie voor een emissie-inventaris van PM10 en PM2,5 en opstellen van een emissie-inventaris voor 1995 en 2000, Vito, December 2002.

[Takai et al., 1997]

H. Takai et al, Concentrations and Emissions of Airborne Dust in Livestock Buildings in Nortern Europe, Hannover, Germany, 1997.

[van Harmelen A.K. et al., 2002] A.K. van Harmelen, H.J.G. Kok en A.J.H. Visschedijk, Potentials and costs to reduce PM10 and PM2,5 emissions from industrial sources in the Netherlands (DRAFT), TNO, in opdracht van Novem en Ministery of VROM, Maart 2002.

114

[Van Poppel M., 2002]

M. Van Poppel, Wetenschappelijke beoordeling van roetnabehandelingsysytemen voor voertuigen, Tussentijds rapport: Inventarisatie nabehandelingssystemen voor dieselvoertuigen, in opdracht van Aminal, Vito 2002/ETE/R/062, Juni 2002.

[Van Poppel M., 2003]

M. Van Poppel, Wetenschappelijke beoordeling van het gebruik van waterstof als brandstof voor bussen, in opdracht van Aminal, Eindrapport 2003/ETE/R/053, Mei 2003.

[Van Rompaey H., 1999]

H. Van Rompaey, Afgaszuivering, Cursus milieutechnologie, Instituut voor Milieukunde –U.I.A., Vito, April 1999.

[Van Steenberghe., 2003]

Contactpersoon bij De Lijn, mei 2003.

[Van Steenberghe., 2003b]

Contactpersoon bij De Lijn, november 2003.

[Verbeiren et al., 2003]

S. Verbeiren, I. De Vlieger en L. Pelkmans, Duurzaamheidevaluatie van technologieën en modi in de transportsector in België, Deelrapport eerste screening, in opdracht van POD Wetenschapsbeleid, Vito-rapport 2003/IMS/R/086, mei 2003.

[Verbeiren et al., 2003b]

S. Verbeiren, I. De Vlieger, L. Pelkmans, De Keyser en Springael, SUSATRANS, Sustainability evaluation of individual technologies, in opdracht van POD Wetenschapsbeleid, Rapport Taak A 2003/IMS/R/142, oktober 2003.

BIJLAGE A Ø BEVOLKING Bevolking Huishoudelijke verwarming Kolen Gas- en dieselolie LPG Aardgas Andere brandstoffen

Eenheid emissiefacto ren

Emissiefac tor TSP

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

25% 100% 100% 100% 90%

[M. Wevers, 2002] [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [M. Wevers, 2002]

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'low'


2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'low'

50% 83% 100% 100% 100% 100%

25% 67% 100% 100% 100% 100%

Bevolking [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]


'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'



75%

75%

[M. Wevers, 2002]

% PM10

% PM2,5

60,0 5,00 0,200 0,200 135

50% 100% 100% 100% 95%

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

60,0 60,0 5,00 5,00 0,200 0,200

kg/ton

8,30

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

Verwarming in de tertiaire sector Kolen Zware stookolie Gas- en dieselolie Lamppetroleum LPG Aardgas


Vuilverwerking Afvalverbranding in open lucht

[TNO, 2001]

[TNO, 2001]

Ø INDUSTRIËLE VERBRANDINGSPROCESSEN Verbrandingsprocess en

Eenheid emissiefactor en

Emissiefactor TSP

% PM10

% PM2,5

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

IJzer en staal Bedrijf 1 gerapporteerd Bedrijf 1 bijgeschat Bedrijf 2 bijgeschat Gas- en dieselolie (overige) LPG (overige) Aardgas (overige) Cokesovengas (overige)

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

5,00 0,200 0,200 1,00

100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarverslagen


100 60,0 5,00 0,200 0,200

60% 80% 100% 100% 100%

35% 70% 100% 100% 100%

[TNO, 2001] 'medium' IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'


2001] 2001] 2001] 2001] 2001]



2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

100 60,0 5,00 0,200 0,200 1,00 5,00 2,60

60% 80% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

35% 70% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

[TNO, 2001] 'medium' IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

Non-ferro Cokes Zware stookolie Gas- en dieselolie LPG Aardgas Chemie Cokes Zware stookolie Gas- en dieselolie LPG Aardgas Cokesovengas Andere petroleumproducten Andere brandstoffen

Verbrandingsprocesse n


Emissiefactor TSP 1995 2000

% PM10

% PM2,5

100 100 60,0 5,00 0,200 0,200 100

60% 60% 80% 100% 100% 100% 60%

60,0 5,00 0,200 0,200 0,200

100 60,0 5,00 0,200 0,200

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

35% 35% 70% 100% 100% 100% 35%

[TNO, 2001] 'non-ferro' [TNO, 2001] 'non-ferro' IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] 'non-ferro' [TNO, 2001] 'non-ferro' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] 'non-ferro' [TNO, 2001] 'non-ferro' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

60% 80% 100% 100% 100% 100%

35% 70% 100% 100% 100% 100%

Emissiejaarverslagen IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium' 'medium'

60% 80% 100% 100% 100%

35% 70% 100% 100% 100%

[TNO, 2001] 'medium' IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'


2001] 2001] 2001] 2001] 2001]



2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


Voeding, dranken en tabak Cokes Kolen Zware stookolie Gas- en dieselolie LPG Aardgas Andere brandstoffen

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

Papier en uitgeverijen Kolen Zware stookolie Gas- en dieselolie LPG Aardgas Andere brandstoffen


Minerale nietmetaalproducten Kolen Zware stookolie Gas- en dieselolie LPG Aardgas


3,60

9,99

Verbrandingsprocesse n

Metaalverwerkende nijverheid Zware stookolie Gas- en dieselolie Aardgas


Emissiefact or TSP

% PM10

% PM2,5

ton/PJ ton/PJ ton/PJ

60,0 5,00 0,200

80% 100% 100%

ton/PJ ton/PJ ton/PJ

60,0 5,00 0,200

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

60,0 5,00 0,200 146

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

70% 100% 100%

IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'


80% 100% 100%

70% 100% 100%

IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'



80% 100% 100% 96%

70% 100% 100% 94%

IJzer- en staal [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [P, Vanderstraeten, 2001]

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [Lükewille A. et al., 2001]

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [Lükewille A. et al., 2001]

Textiel, leder en kleding Zware stookolie Gas- en dieselolie Aardgas Andere industrieën Zware stookolie Gas- en dieselolie Aardgas Andere brandstoffen

Ø HUISVUILVERBRANDINGSINSTALLATIES Huisvuilverbrandi ngs-installaties



% PM10

% PM2,5

77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77% 77%

58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58% 58%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen

Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

Huisvuillverbrandingsinstallaties Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf Bedrijf

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton

0,022 5,734 1,299 0,274 0,797 0,502 0,502 0,502 0,502 0,502 0,502 0,502 0,502 0,502 -

0,004 0,009 0,010 0,015 0,003 0,015 0,008 0,010 0,003 0,016 0,016 0,013

Ø INDUSTRIËLE PROCESSEN Industriële processen



Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

75% 20% 20% 90% 100% 100% 5% 30% 30% 60% 30%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen

Metingen [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

Metingen [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

95% 95% 90% 80% 97%

50% 80% 80% 32% 76%

[TNO, 2001] 'low' [TNO, 2001] 'low' [TNO, 2001] 'low' [TNO, 2001] 'low' [TNO, 2001] 'low'



38% 48% 48% 95% 81% 81% 81% 89% 89% 80%

4% 17% 17% 37% 71% 71% 71% 62% 62% 45%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen

[TNO, 2001] Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

[TNO, 2001] Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

% PM10

% PM2,5

97% 50% 50% 95% 100% 100% 30% 80% 80% 95% 80%

IJzer en staal Sinterfabriek Cokesoven (bedrijf 1) Cokesoven (bedrijf 2) Hoogovens Staalfabriek (bedrijf 1) Staalfabriek (bedrijf 2) Continue gieterij Koudwalserij (bedrijf 1) Koudwalserij (bedrijf 2) Boogoven BUL

kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton

0,475 0,087 0,247 0,045 0,304 0,027 0,006 0,024 0,009

0,009 0,005 0,027 0,035 0,052 0,006 0,005 0,009 0,021 0,016

'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low'

'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low' 'low'

Non-ferro Lood Koper Zink Secundair aluminium Andere metalen

kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton

0,120 0,500 0,200 1,50 0,266

Chemie PVC N-meststoffen (bedrijf 1) N-meststoffen (bedrijf 2) NPK-meststoffen K-meststoffen (bedrijf 1) K-meststoffen (bedrijf 2) K-meststoffen (bedrijf 3) Voederfosfaten (bedrijf 1) Voederfosfaten (bedrijf 2) Chemische poeders

kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton

0,216 0,219 0,219 0,152 0,042 0,054 0,048 0,214 0,192 0,146

0,112 0,142 0,129 0,037 0,043 0,040 0,184 0,107


Eenheid emissiefactore n


Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

50% 4% 4%

Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] [TNO, 2001]

Eigen inschatting [TNO, 2001] [TNO, 2001]

Eigen inschatting [TNO, 2001] [TNO, 2001]

100% 100% 100% 100% 90% 90% 90% 90% 90% 50% 3% 4% 7%

98% 98% 98% 98% 80% 80% 80% 80% 70% 10% 3% 4% 7%

[D. Huybrechts et al., 1999] [D. Huybrechts et al., 1999] Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen [C. Polders et al., 2001] [C. Polders et al., 2001] [A. Jacobs et al., 2002]

Metingen Metingen Metingen Metingen [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] 'low' [C. Polders et al., 2001] [Hulskotte et al., 1996] [Hulskotte et al., 1996]

Metingen Metingen Metingen Metingen [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] 'low' Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting

30%

5%

[TNO, 2001]

[TNO, 2001]

[TNO, 2001]

% PM10

% PM2,5

0,034

75% 25% 25%

0,517 0,517 0,114 0,062 0,139 0,027 0,011 0,015 0,046 11,0 6,00

Voeding, dranken en tabak Zetmeel Oliën (bedrijf 1) Oliën (bedrijf 2)

kg/ton kg/ton kg/ton

0,109 0,100 0,100

Minerale niet-metaalproducten Bakstenen Geëxpandeerde korrels Dakpannen Gresbuizen Glas (bedrijf 1) Glas (bedrijf 2) Glas (bedrijf 3) Glas (bedrijf 4) Glasvezel Gips Betonmortelcentrales Asfaltmenginstallaties 1995 Asfaltmenginstallaties 2000

kg/m3 kg/m3 kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton g/ton g/ton g/ton

0,517 0,517 0,049 0,062 0,092 0,302 0,244 3,978 1,593 0,254 11,0 10,0 -

Metaalverwerkende nijverheid Gieterij

kg/ton

2,00

Ø ELEKTRICITEIT EN WARMTE Elektriciteit en warmte

Eenheid emissiefactor en

Elektriciteitscent rales Elektriciteitscentrale 1 Elektriciteitscentrale 2 Elektriciteitscentrale 3 Elektriciteitscentrale 4 Elektriciteitscentrale 5 Elektriciteitscentrale 6 Elektriciteitscentrale 7 Elektriciteitscentrale 8 Elektriciteitscentrale 9 Elektriciteitscentrale 10

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ


41,0 11,1 5,01 25,9 15,7 12,3 17,8 39,5 42,1 3,26

10,3 0,25 36,7 25,7 15,6 24,6 39,2 0,11

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

25% 25% 34% 56% 33% 32% 12% 25% 25% 70%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen

Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen Metingen

45% 100% 100% 100% 100%

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium'

% PM10

% PM2,5

59% 59% 99% 95% 64% 78% 37% 59% 59% 80%

75% 100% 100% 100% 100%

Warmte Kracht Koppeling Zware stookolie Gas- en dieselolie Aardgas Raffinaderijgas Andere brandstoffen


20,0 5,00 0,200 1,00 5,00

Ø RAFFINADERIJEN Raffinaderi jen

Brandstof



Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

70% 100% 70% 100% 100% 70% 100% 100% 70% 100% 100% 70% 100%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium' Emissiejaarveslagen Emissiejaarverslagen [TNO, 2001] 'medium'

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

35% 35% 35% 35% 35%

Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen Emissiejaarverslagen

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

% PM10

% PM2,5

80% 100% 80% 100% 100% 80% 100% 100% 80% 100% 100% 80% 100%

70% 70% 70% 70% 70%

Stookemissies Bedrijf 1 Bedrijf 2

Bedrijf 3

Bedrijf 4

Bedrijf 5

Zware stookolie Raffinaderijgas Zware stookolie Aardgas Raffinaderijgas Zware stookolie Lichte stookolie Raffinaderijgas Zware stookolie Aardgas Raffinaderijgas Zware stookolie Aardgas

ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ ton/PJ

Aardolie

g/ton g/ton g/ton g/ton g/ton

18,2

34,8 1,00

112

98 0,200 1,00

13,8

40,6 5,00 1,00

73,5

38,5 0,200 1,00

38,0

? 0,200

Procesemissies Bedrijf 1 Bedrijf 2 Bedrijf 3 Bedrijf 4 Bedrijf5

12,7 7,47 0,000 0,000 0,000

20,6 7,54 0,000 1,081 ?

Ø VERKEER EN VERVOER: UITLAAT EMISSIES Wegvervoer Motorrijwiel en Benzine

Categor ie


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Brommers Motoren

g/km g/km

0,040 0,120

100% 100%

100% 100%

[TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001]

Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro Euro

0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km g/km

0,228 0,082 0,049 0,030 0,020 0,004 0,004 0,004 0,014 0,002 0,002 0,002

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

[TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001] [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al., [C. Dorland et al.,

1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997]

[TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO, [TNO,

2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3


0,302 0,106 0,064 0,038 0,020 0,004 0,004 0,004 0,014 0,002 0,002 0,002

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%


1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

Personenwagens Diesel

Benzine

LPG

Minibussen Diesel

Benzine

LPG

Wegvervoer

Categor ie


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

Lichte vrachtwagens Diesel


Benzine

LPG

0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3


0,307 0,117 0,070 0,042 0,042 0,008 0,008 0,008 0,014 0,010 0,010 0,010

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%


0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2


0,450 0,360 0,135 0,563 0,451 0,169 0,592 0,474 0,177 0,658 0,526 0,197

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

[TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT, [TEMAT,

1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997] 1997]

Zware vrachtwagens Diesel

3,5t-7,5t

Diesel

7,5t-16t

Diesel

16t-32t

Diesel

32t-40t


2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001] 2001]

Wegvervoer

Categor ie


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Bussen Diesel

Euro 0 Euro 1 Euro 2

g/km g/km g/km

0,871 0,697 0,262

100% 100% 100%

100% 100% 100%

[TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

Euro 0 Euro 1 Euro 2

g/km g/km g/km

0,655 0,524 0,196

100% 100% 100%

100% 100% 100%

[TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001] [TEMAT, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001]

Coaches Diesel

Ø TREINVERKEER Treinverkee r


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

95%

90%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

[MIRA-T, 2002]

[TNO, 2001]

[TNO, 2001]

Treinverkeer Diesel

ton/PJ

113,000

Ø BINNENSCHEEPVAART Binnenscheepva art


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

95%

90%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

[MIRA-T, 2002]

[TNO, 2001]

[TNO, 2001]

Binnenscheepvaart Diesel

g/tonkm

0,030

Ø LUCHTVAART Eenheid emissiefacto ren

Luchtvaart

Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

100%

100%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Eigen inschatting

[Lükewille A. et al., 2001]

Eigen inschatting

Luchtvaart Aantal landingen en vertrekken*

g/LTO

191

* Hier werd uitgaande van een emissiefactor voor PM10, een eigen inschatting gemaakt van de emissiefactoren voor TSP en PM2,5

Ø OVERIGE MOBIELE BRONNEN Overige mobiele bronnen


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

95% 100%

90% 100%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Eigen inschatting [TNO, 2001]

[Lükewille A. et al., 2001] [TNO, 2001]

Eigen inschatting [TNO, 2001]

Overige mobiele bronnen Bouw* Industrie

g/uur ton/PJ

16,2 0,023


Ø VERKEER EN VERVOER: NIET-UITLAAT EMISSIES Niet-uitlaat emissies


Emissiefac tor TSP

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG,

2000] 2000] 2000] 2000]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG,

2000] 2000] 2000] 2000]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting

0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG,

2000] 2000] 2000] 2000] 2000]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG, [Carbotech AG,

2000] 2000] 2000] 2000] 2000]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting

% PM10

% PM2,5

3,00 6,00 7,50 32,3 12,8 14,4 96,7 0,100

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

34,5 69,0 90,0 371 1,53 0,098 168 29,3 4,17

5% 5% 5% 5% 50% 50% 30% 10% 9%

Slijtage van de remmen Motorvoertuigen Personenverkeer Licht vrachtverkeer Zwaar vrachtverkeer Treinverkeer Tramverkeer Luchtvaart Industrie

mg/km mg/km mg/km mg/km g/km mg/km mg/LTO g/uur

Slijtage van de banden (wielen) Motorvoertuigen Personenverkeer Licht vrachtverkeer Zwaar vrachtverkeer Treinverkeer Tramverkeer Luchtvaart Bouw Industrie

mg/km mg/km mg/km mg/km g/km g/km g/LTO g/uur g/uur

Niet-uitlaat emissies


Emissiefac tor TSP

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting Eigen inschatting

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, 2000] [Carbotech AG, 2000]

[TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting Eigen inschatting

100% 100%

[Carbotech AG, 2000] [Carbotech AG, 2000]


Eigen inschatting Eigen inschatting

50% 50%

25% 25%




10% 10%

0% 0%




% PM10

% PM2,5

73,0 145 190 738 1410 14,3

5% 5% 5% 4% 10% 10%

0% 0% 0% 0% 0% 0%

mg/km mg/km

187 166

100% 100%

mg/km mg/km

6732 196

50,0 75,0

Slijtage van het wegdek Motorvoertuigen Personenverkeer Licht vrachtverkeer Zwaar vrachtverkeer Luchtvaart* Industrie*

mg/km mg/km mg/km mg/km g/LTO g/uur

Slijtage van de bovenleidingen Treinverkeer Tramverkeer Slijtage van de rails Treinverkeer Tramverkeer

Slijtage bij de bouw (overige) Onderstel Schepbak

g/uur g/uur


Ø LAND- EN TUINBOUW, VEETEELT EN VISVANGST Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

Bevolking [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] [COPERT, 2000] [COPERT, 2000] [COPERT, 2000] [COPERT, 2000] [Carbotech AG, 2000] [Carbotech AG, 2000] Eigen inschatting

Bevolking [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [Carbotech AG, 2000] [Carbotech AG, 2000] [Carbotech AG, 2000]

Bevolking [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' [TNO, 2001] 'medium' Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] Gemiddelde [TNO, 2001] [Lükewille A. et al., 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting Eigen inschatting Eigen inschatting

Land- en tuinbouw, veeteelt en visvangst Verbruik kolen Verbruik zware stookolie Verbruik gasen dieselolie Verbruik LPG Verbruik aardgas Verbruik andere petroleumproducten


60,0 60,0 5,00 0,200 0,200 0,200

50% 80% 100% 100% 100% 100%

25% 70% 100% 100% 100% 100%

Kippen

g/dier

49,4

0,5

0,1

Runderen

g/dier

394,0

0,4

0,1

Varkens

g/dier

446,0

0,4

0,1

ton/PJ (20-37 kW) ton/PJ (37-130 kW) ton/PJ (> 130 kW) ton/PJ g/uur g/uur g/uur

502 342 306 306 0,462 9,39 3780

95% 95% 95% 95% 100% 9% 10%

90% 90% 90% 90% 100% 0% 0%

Verkeer landbouw: uitlaat Verkeer visvangst: uitlaat Slijtage van de remmen (landbouw) Slijtage van de banden (landvouw) Slijtage van het wegdek (landbouw)*


Ø ANDERE EMISSIEBRONNEN Andere emissiebronnen


Emissiefac tor TSP

% PM10

% PM2,5

100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 100% 100% 100% 100% 100%

Bron EF TSP

Bron fractie PM10

Bron fractie PM2,5

[C. Polders et al., 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [C. Polders et al., 2001]

Eigen inschatting [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting

Eigen inschatting [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] [TNO, 2001] Eigen inschatting

Andere emissiebronnen Roken van vis (industrieel) Bakken van vlees Barbecue: bakken vlees Barbecue: verbr. houtskool Tabak roken Crematorium

kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton kg/crematie

0,080 1,30 40,0 2,40 40,0 0,600

Vertrouwelijk. (Contract )

Recommend Documents