Emissioner fra pyrolyseanlæg – overblik over miljøpåvirkning og lovkrav

Danmark har ambition om at blive klimaneutral i 2045 og nedbringe udledningen af drivhusgasser med 110 % frem mod 2050 sammenlignet med niveauet i 1990. Det betyder, at Danmark ikke blot skal være neutral og eliminere alle sine udledninger, men også fjerne mere, fx CO₂, fra atmosfæren, end der udledes.

Pyrolyse rummer et betydeligt potentiale for lagring af CO₂ og for genanvendelse eller nyttiggørelse af organiske affaldsstrømme [2], [6], og den danske regering har udpeget pyrolyse som en mulig vej til at nå klimamålene [1]. Regeringen har derfor afsat finansielle midler og igangsat projekter med henblik på at fremme udbredelsen og den teknologiske udvikling af pyrolyse, samt på at undersøge processens miljøpåvirkning, reguleringsbehov og klimaeffekter [1].

Interessen for pyrolyse er stigende, både i Danmark og i udlandet [2], [3], [4], men er langt fra en nyopfundet metode. Eksempelvis blev pyrolyseolier anvendt op gennem historien i Egypten i forbindelse med balsameringen af døde [3], og i Amazonas har præcolumbianske samfund anvendt pyrolyse til fremstilling af trækul til jordforbedring for et par tusind år siden [5].

Denne artikel giver et overblik over emissioner fra pyrolyseanlæg og gældende lovgivning, der regulerer miljøpåvirkningen fra emissionen til det omgivende miljø.

Pyrolyse er en varmebehandlingsproces, som foregår ved høje temperaturer, typisk over 300-400 °C under iltfrie forhold. Den manglende tilstedeværelse af ilt muliggør dannelsen af syntesegas/pyrolysegas, pyrolyseolier og fast kulstof (biokul). Derudover kan varme fra processen potentielt udnyttes.

Figur 1 herunder viser et forsimplet eksempel på et pyrolyseanlæg.

Det materiale, der anvendes i pyrolyseprocessen, består typisk af forskellige typer affald og restprodukter. Fælles for disse materialer er, at de efter pyrolyse kan anvendes mere hensigtsmæssigt – fx som råmateriale, komplekst materiale med kemiske egenskaber eller energiressource. I det følgende omtales disse materialer samlet som "affald", uanset deres oprindelige karakter.

Affaldstype, temperaturforløb og opholdstid spiller en afgørende rolle for, hvilke pyrolyseprodukter der dannes – og i hvilke mængder. Ved at styre opvarmningshastigheden, sluttemperaturen og gasopholdstiden, samt evt. tilførsel af luft/vanddamp, kan man optimere produktionen af biokul, pyrolyseolie og gas. [3], [6]. Ved langsom opvarmning, lav sluttemperatur og lang gasopholdstid maksimeres produktionen af biokul. Hurtig opvarmningshastighed, moderat sluttemperatur og kort gasopholdstid maksimerer derimod olieproduktionen, mens langsom opvarmning, høj sluttemperatur og lang gasopholdstid maksimerer produktionen af gas.

Pyrolyseprocessen kan foregå enten endotermt eller eksotermt, afhængigt af materialet og betingelserne. Endoterm reaktion kræver ekstern varmetilførsel for at opretholde pyrolyseprocessen, mens eksoterm reaktion kan bidrage til energiproduktion, da visse materialer afgiver varme under nedbrydningen. Til endoterme pyrolyseprocesser anvendes ofte den producerede pyrolysegas til varmeproduktion i processen. Denne forbrænding leder til emissioner til udeluften, og det er den gældende nationale lovgivning for disse emissioner, som behandles her i artiklen.

I Danmark foregår kommerciel pyrolyseproduktion på anlæg med varierende størrelse, fra 0,2-20 MW [1]. I 2024 var der ca. 6 kommercielle anlæg i drift i hele landet og flere planlagt [1]. Fælles for de eksisterende pyrolyseanlæg er, at varmen ikke udnyttes i energiforsyningen.

De emissioner, der kommer fra forbrænding af pyrolysegassen, er i høj grad afhængige af den kemiske sammensætning af indfyringsproduktet og dermed af, hvilke materialer der undergår pyrolyse [3], [6].

De affalds- og restprodukter, som med fordel anvendes i Danmark er: spildevandsslam, plastaffald, udtjente bildæk, restbiomasse fra biogasanlæg, landbruget og levnedsmiddelindustrien, have og parkaffald, tang og sedimenter [2], [6]. Visse typer affald kræver neddeling og pelletering inden pyrolysen, og nogle affaldstyper indeholder så meget vand, at en for-tørring inden pyrolysen er nødvendig [6].  

Pyrolysegassen består – uanset affaldsmaterialets sammensætning – altid af CO₂, CO, H₂O, H₂, CH₄. Hertil kommer flere lettere kulbrinter og tjærestoffer i varierende mængder. Derudover kan der frigives og dannes andre forbindelser (se Tabel 1), afhængigt af affaldstypen, urenheder heri, anlægstypen og pyrolyseprocessen, herunder temperatur og opholdstid [3]. De frigivne eller dannede komponenter under pyrolyseprocessen kan skabe udfordringer for anlægget i form af korrosion af materialerne og ophobninger/tilstopninger. Desuden kan der dannes miljøskadelige emissioner ved forbrænding af pyrolysegassen [6].

Røggassen fra forbrænding af pyrolysegassen har potentiale til at indeholde færre problematiske stoffer end ved afbrænding af fast materiale. Ligeledes kan udkondensering af olie og tungt flygtige stoffer samt rensning af gassen inden forbrænding nedbringe mængden af uønskede stoffer i gassen yderligere og beskytte anlægget.

Røggas fra afbrænding af pyrolysegas indeholder partikler, der primært består af uforbrændt kulstof og evt. metaller. Hvis olietåger ikke udskilles effektivt, vil forbrænding medføre øget soddannelse. Under forbrændingen af pyrolysegassen vil en stor del af CO omdannes til CO₂. Der kan dog også dannes CO i forbrændingsprocessen, hvilket kan bidrage til den samlede udledning af CO [6].