• Hva er dioksiner
• Skadevirkninger
• Tolerabelt inntak av dioksiner
• Dannelse av dioksiner
• Norske dioksinutslipp
• Avfallsforbrenning og dioksinutslipp
• Dioksinutslipp fra ulike energibærere
• Reduksjon av dioksinutslipp

HVA ER DIOKSINER

Med dioksiner mener vi egentlig 210 forskjellige klorerte organiske forbindelser som kalles diben-zodioksiner og dibenzofuraner. 12 av dem regnes som meget farlige, i det de bl.a. regnes for å kunne ha kreftfremkallende og mutagene effekter på organismer.

Figur 1: Dibenzodioksiner (v) og dibenzofuraner (h)

SKADEVIRKNINGER

Det meste av menneskers inntak av dioksiner skjer gjennom maten.  Det vil også kunne skje et visst opptak gjennom huden og ved innånding.

Dioksiner er fettløselige, og vil derfor lagres i fettvev i kroppen. Leveren inneholder også en type proteiner som har evne til å binde dioksiner.  Dette medfører at leveren er det viktigste lageret for dioksiner i kroppen.  Dioksiner er tungt nedbrytbare og lagres i menneskekroppen i svært lang tid.  En regner i denne sammenheng med en halveringstid på ca. 10 år.

I høye konsentrasjoner gir dioksiner synlige skader i form av hudsykdommen klorakne.  Ved det kanskje mest kjente dioksinutslippet i verden, som skjedde fra en kjemisk fabrikk i Seveso i Italia 10. juli 1976 i forbindelse med produksjon av klorfenol, utviklet mange i nærheten klorakne. I tillegg fikk mange plager med luftveiene. Det er anslått at det slapp ut ca. 400 gram 2,3,7,8-TCDD. Det har vært vanskelig å dokumentere varige skader etter dette utslippet, bortsett fra arrdannelser hos en del av dem som utviklet klorakne. Det hevdes at det ikke er påvist noen generell økning i krefthyppigheten i området, men det er oppdaget økninger i enkelte kreftformer.  Ved uhellet døde mange dyr, og i tillegg ble mange tusen dyr slaktet.  Eksperter er noe uenige om konsekvensene av dioksinutslippet i Seveso.

En viktig konsekvens av denne ulykken er at EU vedtok det såkalte Seveso-direktivet, eller Storulykke-forskriften på norsk.  Denne stiller krav bl.a. krav til kartlegging av risikoen for storulykker i industrien.

En regner med at relativt små mengder dioksiner kan gi varige skader som nedsatt immunforsvar, hudskader, genetiske skader, misdannelser og kreft i lever og tarmer.

Gå til starten på siden.

TOLERABELT INNTAK AV DIOKSINER

I nordisk regi er det foretatt risikovurdering for langtidsvirkninger av dioksiner.  En har i denne sammenheng angitt maksimalt tolerabelt inntak av dioksiner for mennesker, ut fra de høyeste doser i dyreforsøk som ikke gir effekter. Det er lagt inn en sikkerhetsfaktor, da mennesker kan være mer følsomme enn forsøksdyr overfor effekter av dioksineksponering. Det tolerable inntaket er angitt i dioksinekvivalenter (TCDD-ekvivalenter).  Maksimalt tolerabelt ukentlig inntak av dioksiner er satt til:

              35 pg TCDD-ekvivalenter pr. kg kroppsvekt (pikogram er 10^-12  gram= 0,000 000 000 001 gram).

For en person som veier 60 kg tilsvarer dette ca. 2.100 pg TE pr. uke.

EU har fastsatt et midlertidig tolerabelt ukentlig inntak på

              7 pg TCDD-ekvivalenter pr. kg kroppsvekt.

EUs vitenskapelige vurderinger vil bli lagt til grunn blant annet ved fastsettelse av grenseverdier i matvarer.

Verdens helseorganisasjon anbefaler en grense for ukentlig inntak på:

              7-28 pg TCDD-ekvivalenter pr. kg kroppsvekt.

Det er foretatt detaljerte kartlegginger av inntaket av dioksiner og dioksinlignende PCB-forbindelser gjennom kosten i Norge, bl.a. SNT-rapport 9, 1997. Gjennom et normalt norsk kosthold vil en få i seg 1.000 til 1.300 pg TCDD-ekvivalenter dioksiner og dioksinlignende PCB pr. uke.  Dette tilsvarer ca. 20 pg pr. kg kroppsvekt pr. uke for en person på 60 kg. Inntaket av dioksiner og dioksin-lignende PCB sammenlignet med tolerabelt inntak er vist i Figur 2.   Som vi ser av figuren, utgjør inntaket rundt halvparten av nordisk grenseverdi, men faktisk ca. 3 ganger så mye som EUs midlertidige "grenseverdi".

Figur 2: Anbefalt maksimalt inntak av dioksiner

Gå til starten på siden.

Dannelse av dioksiner

Gjennom naturlige prosesser dannes dioksiner kun i meget små mengder. Kildene til menneskeskapte dioksinutslipp er bl.a.:

• Biprodukter ved kjemisk produksjon, som fremstilling av plantevernmidler
• Forbrenning av organisk materiale med tilstedeværelse av klor
• Avfallsforbrenning
• Industrielle prosesser med tilstedeværelse av klor

For å få dannet dioksiner, er en altså i første rekke avhengig av tilstedeværelse av klor. Det er en del misforståelser rundt dannelsen av dioksiner ved forbrenningsprosesser som avfallsforbrenning. Det er ikke primært ved selve forbrenningen at det meste av dioksinene dannes. De største mengdene dioksiner dannes gjennom katalytiske prosesser i kjel, røykgasskanaler, renseanlegg mv. For å få dannet dioksiner, kreves det at røykgassene har en viss oppholdstid ved temperaturnivåer på mellom ca. 200 ºC og ca. 450 ºC. Det kreves videre tilstedeværelse av oksygen samt ulike forbindelser som kan katalysere dannelsen av dioksiner. Dette kan for eksempel være forbindelser med to-verdig kopper, silikater mv. Dannelsen av dioksiner er imidlertid indirekte styrt av forbrenningsprosessen, da dårlig forbrenning produserer store mengder aromater, som er noen av de kjemiske ”byggeklossene” for de ulike dioksinene.

Ved ulike forbrenningsprosesser er de parametrene en primært må ha kontroll på for å styre dannelsen av dioksiner:

• Innholdet av klor i brenselet
• Forbrenningens kvalitet (kan uttrykkes ved CO i røykgassene)
• O₂ i røykgassene
• Røykgasstemperatur i røykgassystemet etter kjelen

Det har foregått et betydelig forskningsarbeide for å finne frem til årsaker til utslipp av dioksiner ved avfallsforbrenning. Blant norske prosjekter kan nevnes litteraturstudie samt målinger ved forbrenningsanlegget ved Ullevål sykehus. Rapporten inneholder i tillegg til resultater fra testkjøringer ved Ullevål sykehus også sammenfatning av resultater fra andre dioksinundersøkelser, bl.a. de såkalte danske dioksinundersøkelsene.

Det er foretatt under-søkelser for å finne sammenhengen mellom klornivå i brensel og dioksindannelse ved for-brenning av klorholdig bren-sel. Forsøk gjennomført i Sverige på avfall viste rela-tivt konstante utslipp av dioksiner ved klorinnhold i området ca. 0,1 til 0,6%, tilsvarende ca. 150 til ca. 800 mg/Nm3 røykgass ved 11% O2, tørr gass.  Dette er vist grafisk i Figur 3. Dette innebærer at det i praksis er meget vanskelig  eller umulig å eliminere dioksinutslipp ved avfalls-forbrenning ved å sortere ut ulike avfallsfraksjoner.

Figur 3: Dannelse av dioksiner som funksjon av klor i brensel. (Kilde: Evalena Wikström et.al., Umeå universitet)

 

Tabell 1: Typisk klorinnhold i brensler Brensel Klorinnhold (%) Rent trevirke 0,02 Halm 0,5 Avfall 0,6 Lettolje 0,002 Tungolje 0,01

De fleste brensler inneholder klor, som vist i Tabell 1.  Dette medfører en ved så å si all forbrenning vil få et større eller mindre utslipp av dioksiner.  Dette er omtalt senere. Les om dioksinutslipp fra ulike energibærere.

 

Som nevnt dannes dioksiner primært gjennom kata-lytiske prosesser i temperaturområdet ca. 200 ºC og ca. 450 ºC.  Ved energiproduksjon i ulike kjelanlegg, f.eks. avfallsforbrenning, blir røykgassene kjølt fra størrelses-orden 1.000 ºC  til mellom 150 og 250 ºC i selve kjelen. Hvis kjelen har store innvendige flater med overflate-temperatur i dette området, eller hvis røykgassene slipper ut av kjelen med relativt høy temperatur og passerer røykgasskanaler og/eller gassrenseanlegg med store arealer i det farlige temperaturområdet, vil dette gi en betydelig økt risiko for høye dioksinmengder i røykgassene.  Normalt er det i kjelanlegg begrensede flater med overflatetemperatur i det "farlige" område. Høytrykks dampkjeler er pga. aktuelle over-flatetemperaturer mer utsatte enn lavtrykks dampkjeler og varmtvannskjeler.  I urenset gass fra avfallsforbren-ningsanlegg med dampkjeler finner en derfor gjerne et noe høyere innhold av dioksiner enn i urenset gass fra avfallsforbrenningsanlegg med varmtvannskjeler.

Figur 4: Dioksinutslipp i urenset gass som funksjon av røykgasstemperatur etter kjel - prinsipielt

På eldre kjelanlegg, som ofte hadde en høy røykgasstemperatur (godt over 200 ºC), hadde en ofte betydelige dioksinutslipp.  Ved avfallsforbrenning uten noen effektiv dioksinrensing har en gjerne prinsipielt en sammenheng mellom røykgasstemperatur etter kjel og dioksindannelse som vist i Figur 4.  Som figuren viser, var det på slike anlegg viktig å sette inn tiltak for å holde røykgasstemperaturen under 200 ºC. 

Les om reduksjon av dioksinutslipp.

Gå til starten på siden.

NORSKE DIOKSINUTSLIPP

Det er tilgjengelig data om norske dioksinutslipp.  En oversikt over utslippene fordelt på kilder i 1990 og 2000 er vist i Figur 5 .  Som vi ser av figuren, sto skip, vedfyring, trefordeling og metallproduksjon for de største dioksin-utslippene i Norge 2000.

Av Figur 6 ser vi at det har vært en jevn nedgang i dioksinutslippene fra ulike kilder de siste årene.

Figur 5: Norske dioksinutslipp 1990 og 2000                        (Kilde: Statistisk sentralbyrå/Statens Forurensningstilsyn)

Figur 6: Utvikling av norske dioksinutslipp:                 Kilde: Statistisk sentralbyrå/SFT

Gå til starten på siden.

AVFALLSFORBRENNING OG DIOKSINUTSLIPP

Tidligere sto avfallsforbrenning for en betydelig andel av de totale norske dioksinutslippene til luft.  Figuren nedenfor viser utviklingen av dette utslippet sammen med forventet utslipp i tiden fremover. På 1970-tallet hadde en et typisk utslipp på:

      ca. 50 ng/Nm³ (nanogram er 10^-9  gram= 0,000 000 001 gram) TCDD-ekvivalenter.

Dette var i 1998 redusert til:

      ca. 1,4 ng/Nm³ TCDD-ekvivalenter.

I dag er stiller EU og Norge krav om et maksimalt utslipp på 0,1 ng/Nm³ TCDD-ekvivalenter.  På nye avfalls-forbrenningsanlegg kan en i dag forvente ca. 0,01 ng/Nm³.

Les enheter.

Figur 7: Tidligere utslipp, målte utslipp og forventet utslipp av dioksiner fra avfallsforbrenningsanlegg         

I Figur 8 er vist dioksinutslippet fra avfallsforbrenning 1992 (forbrent ca. 400.000 tonn) og 1998 (forbrent ca. 500.000 tonn) og forventet utslipp fra norske avfallsfor-brenningsanlegg i fremtiden sam-menlignet med totale norske dioksinutslipp til luft i 1992 og 2000.  Som vi ser av figuren, har det vært en betydelig reduksjon både i totale norske dioksinutslipp og tilsvarende utslipp fra avfallsforbrenn-ingsanlegg.  Som nevnt ovenfor kan en forvente et utslipp ved avfallsfor-brenning på 10% av gjeldende utslippskrav, altså ca. 0,01 ng/Nm3. Forutsatt forbrenning av 1,5 mill. tonn avfall pr. år,  vil årlig dioksinutslipp bli ca. 0,1 gram TE.  Dette utgjør ca. 0,3% av utslippet i 1992.  Det er derfor grunn til å hevde at dioksinutslippet fra avfallsforbren-ningsanlegg nærmest vil bli eliminert i fremtiden.

Figur 8: Totale norske dioksinutslipp og tilsvarende utslipp fra avfallsforbrenningsanlegg

Gå til starten på siden.

DIOKSINUTSLIPP FRA ULIKE ENERGIBÆRERE

Utslippet av dioksiner ved forbrenning av ulike energibærere vil variere avhengig av forbrennings- og renseteknologi mv.  I Figur 9 er vist forventet utslipp til luft pr. tilført energimengde.  Som vi ser av figuren, vil avfall og fyringsolje og dels trebrensel (i kjelanlegg) gi lave eller moderate utslipp.  Vedfyring og halmfyring vil normalt gi relativt høye dioksinutslipp.

Figur 9: Forventet dioksinutslipp fra ulike energibærere                                                                                   

Gå til starten på siden.

Reduksjon av dioksinutslipp

Enkelte matvarer inneholder så mye dioksiner at det er tilrådelig å begrense inntaket av disse.  Det er derfor innført kostholdsråd og restriksjoner på fiske i enkelte fjordområder. I dag omfatter dette flere typer  fiske og skalldyr i fjordene i Grenland.  Sedimentene i disse områdene har på grunn av tidligere utslipp et høyt innhold av dioksiner. Det arbeides med planer for å begrense skadevirkningene av forurensede sedimenter i enkelte områder. Dette kan omfatte tiltak som rensing, tildekking eller fjerning av sedimenter.

Selv om dioksinutslippene i Norge er betydelig redusert de siste årene, er dette ikke tilstrekkelig. Utslipp av dioksiner må ytterlige ned, slik at det i fremtiden ikke er nødvendig å innføre kostholdsrestriksjoner mv.

Det finnes en rekke tiltak som kan bidra til å redusere dioksinutslipp i ulike sammenhenger:

• Unngå å benytte brensler med klor
• Redusere klorinnholdet i brensler
• Prosessoptimalisering
• Rensing.

Unngå å benytte klorholdige brensler

Dette kan i utgangspunktet se ut som et optimalt tiltak.  Som vi ser av Tabell 1, vil alle vanlige brensler innholde klor, om enn i mindre mengder.  Dette medfører i praksis at det også vil bli dannet og sluppet ut dioksiner når en benytter brensler med så lavt klorinnhold som olje og trebrensel.  Dette er illustrert i Figur 7.  Ved moderne avfallsforbrenningsanlegg benyttes gjerne aktivt kull for å fjerne dioksiner i avgassene.  Det er derfor ikke noen grunn til å velge brensler med lavere klorinnhold, hvis formålet er å minimalisere dioksinutslipp til luft.

Redusere klorinnhold i brensler

Det er mulig å påvirke sammensetningen til restavfall gjennom kildesortering, sentralsortering og andre tiltak.  Gjennom dette kan en også påvirke innholdet av klor i avfallet.  I restavfall til forbrenning kan en forvente et klorinnhold på typisk 0,6%.  Som vist i Figur 3, vil dioksin i urenset gass fra avfallsforbrenning være relativt konstant ved et klorinnhold i brenselet på mellom 0,1 og 0,6%.  Så fremt en ikke forbrenner rent treavfall, vil det i praksis være meget vanskelig å begrense klorinnholdet i avfall til under 0,1%.  Dette innebærer at begrensning av klor i avfall vil ha liten betydning for utslippet av dioksiner til luft. Det er fra enkelte hold hevdet at klorkilden har stor betydning for dioksinutslippet ved avfallsforbrenning.  Klor i avfall stammer fra ulike kilder som koksalt i mat, PVC-plast, blekemidleer etc.  Bl.a. Evalena Wikström har vist at dette ikke er tilfelle.  Årsaken til dette er at den overveiende delen av klor i avfall blir omdannet til HCl (hydrogenklorid), som gjennom ulike kjemiske prosesser i påvirker dannelsen av dioksiner.  Det er logisk at kilden til HCl i røykgassene ikke kan ha noen betydning for dioksindannelsen.

Prosessoptimalisering

Dannelse av dioksiner ved forbrenningsprosesser skjer som nevnt tidligere primært gjennom katalytisk dannelse ved temperaturer mellom ca. 200 ºC og ca. 450 ºC. Det kreves videre tilstedeværelse av oksygen samt ulike forbindelser som kan katalysere dannelsen av dioksiner. Prosessoptimalisering for å begrense dioksindannelse kan skje gjennom en rekke tiltak:

• Hurtig avkjøling av røykgasser i temperaturområdet mellom ca. 450 og ca. 200 ºC
• Begrense kontakt mellom røykgass og overflater med temperaturer mellom ca. 200 og ca. 450 ºC
• Avkjøling av røykgasser i kjelanlegg til godt under 200 ºC
• Rengjøre heteflater i kjeler for å begrense mengden fast stoff inneholdende stoffer som kan medvirke til katalytisk etterdannelse av dioksiner
• Reduksjon av luftoverskudd (O₂ i røykgassene).

Selv om en kan rense røykgasser fra forbrenningsprosesser, og på den måtene redusere dioksinutslipp til luft til et akseptabelt nivå, bør en  også forsøke å begrense selve dioksindannelsen.  Årsaken til dette er at det meste av dioksinene som dannes vil følge forbrenningsrester (flyveaske og reststoffer fra gassrensing) til deponi.

Det er mange eksempler på vellykket prosessoptimalisering.  I denne sammenheng kan nevnes Regionsykehuset i Tromsø, hvor en hadde dioksinutslipp på opp til ca. 60 ng/Nm³ TE i røykgassene fra forbrenningsanlegget for sykehusavfall.  Morten H. Soma, som da var ansatt ved Scandpower AS, assisterte sykehuset for å redusere utslippene.  Gjennom ulike tiltak som primært omfattet prosessoptimalisering lyktes enn å redusere dioksinutslippet til ca. 2 ng/Nm³, som den gang var kravet til utslipp fra anlegget. Gjennom bl.a. prosessoptimalisering fikk en samtidig også eliminert problemet med for høye utslipp av bl.a. støv, SO₂ og tungmetaller.

Prosessoptimalisering bør alltid gjennomføres før en tyr til tiltak som røykgassrensing.

Gassrensing

Gå til starten på siden.