Lucht
Bronnen
De emissies naar de lucht van een asfaltcentrale bestaan enerzijds uit verbrandingsgassen en anderzijds uit stofdeeltjes. VOS en geuremissies komen ook voor doordat opgewarmde bitumen gebruikt worden in het proces.
Stofemissies kunnen op verschillende locaties ontstaan tijdens het asfaltmengproces:
- Bij de opslag van minerale materialen
- Tijdens intern transport, via wielladers en transportbanden
- Tijdens het drogen en verwarmen van materialen
- Bij het zeven, warme opslag en wegen van de warme minerale materialen
- Tijdens het mengen
- Bij het vullen en de opslag van vulstof
-
Tijdens het breken van asfaltpuin
De grootste emissiebron van stof is de droogtrommel. Op droge, winderige dagen kan de bulkopslag van zand en granulaten echter ook een belangrijke emissiebron zijn.
Verbrandingsgassen komen van de droogtrommel, de paralleltrommel en van de stookinstallatie voor thermische olie voor het verwarmen van bitumen.
VOS-emissies zijn onder andere afkomstig het verbrandingsproces in de droogtrommel en de paralleltrommel. Ook van koolwaterstofdampen bij de aanvoer, opslag en verpomping van (warm) bitumen. Warm asfalt veroorzaakt vergelijkbare dampen. Een andere diffuse bron van VOS-emissies wordt veroorzaakt door het gebruik van antikleefmiddel op de wanden van de bakken waarin het asfaltmengsel gestort wordt.
In figuur 1 worden de typen en bronnen van luchtemissies weergegeven samen met de overeenkomstige processtap.
Figuur 1: Luchtemissiebronnen bij asfaltcentrales (Eigen vertaling, VDI, 2008)
Luchtemissies kunnen opgedeeld worden in geleide en diffuse emissies. Bij asfaltcentrales worden de afvalgassen van de mineraal droogtrommel en de paralleltrommel worden naar de stoffilter geleid. In veel gevallen worden ook andere punten afgekast en afgeleid zoals de menger en de ophaalbak. Deze worden samen via een schoorsteen geëmitteerd. Hierbij spreekt men over geleide emissies.
Bij stofemissies van op en overslag of bitumendampen uit de menger of de asfaltwachtsilo’s, spreekt men van diffuse emissies.
Geleide emissies
In Vlaamse asfaltcentrales worden de geleide emissies van afvalgassen opgevolgd via metingen in de schouw. Volgens de regelgeving moeten deze metingen op regelmatige basis gerapporteerd worden afhankelijk van het thermisch vermogen (VLAREM II). Het thermisch vermogen van asfaltcentrales in Vlaanderen ligt tussen 6 en 40MWth (zie "Energie"), waardoor ze wettelijk driemaandelijkse metingen moeten uitvoeren (zie Vlarem II, 5.30.2.2.§2). Milieu-inspectie kan op eigen initiatief extra metingen uitvoeren. Zo hebben zij in 2010 een meetcampagne op 16 centrales uitgevoerd. Op basis van de meetgegevens en referenties naar andere landen, worden de emissies via de schoorsteen besproken.
De metingen worden steeds weergegeven bij 17 % O2.
Overzicht van emissiemeetresultaten bij Vlaamse asfaltcentrales
Tabel 1 geeft een overzicht van de emissieresultaten van asfaltcentrales in Vlaanderen gemeten door de centrales en milieu-inspectie over een periode van 2002 tot en met 2010. In de loop van deze periode zijn er een aantal asfaltcentrales gesloten en bijgekomen vandaar dat het aantal varieert tussen 16 en 18.
Tabel 1: Emissiemeetresultaten van asfaltcentrales in Vlaanderen (Eigen berekening, AMI, 2012)
Emissiemeetresultaten bij Duitse centrales van 1999 tot 2005 (VDI, 2008)
Tabel 2 geeft een overzicht van de emissiemeetresultaten van ongeveer 650 Duitse asfaltcentrales gemeten in de periode van 1999 tot 2005.
Deze tabel moet als volgt gelezen worden:
- in de eerste kolom staan de verschillende verontreinigingen die gemeten worden;
- kolom 2 geeft een reeksindeling weer: voor elk van de gemeten componenten afzonderlijk geeft de tabel aan wat de spreiding is in de meetresultaten, waarbij de resultaten van de metingen geklasseerd worden in telkens 3 reeksen, deze reeksen staan telkens in hetzelfde vakje onder elkaar;
- in de volgende kolom staat op dezelfde rij hoeveel procent van de metingen in die reeks valt, en hoeveel procent in de reeks erop volgend;
- tenslotte is ook steeds de mediaanwaarde van alle meetresultaten aangegeven;
- horizontaal in de opeenvolgende kolommen vind je in dezelfde redenering deze waarden voor de verschillende soorten brandstof die gebruikt is,
-
verder ook de emissies in het geval van recyclage, door koude toevoeging of warme recyclage met paralleltrommel.
Bijvoorbeeld voor de emissiecomponent CO:
- in het geval van conventionele asfaltproductie (zonder recycling) en met gasolie als brandstof bedraagt in 78 % van de metingen de emissie minder dan 500 mg CO per m³ afgas, in 14 % van de metingen is de emissie gelegen tussen 500 en 1000 mg/m³ en in de resterende 8 % van de metingen is de emissie groter dan 1000 mg/m³, de mediaanwaarde van de meetresultaten ligt bij 233 mg/m³
- indien bij deze gewone asfaltproductie als brandstof aardgas wordt gebruikt is de mediaanwaarde voor CO 92 mg/m³
- in het geval bruinkool wordt gebruikt is dit 859 mg CO per m³
In deze tabel wordt ook bruinkool vermeld als brandstof, maar deze wordt in België weinig gebruikt. Bruinkool is trouwens niet zo milieuvriendelijk in vergelijking met gas en gasolie, omdat het zwavelgehalte van bruinkool hoger is en omdat de verbranding van vaste brandstoffen moeilijker verloopt.
Bij de interpretatie moet wel opgepast worden met onderlinge vergelijkingen, omdat niet gekend is hoeveel metingen er in de verschillende gevallen gedaan zijn. Zo gebeuren stofmetingen frequenter dan metingen van benzeen.
Tabel 2: Emissiemeetresultaten van asfaltcentrales in Duitsland (Eigen vertaling, VDI, 2008)
Emissiemetingen bij Nederlandse centrales
In tabel 3 zijn de emissies van VOS, SO2 en NOx weergegeven voor Nederlandse installaties. Bij gasgestookte installaties komt er beduidend minder VOS vrij. Ook voor de andere parameters worden lagere emissie vastgesteld.
Tabel 3: Bandbreedte en gemiddelde SO2-, NOx- en koolwaterstofemissie in Nederlandse installaties in mg/Nm3 (Smeets, J., 2013)
Stofemissies
De stofemissies van de droogtrommel en andere ingekapselde delen van de asfaltcentrale kunnen afgezogen en behandeld worden waardoor ze bijna geheel kunnen worden hergebruikt in het proces. Goed onderhoud en tijdig vervangen van de stoffilters zijn hierbij van cruciaal belang.
Figuur 2 geeft een weergave van de meetresultaten van schouwmetingen voor stof. De metingen zijn weergegeven voor 20 Vlaamse centrales in een tijdsspanne van 2002 tot 2010. Voor elk jaar is er een boxplot gemaakt waar 25, 50 (dikke zwarte lijn) en 75 percentiel zijn weergegeven, 95 percentiel is aangeduid met een rood kruisje.
Figuur 2: Emissiemetingen[1]stof (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor stof worden er jaarlijks regelmatig overschrijdingen van de huidige emissiegrenswaarde gemeten hoewel de Vlaamse asfaltcentrales allemaal zijn uitgerust met een stoffilter. We zien in figuur 2 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 8 mg/Nm³ en 3 mg/Nm³.
SOX
Het SO2 gehalte wordt vooral bepaald door het zwavelgehalte in de brandstof. Zo is de uitstoot van SO2 voor gas en gasolie beduidend lager dan voor zware stookolie (of bruinkool - Duitsland). Naast brandstof speelt de aard van de minerale materialen ook een rol voor de emissies van SO2. Afhankelijk van de chemische samenstelling van de minerale stoffen kan SO2 afkomstig van de verbrandingsgassen gebonden worden (bv. kalksteen) of kan er extra SO2 vrijkomen (bv. hoogovenslakken of pyriet bevattende mineralen). Bij deze laatste, kunnen er emissies voorkomen die beduidend hoger zijn dan 350 mg/m³ (VDI, 2008).
De metingen bij de Vlaamse asfaltcentrales geven een duidelijke discrepantie weer tussen het gebruik van zware stookolie en het gebruik van gas of gasolie.
Figuur 3 en figuur 4 geven een weergave van de meetresultaten van schouwmetingen voor SOX. De metingen zijn weergegeven voor resp. 17 en 3 Vlaamse centrales die gebruik maken van resp. gas of gasolie en anderzijds zware stookolie in een tijdsspanne van 2002 tot 2010. Voor elk jaar is er een boxplot gemaakt waar 25, 50 (dikke zwarte lijn) en 75 percentiel zijn weergegeven, 95 percentiel is aangeduid met een rood kruisje.
Figuur 3: Emissiemetingen[1]SOX als SO2 voor asfaltcentrales met gas of gasolie (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor Vlaamse asfaltcentrales die gebruik maken van gas of gasolie zien we in Figuur 11 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 29 mg/Nm³ en 16 mg/Nm³. Meetresultaten die boven 50 mg/Nm³ liggen, komen telkens van dezelfde bedrijven.
Figuur 4: Emissiemetingen[1] SOX als SO2 voor asfaltcentrales met zware stookolie (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor Vlaamse asfaltcentrales die zware stookolie gebruiken zien we in figuur 4 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 52 mg/Nm³ naar 135 mg/Nm³. Een beperkt aantal metingen voldoet niet aan de huidige emissiegrenswaarde.
NOX
NOx wordt gevormd door oxidatie van de stikstof uit de brandstof, maar ook door thermische oxidatie van de verbrandingslucht. De eerste reactie wordt bepaald door de samenstelling van de brandstof, de tweede is temperatuursafhankelijk.
De metingen bij de Vlaamse asfaltcentrales geven een duidelijke discrepantie weer tussen het gebruik van zware stookolie en het gebruik van gas of gasolie.
Figuur 5 en figuur 6 geven een weergave van de meetresultaten van schouwmetingen voor NOX. De metingen zijn weergegeven voor resp. 17 en 3 Vlaamse centrales die gebruik maken van resp. gas of gasolie en anderzijds zware stookolie in een tijdsspanne van 2002 tot 2010. Voor elk jaar is er een boxplot gemaakt waar 25, 50 (dikke zwarte lijn) en 75 percentiel zijn weergegeven, 95 percentiel is aangeduid met een rood kruisje.
Figuur 5: Emissiemetingen[1] NOx voor asfaltcentrales met gas of gasolie (Eigen berekening, AMI, 2012)
Bij Vlaamse asfaltcentrales die gebruik maken van gas en gasolie zien we in figuur 5 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 47 mg/Nm³ en 34 mg/Nm³. Op enkele uitschieters na liggen alle meetresultaten onder 75 mg/Nm³ in 2010.
Figuur 6: Emissiemetingen[1] NOx voor asfaltcentrales met zware stookolie (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor Vlaamse asfaltcentrales die zware stookolie gebruiken zien we in figuur 6 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 123 mg/Nm³ en 101 mg/Nm³. De huidige emissiegrenswaarde werd in geen enkel geval overschreden.
CO
CO wordt gevormd bij onvolledige verbranding. Het verbrandingsproces in een droogtrommel of parallel trommel wordt beïnvloed door de geometrie, opstelling en slijtage van de droogtrommels en de afstelling van de branders. Verder wordt de emissie van CO ook beïnvloed door de aanwezigheid van fijn stof in de mineralen, de hoeveelheid waterdamp in de droogtrommel en het gebruik van gegranuleerd asfalt. Ondanks een goed afgeregelde brander kunnen deze parameters resulteren in een hogere en fluctuerende CO emissie in vergelijking met een klassieke verbrandingsinstallatie (VDI, 2008).
Figuur 7 geeft een weergave van de meetresultaten van schouwmetingen voor CO. De metingen zijn weergegeven voor 20 Vlaamse centrales in een tijdsspanne van 2002 tot 2010. Voor elk jaar is er een boxplot gemaakt waar 25, 50 (dikke zwarte lijn) en 75 percentiel zijn weergegeven, 95 percentiel is aangeduid met een rood kruisje.
Figuur 7: Emissiemetingen[1] CO voor asfaltcentrales (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor Vlaamse asfaltcentrales zien we in figuur 7 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 346 mg/Nm³ en 249 mg/Nm³. Bij deze grafiek is de schaal afgekapt op 2000 mg/Nm³. Deze waarde werd in 2002 en 2004 overschreden en de metingen worden beschouwd als uitschieters. De vastgestelde maxima in deze jaren zijn resp. 2873 en 4595 mg/Nm³
PAK
Polycyclische aromatische koolwaterstoffen of PAK zijn een uitgebreide groep van aromatische verbindingen die ontstaan bij onvolledige verbranding van organisch materiaal. Ze kunnen kankerverwekkend, mutageen en mogelijk endocrien verstorend zijn. Het inschatten van de gezondheidsrisico’s als gevolg van blootstelling aan PAK is echter zeer moeilijk.
Door het droogproces van een asfaltcentrale kunnen er PAK-emissies naar de lucht voorkomen. In het achtergronddocument voor MIRA-T wordt de asfaltsector samen genomen met de bouw en de rubbersector (Wevers, M. et al, 2007) en wordt voor 2006 een emissie gegeven van 528 kg/jaar. Deze waarde zal de laatste jaren waarschijnlijk gedaald zijn door de strengere opvolging van teerhoudend asfaltgranulaat. Als we dit kaderen binnen de totale PAK-emissie in Vlaanderen, vertegenwoordigt de asfaltsector minder dan 0,28 %. De grootste bron van PAK-emissies zijn de huishoudens en het wegverkeer die samen 83 % vertegenwoordigen.
De PAK-emissies worden gedomineerd door naftaleen (gemiddeld 77 %). Een veel kleinere bijdrage wordt geleverd door fenantreen, acenaftyleen en fluoreen (enkele %).
VOS
VOS emissies die via de schouw worden geëmitteerd kunnen afkomstig zijn van het verbrandingsproces en de eventuele afzuiging van plaatsen waar bitumendampen ontstaan.
Bij de metingen in de schouw van de verbrandingsgassen worden de organische stoffen gemeten in de vorm van TOC-metingen of Total Organic Carbon.
Figuur 8: Emissiemetingen[1] TOC voor asfaltcentrales (Eigen berekening, AMI, 2012)
Voor Vlaamse asfaltcentrales zien we in figuur 8 middelwaarden van 2002 tot 2010 van resp. 45 mg/Nm³ en 34 mg/Nm³. Bij deze grafiek is de schaal afgekapt op 400 mg/Nm³. Deze waarde werd in verschillende jaren overschreden en de metingen worden beschouwd als uitschieters. Het vastgestelde maximum sinds 2002 is 1260 mg/Nm³ in 2004.
Diffuse emissies
De voornaamste bronnen van diffuse stofemissie zijn het verwaaien van zand en stof dat ligt opgeslagen op het terrein van de installaties, de op- en overslagoperaties en het behandelen van de materialen. Tijdens de opslag en vooral bij de manipulatie via de laadschoppen kan opstuivend zand en stof ontstaan. Besproeien van de hopen granulaten met een waternevel vermindert de diffuse stofemissie, maar leidt via het hogere vochtgehalte naar een hoger energieverbruik om de granulaten te drogen.
Diffuse VOS emissies zijn onder andere afkomstig van koolwaterstofdampen bij de aanvoer, opslag en verpomping van (warm) bitumen. Warm asfalt veroorzaakt vergelijkbare dampen. Een andere diffuse bron van VOS-emissies wordt veroorzaakt door het gebruik van antikleefmiddel op de wanden van de bakken waarin het asfaltmengsel gestort wordt.
Bitumendampen kunnen ontsnappen ter hoogte van verschillende delen van de installatie, maar ook hier kan ervoor gezorgd worden dat ze samen met de andere emissies geleid en behandeld worden. Bij het vullen van de bitumentanks worden de ontsnappende dampen echter niet afgezogen. Deze verdringingsemissies en de ademverliezen die zich voordoen bij de opslag van het bitumen worden tot de diffuse VOS-emissies gerekend. In Vlaanderen beschikken de meeste centrales over watersloten waardoor de VOS-emissies van bitumentanks verwaarloosbaar zijn
Bitumendampen kunnen ook ontsnappen ter hoogte van verschillende delen van de aanmaakinstallatie. Onder meer de menger is op dit vlak relevant. Het geleide of diffuse karakter van deze emissie hangt af van het concept van de centrale.
Tenslotte kunnen VOS-emissies optreden bij het laden van het asfaltmengsel in vrachtwagens. Men besproeit immers de wanden van de laadbak met antikleefmiddel. Tot in de jaren ’90 werd hoofdzakelijk gasolie gebruikt, dat grotendeels vervluchtigt. Op dit ogenblik gebruiken de Vlaamse asfaltcentrales alternatieve antikleefmiddelen (verplicht volgens VLAREM II Art. 5.30.2.4). De alternatieven zijn in de eerste plaats gericht op het vermijden van bodemverontreiniging, maar ook VOS-emissies worden vermeden.
Extrapolatie voor de asfaltsector
De extrapolatie van de gemiddelde meetcijfers naar het geheel van de asfaltcentrales in Vlaanderen, op basis van een totale jaarproductie in Vlaanderen van 2,7 miljoen ton asfalt in 2010, geeft als schatting van de totale impact. Deze wordt weergegeven in tabel 4. Om een vergelijking te maken zijn de emissies door individueel geregistreerde bedrijven in Vlaanderen ook weergegeven.
*: individueel geregistreerde bedrijven, voorlopige resultaten stand van zaken: 30 september 2011
Tabel 4: Extrapolatie naar de totale jaaremissie van de Vlaamse asfaltcentrales en vergelijking met de industriële emissies in Vlaanderen
[1] Vanaf 27 januari 2009 zijn er sectorale emissiegrenswaarden voor stof, SO2, NOX en TOC opgenomen in VLAREM II. Voor CO is in 1999 al een sectorale emissiegrenswaarde gedefinieerd. Deze zijn aangeduid als 'Huidige grenswaarde'.