Doktorandprojekt inom Företagsforskarskolan vid Umeå universitet
Vi kommer att bygga vidare på den forskning som vi startat upp inom ett tidigare IDS projekt och med kompletterande analysmetodiker kartlägga förekomsten av PFAS-ämnen och möjliga nedbrytningsprodukter i externa och interna produkter och sidoströmmar för att på så vis kartlägga massbalansen för PFAS i avfallsförbränningsprocessen.
Företagsforskarskolan, 50 procent
Umeå Energi, 50 procent
Åsa Benckert, Umeå Energi AB
Avfall Sverige
US EPA
NILU (Norsk institutt for luftforskning)
Leo Yeung, Örebro universitet
Jon Benskin, Ian Cousins, Stockholm universitet
PFAS är ett samlingsnamn för per- och polyfluorerade alkylsubstanser. Att de är en så omfattande och diversifierad grupp av kemikalier som används i så många olika produkter beror på deras utmärkta vatten- och smutsavstötande egenskaper. De är även filmbildande, ger låg friktion och tål höga temperaturer. PFAS kan därför användas i allt från rengöringsprodukter, kläder, fettavvisande papper, smink, möbler, skidvalla, och brandskum (Glüge et al., 2020).
Tyvärr har PFAS även många skadliga egenskaper och användningen av dessa typer av ämnen ifrågasätts kraftigt både från myndighetshåll, forskare och tillverkningsindustrin. Generellt gäller att de bryts ner extremt långsamt och förekommer som förorening i luft, vatten och mat. PFAS-ämnen kan ackumuleras i blod och organ som lungor, lever och njurar (Pérez et al., 2013). Vissa av ämnena misstänks vara cancerframkallande och studier har visat att de kan påverka såväl reproduktion som vårt immunsystem (Fenton et al., 2021). Perfluorerade ämnen kännetecknas av att de är fullständigt fluorerade, dvs. de innehåller en kolkedja där alla väteatomer har ersatts med en fluoratom. Polyfluorerade ämnen är lika de perfluorerade ämnena, men har inte fluor i alla positioner på kolskelettet och kallas även flourtelomerer. De används som ersättning för perfluorerade ämnen men då de är inte lika stabila som de perfluorerade ämnena kan de brytas ned och en möjlig nedbrytningsprodukt är kortare perfluorerade kolkedjor.
Det finns idag över 4700 olika PFAS på världsmarknaden, och information om hur mycket som används inom olika användningsområden är mycket begränsad (KemI, 2021). Detta är inte förvånande då många PFAS kommer in i EU och Sverige genom import av varor (exempelvis textil) och för dessa saknas i stort sett kontroll. Inom EU är användningen av ett antal olika PFAS-ämnen reglerade, och PFOS (perfluoroktansulfonsyra), PFOA (perfluoroktansyra) och deras närbesläktade salter ingår även i Stockholmskonventionen för persistenta organiska miljögifter, samt i FN:s luftvårdskonvention. Detta har medfört att användningen av PFOS och PFOA minskat, även om de fortfarande tillverkas.
För närvarande diskuteras ett generellt förbud mot PFAS inom EU, dvs att stoppa en större grupp av ämnen istället för som hittills endast individuella substanser, vilket av många förs fram som en förutsättning för utfasning och eliminering av PFAS i produkter (Cousins et al., 2020; Evich et al., 2022; Ng et al., 2021). Det är dock inte en helt enkel väg att gå eftersom det sätt man definierar denna grupp blir helt avgörande för vilka konsekvenser det får, och en större grupp kemikalier med en gemensam kemisk beståndsdel riskerar att inkludera även substanser som har en kritisk funktion i samhället. Som exempel så skulle en definition av PFAS som ämnen innehållande en CF2-enhet (OECD, 2021) och förbud av dessa även innebära att ett antal läkemedelssubstanser med CF2-grupper i sin kemiska struktur förbjuds.
Eftersom PFAS återfinns i så många olika produkter kommer de förr eller senare att hamna i avfallsförbränningen när dessa produkter når slutet av sin livslängd. Det är känt att PFAS används inom bland annat dessa områden (Glüge et al., 2020; KemI, 2021):
Ett stort problem är att det är väldigt svårt att avgöra eller ens uppskatta vilka mängder av PFAS-ämnen som man kan förvänta sig att hitta i avfallet eftersom kunskapsläget är så begränsat. Även tänkbara spridningsvägar är ytterst sparsamt studerade. I en rapport från IVL identifierades utsläpp av PFAS från avfallshantering via lakning från avfallsupplag, damm vid hantering av avfall och restprodukter, och lakning från förbränningsrestprodukter (Hansson, 2016). Rent teoretiskt kommer fullständig förbränning (dvs mineralisering) av PFAS att generera CO2, H2O och HF som slutprodukter, men de starka bindningarna mellan C och F kräver mycket energi för att brytas (Tsang et al., 1998), vilket även är en av de egenskaper som gör PFAS-kemikalierna så användbara. Enligt UNEPs BAT/BEP-riktlinjer kräver nedbrytning av PFAS-ämnen samma förutsättningar som för förbränning av farligt avfall, dvs minst 1100 °C och 2 sek uppehållstid (UNEP, 2019). Kraven för ”vanlig” avfallsförbränning är 850 °C och 2 sek uppehållstid.
Avfall som innehåller mer än 1% halogener (brom, klor, fluor) ska enligt lag förbrännas vid en högtemperaturanläggning, men eftersom PFAS är utspridda i så många och vitt skilda konsumentprodukter så vet man inte hur mycket PFAS som kommer in tillsammans med avfallet vid en given tidpunkt. Det är således av stor vikt att öka kunskapsläget kring hur och i vilken grad PFAS-ämnen bryts ned och/eller omvandlas i förbränningsprocessen, samt i vilka fraktioner och restströmmar de ansamlas.
I det pågående IDS-samarbetet med Umeå Energi har vi analyserat mängden PFAS som återfinns och riskerar att släppas ut från olika steg i avfallshantering och avfallsförbränning. Det vi kunnat observera är att PFAS återfinns i samtliga restströmmar från förbränningen, i varierande utsträckning. Vi kan också se att hanteringen av avfall på bränsleplanen ger upphov till de enskilt största uppmätta utsläppen av PFAS i det studerade området, trots att mängden avfall som hanteras är betydligt mindre än den totala mängden som går till förbränning. Detta leder oss att tro att mängden PFAS som kommer in i förbränningsprocessen via avfallsbränslet är omfattande. Det är dock svårt att bekräfta detta genom kemisk analys eftersom det är i det närmaste omöjligt att göra tillförlitliga och reproducerbara provtagningar och kemiska analyser av riktigt avfallsbränsle. Osäkerheten är därför stor.
I det här projektet vill vi istället göra en massbalansundersökning genom att göra förbränningsförsök på bränslen med känd mängd PFAS för att kunna göra en uppskattning av mängderna som kommer in i fullskalig avfallsförbränning och i vilken utsträckning de destrueras.
