Vergelijkende levenscyclusanalyse van toepassingen van dierlijk vet en gebruikte frituurvetten en -oliën

Transcriptie

1 Vergelijkende levenscyclusanalyse van toepassingen van dierlijk vet en gebruikte frituurvetten en -oliën Samen maken we morgen mooier.

2 Documentbeschrijving 1. Titel publicatie Vergelijkende levenscyclusanalyse van toepassingen van dierlijk vet en gebruikte frituurvetten en - oliën. 2. Verantwoordelijke uitgever 3. Aantal blz. Henny De Baets, OVAM, Stationsstraat 110, 2800 Mechelen Wettelijk depot nummer 5. Aantal tabellen en figuren 10 tabellen en 35 figuren 6. Publicatiereeks 7. Datum publicatie januari Trefwoorden Levenscyclusanalyse dierlijk vet gebruikte frituurvetten - en oliën verbranding versus recyclage 9. Samenvatting Dierljik vet categorie 3 en gerecycleerde gebruikte frituurvetten en -oliën (GFVO) kunnen in verschillende toepassingen ingezet worden. De ladder van Lansink met betrekking tot de afvalverwerkingshiërarchie stelt onder andere dat recyclage van afvalstoffen de voorkeur krijgt op verbranding met energierecuperatie. Concreet betekent dit dat voor categorie 3 dierlijk vet oleochemie, biodieselproductie en gebruik in mengvoeders steeds voorrang moet krijgen op verbranding met energierecuperatie. In het voorliggend rapport wordt aan de hand van een vergelijkende levenscyclusanalyse nagegaan met welke milieu-impact het gebruik van dierlijk vet categorie 3 en gerecycleerde GFVO gepaard gaat. Dit met de bedoeling om na te gaan of het milieuprofiel van de toepassingsmogelijkheden voor gebruik van dierlijk vet categorie 3 en gerecycleerde GFVO de prioriteitenorde volgens de ladder van Lansink bevestigt of niet. 10. Begeleidingsgroep en/of auteur VITO, UG, OVAM (S. Woestenborghs, A. Andries, M. De Schoenmakere, L. Umans, K. Van den Eynden) 11. Contactperso(o)n(en) L. Umans, K. Van den Eynden 12. Andere titels over dit onderwerp Gegevens uit dit document mag u overnemen mits duidelijke bronvermelding. De meeste OVAM-publicaties kan u raadplegen en/of downloaden op de OVAM-website:

3 Inhoudstafel Samenvatting 9 Summary 11 1 Inleiding 24 2 Methodologie Doelstelling en afbakening studie Stap 1: beschrijving van de samenstelling van dierlijk vet en gerecycleerde GFVO Stap 2: beschrijving relevante toepassingen Stap 3: aflijnen van gebruiksscenario s voor LCA Stap 5: interpretatie en bespreking van de resultaten van de vergelijkende LCA-studie LCA-methodologie 26 3 Samenstelling van vetten en oliën van dierlijke en plantaardige oorsprong Algemeen Dierlijk vetten Algemeen Dierlijk vet categorie Dierlijk vet categorie Gebruikte frituurvetten en -oliën (GFVO) Plantaardige oliën Productie, eigenschappen en toepassingen van plantaardige oliën Productie van palmolie, sojaolie en koolzaadolie Palmolie Sojaolie Koolzaadolie Overzicht samenstelling vetten en oliën Raffinage van vetten en oliën 42 4 Toepassingsmogelijkheden voor dierlijk vet categorie 3 en gerecycleerde GFVO Elektriciteitsproductie (monoverbranding) Toepassingsgebied Algemeen Kritische parameters Voorbeeld: Electrawinds [Electrawinds] [M-Tech] Gebruikte vetten en olie Procesbeschrijving Kwaliteitseisen Stoomproductie Toepassingsgebied Algemeen 49 1

4 Kritische parameters Voorbeeld: stoomketels Rendac Denderleeuw en Smilde (Nl) Gebruikte vetten Procesbeschrijving Productie van biodiesel Toepassingsgebied Algemeen Kritische parameters Procesbeschrijving Voorbehandeling Omestering Kwaliteit eindproduct Toepassingsvoorbeelden in Vlaanderen en Europa Toepassing in de oleochemie Toepassingsgebied Algemeen Kritische parameters Procesbeschrijving Toepassing in mengvoeders Toepassingsgebied Algemeen Kritische parameters Procesbeschrijving Overzicht Dierlijk vet categorie Gerecycleerde GFVO 65 5 Beschrijving scenario s voor de toepassing van dierlijk vet cat. 3 en gerecycleerde GFVO Functionele eenheid Systeemafbakening per toepassingsmogelijkheid in het kader van de vergelijkende LCA-berekeningen Elektriciteitsproductie (monoverbranding) Voorbehandeling Verbrandingsemissies dieselmotoren Vermeden elektriciteitsproductie Vermeden stoomproductie Extra transportstap Stoomproductie 71 2

5 Voorbehandeling Schouwemissies Opslag dierlijk vet categorie 3 en gerecycleerde GFVO Besparing aardgas Geen transport Productie biodiesel Variant 1: vergelijking productie biodiesel uit dierlijk vet cat.3/gerecycleerde GFVO en uit koolzaadolie Variant 2: Vergelijking met productie en gebruik van zwavelarme fossiele diesel Transport Toepassing in mengvoeders Milieu-impact dierlijk vet categorie Geen extra voorbehandeling nodig voor dierlijk vet categorie Milieu-impact palmolie en sojaolie (zie ook Productie van palmolie, sojaolie en koolzaadolie, pagina 37) Verminderde kwaliteit/productie van het vlees bij gebruik van plantaardige oliën Transport Toepassing in de oleochemie Variant 1: vetsplitsing Variant 2: omestering Vergelijking milieu-impact geur dierlijk vet cat.3, gerecycleerde GFVO en plantaardige alternatieven Vergelijking met mengvoederindustrie Het gebruik van palmoliestearine en palmolie-oleïne in plaats van ruwe palmolie Transport Overige aannames Overzicht scenario s voor de toepassing van dierlijk vet categorie 3 en gerecycleerde GFVO 85 6 LCA van de scenario s voor de toepassing van dierlijk vet cat. 3 en gerecycleerde GFVO: basisanalyse Inleiding Toepassing van dierlijk vet categorie Milieuprofiel van de scenario's Analyse van de resultaten per impactcategorie 91 3

6 Schade aan humane gezondheid veroorzaakt door de emissies van kankerverwekkende stoffen Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van organische stoffen Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van anorganische stoffen Schade aan menselijke gezondheid ten gevolge van klimaatverandering Schade aan ecosysteemkwaliteit door emissies van ecotoxische stoffen Schade door emissies van verzurende en vermestende stoffen Schade door landgebruik Schade door uitputting van mineralen Schade door uitputting van fossiele brandstoffen Bespreking van de processen die de netto milieu-impact van de onderzochte toepassingen bepalen of beïnvloeden Scenario s waarbij de inzet van plantaardige olie vermeden wordt Scenario s waar fossiele brandstoffen en andere conventionele energiebronnen vermeden worden Besluit over de basisanalyse met betrekking tot de toepassing van dierlijk vet cat Energierecuperatie vs. recyclage Onderlinge vergelijking van de scenario s Toepassing van gerecycleerde GFVO Milieuprofiel van de scenario's Analyse van de resultaten per impactcategorie Schade aan menselijke gezondheid veroorzaakt door de emissies van kankerverwekkende stoffen Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van organische stoffen Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van anorganische stoffen Schade aan menselijke gezondheid ten gevolge van klimaatverandering Schade aan ecosysteemkwaliteit door emissies van ecotoxische stoffen Schade aan ecosystemen door emissies van verzurende en vermestende stoffen 146 4

7 Schade aan ecosystemen door landgebruik Schade door uitputting van mineralen Schade door uitputting van fossiele brandstoffen Bespreking van de processen die de netto milieu-impact van de onderzochte toepassingen bepalen of beïnvloeden Scenario s waarbij inzet van plantaardige olie vermeden wordt Scenario s waarbij inzet van fossiele brandstoffen en andere conventionele energiebronnen vermeden wordt Besluit met betrekking tot de toepassing van gerecycleerde GFVO: basisanalyse Energierecuperatie vs. recyclage Onderlinge vergelijking van de scenario s LCA van de scenario s voor de toepassing van dierlijk vet cat. 3: gevoeligheidsanalyses Verhoging van de transportafstand van dierlijk vet tot aan de installatie (van 150 km naar 300 km) Vermeden elektriciteitsproductie afkomstig van fossiele brandstofmix (i.p.v. Belgische mix) voor scenario elektriciteitsproductie Vermeden inzet van palmoliestearine in scenario elektriciteitsproductie Vermeden stoomproductie afkomstig van een installatie op lichte fuel (i.p.v. aardgas) voor scenario stoomproductie Bemesting van koolzaad met kunstmeststoffen (i.p.v. dierlijke mest en kunstmeststoffen) voor scenario biodiesel (koolzaad) Conclusie met betrekking tot resultaten gevoeligheidsanalyse Conclusies Referenties 181 5

8 Tabellen Tabel 1: Samenstelling dierlijk vet rundvee van Iers staal 31 Tabel 2: Samenstelling van dierlijke vetten, plantaardige oliën en afgeleide producten [Electrawinds] [OVAM 2] [Desmet-Ballestra][Infomil] [Erbrink] [BREF] [Rendac 1] [Smilde][Oleon][Mittelbach][Vierhouten Vet][Senternovem] 40 Tabel 3: Analyseresultaten en kwaliteitseisen voor verbranding van vetten en olie 49 Tabel 4: Wettelijk toegelaten toepassingen in Vlaanderen 64 Tabel 5: Voorbeelden van toepassingen in Vlaanderen en het buitenland 64 Tabel 6: Wettelijk toegelaten toepassingen in Vlaanderen 65 Tabel 7: Voorbeelden van toepassingen in Vlaanderen en het buitenland 65 Tabel 8: Samenstelling functionele eenheid en ruwe plantaardige oliën die vermeden worden 67 Tabel 9: Overzicht van de netto milieu-impact (of netto milieuwinst) per impactcategorie van het gebruik van dierlijk vet cat.3 volgens de 5 toepassingsmogelijkheden 89 Tabel 10: Overzicht veroorzaakte schade per impactcategorie en per scenario voor de toepassing van gerecycleerde GFVO 128 6

9 Figuren Figuur 1: Schematische voorstelling gebruiksopties dierlijk vet/gerecycleerde GFVO 27 Figuur 2: Algemene chemische structuur voor vetzuur, glycerol en vet 29 Figuur 3: Productie van plantaardige oliën wereldwijd (in kton)) 36 Figuur 4: Processchema van gebruik van dierlijk vet categorie 1 in de installatie van Electrawinds Oostende 46 Figuur 5: Processchema van het verwerkingsproces van dierlijk afval categorie 1 bij Rendac in Denderleeuw (de energetische valorisatie van dierlijk vet categorie 1 wordt weergegeven in het blauw) 51 Figuur 6: Vorming van vetzuren, vetzuurmethylesters en zepen uit vetten/oliën 61 Figuur 7: Trends in de emissies bij biodiesel bijmenging 79 Figuur 8: Vergelijking van de genormaliseerde milieuprofielen van 5 toepassingsmogelijkheden van dierlijk vet cat.3 90 Figuur 9: Schade aan menselijke gezondheid veroorzaakt door emissies van kankerverwekkende stoffen 92 Figuur 10: Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van organische stoffen 97 Figuur 11: Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van anorganische stoffen 100 Figuur 12: Schade aan menselijke gezondheid ten gevolge van klimaatverandering 103 Figuur 13: Schade aan ecosysteemkwaliteit door emissies van ecotoxische stoffen 106 Figuur 14: Schade aan ecosystemen door emissies van verzurende en vermestende stoffen 109 Figuur 15: Schade aan ecosystemen door landgebruik 112 Figuur 16: Schade door uitputting van mineralen 114 Figuur 17: Schade door uitputting van fossiele brandstoffen 117 Figuur 18: Vergelijking van de milieuprofielen van 5 toepassingsmogelijkheden van dierlijk vet cat Figuur 19: Vergelijking van de genormaliseerde milieuprofielen voor de toepassing van gerecycleerde GFVO 129 Figuur 20: Schade aan menselijke gezondheid veroorzaakt door emissies van kankerverwekkende stoffen 131 Figuur 21: Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van organische stoffen 136 7

10 Figuur 22: Schade aan luchtwegen veroorzaakt door de emissies van anorganische stoffen 139 Figuur 23: Schade aan de menselijke gezondheid ten gevolge van klimaatverandering 142 Figuur 24: Schade aan ecosysteemkwaliteit door emissies van ecotoxische stoffen 144 Figuur 25: Schade aan ecosystemen door emissies van verzurende en vermestende stoffen 147 Figuur 26: Schade aan ecosystemen door landgebruik 149 Figuur 27: Schade door uitputting van mineralen 151 Figuur 28: Schade door uitputting van fossiele brandstoffen 154 Figuur 29: Vergelijking van de milieuprofielen voor de toepassing van gerecycleerde GFVO 160 Figuur 30: Gevoeligheidsanalyse 1: verhoging transportafstand van dierlijk vet tot aan de installatie (van 150 km naar 300 km) 166 Figuur 31: Gevoeligheidsanalyse 2: vermeden elektriciteitsproductie afkomstig van fossiele brandstofmix (i.p.v. Belgische mix) voor scenario elektriciteitsproductie 168 Figuur 32: Gevoeligheidsanalyse 3: vermeden inzet van palmoliestearine in scenario elektriciteitsproductie 171 Figuur 33: Gevoeligheidsanalyse 4: vermeden stoomproductie afkomstig van een installatie op lichte fuel (i.p.v. aardgas) voor scenario stoomproductie 173 Figuur 34: Combinatie van Gevoeligheidsanalyse 2 en Gevoeligheidsanalyse Figuur 35: Gevoeligheidsanalyse 5: bemesting van koolzaad met kunstmeststoffen (i.p.v. dierlijke mest) voor scenario biodiesel (koolzaad) 177 8

11 Samenvatting Doelstelling Dierlijk vet categorie 3 (dierlijk vet) en gerecycleerde gebruikte frituurvetten en oliën (GFVO) kunnen in verschillende toepassingen ingezet worden: biodiesel, gebruik in oleochemie, gebruik in mengvoeders, elektriciteitsproductie, stoomproductie, De ladder van Lansink met betrekking tot de afvalverwerkingshiërarchie stelt onder andere dat recyclage van afvalstoffen de voorkeur krijgt op verbranding met energierecuperatie. Concreet zou dit voor dierlijk vet cat. 3 en gerecycleerde GFVO betekenen dat oleochemie, biodieselproductie en gebruik in mengvoeders (voor dierlijk vet) steeds voorrang moeten krijgen op verbranding met energierecuperatie. In het voorliggende rapport wordt aan de hand van een vergelijkende levenscyclusanalyse (LCA) nagegaan met welke milieu-impact het gebruik van dierlijk vet cat. 3 en gerecycleerde GFVO gepaard gaat, met als bedoeling om na te gaan of het milieuprofiel van de toepassingsmogelijkheden voor gebruik van dierlijk vet cat. 3 en gerecycleerde GFVO de prioriteitenorde volgens de ladder van Lansink bevestigt of niet. Telkens als we spreken over dierlijk vet wordt in wat volgt dierlijk vet categorie 3 bedoeld. Gerecycleerde GFVO zijn frituuroliën en -vetten die na inzameling door recuperanten zijn opgemengd en/of gezuiverd om aan specifieke samenstellingseisen te voldoen. Producten en processen Dierlijk vet cat.3 kan geproduceerd worden op basis van dierlijke bijproducten van gezonde dieren van één specifieke diersoort of van verschillende diersoorten. De samenstelling van het dierlijk vet verschilt in functie van de diersoort waarvan het afkomstig is. Het bevat in het algemeen een beperkt gehalte vrije vetzuren en heeft doorgaans een lager asgehalte dan dierlijk vet categorie 1. Gebruikte frituurvetten en -oliën (GFVO) zijn in de eerste plaats afvalproducten die ontstaan na het gebruik van vetten en oliën voor de bereiding van voedsel. Het zijn oliën en vetten van plantaardige of dierlijke oorsprong. Het bakproces resulteert in oxidatie, hydrolyse en polymerisatie van de vetten. Hierdoor ontstaan andere producten in het frituurvet. GFVO komen vrij ter hoogte van de voedingsindustrie, de horeca en de huishoudens. In België kan aangenomen worden dat de frituurvetten (de harde fractie) van dierlijke oorsprong zijn en de vloeibare fractie van plantaardige oorsprong. De recuperanten van GFVO kopen batchen van verschillende kwaliteiten op, en werken deze op (of mengen ze) in functie van de specifieke, vereiste kwaliteit voor de eindtoepassing. Het eindproduct zijn gerecycleerde GFVO, het uitgangsproduct voor de studie. Dierlijk vet en gerecycleerde GFVO kunnen in verscheidene toepassingen ingezet worden. In het kader van deze studie werden 5 toepassingsmogelijkheden weerhouden voor vergelijking via levenscyclusanalyse. Deze processen zijn: - elektriciteitsproductie door monoverbranding in een dieselmotor: na een specifieke voorbehandeling voor afscheiding van de vrije vetzuren wordt het dierlijk vet of gerecycleerde GFVO in een dieselmotor verbrand, en wordt elektriciteit geproduceerd en warmte gerecupereerd; de verbrandingsgassen 9

12 worden behandeld in een rookgasreinigingsinstallatie en vervolgens via een schouw in de atmosfeer geblazen. - stoomproductie: rechtstreekse verbranding van dierlijk vet of gerecycleerde GFVO in een stoomketel. De geproduceerde stoom wordt nuttig toegepast in een productieproces - productie van biodiesel: na een specifieke raffinage voor verwijdering van de vrije vetzuren wordt dierlijk vet of gerecycleerde GFVO ingezet in een conventioneel biodieselproductieproces. Hierbij wordt vet/olie via omestering, in aanwezigheid van een overmaat methanol en een basische katalysator, omgevormd tot een methylester (=biodiesel). De bekomen biodiesel kan in het geval van dierlijk vet als uitgangsproduct rechtstreeks opgemengd worden met fossiele diesel. De biodiesel op basis van GFVO moet eerst nog een bijkomende destillatie ondergaan (om aan de Europese productnormen voor biodiesel te voldoen). - oleochemie: de toepassing van vet of olie in de oleochemie start typisch met een vetsplitsing of met een rechtstreekse omestering; dit is voor de toepassing van dierlijk vet en GFVO niet anders. Daarom wordt voor de oleochemie een onderscheid gemaakt tussen beide varianten. De eindproducten van de vetsplitsing en omestering worden in typische oleochemische processen verder omgevormd tot een zeer brede range van fijnchemische eindproducten. - mengvoederindustrie: dierlijk vet vormt een traditionele grondstof voor de productie van mengvoeders. Het dierlijk vet kan zonder voorbehandeling gemengd worden met de andere bestanddelen van het mengvoeder. Methodologie De analyse volgt de methodologie van een vergelijkende LCA. Deze maakt het mogelijk om processen met eenzelfde uitgangproduct maar verschillende eindproducten toch met elkaar te vergelijken. De methode verschilt van de productgerichte LCA, die verschillende productiemethoden van eenzelfde product vergelijkt. Om een vergelijkende LCA mogelijk te maken is het nodig de beschouwde processen uit te breiden tot scenario s en rekening te houden met de vermeden processen, d.w.z. de processen waarvoor de toepassing van dierlijk vet of gerecycleerde GFVO in de plaats komt. Een bijkomend effect is dat de directe emissies van de processen niet altijd zichtbaar worden in de analyse. Dergelijke aanpak vereist dat er gewerkt wordt met een ruim aantal informatiebronnen en aannames. De besluiten zijn dan ook in de eerste plaats geldig binnen deze aannames. Door een gevoeligheidsanalyse werd het effect van de aannames op de resultaten nagegaan. De volgende scenario s werden geëvalueerd: elektriciteitsproductie, stoomproductie, biodieselproductie, omestering en vetsplitsing. De twee laatste scenario s zijn oleochemische processen. Voor dierlijk vet werd daarnaast nog het scenario mengvoederproductie bestudeerd. Voor biodiesel wordt in de analyse een 10

13 onderscheid gemaakt tussen twee scenario s: biodiesel vervangt biodiesel uit koolzaad of fossiele diesel. In het huidige beleidskader worden zowel oleochemische industrie en mengvoederproductie, als toepassing in biodiesel, als recyclage beschouwd. De productie van elektriciteit en stoom zijn beide energierecuperatieroutes. Voor de berekening van het milieuprofiel van de verschillende scenario s wordt beroep gedaan op de Eco-Indicator 99 methode. Deze methode schat de potentiële schade aan de menselijke gezondheid in, waarbij een onderscheid gemaakt wordt tussen volgende impactcategorieën: Schade door emissies van kankerverwekkende stoffen Schade aan luchtwegen door emissies van organische stoffen Schade aan luchtwegen door emissies van anorganische stoffen Schade door klimaatverandering Daarnaast geeft de methode ook een inschatting van de schade aan ecosystemen, waarbij een onderscheid gemaakt wordt tussen: Schade door emissies van ecotoxische stoffen Schade door vermesting/verzuring Schade door landgebruik Tenslotte geeft de methode een inschatting van de schade door uitputting van enerzijds mineralen en anderzijds fossiele brandstoffen. Processen die het milieuprofiel van de verschillende scenario s bepalen of beïnvloeden Alvorens de resultaten van de vergelijkende LCA te interpreteren in het licht van de door de OVAM gestelde beleidsvraag, geven we een samenvatting van de inhoudelijke bespreking van de berekende milieuprofielen. Welke processen (de toepassing van de afvalstof zelf en/of de vermeden processen) beïnvloeden of bepalen de uitkomst van de LCA-berekeningen? We bespreken de resultaten voor dierlijk vet en gerecycleerde GFVO samen en hebben het bijgevolg over de toepassing van de afvalstof. Indien relevant, wordt gerefereerd naar ofwel dierlijk vet ofwel gerecycleerde GFVO. Een grafische weergave van de resulterende milieuprofielen zijn terug te vinden in Figuur 18, pagina 123 voor de toepassing van dierlijk vet en in Figuur 29, pagina 160 voor de toepassing van gerecycleerde GFVO. 11

14 Vermeden verwerking van plantaardige olie Bij 3 scenario s wordt de inzet van plantaardige olie vermeden: mengvoeder 1, oleochemie en biodiesel (koolzaad). Voor deze scenario s is de milieu-impact van de toepassing van de afvalstoffen zelf niet berekend, omdat deze onafhankelijk is van de gebruikte grondstof. Gebruik van plantaardige olie, dierlijk vet of gerecycleerde GFVO geeft geen verschil in milieu-impact van het proces. Enkel voor transport en eventuele raffinage wordt de bijdragen tot de netto milieu-impact berekend. Uit de resultaten blijkt de bijdrage van deze laatste twee factoren gering. De vermeden processen zijn bepalend voor de netto milieu-impact 2. Dit zijn: de teelt van energiegewassen, de productie van ruwe plantaardige olie, de raffinage ervan en het transport van plantaardige olie. Meestal is de milieu-impact van de teelt van energiegewassen bepalend, in bepaalde gevallen speelt ook de productie van plantaardige olie een belangrijke rol. Soms zorgt het vermeden transport van de plantaardige olie voor een belangrijke bijdrage. De teelt van de energiegewassen (koolzaad, palmvruchten of sojabonen) zorgt vaak voor een belangrijke of bepalende milieu-impact. Het gebruik van meststoffen (kunstmeststoffen, dierlijke meststoffen, andere biomassa) zorgt voor stikstofemissies naar lucht en water en metalen naar de bodem. Het gebruik van land veroorzaakt schade aan ecosystemen. Het gebruik van meststoffen, de drooglegging van veengronden en de teelt van stikstoffixerende gewassen (zoals soja) zorgen voor niet-energetische broeikasgasemissies (N 2 O en CO 2 ). De stikstofemissies vertalen zich in schade aan luchtwegen door emissies van anorganische stoffen en schade aan ecosystemen door verzurende/vermestende emissies. De emissies van metalen naar de bodem hebben een belangrijke bijdrage aan de schade aan menselijke gezondheid door kankerverwekkende stoffen en schade aan ecosystemen door ecotoxische stoffen. De teelt van koolzaad zorgt voor een netto opname van cadmium uit de bodem. Voor de andere gewassen zorgt het gebruik van meststoffen voor een aanrijking van cadmium in de bodem. De impact van het gebruik van land voor de teelt van energiegewassen werd ingeschat op basis van West-Europese plantensoorten. Specifieke kengetallen voor Maleisië (oliepalmen) en Brazilië (sojabonen) zijn immers niet beschikbaar. Hierdoor kan de milieu-impact voor deze processen onderschat zijn. De reële milieuwinst door het vermijden van deze teelt is dus mogelijk groter dan hier berekend. De teelt van palmbomen op veengronden zorgt voor N 2 O- en CO 2 -emissies door drooglegging van de gronden. Deze broeikasgasemissies vertalen zich in schade door klimaatverandering. De impact is mogelijk onderschat vermits uitgegaan wordt van een zeer beperkt areaal veengrond (4%), dat naar verwachting in de toekomst uitgebreid zal worden. 1 Enkel doorgerekend voor dierlijk vet 2 In het mengvoederscenario wordt (geraffineerde) palm- en sojaolie vermeden. In het biodieselscenario (koolzaad) wordt geraffineerde koolzaadolie vermeden. In de oleochemische scenario s wordt palmoliestearine vermeden bij toepassing van dierlijk vet en geraffineerde palm- en koolzaadolie bij toepassing van gerecycleerde GFVO. 12

15 Andere milieu-impacts komen van de productie en het transport van meststoffen en het gebruik van landbouwwerktuigen. Deze processen kunnen samen voor een belangrijke impact zorgen voor verschillende impactcategorieën. De productie van ruwe plantaardige olie uit energiegewassen zorgt in bepaalde gevallen ook voor een belangrijke milieu-impact. Deze wordt bepaald door het productieproces van de olie en het transport van de oliehoudende vruchten (koolzaad en sojabonen) naar de productiesite. Tijdens de productie van koolzaad- en sojaolie wordt hexaan geëmitteerd (extractie van olie met hexaan). De hexaanemissies leveren een belangrijke bijdrage tot schade aan luchtwegen door organische stoffen. Biomassa van de verwerkte palmvruchten wordt verbrand voor de productie van energie. Hierdoor is weinig fossiele energie nodig voor de productie van palmolie. Emissies van vluchtige organische stoffen tijdens de verbranding van biomassa zorgen voor een belangrijke bijdrage tot schade aan luchtwegen door organische stoffen. Anorganische verbrandingsemissies zorgen voor een belangrijke bijdrage tot schade aan luchtwegen door anorganische stoffen (NO x, SO 2 en stof) en in mindere mate tot schade aan ecosystemen door verzurende/vermestende emissies (NO x, SO 2 ). In geval van sojaolie zorgt het transport van de sojabonen naar de productieplant voor een relatief belangrijke impact op de luchtwegen door anorganische stoffen. Het vermeden transport van palm- of sojaolie zorgt in bepaalde gevallen voor een belangrijke milieuwinst. Palm- en sojaolie worden immers in het land van herkomst (respectievelijk Maleisië en Brazilië) over relatief lange afstand met de vrachtwagen vervoerd en vervolgens per schip naar West-Europa gebracht. De vermeden milieu-impact van deze transportstappen draagt voor bepaalde impactcategorieën bij tot de netto milieuwinst. Transport over de weg heeft een grotere milieu-impact per tonkilometer 3 dan transport over water. De grootste afstanden worden per schip afgelegd, maar de grote afstand tot Maleisië en Brazilië is nooit bepalend. Dit effect speelt niet bij de scenario s waarin koolzaadolie wordt vervangen. Er wordt van uitgegaan dat zowel de koolzaadolie als de afvalstof in Vlaanderen geproduceerd worden. Vermeden gebruik van fossiele brandstoffen en andere conventionele energiebronnen Bij 3 scenario s wordt de inzet van fossiele brandstoffen en andere conventionele energiebronnen vermeden: elektriciteitsproductie, stoomproductie en biodiesel (fossiel). Ook voor deze scenario s is de vermeden impact vaak belangrijk of bepalend. Het gaat dan om (vermeden) stoomproductie op basis van aardgas, productie van conventionele elektriciteit of productie en het gebruik van fossiele zwavelarme diesel. Voor deze scenario s werd de milieu-impact van de toepassing van de afvalstof wel bepaald. Het gaat om de verbranding van de afvalstof in een dieselmotor, een stoomketel of een personenvoertuig en de productie van biodiesel uit de afvalstof. 3 Waarbij 1 ton product vervoerd wordt over een afstand van 1 kilometer 13

16 In de meeste gevallen bleek dat deze milieu-impact onbestaande ofwel klein is vergeleken met de vermeden milieu-impact. Voor een aantal impactcategorieën kan de specifieke milieu-impact van de toepassing van de afvalstof toch een belangrijke bijdrage hebben tot de netto milieu-impact. Het transport en de raffinage van de afvalstof zorgen niet voor een significante milieu-impact. Voor het scenario stoomproductie bekomen we voor schade aan luchtwegen door anorganische stoffen en schade aan ecosystemen door verzurende/vermestende emissies een netto milieu-impact (= geen milieuwinst). De NO x -emissies van de verbranding van de afvalstof zijn hoger dan de NO x -emissies bij verbranding van een equivalente 4 hoeveelheid aardgas. Voor het scenario elektriciteitsproductie zijn de verbrandingsemissies (NO x ) eveneens belangrijk. Conventionele elektriciteitsproductie zorgt echter gemiddeld voor een grotere impact 5, zodat de score voor beide impactcategorieën een netto milieuwinst is. Voor het biodieselscenario (fossiel) beïnvloedt de milieu-impact van de productie van biodiesel de score van verschillende impactcategorieën: Methanolemissies tijdens de productie van biodiesel zorgen ervoor dat er een netto milieu-impact (= geen milieuwinst) is voor schade aan luchtwegen door emissies van organische stoffen; Het energieverbruik voor de productie van biodiesel en voor de productie van de grondstoffen methanol en natriumhydroxide zorgt voor een verlaging van de netto milieuwinst voor schade aan gezondheid door klimaatverandering en uitputting van fossiele brandstoffen. De resultaten zijn gelijkaardig voor de toepassing van dierlijk vet en gerecycleerde GFVO; de conclusies in de volgende paragrafen gelden dus voor beide afvalstoffen. Gevoeligheidsanalyse Omdat de resultaten voor de toepassing van dierlijk vet en gerecycleerde GFVO gelijkaardig zijn, werd enkel een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd voor de toepassing van dierlijk vet. De belangrijkste conclusies uit de gevoeligheidsanalyses die werden uitgevoerd, kunnen als volgt samengevat worden: - de transportafstand van dierlijk vet van de producent tot aan de toepassingsinstallatie heeft nauwelijks een invloed op het milieuprofiel van de scenario s: een verdubbeling van de transportafstand van 150 km naar 300 km resulteert slechts in een lichte maar niet significante- verbetering voor het scenario stoomproductie ten opzichte van de andere scenario s - indien uitgegaan wordt van de uitsparing van elektriciteit, geproduceerd volgens de Belgische fossiele mix, in plaats van de Belgische mix, scoort het scenario elektriciteitsproductie voor verschillende impactcategorieën beter omdat de emissies van de Belgische mix (omwille van de aanwezigheid van (emissiearme) nucleaire energie) kleiner zijn dan deze van een fossiele brandstofmix. 4 hoeveelheid aardgas waarmee eenzelfde hoeveelheid stoom geproduceerd wordt. 5 NO x en SO x, maar ook stof (voor schade aan luchtwegen door anorganische stoffen) 14

17 - Elektriciteitsproductie via monoverbranding van palmoliestearine kan beschouwd worden als een relevante optie voor groene stroomproductie in Vlaanderen. Indien elektriciteitsproductie uit dierlijk vet zorgt voor een uitsparing van deze groene stroom, is er geen verschil in het milieuprofiel voor elektriciteitsproductie en toepassing in de oleochemie. - omdat de milieu-impact van de vermeden processen zo n sterke invloed hebben op het milieuprofiel van de scenario s, geldt in het algemeen dat voor scenario s waarin door de toepassing van dierlijk vet het gebruik van fossiele brandstoffen wordt vermeden, de keuze van de vermeden fossiele brandstof sterk bepalend is voor de resultaten. Aardgas en stookolie zijn relatief schaars en scoren dus slecht voor de uitputting van fossiele brandstoffen. Steenkool scoort voor deze impactcategorie relatief goed. Aardgas scoort goed wat de verbrandingsemissies betreft (inclusief fossiele CO 2 -emissies). Stookolie en steenkool scoren slecht voor de verbrandingsemissies (inclusief fossiele CO 2 -emissies). Conclusies Het milieuprofiel voor biodieselproductie en gebruik blijkt sterk afhankelijk te zijn van de aanname over welke brandstof vervangen wordt: biodiesel uit koolzaad of fossiele diesel. Afhankelijk van deze aanname, leunt het biodieselscenario eerder aan bij materiaalrecyclage of bij energierecuperatie. Het biodieselscenario kan daardoor bij geen van beide groepen ingedeeld worden. Geen van beide aannames laten toe om op basis van het berekende milieuprofiel- het biodieselscenario te verkiezen boven (andere vormen van) energierecuperatie. Geen van de bestudeerde scenario s heeft een algemeen kleinere milieu-impact dan de andere. Ook indien biodieselproductie buiten beschouwing wordt gelaten, hebben de recyclagescenario s geen beter milieuprofiel dan de scenario s rond energierecuperatie. De LCA-analyse wijst in dat geval geen beste scenario aan, maar toont aan dat de keuze voor recyclage of energierecuperatie voor een verschuiving van de impacts zorgt. Energierecuperatie scoort beter voor effecten van klimaatverandering en uitsparing van fossiele brandstoffen. Recyclage (in mengvoeders of oleochemie) scoort beter voor effecten gerelateerd aan verzuring/vermesting (NO x, NH 3, SO x, ) en emissies van anorganische componenten (NO x, SO x, stof, NH 3, ). Dit is het gevolg van de gebruikte aannames. In het geval van energierecuperatie wordt energieproductie uit (ondermeer) fossiele brandstoffen uitgespaard. In het geval van recyclage wordt de inzet van plantaardige oliën (koolzaad-, soja- en palmolie) vermeden. De milieu-impact van de toepassing van dierlijk vet en gerecycleerde GFVO wordt sterk bepaald door de vraag welke grondstoffen het dierlijk vet en de gerecycleerde GFVO vervangen. Een belangrijke vraag hierbij is of groene stroom en biodiesel op basis van deze stoffen zorgt voor een vermindering van het gebruik van fossiele brandstoffen, dan wel voor een vermindering in het gebruik van plantaardige oliën. In de praktijk wordt dit onderscheid bepaald door het omringende beleid en de lokale markt. Indien de doelstellingen voor groene stroom en groene diesel vaststaan en zijn bereikt, zal de ene groene brandstof (dierlijk vet of gerecycleerde GFVO) de andere (koolzaadolie, palmolie) vervangen. In een evoluerende markt, waarbij vooropgestelde doelstellingen worden nagestreefd, zal de nieuwe groene brandstof (dierlijk vet, gerecycleerde GFVO) fossiele producten vervangen. Naast dit effect speelt bij een beperkt aanbod aan dierlijk vet en gerecycleerde GFVO nog de concurrentie tussen de verschillende toepassingen: wanneer de regio beschikt over een uitgebreide productiecapaciteit zal een tekort 15

18 aan dierlijk vet en gerecycleerde GFVO op de markt door elk van de processen ingevuld worden door gebruik van plantaardige oliën. 16

19 Summary Introduction For the use of rendered fat from category 3 materials (animal fat) and recycled used edible fats and oils (recycled UEFO), various options exist: biodiesel production, production of oleochemicals, use in compound feeds, production of electricity and/or heat, According the priority list for waste management methods (often referred to as Lansink s ladder), waste incineration with (or without) energy recovery is to be avoided if reuse/recycling is possible. The Flemish Waste Authority uses the priority order as a strict guiding principle. As a consequence, the use of animal fat and recycled UEFO is restricted to the production of biodiesel, oleochemicals or compound feeds (animal fat only). Production of electricity or heat is not allowed. The new Waste Framework Directive allows to divert from the priority order if a life cycle analysis shows no additional environmental burden. In this report, we compare the environmental impact of recycling options (biodiesel, oleochemicals, compound feed) and energy production options (electricity, heat) for animal fat and recycled UEFO using life cycle analysis (LCA). The main objective of this study is to analyse whether the environmental profiles of the different use options confirm the priority order of waste management options for category 3 animal fat and recycled UEFO. Products and processes Rendered fat from category 3 materials is produced from one specific animal source (pig, poultry, ) or from a mixture. The composition depends on the animal tissue treated. In general, rendered fats from category 3 materials contain few free fatty acids (FFA) and have a low ash content compared to rendered fats from category 1 materials. Treated rendered fat from category 3 materials (further on referred to as animal fat ) is one of the subjects of this study. Used edible fats and oils are waste materials resulting from the use of vegetable and animal fats and oils for food preparation. Oxidation, hydrolysis and polymerisation of fatty acids during the baking process result in impurities in the used fats and oils. Used edible fats and oils are produced by the food industry, the catering sector and households. In Belgium, the solid fraction are fats from animal origin, whereas the liquid fraction are vegetable oils. Recuperants of used edible fats and oils buy waste materials of varying qualities and produce products with standard qualities for specific end-uses. For this purpose, the used fats and oils are melted, filtered and/or blended. The resulting recycled used edible fats and oils, or recycled UEFO are also subject of this study. Animal fat and recycled UEFO can be used in several applications. In this study, five possible applications are selected for comparison using comparative life cycle analysis. These processes are: - Production of electricity through mono-incineration in a diesel engine: A specific pre-treatment is needed to remove the free fatty acids. Then, the animal fat or the recycled UEFO is incinerated in a diesel engine for the production of electricity and heat. The flue gases are treated and released into the atmosphere. 17

20 - Heat production in an industrial furnace Animal fat or recycled UEFO is used directly in an industrial furnace for the production of process steam. The steam is used in a rendering process or by a recuperant of UEFO. - Production and use of biodiesel: A specific pre-treatment is needed to remove the free fatty acids. Then, biodiesel is produced from the animal fat or recycled UEFO through a conventional biodiesel production process. By transesterification of the fat/oil in the presence of methanol and a basic catalyst, a methyl ester (= biodiesel) is produced. Biodiesel from recycled UEFO needs to be purified by distillation in order to meet the European product standards. Standardised biodiesel is blended with petroleum diesel for use in all diesel-engine cars. - Production of oleochemicals: In general, the production of oleochemicals from fats and oils (animal and vegetable origin) either starts with hydrolysis or with transesterification. In this study, both variants are evaluated. The end-products of the hydrolysis and transesterification are processed into a wide range of oleochemical end-products through a number of typical oleochemical processes. These end-products are used as basic compounds for detergents, paints, plastics, etcetera. - Use in the compound feed industry: Animal fat is traditionally used as an additive for the production of compound feeds. The material can be used directly, without any pre-treatment. Methodology The analysis uses the methodology of comparative life cycle analysis. This method allows to compare different processes with a similar raw material but a different end product. As such, the methodology differs from product-oriented LCA, which compares different production routes for a similar product. To allow comparison of the environmental performance of the selected options, the processes need to be extended into scenarios and the avoided processes have to be included. The avoided processes are those processes which are replaced by the use of animal fat or recycled UEFO. A side-effect of the method is that the direct impacts of the processes are not always visible in the resulting impact. For this analysis, data from several information sources are used and a number of assumptions are made. The conclusions from this study are valid within the boundaries of these assumptions. A sensitivity analysis is performed to study the impact of the assumptions on the results. The evaluated scenarios are: production of electricity, heat production, biodiesel production, transesterification and hydrolysis. The last two scenarios are variants of the production of oleochemicals. For animal fat, the production of compound feed is evaluated. For the production of biodiesel, two variants are developed: 1. biodiesel replaces biodiesel from rapeseed oil and 2. biodiesel replaces petroleum diesel. Currently, the production of oleochemicals and compound feed, as well as biodiesel production, are recycling options for animal fat and/or recycled UEFO 18