Development of a test method for evaluation of ecotoxicity (HP14) of municipal solid waste incineration bottom ashes

Författare:
Publicerad: 2019

Sammanfattning:

Författare: Anette Hälldal (Vattenfall), Charlotta Tiberg (SGI), Karin Karlfeldt Fedje (Renova/ Chalmers), Ola Wik (SGI/ ÅF), Niklas Hansson (Vattenfall), Cecilia Johannesson (Vattenfall), Cecilia Toomväli (SGI), Anita Pettersson (Borås Högskola), Patrik van Hees (Eurofins), Sara Stiernström (Ragn-Sells).

In English below

Klassificering av avfall baseras på bedömning av farliga egenskaper (HP). Klassificeringen kan göras med beräkningsmetoder baserat på referensämnen eller med testmetoder. Eftersom regelverket för klassificering av farligt avfall baseras på de föreskrifter för klassificering av kemikalier som anges i CLP, Förordningen för klassificering, märkning och förpackning av kemikalier (Förordning (EG) 1272/2008), är det rimligt att basera testmetoder på samma principer. Detta projekt syftade till att utveckla en testmetod för klassificering av ekotoxicitet (HP14) hos bottenaska från avfallsförbränning baserad på internationellt erkända OECD-test (the transolution/dissolution protocol, T/Dp), CLP-riktlinjer och ekotoxikologiska referensvärden (ERV). Fokus var på tre metaller som är lakbara och förekommer i relativt höga halter i bottenaskor från avfallsförbränning, koppar (Cu), bly (Pb) och zink (Zn).

Tre angreppssätt studerades för att utveckla en testmetod:

  • laktester vid L/S 1 000 000 (enligt T/Dp) inklusive test med lägre L/S-förhållanden
  • extraktionstester för uppskattning av tillgänglig halt av Cu, Pb och Zn
  • laktester i kombination med geokemisk modellering

Att utföra laktester vid L/S 1 000 000 medförde flera svårigheter där den allvarligaste var en betydande kontaminering av proverna. Laboratorieförfarandena justerades för att bland annat minimera kontaminering, men resultaten har fortfarande betydande osäkerheter.

Extraktionstesterna gav reproducerbara och säkrare resultat, men på grund av kontaminering i L/S 1 000 000-testen kunde det inte avgöras om de två testen (extraktion respektive lakning vid L/S 1 000 000) gav samma resultat. Extraherade halter av Cu, Pb och Zn var i många fall lägre jämfört med halter i testerna vid L/S 1 000 000. Den ursprungliga idén med den geokemiska modelleringen var att simulera utlakningen från L/S 1 000 000 baserat på lakning vid L/S 100, men det fungerade inte med den använda modellen. Dessutom kan resultaten inte verifieras på grund av kontamineringen av lakvatten i försöken vid L/S 1 000 000.

Inget av de studerade tillvägagångssätten resulterade i ett färdigt test för att bedöma HP14. Baserat på resultaten i denna studie är laktester vid L/S 1 000 000 inte lämpliga för rutinmässig testning av bottenaskor från avfallsförbränning. Det mest lovande av de studerade angreppssätten är användningen av extraktionstester.

Det bör noteras att om de totala mängderna Cu, Pb och Zn i en bottenaska är under 11 400, 1 700 respektive 17 000 mg/kg, är de vid L/S 1 000 000 lägre än de ERV-värden som använts i denna studie. Detta innebär att ingen av de studerade askorna, i jämförelse med ERV-värdena, ensamt bidrar till en klassificering som farligt avfall. Det ska dock noteras att effekterna från flera metaller tillsammans behöver utvärderas i en fullständig klassificering och att metoder för att göra detta kan behöva utvecklas vidare.

Avslutningsvis är det fortfarande osäkert hur lagstiftningen för klassificering av HP14 ska tolkas. Därför är det en förutsättning att i framtida projekt arbeta tillsammans med relevanta myndigheter och forskare för att kunna ta fram en testmetod som är både praktiskt tillämpbar och accepterad för HP14- klassning.

Summary

Classification of waste is based on assessment of hazardous properties (HP), by either calculation methods using relevant data on reference substances or test methods. In the European Union, the regulatory framework for classifying hazardous waste is based on regulations for classifying chemicals stated in the CLP, The regulation for classification, labelling and packaging of chemicals (Regulation (EC) 1272/2008). Thus, it is reasonable to base test methods on the same principles as in the CLP. The aim of the project reported here was to develop a test method for classifying the ecotoxic properties (HP14) of municipal solid waste incineration bottom ash (MSWI BA) based on an internationally recognized OECD test (the transolution/dissolution protocol, T/Dp), CLP guidelines and ecotoxicity reference values (ERVs). Focus was on three metals that are known to be leachable and occur in relatively high concentrations in MSWI BA, copper (Cu), lead (Pb) and zinc (Zn).

Three approaches for developing a test method were investigated:

  • leaching tests at a liquid solid (L/S) ratio of 1 000 000 l/kg (according to the T/Dp) and lower L/S ratios
  • extraction tests for estimating concentrations of available Cu, Pb and Zn
  • leaching tests combined with geochemical modelling

Several difficulties were encountered in performing leaching tests at L/S 1 000 000, the most severe being substantial contamination of samples. Laboratory procedures were adjusted to minimize the effects, but the results still had substantial uncertainties.

The extraction tests provided reproducible and more reliable results, but due to the contamination in leaching tests at L/S 1 000 000 it was not possible to determine if these two types of tests provided equivalent results. In many cases, extracted amounts of Cu, Pb and Zn were lower than amounts leached in the L/S 1 000 000 tests. The original objective of the geochemical modelling was to develop a model to predict leaching at an L/S ratio of 1 000 000 based on results of leaching tests at L/S 100, but the model used could not predict leaching at L/S 1 000 000. Moreover, reliable results at L/S 1 000 000 are needed to verify model performance.

Consequently, none of the studied approaches yielded a fully ready-to-use test method. Based on the results, leaching at L/S 1 000 000 was not considered a viable option for routine testing of MSWI BA. Extraction tests were the most promising of the tested approaches.

It should be noted that if the total Cu, Pb and Zn contents in BA are below 11 400, 1 700 and 17 000 mg/kg, respectively, they will be below their respective ecotoxicological reference values (ERVs) at L/S 1 000 000. None of them would then be sufficiently abundant to warrant classification of the waste as hazardous alone. However, the combined effects of several metals should, according to CLP, be considered for robust classification. Methods for such characterization may need further development.

Finally, there are still uncertainties surrounding application of the legislation regarding classification of HP14 through testing, so continuous dialogue with relevant authorities and researchers working in this field is important. Collaborative work is probably essential to develop a method that will both work practically and be accepted for classification of BA according to HP14.


Författare:
Publicerad: 2019
Antal sidor: 102

Ladda ner PDF:

For att få tillgång till rapporten, logga in med dina medlemsuppgifter eller beställ i formuläret nedan.

Beställ rapport som ickemedlem


Skriv ut: