Brandsäker lagring av biobränslen och avfall

Klimatfrågor och en ökad medvetenhet om ett överutnyttjande av jordens ändliga resurser har redan lett till stora förändringar i samhället för att öka andelen förnyelsebar energi och uppnå maximal resursåtervinning.

Den successiva övergången från fossila bränslen till olika typer av biobränslen/avfallsbränslen kommer att leda till betydligt mer omfattande hantering och troligen ännu större lager. Sannolikt kommer det också att finnas starka önskemål att lagren skall kunna placeras t.ex. i anslutning till en industri eller ett kraftvärmeverk för att minimera transportbehovet.

Det har under de senare åren byggts upp produktionsanläggningar för olika typer av biobränslen samt system för att hantera avfall som skall återvinnas eller förbrännas. När det gäller biobränsle så har träflis utnyttjats under ganska lång tid men under senare år så har användningen av träpellets ökat dramatiskt. Förklaringen ligger sannolikt i att pelletsformen gör bränslet mer homogent och lätthanterligt och förbränningssystem har utvecklats både för småskalig användning i villapannor och industriella system för värme och kraftproduktion. Produktionen av pellets pågår under hela året varvid stora lager byggs upp som ofta når maximal volym under hösten för att sedan förbrukas under vinterhalvåret. På grund av Sveriges stora skogstillgångar ligger vi i ett internationellt perspektiv långt framme i denna utveckling.

För att optimera resursanvändningen i samhället ställs stora krav på återvinning. Detta innebär en omfattande sortering av avfall för att detta skall kunna nyttjas, antingen som en råvaruresurs eller som energi. Enligt Förordningen om deponering av avfall (SFS 2001:512) får inte utsorterat brännbart avfall eller organiskt avfall deponeras. Därför skapas stora lager, både lokalt för att få till rationella transporter men framförallt vid själva återvinningsanläggningen där kanske det samlade avfallet från hela eller delar av landet samlas. Detta innebär att det under de senare åren har byggts upp mellanlager och logistiska system för att hantera avfall som skall återvinnas eller förbrännas. Dessa lager skall vara tillfälliga i det avseendet att samma avfall inte får lagras under någon längre tid. Den kontinuerliga processen och variationer i mottagarnas möjligheter att ta hand om avfallet gör emellertid att det periodvis kan byggas upp relativt stora mellanlager. Eftersom energiförbrukningen varierar över året innebär detta att även avfall för energiåtervinning behöver lagras. Vid t.ex. en mild vinter minskar förbrukningen vilket resulterar i att lagren inte förbrukas utan byggs på ännu mer. Tillfälliga oplanerade verksamhetsavbrott kan också leda till att lagren växer. Enligt lagstiftningen är maximal lagringstid 3 år för att inte räknas som deponi men i praktiken kan detta bli betydligt längre för vissa delar av lagret beroende på hur man definierar tidpunkterna för start av lagringen respektive start av förbrukningen. Det är därför viktigt att mellanlagringen görs på ett säkert sätt, både ur miljösynpunkt och brandrisksynpunkt.

Totalt sett innebär detta att det byggs upp mycket stora produktions- och hanteringsanläggningar med stora lager. Brandskyddsfrågorna hanteras inte alltid i detalj av anläggningsägare och berörda myndigheter. Det beror sannolikt på en kombination av omedvetenhet och bristande kunskap kring hur man kan lösa problemen. Om en brand skulle uppstå förlitar man sig på att den lokala räddningstjänsten har resurser och kunskap att hantera en sådan situation. Det saknas idag kunskap om flera aspekter kring brandsäker lagring. Detta har rapporterats om i en förstudie finansierad av Brandforsk. Arbetet ledde också fram till förslag på ett forskningsprogram som bör kunna ge svar på många av de frågor som finns idag. För att kunna göra en kvalificerad riskanalys behövs mycket detaljkunskaper, t.ex. avseende antändningsegenskaper, brandutvecklingshastighet, brandspridning, avbrinningshastighet, brandeffekt och strålningsnivåer, flamhöjd, emissioner, etc. Man behöver även ha kunskap om inverkan av olika konfigurationer (t.ex. löslagring, silolagring respektive balat och staplat). För att upptäcka en brand i ett tidigt skede behöver mätteknik för temperaturövervakning/detektion för olika lagringssätt vidareutvecklas.


Lagring

Biobränslen kan hanteras och lagras utomhus när det gäller fuktiga bränslen (sågspån, träflis, halm, etc.) eller inomhus i stora planlager eller i stora siloanläggningar när det gäller torra bränslen (t.ex. träpulver, pellets och briketter). Även avfallshanteringen innebär en mycket omfattande verksamhet med sortering, insamling och upparbetning av avfall i olika specialbyggda anläggningar för senare användning som ny råvara eller i vissa fall bränsle/energi. Avfall som skall användas för energiåtervinning lagras normalt utomhus och eftersom avfallet produceras relativt jämnt under året medan behovet av värme och energi är störst under vinterhalvåret så kan det bildas mycket stora lager. Lagringen sker ofta i stora stackar, antingen löst (kompakterat eller icke kompakterat) eller i form av staplade balar (runda eller fyrkantiga). Balarna är i storleksordningen 1 kubikmeter och staplas sedan upp i stora, höga stackar som kan innehålla åtskilliga tusen balar. Vidare förekommer kompaktering och inplastning i långa ”limpor” och i vissa fall kan avfall pelleteras.


Antändning

Den kanske vanligaste brandorsaken i stora bulklager är självantändning. Självuppvärmning beror bl.a. på mikrobiell aktivitet, kemisk oxidation samt fysikaliska processer och kan leda till självantändning redan efter några få dagar, men mer vanligt efter några månader eller längre, beroende på omständigheterna. I dagsläget är det mycket svårt att avgöra vad som är en normal temperaturhöjning respektive en ”farlig” temperaturhöjning som leder till självantändning. Självantändning har studerats bl.a. inom forskningsprogrammet CECOST. Även andra brandorsaker kan naturligtvis förekomma i form av olika externa antändningskällor (brand i lastmaskiner, åska, gräsbrand, anlagd brand, etc.), som också måste beaktas.


Brandspridning

Eftersom biobränslen och olika avfallsfraktioner hanteras och lagras i stora mängder i olika industriella anläggningar (t.ex. hos biobränsletillverkare, anläggningar för avfallssortering och upparbetning, kraftvärmeverk, industrin) finns det en stor risk att en begynnande brand i bränslet snabbt kan sprida sig i anläggningen och på så sätt åstadkomma mycket stora skador. Även brand i utomhuslager kan på olika sätt sprida sig till angränsande byggnader och anläggningar. Även här krävs kunskaper kring antändnings- och brandförlopp för att vidta rätt säkerhetsåtgärder. SP Brandteknik har bl.a. gjort studier av brandspridning under silobränder.

En brand i ett stort bränslelager kan medföra stora kostnader. De direkta kostnaderna för det förstörda bränslet, skadade anläggningsdelar, etc. respektive de direkta räddningstjänstinsatserna kan naturligtvis vara mycket omfattande, men det uppkommer också en mängd indirekta kostnader som i många fall inte räknas in i den totala skadekostnaden. Detta kan vara stilleståndskostnader, både i den drabbade anläggningen men kanske också för omgivande verksamheter som måste stängas på grund av rök, etc. Boende i angränsande bostadsområden kan bli berörda och inte minst kan det uppstå långsiktiga kostnader på grund av föroreningar till luft, mark och vatten. Inträffar en brand under den kalla årstiden så kan det också drabba tredje man högst påtagligt genom att t.ex. fjärrvärmen slås ut.


Släckning

Det ställs mycket stora krav på den lokala räddningstjänsten som i dagsläget inte är dimensionerad och utrustad för denna typ av bränder. Lagren behöver också byggas upp på ett sådant sätt att räddningstjänsten kan komma åt eventuella brandhärdar och att släckningsinsats i övrigt underlättas. En aspekt som är mycket viktig att beakta är arbetsmiljöaspekterna i samband med en släckinsats. Fire Research har i flera forskningsprojekt studerat släckning av silobränder och utvecklat metoder som använts flera gånger vid verkliga silobränder. Även om målet med forskningsinsatserna är att skapa förutsättningar för att undvika eller minimera bränder, så är det viktigt att de kan släckas på ett effektivt sätt om en utvecklad brand trots allt skulle uppstå. Lämplig metod och taktik kan variera med brandscenario. Lämpliga släckmedel, utrustning och taktik för en effektiv släckinsats med hänsyn till olika lagringssätt behöver utvärderas. Olika släckmedel och metoder kan också ha olika stor miljöpåverkan vilket också måste beaktas.


Emissioner

En brand leder ofta till stora problem med emissioner (rök, lukt, giftiga gaser, släckvatten) till omgivningen. Så är fallet inte minst vid bränder i lager av biobränslen eller avfall eftersom de kan vara stora och pågå under lång tid och ofta är svåra att släcka. Fire Research har studerat emissioner från bränder i ett antal projekt. Emissioner har kvantifierats vid brandförsök med bl.a. elektronikskrot, bildäck respektive hushållsavfall (simulerad djupbrand). Dessutom har spridningen av emissioner i luft och vatten studerats inom ett större forskningsprojekt finansierat av Räddningsverket. Mer information om brand och miljö och emissioner från andra typer av bränder återfinns här.

 

Nya bränslen

Nya bränslen i fordon innebär nya risker. Vi erbjuder utvärdering av vilka risker som introduceras och hur man undviker dessa.Läs mer...

Brand och hållbar utveckling

Inom brand är miljöaspekter högaktuellt. Forskning behövs kring flamskyddsmedel, utsläpp från bränder till miljön och LCA-analyser.Läs mer...
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Box 857, 501 15 Borås, Tel 010-516 50 00, E-post info@sp.se

SP, Innventia och Swedish ICT har gått samman i RISE för att bli en starkare forsknings- och innovationspartner för näringsliv och samhälle.
Under 2017 kommer sp.se att vara en av flera webbplatser inom RISE. Besök gärna ri.se för mer information om RISE.