The economical and environmental conditions for landfill mining : A case study of three different landfills at the Filborna facility in Helsingborg 

Dagens stora materialanvändning är påfrestande för jordens naturresurser. En möjlig källa för framtida resurser är deponier; i avfallet som tidigare deponerats finns ofta såväl återvinningsbara metaller som avfall passande för energiåtervinning. Konceptet landfill mining (LFM) är ett sätt att utnyttja de resurser som finns i deponier och innebär att deponierna grävs ut med efterföljande material- och energiåtervinning.En deponi där landfill mining skulle kunna vara aktuellt är Filbornadeponin i Helsingborg. Tre avsnitt av Filbornadeponin anses vara extra intressanta för en eventuell utgrävning; Lagringsytan, BCR1 och Rökille. Detta examensarbete är en förstudie inför framtida LFM-projekt på Filbornadeponin och syftet är att identifiera kritiska faktorer för projektens genomförande. I arbetet ingår att ta fram materialsammansättningen för aktuella deponier samt en utredning av de ekonomiska och miljömässiga förutsättningarna för respektive projekt.Arbetet är fallstudieinspirerat med målet att kartlägga förutsättningarna för respektive deponi. Detta uppnås via en bakgrundsstudie för respektive deponi, där faktorer som deponivolym, avfallets ålder, materialsammansättning och metangasproduktion undersöks. Bakgrundsstudien kompletteras av en fältstudie där provgrävningar/provborrning, plockanalys och kemisk analys bidrar med mer information. För att genomföra de ekonomiska och miljömässiga beräkningarna ställs två scenarier upp för respektive deponi, ett referensfall där verksamheten fortgår som idag och ett landfill mining-scenario med utgrävning och efterföljande behandling enligt deponiernas specifika förutsättningar.De ekonomiska resultaten visar att två av tre deponier får en större kostnad för LFM-scenariot än för en fortsatt verksamhet liknande den idag. Samtidigt visar de miljömässiga resultaten att stora miljövinster finns kopplade till en utgrävning av de två deponierna Lagringsytan och BCR1. Vid en utgrävning av dessa kan utsläpp av stora mängder metanekvivalenter förhindras. Miljöresultaten för en utgrävning av Rökille uppvisar istället en försämrad miljöprestanda jämfört med referensfallet.Baserat på resultatet har främst sex stycken kritiska faktorer för lönsamhet och miljöprestanda påvisats: (1) Det är svårt att hitta tillgänglig data om en deponis materialsammansättning på förhand och den information som finns är ofta osäker. (2) Ett LFM-projekt kan förhindra framtida metanutsläpp. Dock finns risken att inbunden metangas förekommer i massorna, vilken kan frigöras vid utgrävningen. (3) Det krävs specifik utformning av separationsprocessen och lämplig teknik framtagen särskilt för landfill mining finns inte på marknaden i dagsläget. (4) Lagstiftningen inom området är oklar och ett flertal bestämmelser motverkar resursåtervinningen av gamla deponier. Exempelvis kan riktvärden för metallinnehåll och deponiskatt påverka utfallet för en utgrävning. (5) Metaller är i dagsläget de enda inkomstbringande materialfraktionerna i ett LFM-projekt. Dessutom ger återvinningen av metaller utsläppsbesparingar i form av undvikna utsläpp från jungfruliga metaller. (6) Kostnaden för att skicka bränslefraktionen till förbränning är den enskilt största kostnadsposten i LFM-scenarierna för de två deponierna med en brännbar fraktion. Samtidigt leder förbränningen till utsläpp av fossil koldioxid eftersom en stor del av det brännbara materialet utgörs av plast.The extensive material use in today's society is demanding for the Earth's natural resources. A possible source for future resources is landfills; the landfills often contain both recyclable metals and other waste fractions suitable for energy recovery. The concept landfill mining (LFM) is a way to exploit the resources found in landfills. In a LFM-project the landfill is excavated with subsequent material and energy recycling.A location where landfill mining could be suitable is the Filborna landfill in Helsingborg. Three sections of the landfill are considered to be especially interesting for a possible excavation; Lagringsytan, BCR1, and Rökille. This thesis is a pilot study for future LFM-projects on Filborna with the aim to identify critical factors for the projects’ implementation. It includes retrieving the material composition of the landfills and an evaluation of the economic and environmental performance of each project.The method is a case study-approach with the goal to identify the specific conditions for each landfill. This is achieved by a background study for each landfill, where factors such as landfill volume, age, material composition, and methane production are examined. The background study complements through a field study where excavation/exploration drilling, picking analysis, and chemical analysis provide extended information. In order to perform the economic and environmental calculations, two scenarios are set up for each landfill; a reference case with business as usual and a LFM-scenario with excavation and subsequent treatment according to the specific landfill conditions.The financial calculations show that two out of three projects have a greater cost connected to the LFM-scenario than for the business as usual scenario. Regarding the environmental performance, the LFM-processes at the landfills Lagringsytan and BCR1 result in a reduction of greenhouse gas emissions compared to the reference case. On the contrary, the results show that the gypsym landfill Rökille yields more greenhouse gas emissions in the LFM-scenario.Based on the results, six critical factors for profitability and environmental performance are identified: (1) It is difficult to find data on a landfill’s material composition in advance and the information available is often uncertain. (2) A landfill mining project can prevent future methane emissions. However, it is possible that methane hidden in the landfill is released during excavation. (3) LFM requires a specific design of the separation process and suitable technology developed specifically for landfill mining is not available on the market today. (4) The law on this area is unclear and several regulations discourage resource recycling of old landfills. For example the limits for metal content and landfill taxation affect the outcome of an excavation. (5) Metals are the only material fractions generating an income in today’s LFM-projects. In addition, the recycling of metals leads to avoided emissions from virgin metals. (6) The cost of sending the fuel fraction to combustion is the largest single cost item in the LFM-scenarios for the two landfills with combustible waste. Also, the combustion causes emissions of fossil carbon dioxide due to the waste’s high plastic content