Branchevejledning for forurenede træimprægneringsgrunde (Miljøstyrelsens vejledning nr. 8 1998)

3. Processer, teknologi og miljøbelastning

3.1. Procesbeskrivelse

Ved imprægnering forstås behandlinger, hvor hele den del af træet, der lader sig beskytte, under tryk og/eller vacuum, gennemtrænges af beskyttelsesmidlet eller en opløsning af dette.

Træ, der er behandlet ved trykimprægnering med kreosotolie eller de kobber-krom-holdige midler, har ikke behov for vedligeholdelse i form af overfladebehandling af hensyn til beskyttelse og holdbarhed. Til vakuumimprægnering er altid benyttet midler, som forudsætter overfladebehandling og løbende vedligeholdelse af det imprægnerede træ, fortrinsvis vinduer af fyrretræ /10/.

Følgende metoder anvendes eller har været anvendt:

a) Boucheriemetoden

b) Saftfortrængningsmetoder

c) Trykimprægnering

d) Vacuumimprægnering

e) Dyppemetoder

f) Diffusionsmetoder

I afsnit 3.3 er de forskellige imprægneringsmetoder og anvendelse af imprægneringsmidler nærmere beskrevet.

Beskrivelsen af produktionsindretningen (afsnit 3.2) samt gennemgangen af produktion og miljøbelastning (afsnit 3.3) er opdelt efter parallelle metoder, som illustreret på figur 3.1.

En mere detaljeret gennemgang af imprægneringsmidler og brandhæmmende midler findes i bilag 2.

Figur 3.1

Generelt flowdiagram for træimprægnering.

3.2. Produktionsindretning i relation til forureningsrisiko

Et træimprægneringsanlæg er typisk indrettet med følgende:

lager af kemikalier/imprægneringsmidler

oplag af ubehandlet træ

imprægneringsanlæg

afdrypningsplads

oplagring af imprægneret træ

Alle Boucherieanlæg har været placeret udendørs. Af de øvrige træimprægneringsanlæg har kun to været udendørs uden overdækning /10/.

Tryk- og vacuumimprægneringsanlæg er typisk lukkede beholdere, der er placeret indendørs i en hal, men kan dog også have været opstillet udendørs. Dele af virksomhedernes aktiviteter (f.eks. oplag) kan have foregået udendørs evt. på ubefæstede arealer.

3.3. Produktion og miljøbelastning

3.3.1. Boucheriemetoden

Boucheriemetoden blev, som nævnt indledningsvist, patenteret i 1840 og har været anvendt i Danmark fra 1861 frem til 1955. Metoden blev anvendt til at imprægnere master, det vil sige stammer med bark /1, 2/.

Arbejdsmetode

Ved Boucheriemetoden blev imprægneringsmidlet tilført den ene ende af de stammer, som skulle behandles ved hjælp af trykflanger. Behandlingen skete typisk på ubefæstet grund i det fri. Efter 1-2 uger var imprægneringsmidlet presset hele vejen gennem stammerne og dryppede ud af topender og knaster. Dryp fra trykflanger blev opsamlet til genanvendelse. De imprægnerede stammer blev derefter afbarket /1/.

Figur 3.2

Skitse af et Boucherie-anlæg.

Figur 3.3

Luftfoto af et Boucherie-anlæg. Kilde: Det Kgl. Bibliotek.

I figur 3.2 er vist en skitse af et Boucherie-anlæg, mens figur 3.3 viser et luftfoto af et Boucherie-anlæg. I figur 3.4 er opstillet et flowdiagram for processen.

Figur 3.4

Flowdiagram for Boucherie-imprægnering.

Imprægneringsmidler

I den oprindelige Boucheriemetode anvendtes kobbersulfat, men senere har andre uorganiske midler (arsen, dinitrophenol samt evt. fluorid og zink) været anvendt.

Imprægneringsmidlerne er nærmere beskrevet i bilag 2.

Miljøbelastning

Forurening fra Boucherieanlæg kan typisk være forårsaget af:

dryp på jorden fra top, knaster og flanger

afdrypning fra færdigimprægneret træ

utætheder i rørsystemer og uheld, hvor slanger eller flanger springer af

udvaskning fra bark og oplag

spild fra oplagring og håndtering af imprægneringsmidler

affaldsoplag

3.3.2. Saftfortrængningsmetoder (Gewecke-metoder)

Gewecke-metoder er saftfortrængningsmetoder, som blev taget i brug i midten af 1950'erne til erstatning af Boucheriemetoden /1, 10/.

Arbejdsmetode

De anvendte saftfortrængningsmetoder er hhv. karsugemetoden og (kedel)tryksuge-metoden. Begge saftfortrængningsmetoder anvendes til imprægnering af rundtræ, fortrinsvist af gran (ledningsmaster, hegnspæle m.v.). Materialerne skal være saftfriske og afbarkede. Stammerne forsynes med »sugekopper« i top- og/eller rodenden.

Ved karsugemetoden anbringes træet med »sugekopper« i åbne kar med en vandig imprægneringsopløsning. I løbet af 3-8 dage udsuges saften og erstattes af imprægneringsvæsken /6/.

Ved (kedel)tryksugemetoden køres de saftfriske, afbarkede pæle med »sugekopper« ind i en trykcylinder, hvor imprægneringen fremmes ved et overtryk. Procestiden er kun det halve af karsugemetoden /6/.

Figur 3.5 viser en skitse af et karsugeanlæg.

Figur 3.5

Skitse af et karsugeanlæg /1/.

A: Imprægneringskar

B: Tværbjælker

C: Vacuumflanger

D: Vacuumpumpe

E: Blandetank

F: Væskepumpe

G: Lagertank

Figur 3.6 viser flowdiagram for imprægnering ved saftfortrængning.

Figur 3.6

Flowdiagram for imprægnering ved saftfortrængning.

Imprægneringsmidler

Der anvendtes vandige, uorganiske midler indeholdende kobber, krom, arsen og evt. fluorid /1, 10/.

Imprægneringsmidlerne er nærmere beskrevet i bilag 2.

Miljøbelastning

Kilderne til forurening fra saftfortrængningsanlæg er:

afdrypning fra færdigimprægneret træ

bortskaffelse af slam fra imprægneringskar og -kedler

utætheder i og overløb fra imprægneringskar

udvaskning fra oplag af imprægneret træ

affaldsoplag

3.3.3. Trykimprægnering

Trykimprægneringsmetoder

Trykimprægnering er en fælles betegnelse for forskellige metoder, hvor imprægneringsmidlet »presses« ind i træet under tryk. Metoderne adskiller sig fra hverandre ved, dels anvendte imprægneringsmidler (organiske eller uorganiske), dels den anvendte teknik. I det følgende er oplistet de forskellige trykimprægneringsmetoder og deres anvendelse /10/.

Trykimprægnering med creosotolie

Fuldimprægnering med creosotolie benyttedes til havnetømmer

Rüpingimprægnering med creosotolie benyttedes til master, sveller, hegnspæle og lidt træ til anlæg og bygninger i landbruget

Creosotolie har været benyttet på 3 anlæg i Danmark. Creosot-olieimprægneret træ er tidligere kaldt »sort træ«.

Imprægnering med creosotolie blev som tidligere nævnt indledt omkring århundredeskiftet /1/. Rüping-metoden blev godkendt i 1910 /10/.

Trykimprægnering med uorganiske midler

Fuldimprægnering med vandige, uorganiske midler er benyttet til master og trælast til byggeri, anlæg og udemiljøet.

Lowry-imprægnering med vandige uorganiske midler er benyttet til trælast.

Royalimprægnering, der er en Lowry-imprægnering efterfulgt af tørring og fiksering i farvet olie, benyttes til vinduer og lidt trælast. Der har været og er fortsat kun ét, mindre anlæg af denne type.

Fuldimprægnering med vandige, brandhæmmende midler benyttes til træ til indvendig eller udvendig brug afhængig af det anvendte imprægneringsmiddel.

Træ imprægneret med vandige, uorganiske midler er ofte kaldt »grønt træ« eller »saltimprægneret træ«.

Trykimprægnering med vandige, uorganiske midler har været foretaget fra midten af 1950'erne /10/.

Trykimprægnering benyttes til behandling af rundtræ (fortrinsvist fyr) samt opskåret træ. Imprægneringsprocessen tager 4-8 timer, men dertil kommer tid til træets tørring, der ved kunstig tørring vil være 1-2 uger, ved almindelig lufttørring 1-2 måneder /2/.

Arbejdsmetode fuldimprægnering

Fuldimprægnering foregår i lukket system ved hjælp af en autoklave. Luften i træet fjernes med vacuum, imprægneringsvæsken tilledes under tryk. Ved efterfølgende vacuum tørres træoverfladen. Efter behandling sættes træet til afdrypning og fiksering, hvorefter det oplagres /1/. Trykimprægnering ved fuldimprægnering er benyttet i forbindelse med creosotolie og med vandige uorganiske midler.

I forbindelse med vandopløselige imprægneringsmidler (uorganiske) anvendes oftest fuldimprægnering, hvor træet først udsættes for et vacuum, hvorefter imprægneringsopløsningen indpresses i træet ved overtryk indtil mætning. Processen afsluttes normalt med et vacuum, der hovedsageligt tjener til at nedsætte afdrypning fra træet og give det en tør overflade /2/.

Der opnås en optagelse af imprægneringsvæske i den imprægnerbare del af træet, dvs. splintveddet på f.eks. 600 liter pr. m3 (for fyrretræ,) og optagelsen af imprægneringsmidlet reguleres ved opløsningens koncentration. Fuldimprægnering er beskrevet i DS-rekommandation M 314/TP 3101 /2/.

Bethell-metoden er en fuldimprægnering med tjæreolie (creosot) /3/.

Arbejdsmetode Rüping-metoden

Rüping-metoden kaldtes også »sparemetoden«, fordi man indrettede trykimprægneringen således, at træet ikke optog så meget imprægneringsmiddel som ved fuldimprægnering.

Ved Rüping-metoden anvendes tjæreolie som imprægneringsmiddel, og det imprægnerede træ er modstandsdygtigt mod svamp og skadedyr på land, men kan f.eks. ikke anvendes som havnebygningstræ.

Trykimprægnering ved Rüping-metoden forgik ved først at udsætte træet for et lufttryk på 2-4 kp/cm2 og derefter for et olietryk på 7-9 kp/cm2. Under olieoptagelsen indpresses 2-3 gange så meget olie i træet, som den tilsigtede endelige optagelse og trykket opretholdes indtil olien er jævnt fordelt. Olietrykket ophæves, og processen afsluttes med et vacuum. Det lufttryk, der indledningsvist blev etableret inde i træet, bevirker en udpresning af overskydende olie og ved rigtig afpasning af luft- og olietryk samt tryktider, kan olieoptagelsen varieres inden for ret vide grænser /2/. Efter behandling er træet stillet til afdrypning /1/.

Creosotolie blev anvendt ved en temperatur på 90-110 °C. Under afkølingen af det imprægnerede træ fremkom der et vacuum inde i træet som forhindrede/reducerede afdrypning /10/.

Metode/teknologi - Lowry-metoden

Lowry-metoden er en sparemetode med begrænset optagelse af imprægneringsmiddel i forhold til fuldimprægnering. Ved Lowry-metoden anvendtes uorganiske midler, men processen ligner Rüping-metoden. Lowry-metoden er sjældent anvendt i Danmark /6/.

På figur 3.7 er vist en typisk trykimprægneringsproces og på figur 3.8 er vist et flowdiagram for moderne trykimprægnering, mens figur 3.9 viser flowdiagram for Rüping-imprægnering.

Figur 3.7

Skitse af et trykimprægneringsanlæg til vandige midler.

A: Autoklave

C: Blandetank

D: Lagertank

E: Måletank

F: Vacuumpumpe

J: Kompensator

Figur 3.8

Flowdiagram for moderne trykimprægnering ved vandige midler.

Figur 3.9

Flowdiagram for Rüping-imprægnering.

Miljøbelastning

Kilderne til forurening fra trykimprægneringsanlæg er følgende:

afdrypning fra færdigimprægneret træ

bortskaffelse af slam fra imprægneringskar og -kedler

udvaskning fra oplagsplads

utætheder/overløb fra imprægneringskar, dog anvendes der sikkerhedsgrav ved autoklaven /1/

uheld

affaldsoplag

Afdrypningen fra en imprægneringsproces, hvor der anvendes vandige, uorganiske midler, afhænger meget af de benyttede procesdata, især forholdet mellem for- og eftervacuum /10/.

Moderne trykimprægneringsanlæg (dvs. fra 1959) har alle haft afløb til egen opsamlingsbrønd/ gifttank /10/.

3.3.4. Vacuumimprægnering

Vacuumimprægnering anvendes udelukkende til imprægnering af fuldt tildannet træ som vinduer og udvendige døre. Metoden har været anvendt siden 1965 /1/.

Arbejdsmetode

Under processen indkøres træet i runde eller firkantede beholdere. Der etableres et svagt forvacuum, der delvist tømmer træets celler for luft. Under fastholdelse af dette vacuum suges imprægneringsopløsning ind i beholderen, til denne er fuld. Ved atmosfæretryk eller et ganske let overtryk presses opløsningen ind i træet. Efter tømning etableres et eftervacuum, der reducerer bruttooptagelsen af imprægneringsmiddel /6/.

Imprægneringsanlægget er opstillet under tag og er forsynet med sikringsgrav. Færdige, imprægnerede emner opbevares ligeledes under tag /1/.

På figur 3.10 er vist et flowdiagram for vacuumimprægnering.

Figur 3.10

Flowdiagram for vacuumimprægnering.

Imprægneringsmidler

Vacuumimprægnering foregår udelukkende med organiske midler eller organometalforbindelser, opløst i terpentin eller lignende.

I starten anvendtes formodentligt Pentachlorphenol (PCP), som fra 1969 blev afløst af organiske tinforbindelser (omtalt i afsnit 3.2.1). Disse er i mindre omfang suppleret med andre organiske fungicider /5/.

Imprægneringsmidlerne er beskrevet nærmere i bilag 2.

Miljøbelastning

Vacuumimprægnering indebærer ikke miljøbelastning i samme grad som de øvrige imprægneringsmetoder, dels fordi de behandlede emner oftest er færdigprofilerede og så små, at udendørs oplag ikke findes sted, og dels fordi metoden er så ny, at affaldsbortskaffelse kun har været et problem for de tidligste af anlæggene, der har opereret før Kommunekemi begyndte at behandle kemikalieaffald i 1975.

Endvidere bliver vacuumimprægneringsmidlerne leveret færdigblandet med tankbil og fyldt direkte i anlæggets lagertank. Der findes derfor ikke kemikalieoplag eller blandeanlæg i tilknytning til vacuumimprægneringsanlæg. De første anlæg, der benyttede PCP, kan være undtaget /10/.

Forureningskilderne ved vacuumimprægnering er:

kemikalieoplag og -håndtering (kun for de første anlæg)

uheld

Disse miljøbelastninger findes naturligvis også ved de øvrige metoder, men overskygges dér i nogen grad af de mere alvorlige miljøbelastninger, der er ved disse metoder.

3.3.5. Dyppemetoder

Arbejdsmetode

Et stort antal steder har man benyttet forskellige dyppemetoder, som ofte var ganske simple (tønder eller kar med imprægneringsvæske). Metoderne er dog at regne som håndværksmæssige metoder og vil derfor ikke blive omtalt nærmere her.

Imprægneringsmidler

Såvel uorganiske (kobber, krom, arsen og eventuelt fluorid og dinitrophenol) som organiske midler (indeholdende PCP og terpentin/mineralolie eller tjæreolie) har været benyttet ved almindelige dyppeteknikker. Dinitrophenol udgik i 1953 og PCP ca. 1970.

Bilag 2 beskriver de enkelte imprægneringsmidler nærmere.

Miljøbelastning

Kilder til forurening fra dyppemetoder er bl.a.:

spild, overløb m.v. fra dyppekar

afdrypning af færdigimprægneret træ

håndtering og oplag af kemikalier (imprægneringsmidler)

affald/slam fra imprægneringsbeholdere

Det vurderes /1/, at mulighederne for spild har været store. Men dels har metoderne primært været benyttet af mindre tømrer- og snedkerværksteder, og dels har kemikalierne repræsenteret en vis værdi.

3.3.6. Diffusionsmetoder

Arbejdsmetode

Diffusionsbehandling kan kun gennemføres på fugtigt træ og er en langvarig proces (4-8 uger). Behandlingen kan give en meget dyb indtrængning af imprægneringsmiddel i træet, men ved fugtforskelle i træet er der risiko for uensartet fordeling af midlet. De anvendte imprægneringsmidler er næsten altid på vandbasis, og fikseringen af midlet kan være tvivlsom /2/. Udvaskningen fra træ, der er imprægneret ved diffusion, er derfor meget større end fra f.eks. trykimprægneret træ.

På Bornholm blev der under anden verdenskrig og måske i andre perioder imprægneret master ved en diffusionsmetode, hvor man påsmurte emnerne en koncentreret pasta af uorganiske midler. Arbejdet blev kun udført i nogle sommermåneder /1, 10/.

I udenlandsk litteratur er beskrevet en diffusionsmetode, hvor træ med et vandindhold på 40 % kortvarigt dyppes i en koncentreret boratopløsning, fjernes fra opløsningen og pakkes ind, hvorefter boraten passivt diffunderer ind i træet på grund af koncentrationsforskellen. Ved denne metode fås en fordeling af borat i træet i løbet af nogle få uger /4/.

Imprægneringsmidler

Et dansk anlæg har benyttet diffusionsimprægnering med en pasta af uorganiske midler indeholdende fluor /1, 10/.

I udlandet (bl.a. USA, New Zealand, England, Malaysia) anvendes diffusionsimprægnering med borforbindelser, både uorganiske borforbindelser og i England også organoborater (trihexylen glycol borat) /4/. Borforbindelser har ikke været anvendt til dette formål i Danmark /10/.

Miljøbelastning

Miljøbelastningen fra imprægnering ved påsmøring af pasta kunne være følgende:

opbevaring og håndtering af imprægneringsmidler

oplag af imprægneret træ

Selve imprægneringsprocessen vurderes umiddelbart at medføre mindre miljøbelastning end imprægnering med opløste (flydende) midler, især på grund af at træet ikke skal afdryppe. Miljøbelastningerne fra den omtalte udenlandske metode er de samme som for dyppemetoderne.