Vesijalanjäljen laskenta, case kaivos.

SAM (Sustainable Acceptable Mining)
Vesijalanjäljen laskenta,
case kaivos
Kaivostoiminta ja kestävä kehitys
11.6.2014 Joensuu
Elina Saarivuori, VTT
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
2
SAM (2013-2015)
Sustainable Acceptable Mining
Eco-efficiency,
environment
OPERATIONAL
PHASE
SOCIALLY ACCEPTABLE
AND SUSTAINABLE
MINING INDUSTRY
PREOPERATIONAL
PHASE
Social licence to operate,
planning process
POSTOPERATIONAL
PHASE
New business and
service concepts
Mukana kaikki kolme kestävän
kehityksen elementtiä: ympäristö,
talous ja sosiaaliset/ yhteiskunnalliset
vaikutukset:
- Sosiaalinen toimilupa
- Vesi ympäristökysymyksenä
- Uudet liiketoiminta- ja
palvelukonseptit
Tulevaisuuden ennakointi, visio ja
kaivannaisteollisuuden tiekartta
ohjaavat tutkimusta
Yritysyhteistyö case-tapausten kautta
Laaja kansainvälinen yhteistyö
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Vesijalanjälki & SAM
Tavoitteena on luoda kaivosteollisuuden käyttöön
sopiva vesijalanjäljen arviointimenetelmä, joka
perustuu ISO 14046 vesijalanjälkimetodologiaan ja
jonka tulos on helposti kommunikoitavissa.
2 case-tutkimusta:
Pyhäsalmen kaivos edustaa elinkaaren loppuvaiheessa
olevaa maanalaista kaivosta.
Kittilän kaivos edustaa muutaman vuoden toiminnassa
ollutta kaivosta, tarkastellaan avolouhos-/maanalaista
toimintaa.
3
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Veden laatu on yhtä tärkeä kuin veden määrä
Veden käyttö
VETTÄ
KULUTTAVA
KÄYTTÖ
VEDEN LAATUA
PILAAVA KÄYTTÖ
Veden saatavuus
heikkenee
Vesi muuttuu
käyttökelvotomaksi
VEDEN TOIMINNALLISUUS
VÄHENEE
Aiheutuu ympäristövaikutus
4
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
Miksi vesijalanjälki?
Makea vesi on epätasaisesti jakaantunut arvokas
luonnonvara, jonka saatavuus on vaarantunut ihmisen
toiminnan sekä ilmaston muuttumisen takia.
Tarvitaan tietoa ja ymmärrystä veden käytön vaikutuksista
Yrityksiä kohtaan lisääntynyt paine tarttua aiheeseen
Vesijalanjälki on menetelmä, jota on kehitetty tähän
käyttötarkoitukseen
Keskeisiä teollisuussektoreita vesijalanjäljen kannalta:
Elintarvike-, tekstiili-, kaivos-, metsä-, öljy- ja kemianteollisuus
Suomen etuina ovat hyvät vesivarat, prosessien vesitehokkuus ja teknologiaosaaminen sekä tehokas vedenpuhdistus.
Vesivastuullisuus ulottuu kuitenkin koko tuotantoketjuun
1/12/2015
5
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
6
Mikä on vesijalanjälki
Vesijalanjälkistandardi ISO 14046 on hyväksytty vastikään
Perustuu elinkaariarviointiin (ISO 14044 LCA-standardi)
Vesijalanjälki kertoo aina vaikutuksesta
Veden laatu on yhtä tärkeä kuin veden määrä
Paikalliset/alueelliset vaikutukset on otettava huomioon
(karakterisointikertoimet, laatu- ja saatavuusindeksit). Myös
välilliset vaikutukset ilmasta tai maaperästä otetaan
huomioon.
Laskentaesimerkkejä erillisessä Teknisessä Raportissa, jonka
on valmisteilla.
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
7
Vesijalanjälki voi olla itsenäinen
indikaattori tai osa LCA:ta
LCA
Water
footprint
(profile)
Water
availability
footprint
Sisältää kaikki
ympäristövaikutukset
Sisältää kaikki veteen
liittyvät vaikutukset:
- Rehevöityminen
- Happamoituminen
- Toksiset vaikutukset
- Veden saatavuus
- jne
Huomioi vaikutuksen
veden saatavuuteen
(veden määrä ja laatu)
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
8
Water availability footprint (WAF)
(Boulay et al. 2011)
Arvioi tuotteen/prosessin/
organisaation vedenkäytön
vaikutusta veden saatavuuteen
Huomioi kolme näkökulmaa:
Määrä
• input, m3
• output, m3
Laatu
Paikallisuus
• Vesiniukkuusindeksi
• Input
• Output
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
9
Case: Pyhäsalmen kaivos
Source: http://www.first-quantum.com/Our-Business/operating-mines/Pyhasalmi/default.aspx
Maanalainen kaivos Pyhäjärvellä, Pohjois-Pohjanmaalla
Omistaja kanadalainen First Quantum Minerals Ltd.
Tuottaa kupari-, sinkki- ja pyriittirikastetta
Kaivos työllistää 212 henkilöä
Suomen suurin ja Euroopan syvin toimiva perusmetallikaivos
Avattu vuonna 1962 ja ennakoitu sulkemisajankohta on vuonna 2018
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Mitä laskettiin?
Vaikutus veden saatavuuteen koko arvoketjun osalta,
sisältäen Pyhäsalmen kaivoksen, siellä käytettävät
kemikaalit ja materiaalit sekä kuparikonsentraatin
sulatuksen kuparituotteeksi.
Kaivoksen infrastruktuuri ei ole mukana.
Funktionaalinen yksikkö on 1 t kuparianodia
10
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
11
Tuotejärjestelmä
Haihdunta
hulevedet
sadanta
haihdunta
PYHÄSALMEN KAIVOS
Porausvesi
Energia
Polttoaineet
CaO
Vesi
Vesi
Energia
Kemikaalit
CaO
LOUHINTA
LLLLLLL+
MURSKAUS
Porausvesi +
kaivosvesi
JAUHATUS
Veden
kierrätys
RIKASTUS
Cu-ekv
SAOSTUS +
LASKEUTUS
ALTAAT
Selkeytetty vesi
Konsentraatti Cu-ekv (Cu, Zn, pyriitti)
Energia
Kemikaalit
Vesi
SULATTO
Lopputuote: 1 t Cu-anodi
Haihdunta
Puhdistettu
jätevesi
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
12
1/12/2015
Dataa koko tuoteketjun osalta
CHEMICAL 1
CHEMICAL 2
Quantity
Location
Quantity
Quality
Location
Quality
CHEMICAL 3
ENERGY
MATERIAL 1
Quantity
Quantity
Quantity
Location
Quality
Location
Quality
COPPER MINE
Quantity
Location
CHEMICALS
MATERIALS
ENERGY
Quantity
Quality
COPPER REFINERY
Quantity
Location
Quality
Location
Quality
Product: 1 t COPPER ANODE
Location
Quality
MATERIAL 2
Quantity
Location
Quality
Etc…
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Lähtötiedot
1) Pyhäsalmen kaivos
- tuotanto
- energia- ja raaka-ainesyötteet, määrä ja alkuperä
- sivutuotteet ja jäte
- otetun veden määrä ja laatu ja tyyppi
- jäteveden määrä ja laatu
- sadanta, haihdunta
- jatkojalostus
2) Muu tuotejärjestelmä
- Tietopankkidata
- Teollisuuden standardit/ kirjallisuus
13
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
14
Tuotejärjestelmä
FINLAND
Finland
pH control and washing chemicals
Flotation chemicals
Dust binder
Explosives
Mine operations
+
Copper refining
Sweden
Water treatment chemicals
Steel grinding balls
Switzerland
Flotation chemical
”Europe”
Defoamers
Flocculants
Czeck republic
Poland
Steel grinding balls
Filter washing chemicals
China
Flotation chemical,
collector
Map: Classification of world’s surface waters. Source: Boulay et al. 2011
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Pyhäsalmen vesitase
INPUT
=
OUTPUT
MINE AND
CONCENTRATION PLANT
Mine water
PONDS
15
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
16
Veden käyttö ja kulutus tuoteketjussa
38% evaporated
12% integrated to by-products
and tailings
11% integrated to concentrate
39% temporarily accumulated
in ponds
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Vaikutus vedenkäyttäjiin
Veden laatu muuttuu luokasta 2a luokkaan 2c
Domestic 2 ja teolliset käyttäjät potentiaalisia kärsijiä
17
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
18
Water availability footprint
Vesijalanjälki
240 litraa H20 eq/ t kuparianodia
Stressivaikutuksen jakautuminen
55% kaivostoiminta
37% kemikaalit ja raaka-aineet
7% jatkojalostus
1% energia ja kuljetukset
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
19
Kuparituotteen rehevöitymispotentiaali
(kg P eq /t)
kg /Pt eq
/ t copper
0,4 kg0,4
P eq
copper
anodeanode
•
•
ReCiPe vaikutusarviointimenetelmä huomioi makean veden rehevöitymispotentiaalia
laskettaessa vain fosforipäästöt, koska fosfori on tyypillisesti rehevötymistä rajoittava
tekijä järvissä (Crouzet et al. 1999).
Typpipäästöt ovat kuitenkin kaivoksissa olennaisempia, ja voivat aiheuttaa
rehevöitymistä jos järvi on typpirajoitteinen
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
20
Yhteenveto (1)
Vesijalanjälkimenetelmä on sovellettavissa kaivoksille ja
kaivostuotteille
Tarvittavat tiedot kaivostoiminnasta melko helposti saatavilla
Sekundäärisen lähtötiedon käyttö osin välttämätöntä
Vesijalanjälki lisää ymmärrystä tuotesysteemin vesivirroista,
vedenkäytön vaikutuksista ja auttaa löytämään “hotspotit”
Laskennassa huomioitava paikalliset olosuhteet (pintavesi ja
pohjavesi)
Muut vedenkäyttäjät, kilpailu vedestä
Pintaveden ja pohjaveden erottaminen: erilaiset käytöt, laadut ja
niukkuudet
Haasteena oikeanlaisen niukkuusindeksin käyttäminen
Esim. Pyhäsalmella ihmiskäyttöön soveltuva pohjavesi on niukka
resurssi.
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Yhteenveto (2)
Vesijalanjälki ei yksin kerro toiminnan tai tuotteen
kaikista vesistövaikutuksista
WAF-menetelmää täydentämään soveltuvat muut
vesistövaikutuksista kertovat indikaattorit
Rehevöityminen
Happamoituminen
Toksisuus
jne
21
SAM (Sustainable Acceptable Mining)
1/12/2015
Kiitos!
Lisätietoja:
[email protected]
[email protected]
22