미국에서의 유해폐기물과 타이어소각 및 멕시코 시멘트 산업(환경보건 문제점들)

에너지정의네트워크 Mike Ewall & Katy Nicholson

(Web Site : www.EnergyJustice.net/cementkilns)

1. 미국에서의 시멘트 현황

	☐ 슬라이드 내용 ·미국에는 107개의 kiln이 있다. ·지구정의단체로부터 받은 지도에는 137개의 킬른이 있는데 이것은 석회 킬른이 포함되어 있기 때문이다. ·14개의 시멘트 킬른에서는 유해 폐기물을 소각한다. ·다른 3곳의 소량 골재 킬른(LWAK)은 유해 폐기물을 소각한다.

2. 멕시코의 시멘트 공장

	☐ 슬라이드 내용 ㅇ 8개주 30개 공장 - 시멘트 생산이 93년도부터 점차적으로 상승하였고, 수출은 110%나 증가하였으나 기대이하이다. - GCC와 CEMEX는 US 시장에 직접적으로 투자한다. - Lafarge는 멕시코 중앙지역에 시설을 도입함으로써 멕시코 시장에 참여하였다.
	☐ 설 명 멕시코에는 30개의 시멘트킬른이 있다. 6곳은 타이어를 소각한다. 1996년 현재, 21개의 멕시칸 킬른이 유해폐기물소각을 허가받았다. 1996년 정보에 따르면, 멕시코소재 29개 공장중의 21개 시멘트공장은 킬른에 유해폐기물을 소각할수 있는 허가를 조건부로 받았다. 1997년 현재 시멘트 산업대표자에 따르면 약70,000톤가량의 유해폐기물과 대체연료가 멕시코에서 소각되고 있다.

3. 시멘트 제조

☐ 슬라이드 내용

O 전과정이 환경파괴적이다.

- 석회석의 추출과 채굴

- 물질의 이동

- 킬른에 혼합

- 유해 소각재(시멘트 킬른 분진)

O 시멘트 킬른

- 에너지 집약적이고 특히 습한 시멘트에서 더 강함

- 화석재료만으로 소각할때에도 주요 공기오염 물질이 배출되고 폐타이어와 유해폐기물을 소각할때에는 더 심각해짐

☐ 설 명

기존의 시멘트 생산은 환경적으로 많은 문제점을 야기할 수 있다. 석회와 다른 물질의 계속적인 추출은 지구에 많은 타격을 준다. 분쇄나 저장과정에서 배출된 물질의 불완전한 수송은 엄청난 양의 분진을 양산한다. 펜실베이아주 Spring Township에서는 분진 때문에 낮에도 라이트를 점등한채 운전해야한다.

대부분의 학생들이 천식을 앓고 있다. 임의의 연소과정 때문에 킬린의 소성과정은 공기오염물질(카본 모노사이드, 서퍼 다이옥사이드, 니크로젠옥사이드 등 특이한 물질)을 양산한다.

시멘트 분진이 석회석이 추출된 채석장으로부터 퇴적되거나 도시 매립장에 매립된다면 그것은 토양과 물을 오염시킨다.

4. 시멘트 생산 과정

☐ 슬라이드 내용

- 석회석(70%) 또는 주요 물질(점토, 알루미늄 산화물, 철, 규산)이 추출됨

- 물질들은 연마되고 개별적으로 저장됨

- 물질들은 시멘트의 형태에 따라 독특한 배합으로 이루어져있고 매우 고운 입자를 생산하기 위하여 연마된다.

- 혼합물은 회전하는 킬른에 놓여지고 물리·화학적인 반응을 이끌어내기위해 약 1,500도의 높은 온도로 가열된다. 열이 재료를 분해하기 위해 사용되는 이 과정을 소성(Calcination)이라고 한다.

- 시멘트의 전 단계인 ‘클링커’라 불리는 새로운 물질이 생성되고, 호두모양의 작은 공으로 구성되어 있다.

- 클링커는 연마되고, 석고와 혼합되어 포장된다. 이 시멘트라 불리는 제품이 모래와 돌과 다른 물질과 물과 함께 혼합될때 콘크리트가 만들어진다.

- 킬른내의 석회석이 클링커로 변질되는 소성과정은 앞에 언급한 것이 기본적인 과정이다. 이 과정은 킬른의 반대편에 연료를 주입하여 태움으로써 상당한 양의 에너지가 공급되고, 그것은 시멘트 생산에서 주요한 비용지출을 의미한다.

5. 습식·건식 킬른 과정

☐ 슬라이드 내용

O 습식 처리(구 방식)

- 물질이 물과 함께 분쇄기에서 회전볼을 사용하여 갈린다

- 로터리 킬른에서 산출되는 슬러리

- 1450도의 처리온도

- 건식 처리보다 더 많은 에너지가 소모

O 건식 처리(신 방식)

- 수직의 롤러 분쇄기또는 회전볼을 사용하여 갈리는 물질

- 혼합된 킬른 재료와 예열기 타워 또는 로터리 킬른으로 보내짐

O 에너지 집약적인 연소와 함께 로터리 킬른에서 소각됨

O 클링커는 조작을 통해 식혀진다.

6. 시멘크 킬른의 건식처리과정

☐ 슬라이드 내용

7. 시멘트 킬른의 에너지 사용

☐ 슬라이드 내용

O 시멘트 1톤에 평균적으로 4.4백만Btu가 필요하다.

O 400파운드의 석탄에 상응하는 양이다.

O 사용연료의 형태

- 석탄

- 석유

- 천연가스

- 유해폐기물

- 폐타이어

- 생활폐기물

- 플라스틱

- 오니 슬러지

8. 화석연료 비용의 상승

☐ 슬라이드 내용

O 세계적 수요의 증가와 부분적인 석유와 천연가스 가격의 상승으로 석탄가격이 상승함

9. 화석연료 비용의 상승

☐ 슬라이드 내용

O 오일가격은 전세계적으로 상승하고 이것은 수요의 증가를

더 이상 공급할 수 없다는 것을 의미함

10. 화석연료 비용의 상승

☐ 슬라이드 내용

O 북아메리카 천연가스 생산량은 2002년경에 절정에 달할 것이다.

O 가격은 최근 3배나 상승하였다.

O 멕시코는 미국에 수출하였으나 지금은 수입한다.

11. 왜 대체연료를 사용하는가?

☐ 슬라이드 내용

O 다양한 연료 사용

O 세금 인센티브

O 정부 지원과 융자

O 환경적인 이점

O 폐기물처리 이윤

12. 미국의 타이어 소각

☐ 슬라이드 내용

O 미국 폐타이어의 52%가 소각된다

13. 미국 타이어 소각의 상승

☐ 슬라이드 내용

O 미국 폐조각타이어 시장 분포 현황(1990-2007)

14. 왜 대체연료를 사용하는가?

☐ 슬라이드 내용

조각타이어(고형연료제품, TDF)	단위(백만개)
시멘트 킬른	58.0
펄프 및 제지공장	39.0
전기제품 활용	27.0
타이어 전용 소각장	10.0
산업 보일러	21.0
총 폐타이어 활용	155.1
제품
고무 분쇄기(Ground Rubber)	37.5
파쇄/펀칭/분쇄	6.1
토목공사	49.2
농업	3.1
전기 아크로	1.3
수출	6.9
총 사용량	259.2

O 37%의 미국타이어가 시멘트킬른에서

소각된다

O 미국의 시멘트 킬른은 미국의 모든 폐타이어 중 19%를 소각한다.

O 이것은 또한 환경오염을 심하게하고 공동 집단의 투쟁이 있어왔다.

15. 멕시코의 시멘트 킬른 소각

☐ 슬라이드 내용

O 1990년대 초 - 시멘트 회사들은 1년 동안 대체연료 소각을 허가받았다.

O 1996년 - 멕시코 환경부(SEMARNAT)는 시멘트 회사들과 함께 폐기물 소각기준을

정하고 계속적인 폐기물 소각을 허용하는 협정을 맺었다

O 2001 - 시멘트 산업과의 협정이 확대되었다.

O 2002. 12월 - 대체연료에 대한 공식기준이 승인되었다.

O 현재 거의 모든 시멘트 킬른에서 5%-30%의 대체연료 소각이 허용된다.

O 현재 6개의 시멘트 킬른에서 타이어를 소각한다.

- CEMEX Ensenada

- CEMEX Hermosillo

- CEMEX Monterrey

- CEMEX Colima

- Cementos Apasco plant in Apaxco

- Cementos de Chihuahua plant in Samalayuca

16. 멕시코 시멘트 산업 연료

☐ 슬라이드 내용

2001년 시멘트 산업 비율

시멘트 에너지 사용	1990	1996	2001
Cal/Kg(시멘트)	963	845	820

- 모든 시설은 더 효율적인 건식방식이고 시멘트 산업은 에너지 효율성의 상당한 증진을 만들어왔다.

- 최근의 변화는 오일 연료의 사용에서 석유, 석탄, 대체연료로 이동하였다.

- 오일 연료의 불안정함은 석유코크스의 가격과 대체연료의 비용과 인센티브를 더 좋게 한다.

17. 멕시코 시멘트산업 대체연료

☐ 슬라이드 내용 - Used Oils and Solvents(폐오일과 솔벤트) - Bottoms of Distillation Columns(증류탑) - Paints, Thinners, Varnishes(페인트,시너,니스) - Contaminated Hydrocarbons(오염탄화수소) - Greases and Waxes(그리수와 왁스) - Organic and Refining Sludge(유기 및 정제슬러지) - Perforation Cuts - Contaminated Solids(오염된 토양) - Used Catalytic Converters(촉매 컨버터)	- Resins(합성수지) - Textiles(직물) - Leather(가죽) - Rubber(합성수지) - Woods(목재) - Plastics(플라스틱) - Papers(제지) - Tires(타이어) - Contaminated Soils(오염토양)

18. 다이옥신 진실

- 다이옥신과 푸란	(무색 액체, 나일론재조용)은 과학계에서 가장 강한 유해화학물로 알려져있다.

- 다이옥신은 무정자증, 학습장애, 자궁내막증, 선천성결손, 번식장해, 면역시스템 파괴, 암 등을 일으킨다.

- 다이옥신 노출의 93%가 육류와 유제품으로부터 나온다.

19. 다이옥신 노출

20. 다이옥신 생성 방법

- 다이옥신은 탄화수소(화석연료, 타이어, 유해폐기물)와 염소(석탄, 타이어, 일부 유해폐기물)가 산소와 소각되면 생성된다.

- 다이옥신 방출은 이럴 때 증가된다.

·연료와 폐기물에 더 많은 염소가 있을 때

·금속촉매제가 존재할 때

·가스가 낮은 온도범위(200~450도)에 머물러 있을 때

21. 시멘트 킬른에 나타나는 오염물질

- 이산화탄소(지구온난화가스)

- 산성가스, 산화질소, 아황산가스

- 납과 수은, 카드뮴과 6가 크롬이 포함된 16가지 중금속

- 다이옥신과 퓨란, PAHs를 포함하는 불완전한 연소물

22. 시멘트 킬른에 나타나는 오염물질

- 시멘트 킬른내에 최상의 단계에서 방출된 퇴적물에서 증가하고, 시멘트킬른 내에서 비산배출이 일어난다.

- 액상유해폐기물을 소각하고 저장하면 비산배출이 낮은 지점에서(시멘트 킬른과 배출구, 저장탱크, 압력밸브 등) 다양한 부분을 통해 배출되고, 로터리킬른과 펌프을 통하여 배출지점이 옮겨지기도 한다.

23. 신뢰할 수 없는 소각 테스트

- 규정에 의해 실시되는 방출은 일반적으로 최적의 상태의 비정기적인 테스트를 기초로 한다.

- 테스트는 시작점과 종료점 최상점을 반영할 수 없다.

- 테스트는 일반적으로 온도와 공기흐름, 다른 기기상태에 주의를 기울여 행하여진다.

- 한지점이 통과할 때까지 샘플링을 여러 번 할 것이다.

- 테스트는 매우 간헐적이다.

24. 계속적인 방출 감시

- 일반적으로 황산화물, 니트로겐, 산소, 이산화탄소, 산화질소와 불분명한 물질이 사용된다.

- 암모니아, 이산화탄소, 산화질소, 산성개스, 불완전한 오염물질(PICs)

- 금속 : 안티몬, 비소, 바륨, 카드뮴, 그롬, 납, 망간, 수은, 은, 니켈, 아연 등

25. 미국의 시멘트킬른 분진

- 많은 양의 미세한 물질이 시멘트 킬른 내에 뜨거운 가스와 함께 흘러나온다.

- 사일론, 전기집진기과 같은 오염집진시설 및 백에 수집된 것은 외부장소에 매립된다.

- 약 4만톤의 시멘트킬른 더스트가 매년 처리된다.

- 1990년대는 클링커 100톤을 생산할때마다 평균 9톤의 시멘트킬른더스트(CKD)가 생산되었다.

- 건식 시멘트킬른은 일반적으로 CDK 생산량이 더 많다.

- 몇 가지 시멘트킬른더스트는 시멘트 상품으로 재활용된다.

26. 유익한 사용

- 미국 EPA에 의해 유해폐기물로 인식되지 않는다

- 토양 안정화

- 폐기물의 고형화 및 안정화

- 시멘트 대체

- 아스팔트 포장

- 곡물 강화제

27. 시멘트킬른먼지(CKD)는 무엇인가?

- 이산화탄소

- 독성 금속 : 안티몬, 비소, 바륨, 카드뮴, 그롬, 납, 망간, 수은, 은, 니켈, 아연

- 다이옥신, 퓨란

28. 유해폐기물을 소각할 때 시멘트킬른먼지(CKD)의 독성이 더 크다

- 유해폐기물은 시멘트킬른먼지나 클링커내에 흡수되어 공기중으로 방출된다.

- 유해폐기물을 사용하는 것은 시멘트킬른먼지의 양을 104% 생산한다.

- 납 농도는 250% 높다

- 카드뮴 농도는 150% 높다

- 크롬 농도는 50% 높다

- 셀레늄의 농도는 100% 높다

- 다이옥신은 700배 많다

29. 타이어 퇴적문제

- 타이어는 건강문제를 야기시킨다.

- 인화성이다

- 처리비용이 높다

- 멕시코로 보내는 타이어는 수입제한이 많지 않다.

- 매년 4천만개의 타이어가 멕시코에서 폐기된다.

- 변두리 도시의 야적 타이어 수

30. 미국 고형연료

- 일반 정보

·2003년 : 1억3천만개의 조각타이어가 연료로 사용되었다.(발생량의 45%)

·조각 또는 원형 타이어

- 장점들

·타이어는 오일과 동일한 양의 에너지를 생산하고, 석탄보다 25% 에너지가 높다.

·고형연료 잔재물은 석탄보다 낮는 중금속을 함유하고 있다.

·미국 석탄(유황석탄)과 비교했을때 질소산화물 방출이 더 낮았음.

- EPA(미국 환경부)

·기관은 포틀랜트 시멘트 킬른과 다른 산업시설에 타이어의 신뢰할 수 있는 사용을 지원한다.

31. 멕시코의 미국 타이어

- 멕시코-미국 국경선에 수백만톤의 조각타이어가 있다.

-‘국경선 2012’는 재활용과 재사용과 같은 생산적인 방법으로 타이어를 소진하는데 활용될 계획이 있다.

-‘국경선2012’는 미국환경보호기관과 멕시코 환경부(SEMAENAT)에서 주관하는 10년 계획이다.

32. 멕시코-미국 타이어

- 텍사스, 캘리포니아, 콜로라도에 상당히 많은 양의 타이어더미가 야적되어 있다.

33. 타이어의 화학적인 연소

- 타이어에 사용된 일반적인 형태의 재료들
·인조고무 ·자연고무 ·유황과 유황 혼합물 ·규소 ·페놀수지 ·철사 ·기름 : 방향제, 나프텐, 파라핀	·섬유 : 폴리에스테르, 나일론 ·석유 ·도료 : 아연산화물, 티탄늄산화물 ·카본 블랙 ·포화산성 ·불활성 물질

34. 타이어 화학연소

- 타이어의 높은 아연수치는 시멘트 킬른이 많은 비율의 조각타이어 사용을 금지시킨다. 아연이 포클랜트 시멘트 형성에 문제점을 일으키고 그 문제를 더 어렵게 만들것이다.

- 타이어는 방사형 철강벨트에 많은 양의 아연을 가지고 있다. 철강벨트를 제거하는 것보다 소각하는 것이 낫고, 아연 함유량의 높고 낮음은 주요 고려사항이었다.

구 분	비 율	광물원소분류
수 분	0.65	아 연	1.52
재	4.78	카드뮴	0.378
탄 소	83.87	철	0.321
수 소	7.09	염 소	0.149
니트로젠	0.24	크 롬	0.0097
유 황	1.23	불화물	0.001
산 소	2.17	카드뮴	0.0006
총 계	100	납	0.0065

35. 타이어소각재 구성

구 성	샘플1	샘플2	샘플3
총 탄소(%)	0.071	0.258	0.164
알루미늄	0.128	0.283	0.206
비소	0.002		0.001
카드뮴	0.001	0.001	0.001
크롬	0.978	0.068	0.523
구리	0.255	0.32	0.288
철	95.713	96.721	96.217
납	0.001	0.001	0.001
마그네슘	0.058	0.059	0.058
망간	0.058	0.307	0.416
니켈	0.241	0.093	0.167
포타슘	0.01	0.015	0.012
실리콘	0.34	0.246	0.293
소디움	0.851	0.701	0.776
아연	0.052	0.16	0.106
주석	0.007	0.006	0.006
유황	0.766	0.762	0.764

36. 타이어소각재 화학적 구성

함유	함유율	함유	함유율
아연	51.48%	마그네슘	0.50%
납	0.22%	소디움	0.01%
철	6.33%	포타슘	0.01%
크롬	0.03%	마그네슘 산화물	0.36%
구리	0.55%	주석	0.03%
니켈	0.03%	실리콘	6.85%
비소	0.02%	카드뮴	0.05%
알루미늄	0.76%	탄소	32.20%
		총	99.43%

37. 타이어 염소

- 아로마 안료 오일

-‘세척벨트’가황처리

- 할로겐 부틸기 고무 라이너

- 캘리포니아 연구 : 타이어는 서부 석탄의 염소 수치보다 2-5배 높다.

- EPA 서베이 : 타이어의 염소 수치는 역청탄의 평균보다 2% 높다

38. 타이어 소각의 다이옥신 방출

데이터	고형연료 내용물	다이옥신/퓨란
4 캘리포니아 시멘트 킬른	<20%	53%-100% 사이 증가됨
5 캘리포니아 시멘트 킬른		37%와 247% 증가됨 54%와 55% 감소됨
빅토빌 CA 시멘트 킬른	24.60%	다이옥신 : 139%-184% 증가 퓨란 : 129% 증가
쿠퍼티노 CA 시멘트 킬른		30% 증가
Davenport CA 시멘트 킬른	30%	다이옥신 : 398%-1425% 증가 퓨란 : 58%-2230% 증가
Davenport CA 시멘트 킬른	20%	25% 증가
Lucerine Valley CA 시멘트 킬른	20%	다이옥신 증가
Chester PA Paper Mill	4-8%	4,140% 증가
U lowa, Iowa시, IA Industrial Boiler	4%	44% 감소
U lowa, Iowa시, IA Industrial Boiler	8%	83% 감소

39. 타이어 고형연료 방출

- 타이어 소각에 대한 방출 데이터는 다양하다

- 몇가지 연구는 타이어 혼합물과 100% 석탄과의 비교이고, 다른 연구는 혼합연료와의 비교이다.

- 석탄의 화학적 구성은 석탄 형태와 산출지에 따라 다양하다.

- 데이터는 시멘트 킬른과 제지분쇄기 또는 다른 산업적인 보일러로부터 측정한 것이다.

- 운영상태는 매우 다양하다.

40. 타이어 고형연료 방출

- 공통적인 추세는 TDF와 석탄혼합물 또는 100% 석탄과 비교하는 것이다.

증가	증가 가능성	감소
크롬	비소	불화물
구리	바륨	질소 산화물
납	베릴륨
니켈	카드뮴
아연	염소
다이옥신/퓨란	염산
PCBs	마그네슘
PAHs	망간
황산화물	수은
일산화탄소
벤젠