Dr.-Ing. Michael Kern Geschäftsführer

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1 Witzenhausen-Institut Stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse aus Abfällen in Deutschland Mengen, Technik und Beitrag zum Klimaschutz Pratteln, 17. September 2010 Dr.-Ing. Michael Kern Geschäftsführer Witzenhausen-Institut GmbH

2 Gliederung 1. Einführung/Hintergrund 2. Bioabfallsammlung in Deutschland 3. Stand biologische Behandlung 4. Vergärung von Bioabfällen 5. Energetische Verwertung von holzigen Grünabfällen 6. Klimarelevanz Vergärung 7. FAZIT 2

3 Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH gegründet als beratendes und planendes Ingenieurbüro 1989 Schwerpunkt: - Biologische Abfallbehandlung - Biogasanlagen/Kompostierung - Stoffstrommanagement - Tagungen: Kassel Abfall- und Bioenergieforum Witzenhausen-Institut 3

4 Aktuelle Projekte Witzenhausen-Institut - Organisches Stoffstrommanagement - Machbarkeitsstudien: Kreis Stendal Landkreis Hameln-Pyrmont Südliches Rheinland-Pfalz Stadt Oldenburg KDM, Düsseldorf Stadt Darmstadt Kreis Heinsberg Kreis Aachen Werra-Meißnerkreis Nordhausen Kreis Steinfurt Bund /Bundesländer: UBA / BMU Hessen Rheinland-Pfalz Berlin Anlagenplanung: Nassvergärung Bioenergiepark Fulda Biogasanlage Emsland Umrüstung Kompostwerk Ratingen, KDM Ratingen 4

5 Aktuelle Broschüre BMU/UBA 5

6 Was haben diese Bilder gemeinsam? BIOMASSE 6

7 Energiemais Bioabfall Gasertrag: 1 ha Energiemais (45 t FM) = ca. 70 t Bioabfall Bioabfallaufkommen ca. 4 Mio. t Bioabfall entsprechen dem Gasertrag von: = ca. 2,6 Mio. t Energiemais = ca ha Energiemais 7

8 BIOABFALL-SAMMLUNG in Deutschland 8

9 Entwicklung des bundesweiten Bio- und Grünabfallaufkommens ,0 in Millionen Mg/a 8,1 7,6 8,0 6,7 8,1 8,6 8,3 8,3 8,4 8,6 8,8 7,1 5,9 6,0 5,1 4,0 Ø ca. 107 kg Einwohner/Jahr 2,9 2,1 2,0 0, Datengrundlagen: : bvse Zahlen-Daten Fakten : Abfallbilanzen der Länder, Auswertung Witzenhausen-Institut 9

10 Bio- und Grünabfallaufkommen 2007 Niedersachsen Rheinland-Pfalz Bayern Saarland Hessen Baden-Württemberg Nordrhein-Westfalen Schleswig-Holstein Sachsen-Anhalt Bremen Thüringen Sachsen Mecklenburg-Vorpommern Berlin Brandenburg Hamburg Niedersachsen erfasst die 4,5fache Bio- und Grünabfallmenge als Brandenburg Mittelwert = 107 kg/e*a kg/e*a Bioabfall Grünabfall Quelle: Eigene Auswertung auf der Grundlage der Abfallbilanzen der Länder 10

11 Bioabfall-Aufkommen 421 ÖRE (2006) kg E*a Keine Getrennterfassung: - 19% der Städte - 31% der Kreise Keine Biotonne 116 ÖRE (28%) 17 Mio. Einwohner ÖRE ÖRE = öffentlich rechtlicher Entsorgungsträger 11

12 Spezifisches Hausmüllaufkommen differenziert nach öre mit und ohne Biotonne 300 kg je Einwohner und Jahr + 47 kg/e bzw. +25% mit Biotonne ohne Biotonne + 24 kg/e bzw. +18% Mit Biotonne ohne Biotonne Mit Biotonne ohne Biotonne 0 Städte Landkreise Datengrundlage: Abfallbilanzen der Länder 2006, eigene Erhebungen öre ohne Biotonne oder kleiner/gleich 5 kg (Ew*a) Aufkommen organischer Abfälle werden als nicht angeschlossen bewertet 12

13 STAND DER BIOLOGISCHGEN ABFALLBEHANDLUNG 13

14 Biologische Abfallbehandlung in Deutschland Verbrennung Kompostierung Baum- und Strauchschnitt Vergärung krautig Grünabfälle (Winter/Sommer) Landschaftspflegematerial Bioabfall (ländlich/städtisch) org. Gewerbeabfälle Küchenabfälle Speiseabfälle holzig zunehmende Feuchte zunehmende Struktur 14

15 Verwertung von biogenen Stoffströmen stofflich 80-90% Kompostierung/ direkte Verwertung ca Kompostierungsanlagen 11,2 Mio. Kapazität/a stofflich energetisch 10-15% Vergärung ca. 85 Vergärungsanlagen 1,7 Mio. Kapazität/*a * = incl. Co-Vergärung energetisch??? Verbrennung? 15

16 Umsetzung der Kompostierung Offene Mietenkompostierung Vollständig eingehauste Kompostierungsanlagen 16

17 Biogas Anlage Samstagern, Zürich (CH) ca t/bioabfall 17

18 Biogasanlage im städtischen Bereich 18

19 Vergärung von Bioabfall 1 Mg Bioabfall = Nm³ Biogas 1 Nm³ Biogas (ca % Methan) = 6 kwh Strom: kwh Wärme: kwh abzügl. Wärme + Strombedarf 19

20 Marktübersicht Vergärungsanlagen 20

21 Vergärungsverfahren Fermentation Preßsaft Trockenfermentation, diskontinuierlich Nassfermentation Trockenfermentation, kontinuierlich 21

22 Herzstück: der liegende Pfropfenstromfermenter 22

23 23

24 Trockenfermentation nach dem Kompoferm -Verfahren 24

25 25

26 Gärstoffrest 26

27 Biogasanlage als Vorschaltanlage vor der Kompostierung Vergärungsanlage Weißenfels (Kompogas-Anlage) t/a, 350 kwel 27

28 Humus- und Erdenwerk Niddatal-Ilbenstadt Luftbild Vergärung

29 Energieerzeugung aus Grünabfall (Teilströme) Ca. 4,2 Mio. Tonnen Grünabfall 29

30 Aufbereitung und Verwertung von Grüngut Sieb Grünabfall Shredder Feinfraktion (~ 70 Gew. %) Kompostierung Grobfraktion (~ 30 Gew.%) Feuerung 30

31 Ergebnis der Aufbereitung (grob geschreddert, Siebschnitt 30 mm) Vol % 50 : 50 Gew. % 1/3 : 2/3 energetisch stofflich 31

32 Mischung von Waldholz mit aufbereiteten Grünabfällen vor der Zudosierung in die Verbrennung 32

33 Umwelt- und Klimabilanz 33

34 Klimagasbilanz Einsparung Belastung Gutschrift Kompost Gutschrift Dünger Sammlung Anlage Ausbringung Gutschrift Energie Saldo Kompostierung Status Quo Geringe Klimabelastung durch Kompostierung Kg eingesparte CO2 Äquivalente pro Tonne Bioabfall Quelle: ifeu und Partner 2008: Optimierung für einen nachhaltigen Ausbau der Biogaserzeugung und Nutzung in Deutschland 34

35 Klimagasbilanz Einsparung Belastung Gutschrift Kompost Gutschrift Dünger Sammlung Anlage Ausbringung Gutschrift Energie Saldo Kompostierung Status Quo Kompostierung Energiegutschrift Klimagutschrift (ca. 160 kg CO2/Mg Bioabfall Vergärung Optimiert Vergärung Kg eingesparte CO2 Äquivalente pro Tonne Bioabfall Quelle: ifeu und Partner 2008: Optimierung für einen nachhaltigen Ausbau der Biogaserzeugung und Nutzung in Deutschland 35

36 ÖKOBILANZ Bewertung der Umweltwirkungen UMWELTPROBLEMFELD Treibhausgaseffekt Ressourcenverbrauch WIRKUNGKATEGORIEN Treibhausgaspotenzail Mineralische Rohstoffe Energie Wasser Erneuerbare Energie Nicht erneuerbare Energie Eutrophierung Eutrophierungspotenzial Versauerung Photooxidantienbildung Versauerungspotenzial VOC NMVOC Ökotoxizität Humantoxitität Abfall Wirkfrachtpotenzial Wasser Wirkfrachtpotenzial Atmosphäre Siedlungs-, Sonder- u. Radioaktiver Abfall 36

37 vergären kompostieren recyclenn ZUKUNFT organisches Stoffstrommanagement verbrennen 37

38 FAZIT/AUSBLICK Weitere Bioabfallpotenziale können erschlossen werden - Biomasse im Restabfall - Steigerung der Grünabfallerfassung Energetische Verwertung holziger Abfälle - Vor oder nach dem Kompostierungsprozess (Siebüberlauf) (Sicherstellung Strukturanteil für Kompostierung) Vergärung hat i.d.r. klare ökologische Vorteile, da Stoff- und Energiekreislauf geschlossen werden Ziel: Organisches Stoffstrommamangent: - Kompostieren Vergären Verbrennen Recycling Situation vor Ort Prüfen und optimieren Die stoffliche und energetische Nutzung von Bioabfällen ist eine sinnvolle und i.d.r. wirtschaftliche Maßnahme zum Klima- und Ressourcenschutz 38

39 Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH Werner-Eisenberg-Weg 1, WITZENHAUSEN Tel: / 39