ABFALLWIRTSCHAFT UND ABFALLENTSORGUNG

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1 ABFALLWIRTSCHAFT UND ABFALLENTSORGUNG Peter Lechner & Marion Huber-Humer Vorbehandlungsstrategien für komm. Abfall biologisch - thermisch LVA-Nr & 101 Studienjahr 2011/2012

2 Studienjahr 2011/12 LVA & Abfallaufkommen in Österreich (1) (Statusbericht zum BAWP, 2008 Bezugsjahr 2007) Abfallgruppen Mio. t/a Abfälle aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen 3,7 Baurestmassen und Baustellenabfälle 7,8 Ausgewählte Sekundärabfälle (Aschen, Schlacken,...) 2,0 Getrennt gesammelte Altstoffe aus Gewerbe und 2,3 Industrie Übrige Abfälle 16,9 Bodenaushub 25,3 Gesamt 58,0

3 Abfallaufkommen in Österreich (2) (Statusbericht zum BAWP, 2008 Bezugsjahr 2007) t kg/ EW Restmüll Sperrmüll Altstoffe, getrennt gesammelt Biogene Abfälle, getrennt ges. Problemstoffe, getrennt ges. Gesamt Studienjahr 2011/12 LVA & 101 3

4 EU Rechtsvorschriften EU Deponierichtlinie (1999/31/EG) Reduktion des organischen Anteils an deponierten Abfällen - bis 2006 auf 75% - bis 2009 auf 50% - bis 2016 auf 35 % große Unterschiede in der nationalen Umsetzung - Ö, DK, D, NL, Flandern haben Ziel 2016 bereits erreicht - GR und UK wollen Ziele um 4 Jahre verschieben - IRL, SP haben noch keine Strategie vorgelegt Studienjahr 2011/12 LVA & 101 4

5 Studienjahr 2011/12 LVA & Direkte Ablagerung versus Vorbehandlung Reaktionsprozesse Finden IN der Deponie statt Finden VOR der Deponie statt Deponieemissionen können nur zum Teil erfasst werden CH4 = Methan! Emissionen treten großteils während der Behandlung auf, können erfaßt werden bzw. sind nicht relevant CO2

6 Studienjahr 2011/12 LVA & Rechtliche Situation in Österreich Abfallwirtschaftsgesetz (AWG, BGBl. Nr. 325/90) Deponieverordnung (DVO, BGBl. Nr. 164/96) Deponieverordnung (Novelle 2008) AT 4 < 7 mg O 2 /g TM und GS 21 < 20 Nl/kg TM oder GB 21 < 20 Nl/kg TM TOC > 5 % TM 2004 thermische oder biologische Behandlung Ausnahme: MBA < kj / kg TM

7 Deponieklassen Organikanteil (TOC) gemäß DVO 2008 Bodenaushubdeponie TOC < 9% nicht kontaminierte Böden, ausgewählte Baurestmassen Inertabfalldeponie TOC < 3% Deponie für nicht gefährliche Abfälle a) Baurestmassendeponie TOC < 3% Baurestmassen b) Massenabfalldeponie TOC < 5% bzw. stabil z.b. Abfall nach MBA c) Reststoffdeponie TOC < 5% anorganische Stoffe mit geringer Auslaugbarkeit z.b. MVA-Schlacken nach Behandlung Studienjahr 2011/12 LVA & 101 7

8 Studienjahr 2011/12 LVA & Vorbehandlung von kommunalem Müll biologisch MBA. MBT. thermisch MVA. MSWI Mechanisch-biologische Abfallbehandlung Mechanical-Biological Treatment biologisch stabiles Deponiegut, keine Gasbildung Müllverbrennung, Thermische Abfallbehandlung Municipial Solid Waste Incineration, Thermal treatment v.a. Schlacke, nach Vorbehandlung bzw. Immobilisierung inertes Deponiegut

9 Studienjahr 2011/12 LVA & Abfallwirtschaft Vorbehandlungsstrategien Verwertung Rohstoffe Produktion Gebrauch getrennte Sammlung Restmüll biologisch thermisch Deponie Deponie Nach- Nutzung? Biogas thermisch biogene Rohstoffe Produktion Konsum getrennte Sammlung anaerobe Behandlung Kompostierung Kompostierung Boden KS anaerobe Behandlung Biogas Kompostierung Deponie therm. Entsorgung

10 Ziele der Verbrennung Verringerung abzulagernder Mengen, Vorbehandlung vor der Ablagerung Vollständige thermische Oxidation der Organik Zerstörung organischer Schadstoffe Substitution fossiler Brennstoffe (Verringerung?? der CO 2 -Emissionen, Schonung der Ressourcen) Vollständige Desinfektion (infektiöser Abfall) Studienjahr 2011/12 LVA &

11 Ziele der Mechanisch-Biologischen Abfallbehandlung (MBA) Abbau und Stabilisierung der OS (C-Senke) verbesserte Inputkontrolle auf Deponie Verringerung der Deponiegasbildung Verringerung der Sickerwasserbelastung Verringerung des Deponievolumens Verbesserung des Setzungsverhaltens Schadstoffentfrachtung Nutzung einer thermischen Fraktion Studienjahr 2011/12 LVA &

12 Studienjahr 2011/12 LVA & Deponieverordnung : Ablagerung von Abfällen, deren Anteil an organischem Kohlenstoff (TOC) im Feststoff mehr als 5% beträgt ist grundsätzlich verboten Übergangsregelung für einzelne Bundesländer ist am ausgelaufen 5(6): Die Ablagerung von Rückständen aus thermischen Prozessen, ausgenommen Aschen aus Anlagen, in denen ausschließlich Biomasse verbrannt wird, in einer Massenabfalldeponie ist nicht zulässig. Anhang 1: Grenzwert Reststoffdeponie TOC < 5%

13 Deponieverordnung 2008: Ablagerungskriterien für MBA - Material. Abfälle aus der mechanisch biologischen Vorbehandlung, die auf einer Massenabfalldeponie unter Einhaltung der Grenzwerte (Tabellen 9 und 10, Anhang 1) abgelagert werden Wesentliche Kriterien: Brennwert Atmungsaktivität Gasspendensumme Die Vermischung mit heizwertarmen Materialien ist unzulässig! Studienjahr 2011/12 LVA &

14 Deponieverordnung 2008: Massenabfalldeponie Studienjahr 2011/12 LVA & TOC > 5 % TM GV > 8 % TM AT 4 < 7 mg O 2 /g TM und GS 21 < 20 Nl/kg TM oder GB 21 < 20 Nl/kg TM Ausnahme: MBA < kj / kg TM

15 Studienjahr 2011/12 LVA & Ausbrand - : < 3% TOC EU-Richtlinie (2000): Verbrennungsanlagen müssen so betrieben werden, dass mit dem erzielten Verbrennungsgrad in der Schlacke und Rostasche ein Gehalt an organisch gebundenem Gesamtkohlenstoff (TOC) von weniger als 3% oder ein Glühverlust von weniger als 5% des Trockengewichts des verbrannten Stoffes eingehalten wird. Offene Frage: TOC-Analysenmethode Ausbrand in Österreich, Rostfeuerung: 0,4 ca. 2% TOC

16 Studienjahr 2011/12 LVA & Stoffströme einer MVA (1) Restabfall 100% H o = bis kj/kg TM Abluft (CO 2, +...) Energie Schlacke/ Asche ca. 22% Filterkuchen < 1% Reststoffdeponie Untertagedeponie

17 Studienjahr 2011/12 LVA & Stoffströme einer MVA (2) 100% Kohlenstoff freigesetzt als CO 2 Restabfall 100% kg FM Ho = bis kj/kg TM FM = Feuchtmasse Abluft (CO 2, +...) Energie Schlacke/ Asche ca. 22% Filterkuchen < 1% 220 kg FM < 10 kg FM Reststoffdeponie Untertagedeponie

18 Studienjahr 2011/12 LVA & Stoffströme einer MBA (1) Restabfall 100% H o = bis kj/kg TM Mechanische Aufbereitung Schwerfraktion ca. 65% Rotte Mitbehandlung von: Klärschlamm Fettabscheiderinhalt Bioabfällen schlechter Qualität Leichtfraktion ca. 35% H o = kj/kg TM Verbrennung Rotteendprodukt ca. 30% H o < kj/kg TM AT 4 < 7 mgo 2 /g TM Siebrest Schlacke/ Asche ca. 6% 15% v. Input Verbr. Filterkuchen ca. 0,4% 1% v. Input Verbr. Untertagedeponie Massenabfalldeponie Reststoffdeponie

19 Studienjahr 2011/12 LVA & Stoffströme einer MBA (2) 20% Kohlenstoff freigesetzt als CO 2 Restabfall 100% H o = bis kg FM kj/kg TM Mechanische Aufbereitung 60% Kohlenstoff freigesetzt als CO 2 Schwerfraktion ca. 65% Rotte Rotteendprodukt ca. 30% H o < kj/kg TM AT 4 < 7 mgo 2 /g TM Mitbehandlung von: Klärschlamm Fettabscheiderinhalt Bioabfällen schlechter Qualität Leichtfraktion ca. 35% 650 kg FM 350 kg FM Untertagedeponie Massenabfalldeponie Deponiegas ca. 5% Siebrest hoher Wirkungsgrad H o = kj/kg TM Schlacke/ Asche ca. 6% 15% v. Input Verbr. Verbrennung Filterkuchen ca. 0,4% 1% v. Input Verbr. 300 kg FM 53 kg FM 3,5 kg FM Kohlenstoffsenke ca. 10 bis 15% gespeichert Reststoffdeponie

20 Studienjahr 2011/12 LVA & Brennwert / Heizwert Viele Brennstoffe enthalten 1. bereits vor der Verbrennung Wasser (Feuchte), 2. wasserstoffhaltige Verbindungen, die beim Verbrennen H 2 O, bilden. Liegt Wasser - rechnerisch! - nach der Verbrennung vor: a) in flüssigem Zustand (kondensiert), spricht man von Brennwert, b) in gasförmigen Zustand (Wasserdampf), spricht man von Heizwert. Brennwert = Heizwert + Kondensationswärme Ho = Hu + r (H 2 O) * w (H 2 O) neue Schreibweise: H i =H u, H s =H o Die Indices zum Formelzeichen H stammen von der früheren Bezeichnung o: oberer Heizwert (Brennwert) u: unterer Heizwert r (H 2 O): spezifische Verdampfungsenthalpie Wassers bei 25 C = 2,442 MJ/kg w (H 2 O): Anteil des Wassers inklusive H 2 O aus Verbrennung (kg/kgfs)

21 Studienjahr 2011/12 LVA & Beispiele für den Heizwert H u (kj/kg) Abfallart Heizwert H i = H u Restmüll Sperrmüll Strassenkehricht Baustellenabfälle Alttextilien Medizinische Abfälle Tierkörper und ähnliche Leichtverpackungen (Mix) Klärschlamm trocken Altöle Altfette Zellulose-Papier-Pappe Abhängig von: Wassergehalt, saisonalen Schwankungen, Fehlwürfen, regional unterschiedliche Sammlung.

22 Verbrennung der Brennstofffraktion (sog. Leichtfraktion) andere Brenneigenschaften als Hausmüll (Hu < kj/kg FM) Brennwert H o > kj/kg TM Heizwert H u > kj/kg FM Problem bei Rostfeuerung gekühlter Rost andere Verbrennungstechnologie Wirbelschicht Schwel-Brenn-Verfahren Studienjahr 2011/12 LVA &

23 Studienjahr 2011/12 LVA & Der Verbrennungsvorgang in der Theorie Trocknung Entgasung Vergasung Wasser verdampft Flüchtige Stoffe verdunsten/verdampfen Primärluft unterstöchiometrisch Organische Stoffe CO, H 2, C x H y Verbrennung Abgas + Reststoffe CO + 0,5 O 2 CO 2 H 2 + 0,5 O 2 H 2 O C x H y + O 2 CO 2 + H 2 O Kontrollparameter: CO/CO 2 < 0,002

24 Studienjahr 2011/12 LVA & Masseverlust bei der Verbrennung im Labor 1000 kg C Trocknung benötigt ca. 2.5 MJ / kg H 2 O Masse Entgasung reduzierendes Milieu => Austreiben flüchtiger Stoffe Restwasser, Schwelgase, Kohlenwasserstoffe, Teere... Vergasung (+gleichzeitig Verbrennung) fixer Kohlenstoff => CO 2, H 2, C X H Y 300 kg CO + 0,5O 2 CO 2 H 2 + 0,5O 2 H 2 O C X H Y + O 2 CO 2 + H 2 O Verbrennung

25 Studienjahr 2011/12 LVA & Energie aus Abfall in Österreich Deponiegasnutzung => < 0,05 % Biogasproduktion aus Abfällen => derzeit < 1% Müllverbrennung => ca.1,5 % Mitverbrennung => ca. 1,5-2,5 % Konversion/Ethanolerzeugung etc. => nur kleine Anlagen / 1 Pilotanlage für Konversion (Gas aus Holz + Abfall)

26 La Solución Manejo Integral de los Residuos Solidos Studienjahr 2011/12 LVA & Waste Management Austria 2006 material reciclable 37% 29% 2% 1% 11% 6% Compostaje 19% 6% 6% Incineración 24% 8% 1% 19% 8% tratamiento 3% biológico 20% reciclaje incineración compostaje tratamiento biológico relleno sanitario degredación de carbon Austria 2006

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