Altkühlgeräte Klimaschutz durch fachgerechte Entsorgung

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1 Altkühlgeräte Klimaschutz durch fachgerechte Entsorgung

2 Altkühlgeräte Klimaschutz durch fachgerechte Entsorgung Die Ozonschicht ist ein wichtiger Teil unseres Ökosystems und schützt uns Menschen täglich vor starker, ultravioletter Strahlung der Sonne. Ein chemisches Gleichgewicht sorgt dafür, dass eine relativ konstante Schichtdicke erhalten bleibt. Auf der Erde freigesetzte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW/FKW) gelangen durch ihre Leichtflüchtigkeit einfach in die Erdatmosphäre und treffen in einer Höhe von ca. 20 km auf die Ozonschicht. Dort blockiert das FCKW die Ozonproduktion und es kommt zum lokalen Abbau der Ozonschicht. In den 70er und 80er Jahren erkannte man, dass für diesen Prozess hauptsächlich die in der Industrie eingesetzten FCKW/FKW verant- wortlich sind und man begann mit der Reduzierung. Nachdem 1989 das Montreal-Protokoll von 195 Ländern unterzeichnet wurde, verzichtet man nun überwiegend auf den Einsatz dieser Treibhausgase und setzt hauptsächlich Ersatzstoffe ein, die über ähnliche physikalische Eigenschaften verfügen, die aber weitaus umweltverträglicher sind. Man muss jedoch berücksichtigen, dass FCKW/FKW eine große Einsatzbreite hatten und obwohl Verarbeitungsverbot in Europa besteht, FCKW/FKW trotzdem in Produkten aus vorheriger Zeit enthalten sind. Noch immer sind große Mengen von Altkühlgeräten im Markt, die sowohl Polyurethanschaum im Isolierkörper, als auch Kältemittel enthalten, welche stark FCKW/FKW belastet sind. Diese Tatsache macht es notwendig, mit geeigneten Verfahren, solche Altgeräte fachgerecht zu entsorgen und vom FCKW zu trennen. Die Firma URT Umwelt- und Recyclingtechnik GmbH ist ein Unternehmen, das schon seit über 20 Jahren Anlagen baut, welche in mehreren Arbeitsschritten ein Kühlgerät zerlegt, in die einzelnen Bestandteile trennt und teilweise dem Wiederverwertungsprozess zuführt. Besonders wichtig ist bei diesem Prozess, dass dies im abgeschlossenen Raum passiert, damit keine FCKW/FKW Gase in die Umgebungsluft gelangen. Abbau der Ozonschicht durch FCKW: In der Atmosphäre ist Ozon unterschiedlich verteilt und spielt somit im Klimakreislauf verschiedene Rollen. In der Stratosphäre sorgt das Gas dafür, dass ein Großteil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert wird. Hierdurch nimmt Ozon eine Schutzfunktion wahr: Die UV-B-Strahlung kann Zellen von Pflanzen und Tieren zerstören und bei Menschen Schäden wie Hautkrebs verursachen. Hier ist das Ozon also durchaus erwünscht. Doch die schützende Ozonschicht in der Stratosphäre ist vor allem durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) bedroht. Das Chlor greift die Ozonmoleküle an und zerstört sie: Ein Chloratom kann bis zu Ozonmoleküle zerstören: Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O 3 Cl + 2 O 2 Chem. Verbindung Global Warming Potential Ozone Depletion Potential CO 2 1 F-11 (CCI 3 F) F-12 (CCI 2 F 2 ) H-FKW 134a (CF 3 -CH 2 -F) Die Verwendung von FCKW Ersatzstoffen stellt eine neue Herausforderung für Kühlgeräteentsorgungsanlagen dar: Seit 1995 werden in Europa keine FCKWs mehr bei der Herstellung von Kühlgeräten verwendet. Die Kühlgeräte, die jetzt schon 2 Jahrzehnte mit den Ersatzstoffen produziert werden, stellen mittlerweile einen erheblichen Anteil bei der Entsorgung dar. Eine gemeinsame Eigenschaft aller Ersatzstoffe für Kälte und Treibmittel ist die Brennbarkeit dieser Stoffe. Deshalb müssen die Behandlungsanlagen brand- und explosionssicher ausgeführt werden. Dafür hat URT verschiedene Konzepte bereits erfolgreich umgesetzt. Bei Neuanlagen ist es durchaus sinnvoll VHC (volantile hydro carbons) und FCKW/FKW Altkühlgeräte unterschiedlich zu behandeln, da die Betriebskosten bei differenzierter Gerätebehandlung deutlich reduziert werden können. Bei der gemeinsamen Behandlung von Altkühlgeräten ergibt sich folgender Zusammenhang: Globale Erwärmung durch FCKW/FKW: Am nachfolgenden Beispiel wird das GWP-Potential (Global warming potential) eines Kühlgerätes berechnet. Das Kältemittel dieses Altkühlgerätes ist FCKW R 12. Als Treibmittel für die Schäumung der Polyurethanisolierung wurde FCKW R 11 verwendet: Kältemittel R 12: Im Kompressor eines einzigen Altkühlgerätes befinden sich ca. 0,1 kg FCKW R 12. Das GWP Potential von FCKW R 12 ist Bei fachgerechter Entsorgung eines Kühlgerätekompressors kann ein GWP-Potential von 1020 eingespart werden. Somit kann durch die fachgerechte Entsorgung von nur einem Haushaltskühlgerat ein CO 2 Äquivalent von kg eingespart werden. Die gleiche Menge an CO 2 produziert ein PKW während km Fahrtstrecke. Treibmittel R 11: Im Polyurethanschaum eines Kühlgerätes befinden sich ca. 0,28 kg FCKW R 11. Das GWP Potential von FCKW R 11 ist Bei fachgerechter Entsorgung des Isolationsschaumes kann ein GWP-Potential von 1746 eingespart werden

3 Entsorgungsanlage Stufe I Die Absaugung von Kältemaschinenöl und Kältemittel erfolgt gemeinsam mit Bohrköpfen oder Anstechzangen. Das abgesaugte Kältemittel (VHC und/oder VFC) wird unter Druck verflüssigt und gelangt anschließend in einen Sammeltank. Die Anlage ist ausgelegt, um brennbare (VHC) und nichtbrennbare (VFC) Kältemittel in jedem Anteilsverhältnis zu entsorgen. Durch eine integrierte Ölnachbehandlung (Erwärmung und Oberflächenvergrößerung) wird der geforderte Restwert von 0.2% Halogen sicher unterschritten. Vorentfrachtung der Altkühlgeräte Bevor mit der eigentlichen Behandlung in den sog. Stufen 1 und 2 begonnen werden kann, erfolgt eine manuelle Entnahme verschiedener Fraktionen. Entnommen werden Glas, externe Zuleitungskabel, Lebensmittelreste und vor allem zwei Bauteile mit gefährlichem Potential. Dies sind quecksilberhaltige Neigungsschalter und Kondensatoren. Am Ende der Stufe I Anlage erfolgt die Demontage der Kältemittelkompressoren: Quecksilberschalter im Glaskolben und Kondensator Entnahme von Kältemittel und Kältemaschinenöl mittels Bohrkopf bei einem Kompressionskältegerät: Stufe I Anlage mit Logistikstrecke, Anstechzangen und Kipptischen:

4 Entsorgungsanlage Stufe II In dieser Behandlungsstufe werden die Haushaltsgeräte zunächst zerkleinert. Anschließend werden die Feststofffraktionen Eisen, Aluminium und die Restfraktion, die überwiegend aus Kunststoffen besteht, voneinander getrennt. Über Dichtetrennverfahren werden die Polyurethan-Isolierschäume ebenfalls getrennt. Diese Isolierschäume können in der sog. Matrixentagsung nachbehandelt werden, um einen FCKW- Restgehalt von 0,2 % sicherzustellen. Die in der Zerkleinerung und in der Matrixentgasung freigesetzten Treibmittel (FCKW, FKW und KW) werden in einer Prozessgasaufbereitung behandelt und verflüssigt. Danach erfolgt die Abfüllung in Lager- und Transportbehältern. Zur Prozessgasbehandlung bietet URT Aktivkohleadsorptionsanlagen oder Anlagen zur Kryogenkondensation an. Das Treibmittelkondensat wird anschließend extern zerstört. Pentan <10% No Action <30% Zerkleinerungsprozess / RS100-4-S; RS50-4-S (RS100-4-S; RS150-4-S) N2 Eindüsung Pentane Redundantes Messsystem <10% >30% N2 Bypass Injection Pentan >10% Stickstoffeindüsung über Regelventil ZUFÜHRUNG STOP TRICHTERKLAPPE ZU HUBSTATION OBEN ZERKLEINERER STOPPT ABSAUGUNG LÄUFT WEITER >40% Schleussensystem zur Minimierung von Emission Ein wesentliches Know-how liegt in der Zuführung der Altgeräte zu den Zerkleinerungsaggregaten. Um so offener diese Zuführung gestaltet ist, um so mehr VFCs und VHCs werden unkontrolliert emittieren. Man spricht hier von diffusen Verlusten. URT plant und fertigt seit über 10 Jahren kombinierte Zufuhr- und Schleuseneinrichtungen zur Beschickung der Altkühlgeräte in die Stufe 2 Anlagenteile. Grundprinzip ist, daß das jeweilige Kühlgerät eine Schleuse nach der anderen passieren muß. Es gibt also keinen Anlagenzustand, wo der Zerkleinerungsraum mit der Hallenatmosphäre verbunden ist. Alle 3 Schleusenkammern, siehe Bild 4, sind am Ein- und Ausgang mit Schleusentoren ausgestattet. In den Kammern 2 und 3 werden die durch die Zerkleinerung freigesetzten VHC und VFC abgesaugt. In der Kammer 1 erfolgt die Wiegung jedes einzelnen Kühlgerätes. Stickstoffbedarf reduzieren NOT-HALT Explosionsschutz während der Kühlgerätezerkleinerung durch bedarfsorientierte Explosionsunterdrückung: UNTHA ist seit 35 Jahren Hersteller von vierwelligen Rotorscheren. Bei der Kühlgerätezerkleinerung arbeiten wir ein- oder zweistufig. Sowohl der Vorzerkleinerer als auch der Nachzerkleinerer sind Vierwellen Rotorscheren. Beide Zerkleinerer haben ein Lochsieb. Dieses Lochsieb dient zur Dimensionierung der Outputfraktionen und ist, bezogen auf die Kühlgerätezerkleinerung notwendig, um das am Metall und Kunststoff anhaftende PUR abzureinigen. Vorteile dieser Rotorscheren sind: Robustheit der Schneidwerkzeuge, Getriebe- und Gehäuseteile Langsame Drehzahlen minimieren (ca. 25 min -1 ) die Staubbildung und die Explosionsgefahr Messerwechsel ohne Demontage von Wellen, Getriebe oder Motor.

5 Fließbild Recyclinganlage für Kühlgeräte Absaugstation Kältemittel Klimageräte Linie Kompressoren Demontage Filter Kabel Glass Einbauten Gitter Abfall Abfüllung Kältemittel Stufe 1 Absaugstation Kältemittel Kompressoren Hubstation mit Schleusen technik trichter ndrück htung erkleinerer Überbandmagnet Abscheider hzerkleinerer Absaugstation Kältemittel Kompressoren Demontage Austragsband Eisenaustrag Container Staubfilter Kühlschranklinie NE Abscheider Vibrationsförderer Austragsband X PUR Kreislauf Silo Aluminium, Kupfer, Plastik Matrix Entgasung Plastik / Rest Filter + Rohgaskühlereinheit Filter Kühlschnecke h X Aluminium / Kupfer PUR Pellets Austragsband Abfüllung Treibmittel Stufe 2 Rückgewinnungsanlage

6 Entsorgungsanlage Stufe II Anlagenaudits Dieses Foto ist während einer jährlichen Anlagenüberprüfung aufgenommen worden. Zur Begutachtung von Eisen, Nichteisenmetallen und von der Kunststoffraktion wurde jede Stunde eine Probe genommen. Alle Einzelproben wurden am Ende des Tests gemischt und davon wurde wiederum eine 1 kg Probe entnommen, die auf PUR-Anhaftungen analysiert wurde. Auszug aus einem Gutachten The ten probes of identical material were merged and mixed. Afterwards a splitting of the probes took place. The concentrated probes were inspected intensely and all foam was separated and weighted by a high precision balance (accurateness 0.05 g). The gross mass of the ferrous metal probe was g. The tare was g. The net mass was g. There were from parts with a mass of 0.7 g net (26.7 g gross and 26.0 g tare) determined. The limit of 0.3 weight % is not exceeded with 0.09 weight %. The probe of the plastics had a weight of g gross. The tare was g. The net weight was g. A portion of 1.2 g net foam was determined (27.1 gross and 25.9 g tare). The limit of 0.5 weight % is not exceeded with 0.2 weight %. The non ferrous metal probe had a mass of g gross. The percentage of the tare was g. The mass of the non ferrous metals was g net. There were foam parts with a mass of 0.3 g net (26.3 g gross and 26.0 tare) determined. The limit of 0.3 weight % is not exceeded with 0.08 weight %. Detektion unterschiedlicher Isolierstoffe in Altkühlgeräten Beim Recycling von Altkühlgeräten kann man viele verschiedene Typen an Kühlgeräte wiederfinden. Hier gibt es nicht nur unterschiedliche Kältemittel in den Kältemaschinen, sondern auch einige verschiedene Isolierungen in den Isolierkörpern. Ältere Modelle sind beispielsweise mit Mineralwolle oder Polystyrol in aufgeschäumter Form isoliert. Ein großer Teil ist jedoch mit Polyurethan-Schäumen (PUR-Schäume) isoliert. Früher wurde das FCKW (VFC) R11 oft als Treibmittel eingesetzt. Nachdem der Einsatz von FCKWs in solchen Geräten verboten wurde, kamen alternative Treibmittel zum Einsatz, die physikalisch ähnliche Eigenschaften haben. Heute wird überwiegend der Kohlenwasserstoff (VHC) Cyclopentan (auch: C-Pentan, Pentan oder CP genannt) verwendet. Dieses System unterscheidet Kühlgeräte in drei Kategorien: 1. VFC (Delektion von R11) 2. VHC (Delektion von Cyclopentan) 3. Sonstige Isolierstoffe Handdetektionsgerät Matrixentgasung Durch eine Matrixentgasung werden Restgehalte < 0,2 % FCKW im entgasten Polyurethanschaum erreicht. Das freigesetzte Treibmittel wird erfasst und behandelt.

7 Entsorgungsanlage Stufe III URT bietet ein patentiertes System zur Direktumwandlung von klimaschädlichen Gasen in nichtklimaschädliche Gase an. Bei diesem Crackingprozess werden bei ca C die gasförmigen FCKWs und FKWs in ihre Moleküle zerlegt, um aus den Chlor- und Fluormolekülen anschließend wäßrige Fluß- und Salzsäuren zu erzeugen. Diese Säuren sind nicht mehr klimaschädlich und können in der chemischen Industrie verwendet werden. Mit einer entsprechenden Meßtechnik wird die Zerstörung der FCKWs ständig überwacht. Vorteile durch eine Direktverbrennung der FCKWs: Keine Entsorgungskosten für VFCs Stufe I und Stufe II Entspricht den Anforderungen der EN Keine Entsorgungskosten für Kältemaschinenöl Kein Verbrauch von Flüssigstickstoff Weniger Energieverbrauch VHCs dienen als Brennstoff Externe VFCs können zerstört werden Unter bestimmten Voraussetzungen können CO 2 Zertifikate generiert werden Gaswäscher Abluftreinigung und Erzeugung der Dünnsäure Anlage von URT in Brasilien Reaktionsgleichungen

8 Anlagen weltweit 20 Komplettanlagen innerhalb der letzten 10 Jahre Umbauten oder Optimierungen von Wettbewerbsanlagen in: Schweiz Spanien Frankreich Polen England Finnland Niederlande Belgien China Taiwan Italien Deutschland ARCA (AAP) Philadelphia, U.S.A. Jingmen GEM Co., Ltd. Jingmen, VR China Revert Brazil Recife, Brasilien Terra Recycling S.A. Grodzisk Mazowiecki, Polen Fox & Earth Sáo Paulo, Brasilien E-Waste Canarias S.L. Arico, Santa Cruz de Tenerife, Spanien REVAC Sverige AB Hova, Schweden Veolia Umweltservice West GmbH Hannover, Deutschland

9 Planung, Fertigung, Lieferung und Service aus einer Hand Werk, Karlstadt Werksmontage Kundendienst Konstruktion URT Umwelt- und Recyclingtechnik GmbH Am Hammersteig 5a, Karlstadt, Germany Fon: +49 (0) , Fax: +49 (0) Kühlschrank 06/2015_d