Dr. Hans-Joachim Sander

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1 Dr. Hans-Joachim Sander Überblick zu Verwertungsmöglichkeiten für heizwertreiche Rückstände aus Elektro- und Elektronik-Altgeräten in Europa

2 Inhalt: Ausgangslage Überblick über die Verwertungsverfahren Energetische Verwertungsverfahren Stoffliche Verwertungsverfahren Das SVZ- Vergasungsverfahren der stofflichen Verwertung heizwertreicher Rückstände aus dem E&E-Geräterecycling Kompetenz und Stärken Abfallwirtschaftliche Ziele und Vorteile der Verwertung im SVZ Technologische Prozesse Verwertungsergebnisse SVZ-Verwertungskapazitäten für Shredderleichtfraktion

3 Mengen an heizwertreichen Abfällen aus E&E- Altgeräten Keine verlässlichen Daten zum Marktvolumen von E+E-Altgeräten vorhanden Schätzungen für Deutschland: 1,1 Mio. (ZVEI) u. 1,8 Mio. Tonnen/Jahr (bvse - Private Haushalte+Handel u. Gewerbe) Materialien in E&E-Altgeräten Elektronik andere 4% Materialien 10% Glas 10% Eisen-Metalle 36% Alte EU-Mitgliedstaaten: ca. 6 Mio. Tonnen/Jahr (prognostizierte Steigerung /Jahr: 3-5 %) Heizwertreicher Anteil im Durchschnitt aller E+E-Altgeräte: ca. 20 % Kunststoffe 19% Sonstige Metalle 14% NE-Metalle 7% Quelle: bvse (Bonn )

4 Energetische Verwertungsverfahren (1/2) 1 Mitverbrennung in Kraftwerken Herstellung eines standardisierten EBS mit Schadstoffgrenzen Besondere Aufmerksamkeit bei Chlor (Korrosion) erforderlich Quecksilber-Emissionen müssen sicher beherrschbar bleiben Zumischungen heizwertreicher SLF in Kohlekraftwerken ist begrenzt 2 Mitverbrennung in Zement- und Kalkwerken Heizwertreiche SLF substituiert fossile Brennstoffe Großtechnisch taugliches Verfahren, hohe Temperaturen zerstören sicher alle organischen Schadstoffe Quecksilber-Emissionen bei aufwändiger Filtertechnologie beherrschbar Chlor- u. Chromgehalt im Zementofen sind limitierend Belastung von Produkten mit Schwermetallen möglich, da schwermetallhaltige Asche zur Herstellung von Zementklinkern genutzt wird

5 Energetische Verwertungsverfahren (2/2) 3 Oxyreducer (Fa. Citron, Le Havre) Heizwertreiche Fraktion ersetzt fossile Brennstoffe bei Wärmebereitstellung Eingesetzte Metalle werden stofflich verwertet Großtechnisch bewährtes Verfahren im oberen Preisniveau 4 Reshment (Schweiz) Thermisches Verfahren (Hochtemperaturschmelzverfahren), nutzt die in der SLF enthaltene Energie zur Rückgewinnung von Metallen Wiederverwertung vorher ausgeschleuster stückiger Metalle Übrig bleibende Schlacke wird in eine inerte Glasmatrix umgewandelt Entscheidung zum Bau der Anlage vorläufig ausgesetzt 5 Thermische Behandlung in MVA und SAV Energetische Verwertung nur unter Beachtung des EuGH-Luxemburg-Urteils Nutzung freier Kapazitäten zur Erfüllung des Glühverlust- und TOC-Kriteriums vor Ablagerung Abfalldurchsatz durch Bruttowärmeleistung begrenzt; Folgen: geringere Durchsatzmengen und höhere Preise je Tonne bei höherer Kalorik

6 Stoffliche Verwertungsverfahren (1/2) 1 Werkstoffliches Recycling Sortenreine schadstofffreie Kunststoffe gesucht Kaum Einsatz bei der Verwertung technischer Kunststoffe in der SLF Hoher Selektions- und Aufbereitungsaufwand vor der Fertigstellung eines verkaufsfähigen Mahlgutes/Regranulats Heizwertreiche Restfraktionen müssen vor der Deponierung noch weiter behandelt werden Verwertungskosten zwischen 350,-- und 500,- EUR/t (lt. Prognos) 2 Vorbehandlungsverfahren nach VW-SICON Mechanisches Trenn- und Sortierverfahren, für Kfz-SLF entwickelt Ziel ist Shreddergranulat für den Einsatz als Reduktionsmittel im Hochofen Verwertungsweg für Flusen- und Sandfraktion erforderlich Verfahren ist theoretisch auch für WEEE-Material geeignet, falls Grenzwerte (vor allem für Kupfer, Quecksilber und PCB) eingehalten werden

7 Stoffliche Verwertungsverfahren (2/2) 3 Rohstoffliches Recycling Einsatz von SLF-Shreddergranulat als Reduktionsmittel im Hochofen bei der Stahlproduktion Großtechnisch bewährtes Verfahren beim Einsatz von DSD-Mischkunststoffen Kupfer, Quecksilber und PCB-Frachten limitieren den Einsatz von SLF Status der stofflichen Verwertung in Österreich beim Einsatz im Hochofen strittig 4 Vergasung der SLF im SVZ Schwarze Pumpe Stoffliche Verwertung von SLF aus Altfahrzeugen bereits seit Juni 2003 behördlich anerkannt großer Teil der SLF aus WEEE fällt bereits unter die im SVZ genehmigte und anerkannte stoffliche Verwertung für Abfallschlüsselnummer Jetzt: Demonstration der Verwertung sämtlicher heizwertreicher Fraktionen aus WEEE-Material vorgenommen behördliche Anerkennung als stoffliche Verwertung ist beantragt

8 Kompetenz des SVZ Schwarze Pumpe Einer der größten Verwerter fester,flüssiger u. pastöser Abfälle in Deutschland Technologieführer bei der stofflichen Abfallverwertung zu Synthesegas und Methanol hohe Schadstoffgehalte möglich: z.b. Quecksilber 200 mg/kg; PCB 500 mg/kg; Chlor/Halogene 10 Ma.-%; Kupfer mg/kg; Dioxine/Furane: 50 µg TE/kg Organische Schadstoffe werden sicher zerstört, wobei sich nutzbare Gaskomponenten bilden; Schwermetalle eluatfest in die verglasten Schlacken eingebunden Feste Abfälle Altkunststoffe, Shredderleichtgut, Elektronikabfall, Klärschlamm, Teerschlamm, Restabfall Flüssige Abfälle Öle, Teere, Suspensionen, Lösungsmittelgemische, Produkte Synthesegas Methanol Schlacke Strom Dampf

9 Ziele und Vorteile bei der Verwertung von SLF aus E+E-Altgeräten im SVZ 1 Umweltgerechte Verwertung ohne vorherige Demontage und Selektion von Kunststoffen, die bromierte Flammschutzmittel enthalten, von Tonerkartuschen, von Leiterplatten als Stand der Technik im SVZ anerkennen 2 Vollständige stoffliche Verwertung der übernommenen SLF - Inerte Bestandteile gehen vollständig in die Schlacke über; - Verwertungsbilanz beim Einsatz der SLF aus Altfahrzeugen im Schlackebadvergaser: 67% Rohgas und 33% Schlacke; - Erwartung bei SLF aus WEEE-Material wg. des höheren Heizwertes: größerer Anteil an Rohgas und niedrigerer Anteil an Schlacke 3 Empfehlung zur ökoeffizienten Verwertung von SLF auch außerhalb des Materialstroms zum Nachweis der stofflichen Verwertungsquote MVA und SAV sowie Mitverbrennung haben einen um 30 % höheren CO 2 -Ausstoß als das SVZ-Verfahren mit der Einbindung von Kohlenstoff im Methanol

10 Verwertung im SVZ - Technologisches Schema extern aufbereitete feste Abfälle z.b.slf aus WEEE (vorgeshreddert), Klärschlamm Methanol Altkunststoffe 2 12 kontaminiertes Holz 3 Strom Siedlungsabfall und andere (z.b.weee) 4 Dampf Schlacke Teerschlamm und andere 5 13 Gips flüssige/pastöse Abfälle Gas gereinigtes Abwasser Sauerstoff 1 Klärschlammbrikettierung 6 Flugstromvergasung 11 Methanolanlage 2 Kunststoffkompaktierung 7 Schlackebadvergasung 12 Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk 3 Holzhackanlage 8 Festbettdruckvergasung 13 Kesselanlage 4 Abfallaufbereitung 9 Gasreinigung mit Konvertierung 14 Kläranlage 5 Pelletieranlage 10 Öl-/Wassertrennung

11 Schlackebadvergaser Systemparameter Reaktorinnendurchmesser 3,6 m Betriebsdruck 25 bar (Ü) Doppelmantel wassergekühlt Vergasungsmittelzuführung über Düsen am Umfang Flüssigschlackeabzug mit Granulierquench Kenndaten Durchsatz t/h Schleusenzyklen 6-9 /h Gasmenge Nm³/h Vergasungsendtemp C Sauerstoffmenge Nm³/h Dampfmenge 6-9 t/h Schlackedurchsatz 7,5 t/h Rohgastemperatur C Temperatur n. Wäsche < 200 C

12 Prozesse und Abläufe im Schlackebadvergaser (vereinfachte schematische Darstellung) 1. Trockung 2. Entgasung/Pyrolyse Pyrolysekoks 3. Vergasung 4. Oxidation Restpyrolysekoks Bildung von CO und CO 2 aus dem Restkoks der Vergasungszone C + O 2 CO 2 2C + O 2 2CO Boudouardsche Reaktion in der Vergasungszone CO 2 + C 2CO Energiebereitsstellung: C-Fix der zugeführten Kohle ist ausreichend, um die für die Prozesse erforderliche Wärme bereitzustellen; keine energetische Nutzung der SLF! Restpyrolysekoks: Konstituiert sich wg. der unterschiedlichen Reaktivität der im Vergasungsmenü enthaltenen Steinkohle und der SLF fast vollständig aus der Steinkohle Bei der Oxidation des Restpyrolysekokses wird intermediär CO 2 gebildet, das in der Vergasungszone vollständig zu CO umgesetzt wird (Boudouardsche Reaktion, s. o.) Das CO 2 im Rohgas ist auf die Pyrolyse, nicht auf Oxidation zurückzuführen!

13 Varianten für die Aufbereitung und Verwertung heizwertreicher Rückstände aus E&E-Altgeräten im SVZ Abfalleigenschaften bei Anlieferung SVZ: Abfallbehandlung (Einhaltung der Schadstoffgrenzwerte gemäß der SVZ- Anlieferungskriterien) 0-8 mm 8-80 mm mm störstofffrei oder störstofffrei unbehandelte Einzelteile (z.b. Gehäuse) Zerkleinerung Klassierung Trocknung Pelletierung Pelletierung Verwertung: Vergasung im Schlackebad- und/oder Festbettdruckvergaser

14 Rohmaterial und Pellets TerraTec, Leipzig

15 Der Modellversuch von SVZ und tecpol zur Verwertung heizwertreicher Rückstände aus E&E-Altgeräten Aufbereitung: - Pelletierung von 300 t WEEE- Material mit Mischkunststoffen und Gewerbeabfällen - Realisierung eines Anteils von 30 Ma.-%WEEE- Material im Pellet - Produktion von ca t vergasungsgeeigneten Mischpellets - Nachweis eines stabilen Anlagenbetriebes - Bilanzierung und Analyse der Einsatzmaterialien, Stoffströme und Produkte Vergasung: - Verwertung der Mischpellets im Schlackebadvergaser - Anteil an WEEE-Mischpellets im Vergaserinput: 50 Ma.-% - Nachweis eines stabilen Vergaserbetriebes - Analyse relevanter Prozessströme (Gas, Schlacke) Zielstellung: - Vollständige Anerkennung der Behandlung im SVZ als stoffliche Verwertung

16 Erste Ergebnisse des Modellversuchs zur stofflichen Verwertung (I) Aufbereitung: - erreichte Zumischrate SLF (WEEE) im Pellet: 32,5 Ma.- % + - Pelletqualität entspricht den Einsatzkriterien der Vergasung - WEEE- Material gelangt zu 100 % in das Pellet und damit zur stofflichen Verwertung - Optimierungspotentiale: Matrizengeometrie, Wassergehalt, Logistik

17 Erste Ergebnisse des Modellversuchs zur stofflichen Verwertung (II) Vergasung: - erreichte Zumischrate im BGL: ca. 50 Ma.-% Pellet (entspricht einem Anteil SLF (WEEE) von 15 Ma. -%) - stabiler Anlagenbetrieb - Durchsatzleistung BGL: 26 t/h, davon ca. 13 t/h WEEE - Pellet - Gaserzeugung: ca m³ /h - stabile Synthesegasqualität (CO ca. 22 Vol.-%, H 2 ca. 59 Vol.-%)

18 Erste Ergebnisse aus der SVZ Modellversuch zur stofflichen Verwertung (III) Produkte: - Synthesegas für die Methanolproduktion; - Schlacke für den obertägigen Bergversatz und für Anwendungen in der Bauindustrie; Ergebnis: - Eingesetztes Abfallmaterial vollständig pelletiert und im Schackebadvergaser zu 100% stofflich verwertet; - Es muss kein Material mehr deponiert werden. Ziel der Bundesregierung für 2020: vollständige Abfallverwertung ohne jegliche Deponierung wird bei der Verwertung von SLF aus E+E-Altgeräten mit dem SVZ-Vergasungsverfahren bereits heute erreicht!

19 Aufbereitungs- und Verwertungskapazitäten für SLF (gesamt) im SVZ Aufbereitung: bis zu t/a (Anlieferungszustand) in Abfallaufbereitungsanlage SVZ Vergasung: derzeit bis zu t/a in Schlackebad- und Festbettdruckvergasung; noch höhere Kapazitäten bei Substitution anderer Kunststofffraktionen möglich Aufkommen Gesamt-SLF in D (nach tecpol-studie): Tt/a, an SLF: (Summe aus Altfahrzeug-SLF, WEEE-Material (ca. 100Tt/a) u. sonstiger heizwertreicher Fraktionen in der SLF) Stellenwert des SVZ : Das ökoeffiziente SVZ-Verfahren der stofflichen Verwertung kann einen entscheidenden Beitrag zur Quotenerfüllung in Deutschland leisten.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! TerraTec, Leipzig