20 Jahre FLUWA und was wir daraus gelernt haben Dr. Gisela Weibel

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1 20 Jahre FLUWA und was wir daraus gelernt haben Dr. Gisela Weibel Stiftung Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung (ZAR) Institut für Geologie, Universität Bern 1

2 Geschichte der Schweizer Abfallwirtschaft BAFU BAFU BAFU 2

3 Rechtlicher Rahmen der Schweizer Abfallwirtschaft Leitbild für die Schweizerische Abfallwirtschaft (LSA) Entsorgungssysteme produzieren aus Abfällen nur zwei Arten von Stoffen: wiederverwertbare Stoffe und endlagerfähige Reststoffe GSchG: Gewässerschutzgesetz USG: Umweltschutzgesetz LSA: Leitbild für die Schweizerische Abfallwirtschaft TVA: Technische Verordnung über Abfälle VVEA: Abfallverordnung GSchG Deponieverbot unbehandelter Abfälle USG LSA TVA VVEA CH 702 kg EU 480 kg 3

4 Verbrennungsrückstände Abfall 2016: 3.9 Mio t Schlacke 20% 2016: t Flugasche 2% 2016: t Dreiländertreffen

5 Entsorgung und Aufbereitung der Flugasche 70er Jahre: Ausstreuung auf Waldwege Entsorgung in UTD 80er Jahre: Bericht BUS (1987) Neutrale Flugaschenwäsche Süddeutsche Zeitung Verfestigung unbehandelter und gewaschener Flugaschen mit hydraulischen Bindern 90er Jahre: R-Prozess: Wissenschaftliche Grundlage für FLUWA (Karlsruher Institut für Technologie) Einsatz von Quenchwasser zur Mobilisierung von Schwermetallen in Flugasche Rückführung der gewaschenen Asche in die Feuerung (Zerstörung der Dioxine, Furane, PCB) 1995 FLUWA KVA Buchs (SG), KVA Warmbächli Bern, KEBAG Zuchwil 5

6 Thermische Behandlung der Flugasche SPPU-IP Abfall (BUWAL ) Deglor-Verfahren: Oxidative Schmelzverglasung von Flugaschen Plasmox Verfahren: Reduzierende Schmelzverglasung RESHMENT-Prozess Monthey Verarbeitung von RESH mit Flugaschen in Schmelzzyklon bei 2000 C data.epo.org 2005: Aufgabe des Projekts 6

7 Situation Schweiz UTD oder neutrale Wäsche und Verfestigung 12 FLUWA 6 FLUWA extern (Gesamtmenge oder Teilmenge) Dreiländertreffen

8 Saure Flugaschenwäsche (FLUWA) Elektrofilter Abgaswäscher Voraussetzungen Abfall Quenchwasser Nasse Rauchgasreinigung inkl. Hg-Abscheidung aus dem Quenchwasser Flugasche Leistungsfähiger Vorfluter Schlacke Hg Schwermetall- Extraktion Hg-Ionenaustauscher Kalk Abwasserbehandlung Deponie Saure Flugaschenwäsche (FLUWA) Zink-Hydroxidschlamm (20% Zink) Verwertung im Ausland Abwasser 8

9 Weshalb FLUWA? Günstige Entsorgung Schadstoffentfrachtung der Flugasche und Deponierung der gewaschenen Asche als «Schlacke-ähnlicher» Reststoff unter Einhaltung der Eluatgrenzwerte (TVA, 1991) Einsparung von Kalkkosten ABA - Neutralisation der Säure des Quenchwassers durch die Alkalinität der Flugaschen anstatt Zugabe von Kalk Stoffliche Verwertung Aufkonzentrierung und stoffliche Verwertung der Schwermetalle im Schlamm der Abwasseranlage (Hydroxidschlamm) 9

10 Wirtschaftlichkeit Preise HCl 32% sinkend (Nebenprodukt der TDI Herstellung) 2014: 140 CHF/t 2017: 50 CHF/t Meist Frischsäure (HCl 32%) notwendig je nach Basenkapazität 30 CHF/t Flugasche *Investitions- und Amortisationskosten - variabel je nach Grösse und Alter der Anlage 10

11 Ökobilanzierung UTD: Deponierung der unbehandelten Flugasche FLUWA: Sekundärproduktion Zn/Pb aus Wälzoxid Rückgewinnung von Zn Methode der ökologischen Knappheit Quelle: Bösch et al., 2011, Ökobilanzielle Untersuchung der sauren Wäsche von KVA Flugasche in der Schweiz, ETH Zürich 11

12 Stand der Technik & Verwertungspflicht 2013 AWEL Festlegung des Stands der Technik für die Aufbereitung von Rauchgasreinigungsrückständen aus KVA s Abscheidung von >95% des Quecksilbers Abreicherung von Zn (>70%) und Pb (>50%) und deren stoffliche Verwertung Dioxingehalt <1 μg/kg in RGRR, die einer Oberflächendeponie zugeführt werden 2016 BAFU Abfallverordnung (VVEA) Art. 54: Pflicht zur Rückgewinnung von Metallen aus Flugasche ab dem 1. Januar

13 Metallrückgewinnung aus Flugaschen Elektrofilter Abfall Flugasche Schlacke Hg Quenchwasser Abgaswäscher FLUREC- Verfahren HOK / Hg Kalk Abwasserbehandlung Deponie Saure Flugaschenwäsche (FLUWA) Zink-Hydroxidschlamm (20% Zink) Verwertung im Ausland Abwasser 13

14 Hauptchemie Flugaschen KEBAG Zuchwil Ca Cl Al Rest Metalle Zn Fe Mg Si K S Na Cd Cu Rest Sb Ti Pb Elemente in % Hagenholz Zürich Ca Al Rest Cl Fe Mg Si K S Metalle Na Zn Cd Cu Rest Sb Ti Pb Dreiländertreffen

15 Wertstoffpotential Schweizer Flugaschen 11% Metall Wertstoffpotential Al Fe Metall Menge [t/jahr] Zn Rest Ti Pb Zink Blei 500 Kupfer Dreiländertreffen

16 Wertstoffpotential Schweizer Flugaschen 11% Metall Wertstoffpotential Al Fe Metall Menge [t/jahr] Zn Rest Ti Pb Zink Blei 500 Kupfer 100 Zn Import in CH: t/a Substituierbarkeit durch Zn-Recycling 15-20% Dreiländertreffen

17 Blick ins Detail Kohlenstoffpartikel Alufolie Quarz Feldspäte Neugebildete Phasen Flugasche Zuchwil Dreiländertreffen

18 Metallassoziationen Wollastonit (CaSiO 3 ) CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 Kaliumzinkchlorid (K 2 ZnCl 4 ) 6-9 gew.% in Flugasche 10-12% Chlor in Flugasche Dreiländertreffen

19 Extraktionsausbeuten FLUWA Höhere Metallgehalte Höheres Flüssig-Fest-Verhältnis Längere Extraktionszeit Einsatz von Oxidationsmittel Tieferer ph-wert Reduktive Abscheidung gelöster Metalle während der Extraktion (Zementierung) 3 Cu Al 0 3 Cu Al Dreiländertreffen

20 Extraktionsausbeuten FLUWA Höhere Metallgehalte Höheres Flüssig-Fest-Verhältnis Längere Extraktionszeit Einsatz von Oxidationsmittel Tieferer ph-wert Reduktive Abscheidung gelöster Metalle während der Extraktion (Zementierung) 3 Cu Al 0 3 Cu Al Dreiländertreffen

21 Anstehende Herausforderungen Erstellung weiterer 2-3 regionaler FLUWA- Zentren Nationale Anlage zur Verwertung von KVA- Hydroxidschlämmen (SwissZinc AG) Produktion von hochreinem Zn (99.995%) Wertschöpfung in der Schweiz Nationale Entsorgungssicherheit Branchenlösung (Kostentransparenz) Bessere Ökobilanz als andere Entsorgungswege 21

22 Fazit Auch für Trockensysteme möglich, Vorfluter aber notwendig Stand der Technik in CH Technik Effekt der nassen Abgasreinigung marginal: -5% der Behandlungskosten Bildung regionaler Zentren Flankierende Massnahmen zur Kreislaufwirtschaft Umwelt Ökoeffizienteste Massnahme für die CH FLUWA erfüllt VVEA Erfüllung USG zur Aufbereitung von Abfällen innerhalb der CH Recht Effiziente Schadstoffentfrachtung Metallrückgewinnung 22