Chancen und Herausforderungen des Ressourcenmanagements als Baustein einer regionalen Null- Emissions-Strategie

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1 Chancen und Herausforderungen des Ressourcenmanagements als Baustein einer regionalen Null- Emissions-Strategie Prof. Dr.-Ing. Klaus Fricke Dipl.Geoökol. Tobias Bahr 1

2 EU-Strategie zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen Entkoppelung der Ressourcennutzung vom Wirtschaftswachstum Steigerung der Ressourcenproduktivität Wirtschaftswachstum (BSP) Umweltauswirkung Ressourcennutzung Steigerung der Öko-Effizienz Entkopplung der Umweltauswirkungen von der Ressourcennutzung Reduktion der Ressourcen spezifischen Auswirkungen Quelle: Bringezu, 2006

3 Von der Abfall- zur Ressourcenwirtschaft Abfallverwertung: Der Hauptzweck der Maßnahme liegt in der Nutzung des Abfalls und nicht in der Beseitigung des Schadstoffpotenzials. Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2007

4 Energieeinsparungen durch stoffliche Verwertung Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2007

5 Energieeinsparungen durch Verwertung und Verbennung Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2007 Verwertung und Verbrennung sparen derzeit ca. 1% des fossilen Primärenergieträgeraufwandes Deutschlands

6 Beurteilung der Ressourceneffizienz Zur Beurteilung der Ressourceneffizienz ist Differenz unmittelbare Ressourcenverbräuche und Erträge nicht ausreichend! Einzubeziehen sind auch Ressourceneinsparungen durch Nutzung des werk- und rohstofflichen Recyclings Betrachtung des Ressourcenaufwandes von Erzeugung bis Verwertung/Entsorgung notwendig (cradle to grave) Im besten Fall vollständige Kreislaufführung (cradle to cradle Ansatz)

7 PPK Verbrauch, Aufkommen, Einsatzquoten Altpapierverbrauch und Aufkommen t Verbrauch Aufkommen Gesamt: 15,2 Mio. t Bereitstellung Haus- und Geschäftsmüll: 6,2 Mio. t Quelle: Statistisches Bundesamt 70 Altpapiereinsatzquoten 65 % : 67,4% 55 Erfassungsquote: ca. 88% (71%) 1) 50 1) Wert basiert auf Analysen des Restabfalls

8 PPK: Verbrennung vs. stoffliche Nutzung Energieaufwand/ Energieeinsparung Frischfaserpapier südl. Herkunft 41 MJ/kg Recyclingpapier (D) 15 MJ/kg Einsparung gegenüber Frischfaser: 26 MJ/kg Frischfaserpapier nördl. Herkunft 39 MJ/kg Recyclingpapier (D) 15 MJ/kg Einsparung gegenüber Frischfaser: 24 MJ/kg Einsparfaktor bei Brennstoffnutzungsgrad (21 %) Einsparfaktor bei Brennstoffnutzungsgrad (39 %) Einsparfaktor bei Brennstoffnutzungsgrad (76 %) 9,3:1 5,0:1 2.6:1 8,5:1 4,6:1 2,4:1 Ansatz: Heizwert PPK = 13,2 MJ/kg

9 Energieaufwand und Emissionen - Papierherstellung Quelle: IFEU (2006), Ökologischer Vergleich von Büropapieren in Abhängigkeit vom Faserrohstoff, IFEU, Heidelberg, 2006

10 Ersparnisse bei der Produktion von Recyclingpapier im Vergleich zu Frischfaserpapier

11 Kunststoffe: Verhältnis Energieaufwand Herstellung zu pot. Energieerträgen Energieaufwand Verbrennungs- Brennstoff- Brennstoff- Brennstoff- Polymer-erzeugung enthalpie 1) nutzungsgrad nutzungsgrad nutzungsgrad ohne (21 %) (39 %) (76 %) Verarbeutungsaufwand 2) LD-PE 68 MJ/kg 43 MJ/kg 7,5:1 4,1:1 2,1:1 Polystyrol 79 MJ/kg Polyamid MJ/kg PP 72 MJ/kg PVC 51 MJ/kg 40 MJ/kg 9,4:1 5,1:1 2,6:1 28 MJ/kg 28,2:1 16,2:1 8:1 43 MJ/kg 8,0:1 4,3:1 2,2:1 18 MJ/kg 13,4:1 7,3:1 3,7:1 Restmüllanalysen: Folien: 23,2 MJ/kg Hohlkörper: 26,7 MJ/kg 1) ohne Energieaufwand zur Verarbeitung des Fertigproduktes 2) Kindler und Nikles, 1979

12 Derzeit über Getrenntsammlung erfasste Kunststoffe Mg/a Zusätzlich aus Restmüll erfassbare Kunststoffe: Mg/a Energetische Verwertung Einsparung Vermeidung Primärenergie Emissionen 4,6 Mio. 0,15 Mio. MWh Mg CO 2 Äq 16,5 Mio. MWh Stoffliche Verwertung Einsparung Primärenergie Vermeidung Emissionen 9,3 Mio. Mg CO 2 Äq Einsparung Primärenergie: Faktor 3,6 Vermeidung Emissionen: Faktor 64!! Für optimale MVA : Einsparung Primärenergie: Faktor 1,7 Vermeidung Emissionen: Faktor 33

13 Energieaufwände Erzeugung von Metallen aus Primär- und Sekundärrohstoffen Metall Energieaufwendungen bei der Stahlerzeugung Einsparungsumfang durch Primärrohstoffen Sekundärrohstoffen Recycling Rohstahl 1) Oxygenstahl 1) 16,2 MJ/kg 20,4 MJ/kg 6,1MJ/kg (Stahl: Altautorecycling) 62 % 6,5 MJ/kg (Weißblech: Verpackungen) 68 % 17,9 Mittelwert Aluminium 1) 211,8 MJ/kg 15,3 MJ/kg (Altautorecycling) 93 % 94 % 16,4 MJ/kg aus (Verpackungsrecycling) Kupfer Rohr 32,1MJ/kg 2) Platte 31,8MJ/kg 2) Draht 50,4MJ/kg 2) Mittlw. 46 MJ/kg 3) 3,4 und 9,2 MJ/kg 80-92% 1) ISI (2004), 2) DKI (2005); 3) Thome-Koszmiensky (1987)

14 Vergleich der Energieaufwände bei der Erzeugung ausgewählter Metalle aus primären Rohstoffen und aus Sekundärrohstoffen Energieersparnis [%] Stahl Aluminium Kupfer

15 Verringerung von CO2-Emissionen durch Nutzung von Sekundärrohstoffen 15

16 Ressource Phosphat Verfügbarkeit : 90 bis 115 Jahre Cd-arme Phosphate 250 bis 300 Jahre Cd-reiche Phosphate Phosphor-Mine in Khouribga, Marokko Pflanzenbau, Lebensmittelproduktion, Welternährung, bisher nicht substituierbar!!!! Quellen: DBU 1997, GOLDBACH & SCHERER 2000, BMU/BMVEL 2002, Röhling 2007

17 Nährstoffe Abfall und Abwasser - Phosphorpotenzial Deutschland t/a im Klärschlamm t/a in Abfällen aus Tierkörperbes. und Schlachthöfen t/a in Bio und Grünabfällen Gesamtmenge ca t/a von t importiertem P 1) Quelle Dockhorn, 2007, eigene Daten

18 Effizienzsteigerung energetische Verwertung - Steigerung energetische Wirkungsgrad MVA Durchschnittlicher energetischer Wirkungsgrad nur ca. 36%, möglich sind bis zu 76% Forderung: Steigerung energetische Wirkungsgrad durch KWK Verbrennung qualitativ hochwertiger Sekundärbrennstoffe (SBS) in Kraftwerken und Produktionsanlagen 18

19 Effizienzsteigerung energetische Verwertung - Steigerung Vergärung zu 85% nur 6 % der Bioabfälle werden anaerob behandelt, möglich sind bis Forderungen: Steigerung des Umfangs der Anaerobbehandlung Steigerung des energetischen Wirkungsgrades durch umfassendere Wärmenutzung (KWK) 19

20 Entwicklungspotenzial stoffliche Verwertung Hohe Energieaufwendungen bei der Produktion von Papier/Pappe- und Kunststoffprodukten u.a. sind ausschlaggebend für ökologische Beurteilung der Verwertungsform: Stoffliche Verwertung weist in den Segmenten Energie und Klima Vorteile gegenüber thermischen Verwertung auf. 1) Metalle, Nährstoffe und Humus werden bei thermischen Verfahren zum Teil irreversibel dem Stoffkreislauf entzogen oder zerstört Forderung: Intensivierung der stofflichen Verwertung Intensivierung Getrenntsammlung (Bioabfall 3 Mio. t/a; PPK 1.3 bis 1.8 Mio t/a) Intensivierung des Einsatz der Sortiertechnik (Kunststoffe 0.5 bis 1,1 Mio. t/a, Metalle) 20 1) Quelle: Ökoinstitut, eigene Daten

21 War da nicht noch etwas? Abfallvermeidung!? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

22 (ISI, 2004, Krone, 2000) Spez. Endenergiebedarf zur Herstellung von Aluminium aus Primär- und Sekundärrohstoffen

23 Verhältnis der Energieeinsparung bei der Produktion von Recyclingpapier zum Energieertrag durch die energetische Verwertung bei unterschiedlichen Brennstoffnutzungsgraden (Heizwert 13,2 MJ/kg) Energieeinsparung [MJ/kg] ,2 10 5,2 2,8 0 Frischfaserpapier Einsparung stoffliche Verwertung Heizwert (Hu) Einsparung energetische Verwertung (76%) Einsparung energetische Verwertung (39%) Einsparung energetische Verwertung (21%)

24 Verhältnis der für die Herstellung aufgewendeten Energie verschiedener Polymere zum erzielbaren Energieertrag durch die energetische Verwertung bei unterschiedlichen Brennstoffnutzungsgraden LD-PE Energieeinsparung [MJ/kg] ,7 16,8 10 9,0 0 Energieaufwand Erzeugung Polymer Heizwert (Hu) Einsparung energetische Verwertung (76%) Einsparung energetische Verwertung (39%) Einsparung energetische Verwertung (21%)

25 Verhältnis der für die Herstellung aufgewendeten Energie verschiedener Polymere zum erzielbaren Energieertrag durch die energetische Verwertung bei unterschiedlichen Brennstoffnutzungsgraden PVC Energieeinsparung [MJ/kg] ,7 10 7,0 3,8 0 Energieaufwand Erzeugung Polymer Heizwert (Hu) Einsparung energetische Verwertung (76%) Einsparung energetische Verwertung (39%) Einsparung energetische Verwertung (21%)

26 Primärenergieverbrauch Aluminium und Weißblech beim Verpackungsrecycling (HTP und IFEU, 2001; ISI, 2004; Mutz, 2001) spez. Primärenergie [MJ/t] Aluminium Weißblech Transport Sortieranlage Aufbereitung Verhüttung

27 Entwicklung des Preisindex für Sekundärrohstoffe (Statistisches Bundesamt 2008)

28 Erzielte Erfassungsquoten ausgewählter deutscher Großstädte für die Fraktionen Papier/Pappe, LVP und Glas

29 Thermische Behandlung/Energetische Verwertung Aufkommen und Kapazitäten in Mg/a (Alwast, 2007)

30 Düngemittelpreisindex (Statistisches Bundesamt, 2008)

31 Mengen und Abschöpfpotenzial ausgewählter Wertstoffe im Restmüll (Haus- und Geschäftsmüll) Abfallart Haus- und Geschäftsabfall Wertstoffmengen Restmüll (%) (Mg) Abschöpfbare Menge stoffliche Verwertung (Mg) PPK 13 % Kunststoffe 10 % Metalle 3,5 % ) Bioabfälle 25 % Glas 7,5 % Summe ) 50 % über Getrenntsammlung, 50 % über Abfallbehandlung

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