Deponierückbau als Beitrag zur Ressourcensicherung - verwertbare Stoffströme aus der Feinaufbereitung -

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1 Leichtweiß-Institut für Wasserbau Abt. Abfall- und Ressourcenwirtschaft Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Deponierückbau als Beitrag zur Ressourcensicherung - verwertbare Stoffströme aus der Feinaufbereitung - Sebastian Wanka, Kai Münnich, Klaus Fricke 13. Recy & DepoTech-Konferenz November 2016 in Leoben

2 - Einleitung Rückbau Hausmülldeponien: - Wird seit über 60 Jahren aus verschiedenen Gründen durchgeführt ab ca. Mitte 2000: gezielte Entnahme von Wertstoffen Konzept des Enhanced Landfill Mining (ELFM) Ziele: - so viel Abfall wie möglich zurück in den Wirtschaftskreislauf zu bringen - Deponie nicht für endgültige Beseitigung, sondern nur als Zwischenlager für Reststoffe, deren Wiederverwertung aus technischen, ökonomischen und ökologischen Gründen zurzeit nicht möglich ist Entscheidende Frage: Welche verwertbaren Stoffe sind in welcher Masse im Deponiekörper vorhanden und wie können sie einer Verwertung zugeführt werden?

3 - Einleitung Aus 60 Rückbauprojekten berechnete Abfallzusammensetzung [Ma.-%] Kunststoff, 12- Fach vergrößert, Durchlichtaufnahme Heizwertreiche Fraktion: ca. 22 % Thermische Behandlung: in verschiedenen Anlagentypen möglich aber: erhöhte Aschegehalte eventuell Zumischung von Frischabfall erforderlich Stoffliche Verwertung Kunststoffe: sortenreine Sortierung schwer geringe Qualität durch Geruchsbelastung Regranulate nur für geringe Ansprüche

4 - Einleitung Aus 60 Rückbauprojekten berechnete Abfallzusammensetzung [Ma.-%] Heizwertreiche Fraktion: ca. 22 % Metalle: ca. 2 % (Fe) + ca. 0,2 % (NE) Stoffliche Verwertung: häufig Verbundmaterialien (Kunststoffe) bzw. stark verunreinigt weitere Aufbereitung notwendig ca. 76 % der Abfallmasse erneut deponiert! Deponiebürtige FE- Fraktion (Grobgut)

5 - TÖNSLM Verbundprojekt Entwicklung innovativer Verfahren zur Rückgewinnung ausgewählter Ressourcen aus Siedlungsabfall und Schlackedeponien (TÖNSLM) Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung Projektlaufzeit: Unternehmen: Tönsmeier Dienstleistung GmbH & Co. KG AML (Kreis Minden-Lübbecke) IFEU / Öko Institut Universitäten: Technische Universität Braunschweig Technische Universität Clausthal RWTH Aachen Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW Ergebnisse veröffentlicht als Leitfaden zum Enhanced Landfill Mining :

6 - Rückbau Versuchsstandort: Deponie Pohlsche Heide (Kreis Minden Lübbecke) Verfüllvolumen ca. 2,5 Mio cbm; Höhe ca. 25 m über GOK Deponat Aufschluss- Zerkleinerung Magnetscheidung Fe-Schrott Sieb-Klassierung 60 mm Feingut Ballistische Separation Schwergut SG Leichtgut LG Aufnahme von ca t Abfall aus 3 Schürfen

7 - Feingut Grobgut Feingut Aufbereitung bzw. Wiederablagerung Deponat: mm ca. 1/5 der gesamten heizwertreichen Fraktion zur thermischen Verwertung hohe Anteile inerter Fraktionen zur Verwertung als Baustoff

8 - Feingut Feinmaterial: trennschwieriges Gemisch infolge der heterogenen Zusammensetzung (stofflich, geometrisch) Einfluss der Aufbereitungstechnologie auf die Eigenschaften des rezyklierten Zuschlags Aufbereitungsverfahren Trockenaufbereitung Nassaufbereitung Erschliessung hochwertiger Anwendungsgebiete für Ziel RC-Baustoffe, Sicherstellung einer ausreichenden Qualität der RC-Baustoffe Störstoffentfernung Regulierung über die nahezu 100 % Intensität des Luftstroms Trennerfolg feuchtigkeitsabhängig feuchtigkeitsunabhängig Feinkornanhaftung ja nein Energieaufwand größer geringer Kornklassenaufbereitung eng begrenzt, z.b. 4/8, ja 8/16, 16/32, 32/45 mm (abhängig vom Verfahren) Wasserkreislauf nein ja Schlammaufbereitung nein ja Wasserverbrauch zum Befeuchten der Probe höher Wirtschaftlichkeit in Abhängigkeit von den Produkten Kurkowski & Prenzel, 1997

9 - Feingut Versuchsaufbau (Nasssetzmaschine) heizwertreiche Fraktion zur thermischen Verwertung Kies, Glas, Metalle weitere Aufbereitung zur stoffliche Verwertung Sand zur stofflichen Verwertung als Baustoff Versuchsaufbau zur nassmechanischen Aufbereitung im halbtechnischen Maßstab

10 - Feingut Aufbereitung der Fraktion mm mit Nasssetzmaschine

11 - Produktqualitäten Produktqualitäten Als Kriterien für die zu erzielenden Produktqualitäten der Leichtfraktion und der inerten Stoffströme dienen u.a. folgende Anforderungen: Thermische Verwertung/Beseitigung des Leichtgutes brennstofftechnische Anforderungen beim Einsatz in MVA, EBS-Kraftwerk (RAL GZ 724) und Zementwerk Verwertung des Schwer- und Feingutes als Baustoff im Straßenbau umweltrelevante Anforderungen in Form der Zuordnungswerte Z0 -Z2 nach LAGA M20 bzw. TL- Gestein bautechnische Anforderungen gemäß TL- Gestein StB 04, TL SoB- StB 04 bzw. TL BuB E- StB 09

12 - Produktqualitäten Thermische Verwertung/Beseitigung des Leichtgutes Leichtgut MVA EBS-Kraftwerk Zementwerk Parameter Einheit mm Rostfeuerung Rostfeuerung Niederkalorik Gesamtwassergehalt Ma.-% OS 22, Aschegehalt (550 C) Ma.-% OS 18, Chlor gesamt Ma.-% OS 3,7 4 2,5 0,8 Schwefel gesamt Ma.-% OS 2,5 3 1,7 0,5 Heizwert H u Ma.-% OS Blei mg/kg TS Cadmium mg/kg TS Kupfer mg/kg TS Erhöhte Konzentrationen an Cl, SO 4 sowie Pb, Cd und Cu lassen eine Verwertung im Zementwerk nicht zu Einsatz des Leichtgutes als EBS ist möglich, eventuell Vermischung mit Frischabfall erforderlich Produktqualität kann durch 2. Waschvorgang nach der Abtrennung gesteigert werden: Reduktion des Aschegehaltes, Cl-, SO 4 - und Schwermetallkonzentrationen

13 - Produktqualitäten Verwertung des Schwer- und Feingutes als Baustoff im Straßenbau umweltrelevante Anforderungen nach LAGA M20 bzw. TL-Gestein Feststoff Eluat Anforderungen LAGA M20 Fein- Parameter Einheit Z0 Z1.1 Z1.2 Z2 Schwergut material Mineralöl (C10-C40) mg/kg TS EOX mg/kg TS < 1 2 <1-4 Sum PAK (EPA) mg/kg TS ,5-9,2 3,4-9,6 Sum 6 PCB mg/kg TS 0,02 0,1 0,5 1 0,08-0,2 0,3-0,9 ph-wert ,5 7-12,5 7-12,5 7-12,5 9,8-11 7,6-8,4 EC us/cm Chlorid mg/l Sulfat mg/l Kupfer ug/l Quecksilber ug/l 0,2 0,2 1 2 < 0,2 < 0,2 Zink ug/l < Schwergut erreicht Klassen Z1.1 bis Z2nach LAGA M20 (RC2 bzw. RC3 nach TL- Gestein) Feingut erreicht die Klasse Z2 nach LAGA M20 (RC3 nach TL- Gestein) Eine stoffliche Verwertung der inerten Stoffströme unter definierten Einbaubedingungen ist möglich.

14 - Produktqualitäten Verwertung des Schwer- und Feingutes als Baustoff im Straßenbau bautechnische Anforderungen nach TL-Gestein Straßenbau Anforderungen an die Kornform, Bruchflächigkeit, Fließkoeffizienten und Schlagzertrümmerungswert werden eingehalten kritische Parameter sind der Fremdstoffanteil und die Wasseraufnahme direkter Einsatz als Strassenbaustoff nicht möglich Steigerung der Produktqualität!

15 - Produktqualitäten Verfahrensfließbild zur nassmechanischen Aufbereitung von Feinmaterial mit zusätzlichen Aufbereitungsschritten zur Steigerung der Produktqualität

16 Fazit Ist die Aufbereitung der Feinfraktion technisch möglich? Die nassmechanische Aufbereitung mittels Setzmaschinentechnik entspricht hinsichtlich der ermittelten Kennwerte (spez. Durchsatz, Trennschärfe, Prozesswassereinsatz) den in der Erz- bzw. Bauschuttaufbereitung eingesetzten Verfahren. einfach, robust, zuverlässig, geringer Energieverbrauch Können die erzeugten Stoffströme einer Verwertung zugeführt werden? Einsatz des Leichtgutes als EBS erscheint realistisch Einsatz der inerten Stoffströme als Baustoff im Straßen- oder Erdbau erscheint unter Einbeziehung der Verfahrenserweiterung realistisch Das Material < 10 mm (nicht in der Nasssetzmaschine behandelt) erfüllt alle Anforderungen der deutschen Deponieverordnung für eine DK I. Ausnahme: TOC und Glühverlust Welche Aspekte sprechen im Rahmen von Deponierückbauprojekten für eine Aufbereitung der Feinfraktion? großer Massenstrom mit relevanten Mengen an Ressourcen durch die Aufbereitung der Feinfraktion mm kann eine Volumenreduktion um ca. 46 % erreicht werden. Wird lediglich die Fraktion < 10 mm wieder abgelagert sind Volumengewinne zwischen % realistisch Die spezifischen Aufbereitungskosten wurden bei einem Durchsatz von 50 t/h auf 5 10 /t FS geschätzt

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Danksagung: Bundesministerium für Bildung und Forschung S. Wanka, K. Münnich, K. Fricke Leichtweiß-Institut für Wasserbau, Abt. Abfall- & Ressourcenwirtschaft Technische Universität Carolo-Wilhelmina Braunschweig