Deponien als Rohstofflagerstätte. Abfallforum 11.Mai 2010 Europäisches Bildungszentrum Otzenhausen

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1 Prof. Dr.-Ing. G. Rettenberger, Dipl.-Ing. S. Urban-Kiss, GbR Deponien als Rohstofflagerstätte Prof. Dr.-Ing. Gerhard Rettenberger, FH Trier, Ingenieurgruppe RUK, Abfallforum 11.Mai 2010 Europäisches Bildungszentrum Otzenhausen

2 Verfahrensschritte 1. Abgraben Anforderungen bezüglich Arbeits- und Nachbarschaftsschutz 2. Klassierung und Fraktionierung Auslese von Stör- und/oder Schadstoffen Auslese von Wertstoffen 3. Nicht verwertbarer Anteil Ggf. Zerkleinerung Ggf. Inertisierung Verdichteter Einbau in einen Deponiebereich gem. Stand der Technik

3 Vermeidung von Deponiegas- und Geruchsstoffemissionen => vorangehende Belüftung (Aerobisierung) : 1. Passiv => Dünnschichtaushub 2. Aktiv => Schichten bis 3 m Vorteile der aktiven Belüftung: Aerober Abbau (Rotte): => Inertisierung Wasserentnahme/Trocknung => Bessere Klassierung

4 Aktive Belüftung und anschließendes Abgraben Beispiel Rückbau Biofilter Biofilter Saugen - Drücken Saugen - Drücken Deponiekörper

5 Aktive Belüftung und anschließendes Abgraben Beispiel Rückbau Anteil [Vol.%] O2 [Vol.%] CH4 [Vol.%] C02 [Vol.%] Zeit [min]

6 Mindestanforderung: 6 (6)DepV ( ): Vor der Ablagerung auf gesondertem Teilabschnitt müssen heizwertreiche Anteile weitgehend abgetrennt und energetisch verwertet oder thermisch behandelt werden. Entnahme heizwertreicher Anteile führt zudem bei wenig entnommener Abfallmasse zu deutlicher Reduzierung des Deponievolumens Erforderliche stechnik: Hängt ab von: - Korngrößenverteilung - Stoffgruppen - Beschaffenheit (Wassergehalt, Geruch, gefährliche Stoffe) MBA-Technik könnte genutzt werden

7 Unterschied rückgebauter Abfall zu Restabfall: 1. Rückgebauter Abfall enthält mehr Feinfraktion 2. Feinfraktion im rückgebauten Abfall ist i. d. R. weitgehend inertisiert 3. Rückgebauter Abfall enthält keine nennenswerten Mengen gefüllter Behältnisse wie Säcke u. ä. Konsequenz aus 1 + 2: Erster Schritt ist die Aussiebung der Feinfraktion Gewinnung der Deponiefraktion i. d. R. ohne weiter Inertisierung Konsequenz aus 3: Sofern sehr grobe Abfallbestandteile beim und/oder im Aufgabebereich aussortiert werden, kann vor der Siebung auf Zerkleinerer, Sacköffner o. ä. verzichtet werden Für die weitere kann üblich MBA-Technik eingesetzt werden

8 Mögliche Verfahrensschritte In allen Stufen: Einsatz von MBA-Technik nach St. d. T. Technikauswahl entsprechend /Nutzen-Analyse 1. Beim Abgraben Grobsortierung (Metalle, heizwertreiche Monobereiche) ggf. Separierung trockener Grobmüllbereiche zur händischen Sortierung 2. Klassierung und Fraktionierung Grobsortierung durch Aufgabegerät (falls nicht beim Abgraben) [ggf. Zerkleinerer] -> i. d. R. verzichtbar Metallabscheidung an geeigneten Stellen Aussiebung der Feinfraktion -> Deponie Aussiebung der Grobfraktion -> heizwertreich mechanische Stoffstromtrennung bei einer Mittelfraktion allenfalls bei Nutzung freier Kapazitäten bestehender Anlagen : - optional vorlaufende Trocknung - optional vorlaufende weitere Zerkleinerung - optional vorlaufende weitere Feinanteilabtrennung - Schwer-Leicht-Trennung, ggf. mehrstufig (BASEP, Windsichter) - Schwerfraktion -> Deponie - Leichtfraktion -> heizwertreich

9 Praxisbeispiele Rahmenbedingungen: Parameter Deponie A Deponie B Projekt Rückbau nach aktiver Belüftung Greiferbohrung => keine Trocknung technische Sortierung durch aktive Belüftung Heizwertreiche Fraktion = Fraktion > 60 mm, nachzerkleinert Heizwertreiche Fraktion aus Sortieranalyse der Fraktion > 50 mm + mit BASEP abgeschieden Abfallalter 8 bis 17 Jahre 13 bis 36 Jahre Untersuchtes Volumen > m³ 23 m³ (81 Bohrmeter, 600 mm) Deponieinventar (zum Ablagerungszeitpunkt): Deponie A Bauschutt und Erdaushub 15% Gießereialtsand 4% Schlämme 12% Hausmüll 30% Deponie B Bauschutt und Erdaushub 40% Schlämme 0% Gießereialtsand 0% Hausmüll 42% Gewerbe- und Bauabfall 39% Gewerbe- und Bauabfall 18%

10 Praxisbeispiele - Sortierergebnis: Rückbau Stoffstrom Deponie A Deponie B Feinfraktion 0/60 mm bzw. 0/50 mm 79,0 % 59,6 % Heizwertreich (Leichtfraktion + Holz) 17,1 % 29,7 % Mineralfraktion 3,1 % 7,9 % Fe-Metalle 0,8 % 2,6 % Elektronik + Problemstoffe < 0,2 % < 0,1 % Grund der Unterschiede: Bei Deponie A im Gegensatz zu Deponie B: Zerkleinerung viele Produktionsabfälle, Gießereialtsande, Schlämme aufwändige Nachsortierung der Mineralfraktion => weitere Feinanteile Hinweis: Üblich sind 60 bis 70 % Feinfraktion bei zuvor zerkleinertem Abfall diesen Alters

11 Praxisbeispiel A Fraktionen Input Leichtfraktion Rückbau Feinfraktionen

12 Praxisbeispiel B Fraktionen Leichtfraktion (= heizwertreich) Feinfraktion:

13 Praxisbeispiele Feinfraktionen Inertisierungsgrad - DOC im Eluat: i. d. R. < 100 mg/l - AT 4 Wert: i. d. R. < 5 mg O 2 /g TM Feinfraktion enthält heizwertreiche Anteile, allerdings in geringer Menge: Deponie A mm: Heizwert = unter 1 MJ/kg mm: Heizwert = etwa 8 MJ/kg mm: Heizwert = unter 5 MJ/kg Deponie B - Zusammensetzung < 50 mm: - etwa 20 % heizwertreich, - Rest: inert (Glas, Steine, Sand, etc.) mm: Heizwert = unter 4 MJ/kg

14 Praxisbeispiele heizwertreiche Fraktion Rückbau hoher Heizwert (bis zu über 20 MJ/kg) hoher Aschegehalt Zuordnungskriterien gemäß RAL-GZ 724 (Gütesicherung für Sekundärbrennstoffe) für einzelne Schwermetalle überschritten => hochwertige Verwertung erfordert bessere Abtrennung der Feinfraktion Praxisbeispiel A Sortieranalysen der Leichtfraktion 100% 80% Kunststoffe, Gum m i, Textilien, Papier u.ä. Holz 60% Metalle 40% Steine und Gießereisande 20% sonstiges (Erde, Glas, Feinanteil) 0% => Vergleichsweise hoher Fremdstoffanteil Grund: Es wurde die gesamte Fraktion > 60 mm ohne vorherige Abtrennung von Grobstoffen aufbereitet => Fremdstoffe in Falten großer Folien u. ä

15 Deponierückbau - (jeweils bezogen auf das Rückbauvolumen) - Rückbau = Abgraben inkl. Arbeitsschutz + Aerobisierung, Grobsortierung, Transport, Aufgabe auf Sortiertechnik: ab etwa 8 /m³ - MBA-Technik: - nur Siebung + Fe-Abscheidung: ab etwa 5 /m³ - mit der Mittelfraktion: ab etwa 13 /m³ - Verwertung der heizwertreichen Fraktion: ab etwa 5 /m³ - Sanierung der freigelegten Deponiebasis: ab etwa 2 /m³ - Deponierung nach dem Stand der Technik: ab etwa 10 /m³ - Ggf. Transportkosten des Deponiegutes zu einem anderen Standort => Gesamtkosten 30 /m³ bis 40 /m³ - Zukünftig ab 20 /m³ bei steigenden Rohstoffpreisen => verbesserte Vermarktung der Wertstoffe und heizwertreichen Fraktion - Zusätzliche Finanzierungsquelle Treibhausgaszertifikat => Erlöse von 1 /m³ bis 3 /m³ sicher möglich (Methodologie: derzeit im Anerkennungsverfahren) Zum Vgl.: Stillegung ohne Rückbau: Zumeist unter 5 /m³, selten über 25 /m³

16 Deponierückbau als Ressourcenquelle Wertstoffinhalt in deutschen Deponien außer Vorwendedeponien: Etwa 8 Mio. TJ Heizwert = etwa TWh Energieinhalt Etwa 26 Mio. Mg. Fe-Schrott Etwa Mg Kupferschrott Etwa Mg Aluminiumschrott Dies entspricht dem folgenden Anteil des Jahresverbrauchs in Deutschland: 58 % der Primärenergie 124 % des Fe-Schrottes 142 % des Kupfers 54 % des Aluminiums Der gewinnbare Anteil ist v. a. für den Energieinhalt kleiner: Etwa 400 TWh für eine sortenreine = verwertbare heizwertreiche Fraktion Bis zu TWh für eine Grobfraktion zur Entsorgung in einem MHKW

17 Wertstoffinhalt einer Deponie mit Mg Siedlungsabfall: Energie GWh Energieinhalt = Jahresenergieverbrauch einer Industriestadt mit Einwohnern = Heizölverbrauch von etwa 140 Mio. Liter - davon für ein MHKW gewinnbar: 740 GWh = Jahresenergieverbrauch einer Industriestadt mit Einwohnern = Heizölverbrauch von etwa 70 Mio. Liter - davon als höherwertiger Brennstoff gewinnbar: 260 GWh = Jahresenergieverbrauch einer Industriestadt mit Einwohnern = Heizölverbrauch von etwa 24 Mio. Liter Mg Fe-Schrott 570 Mg Kupferschrott 330 Mg Aluminiumschrott

18 Energiebilanz beim Rückbau mit Jahrestonnen Verfügbare Energie: 80 GWh (höherwertiger Brennstoff) bis 225 GWh (MHKW) Energieerzeugung aus der verfügbaren Energie: Strom 25 GWh bis 75 GWh Wärme: 40 GWh bis 110 GWh Energiebedarf: Strom: 0,7 GWh (für die sanlage) Diesel: 4 GWh (für das Abgraben und den Transport) => Selbst ohne Wärmenutzung 5 bis 15 mal soviel nutzbare Energie erzeugbar, als für den Rückbau benötigt wird Bei höheren Anteilen inerten Abfalls z. B. aus Abdeckschichten verringert sich der Energiegewinn unwesentlich

19 Deponierückbau Nutzen Rückbau 1. Verminderung des wiederabgelagerten Volumens Mit Entnahme der Leichtfraktion: etwa 40 bis 55 % Ohne Entnahme der Leichtfraktion: etwa 20 bis 40 % 2. Verminderung des wiederabgelagerten Schadstoffpotentials 3. Verminderung des wiederabgelagerten Emissionspotentials => - Reduzierung der Nachsorgmaßnahmen - Reduzierung der Belastung zukünftiger Generationen - Beitrag zum Klimaschutz 4. Rückführung von Wertstoffen in den Stoffkreislauf (soweit wirtschaftlich) 5. Gewinnung heizwertreicher Fraktion für eine thermische Verwertung 6. Folgenutzung des Geländes nach Beseitigung der Deponie 7. Ggf. Beseitigung einer Gefahrenquelle

20 Forschungsbedarf bezüglich Deponierückbau: - Bisher Ergebnisse nur von wenigen lokal begrenzten Praxisbeispielen, Forschungs- oder Voruntersuchungsmaßnahmen - Dort jeweils Untersuchung mit unterschiedlichen Schwerpunkten. systematische Untersuchung zur Klärung folgender Aspekte erforderlich: - Wertstoffpotential (neben Holz, Kunststoffe, Glas, Metalle u.ä. auch edlere Metalle wie Platin, Aluminium oder Kupfer) - Optimale stechnik - Ausbeuten der Wertstofffraktionen - Qualität der Wertstofffraktionen - Qualität der nicht verwertbaren Fraktionen - Geeignete Verwertungsverfahren - Ökologische Bilanzierung im Hinblick auf Klima- und Ressourcenschutz - -/Nutzen-Betrachtung

21 Ziel der Forschung bezüglich Deponierückbau: - Erkenntnisse zur ganzheitlichen Bewertung des Deponierückbaus - Erarbeitung von Randbedingungen, unter denen eine Ressourcengewinnung aus Deponien grundsätzlich ökologisch sinnvoll und auch wirtschaftlich umzusetzen ist. - Grundlagen für einzelne Deponiebetreiber - Grundlagen für politische Entscheidungsträger im Hinblick auf zukünftige Entscheidungen bzw. Beurteilungen einzelner Rückbaumaßnahmen

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ingenieurgruppe RUK