Sektorvorhaben Mechanisch-biologische Abfallbehandlung

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1 Abteilung 44 Umwelt und Infrastruktur Sektorvorhaben Mechanisch-biologische Abfallbehandlung Endbericht Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ ) GmbH

2 Published by Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH Dag-Hammarskjöld-Weg Eschborn / Germany Verantwortlich Elke Hüttner (GTZ, Abteilung 44 Umwelt und Infrastruktur) Redaktion Gernod Dilewski (INFRASTRUKTUR & UMWELT, Darmstadt), Joachim Stretz (Berlin) in Zusammenarbeit mit Gabriele Janikowski (IKW Beratungsinstitut für Kommunalwirtschaft GmbH, Köln), Dr. Dirk Maak (Wilhelm Faber GmbH, Alzey), Dr. Aber Mohamad (Universität Kassel), Dr. Dieter Mutz (Fachhochschule Basel), Bernhard Schenk (Berlin) Design Christopher Heck (eyes-luna, komm. unikate) Printed by Digitaldruck Darmstadt GmbH & Co. KG Eschborn 2003

3 INHALT Der vorliegende Bericht stellt die wesentlichen Aktivitäten und Ergebnisse des von der Deutschen Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) von durchgeführten Sektorvorhabens "Förderung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung" vor. Schwerpunkte des Sektorvorhabens waren die in São Sebastião (Brasilien), Phitsanulok (Thailand) und Al-Salamieh (Syrien) durchgeführten Pilotprojekte zur Erprobung der MBA unter den lokalen Randbedingungen. Nach Anpassung des Verfahrens konnten in allen Pilotprojekten zufriedenstellende Rotteergebnisse erzielt werden. Die Kosten der MBA lagen in den Pilotprojekten in einer Größenordnung von Euro/Mg. Diese Kosten lassen sich zumindest teilweise durch Einsparungen bei der Deponierung kompensieren. 1

4 Sektorvorhaben MBA - Endbericht Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Veranlassung 8 2 Einführung in die MBA Erläuterung der MBA Behandlungsverfahren Einbindung der MBA in die kommunale Abfallwirtschaft Klimaeffekte 13 3 Informationsmaterial und - veranstaltungen zur MBA Leitfaden MBA (Decision Makers Guide) Filme Kostenkalkulationsmodell Fachforen und Seminare 16 4 MBA Pilotprojekte Kurzbeschreibung der Projekte Pilotprojekt São Sebastião, Brasilien Pilotprojekt Phitsanulok, Thailand Modellversuch MBA in Al-Salamieh, Syrien Weitere Projekte Ergebnisse und Erfahrungen aus den Pilotprojekten Projektvorbereitung Überwachungsprogramme Grundlagen Umsetzung in den Pilotprojekten In den Pilotprojekten eingesetzte MBA-Verfahren Kriterien für die Technologieauswahl Modellversuch Al-Salamieh FABER-AMBRA -Verfahren in São Sebastião und Phitsanulok Beurteilung der eingesetzten Technologien Betrieb der MBA Personalbedarf der MBA Schulung Einbindung in die organisatorischen Strukturen Rotteverlauf und Rotteergebnisse Temperatur in den Mieten Einfluss der Regenzeit auf den Temperaturverlauf Gaszusammensetzung Wassergehalte Feststoff- und Eluatanalysen Ergebnisse der Kompostierungsversuche in Al-Salamieh, Syrien 41 2

5 4.2.6 Emissionen der MBA Grundlagen Geruch Hygiene Prozesswasser Methanemissionen Ablagerung der vorbehandelten Abfälle Grundlagen In den Pilotprojekten ermittelter Massenverlust Einbauversuche in den Pilotprojekten Deponie-Sickerwasser in São Sebastião Kosten Grundlagen Kostenbeispiele aus den Pilotprojekten Einfluss der MBA auf die Ablagerungskosten Informeller Sektor 61 5 Perspektiven der MBA in Entwicklungs- und Schwellenländern Schlussfolgerungen aus den Pilotprojekten Gegenüberstellung alternativer Konzepte zur Restabfallentsorgung Weiterer Untersuchungsbedarf 67 6 Zusammenfassung 69 3

6 Sektorvorhaben MBA - Endbericht ANLAGEN Anlage 1 Steckbriefe der Pilotprojekte Anlage 2 Verzeichnis wichtiger Ansprechpartner Anlage 3 Literaturverzeichnis TABELLENVERZEICHNIS Tabelle 1: Abgrenzung zwischen Kompostierung und MBA 10 Tabelle 2: Anthropogene Emissionen an CO 2, CH 4, und N 2 O in der EU, 1994 [1] 14 Tabelle 3: Vorgeschlagenes Überwachungsprogramm für den Pilotversuch Phitsanulok 24 Tabelle 4: Personalbedarf für den MBA Betrieb in São Sebastião (Durchsatzleistung: Mg/a) 32 Tabelle 5: Betreuungsaufwand der Fa. Faber während der einjährigen Implementierungsphase in São Sebastião 32 Tabelle 6: Eingangswassergehalte in den Pilotprojekten 40 Tabelle 7: Untersuchungsergebnisse für den behandelten Abfall in São Sebastião 41 Tabelle 8: Schwermetallgehalte in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial 42 Tabelle 9: Prozesswasserquantität und -qualität aus Rottemieten im Modellversuch Al Salamieh 45 Tabelle 10: Massenverluste während der Rotte in Al-Salamieh (Syrien) 51 Tabelle 11: Vergleich der spezifischen Kosten in den Pilotprojekten 58 4

7 ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abbildung 1: Sao Paulo, Müllkippe "Alvarenga" und Trinkwasserstausee "Billings", Quelle: Bildarchiv GTZ 8 Abbildung 2: Ablauf einer mechanisch biologischen Abfallbehandlung 10 Abbildung 3: Die Kaminzugrotte als Beispiel für ein extensives Rotteverfahren 11 Abbildung 4: Schematischer Aufbau einer Intensiv-Rotte 12 Abbildung 5: Restabfallbehandlungskonzeptionen 13 Abbildung 6: Unternehmerforum "Public Private Partnerships (PPP) im internationalen Abfallsektor" in Eschborn 17 Abbildung 7: Mechanisch biologische Abfallbehandlung nach dem FABER-AMBRA -Verfahren in São Sebastião 18 Abbildung 8: Mechanisch biologische Abfallbehandlung nach dem FABER-AMBRA -Verfahren in Phitsanulok 19 Abbildung 9: Abdeckung und Zwangsbelüftung der Miete in Al-Salamieh 20 Abbildung 10: Schulung der Recicladores auf der Modell-MBA in Armenia, Kolumbien 22 Abbildung 11: Typischer Temperaturverlauf während der Rotte 23 Abbildung 12: Temperaturmessung mit der Stechsonde in Phitsanulok 25 Abbildung 13: Waste Picker auf der Deponie Phitsanulok 26 Abbildung 14: Rottemieten während des Modellversuches in Al-Salamieh 27 Abbildung 15: Homogenisierungstrommel im Einsatz in Phitsanulok 28 Abbildung 16: Abfall in Phitsanulok vor und nach der Homogenisierung 29 Abbildung 17: Aufsetzen der Mieten für die biologische Behandlung in Atlacomulco, Mexiko 29 Abbildung 18: Schulung des technischen Personals auf der Deponie in Phitsanulok 32 Abbildung 19: Theoretisch erreichbare und tatsächliche Durchsatzleistung der MBA im Pilotprojekt Phitsanulok 33 5

8 Sektorvorhaben MBA - Endbericht Abbildung 20: Temperaturverlauf in den Mieten im Modellversuch Al-Salamieh 35 Abbildung 21: Temperaturverlauf in der Versuchsmiete in São Sebastião 35 Abbildung 22: Temperaturverlauf des FABER-AMBRA -Verfahrens unter dem Einfluss von Starkregenereignissen 36 Abbildung 23: Relation der Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen 37 Abbildung 24: Beispiel für vernässten Mietenfuß mit anaeroben Abbauprozessen 38 Abbildung 25: Ergebnisse der Gasmessungen an den Mieten C und D vom in Phitsanulok 39 Abbildung 26: Biofilter aus Kokosnussschalen auf der MBA Phitsanulok 44 Abbildung 27: Testmiete in São Sebastião 45 Abbildung 28: Summenkurven des Niederschlags- und des Prozesswasservolumens aus der Testmiete in São Sebastião 46 Abbildung 29: Qualität der Prozesswässer aus der Testmiete in Rio de Janeiro und São Sebastião 47 Abbildung 30: Prozesswasseraustritt am Mietenfuß in São Sebastião 47 Abbildung 31: Einbaudichten mit und ohne Vorbehandlung [6] 49 Abbildung 32: Einbau der vorbehandelten Abfälle in São Sebastião 51 Abbildung 33: Massenabbau in der Pilotphase der MBA in Phitsanulok 51 Abbildung 34: Abmessungen der Versuchsfelder für den großtechnischen Verdichtungsversuch 52 Abbildung 35: Einbauversuch während der Trockenzeit für vorbehandelte Abfälle auf der Deponie Phitsanulok, Thailand 52 Abbildung 36: Gegenüberstellung der Lagerungsdichten in der Miete und der erreichten Einbaudichte in der Deponie 53 Abbildung 37: Sickerwasserbelastung auf der Deponie für vorbehandelte Abfälle in São Sebastião 54 6

9 Abbildung 38: Gegenüberstellung der Kostenrechnungen aus den Pilotprojekten (spezifische Kosten in Euro / Mg) 59 Abbildung 39: Verhältnis der spezifischen Deponierungskosten in Phitsanulok mit und ohne MBA 61 Abbildung 40: Interventionen des informellen Sektors im Ablaufzyklus der häuslichen Abfälle 61 Abbildung 41: Mitarbeiter der Kooperative in Ilhabela bei der Abfallsortierung 62 Abbildung 42: Entsorgungswege des Abfallaufkommens in den Mitgliedsstaaten der EU in 1999 [7] 66 7

10 Sektorvorhaben MBA - Endbericht Die Veränderung der Lebensgewohnheiten sowie die zunehmende Verstädterung und Industrialisierung in vielen Entwicklungsländern wirken sich auch auf die Abfallmengen und die Abfallzusammensetzung aus. Traditionelle Formen der Abfallentsorgung stoßen in Anbetracht steigender Abfallmengen und wachsender Verpackungs- und Sondermüllanteile im Abfall an ihre Grenzen. Um Gefahren für die Gesundheit der Bevölkerung und Belastungen der Umwelt abzuwehren, ist vielerorts die Entwicklung neuer Strategien bei der Abfallentsorgung erforderlich. Deutliche Fortschritte hat es in den letzten Jahren im Bereich der Abfalleinsammlung gegeben. Bei der Abfallablagerung gibt es dagegen in Entwicklungs- und Schwellenländern nur wenig positive Entwicklungen zu verzeichnen. Überwiegend erfolgt die Ablagerung noch immer auf wilden Müllkippen ohne besondere Vorkehrungen für den Immissionsschutz. Die Emissionen dieser Müllkippen gefährden die Gesundheit der Anlieger, führen zu Bodenkontaminationen und stellen eine Bedrohung der Grundwasservorkommen dar. 1 Einleitung und Veranlassung In den letzten Jahren mehrt sich daher in der Bevölkerung der Widerstand gegen diese Art der Abfallablagerung. Insbesondere in größeren Städten wird es immer schwieriger, die notwendigen Ablagerungskapazitäten bereitzustellen. Auch wenn es zukünftig gelingt, mehr Abfälle zu vermeiden und zu verwerten, werden dennoch in den nächsten Jahren Deponien zur Ablagerung nicht verwertbarer Restabfälle unverzichtbar sein. Die Umweltbelastungen bei der Ablagerung von Restabfällen können insbesondere durch die Auswahl geeigneter Deponiestandorte, durch bauliche Maßnahmen (z.b. Abdichtungen) und einen optimierten Deponiebetrieb gemindert werden. Darüber hinaus kann durch eine Vorbehandlung der Abfälle eine Veränderung ihrer Eigenschaften erreicht werden, so dass bei ihrer Ablagerung weniger Emissionen entstehen. Eine Möglichkeit der Vorbehandlung ist die Abfallverbrennung, nach welcher die entstehenden Schlacken sowie die Reststoffe aus der Abluftreinigung entsorgt werden müssen. Als Alternative oder Ergänzung dazu hat in Europa in den letzten Jahren die mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) an Bedeutung gewonnen. Deutschland gehört zu den weltweit führenden Ländern bei der Entwicklung und Anwendung dieser Technologie. Abbildung 1: Sao Paulo, Müllkippe "Alvarenga" und Trinkwasserstausee "Billings", Quelle: Bildarchiv GTZ Bei der Ablagerung von Siedlungsabfällen stellt insbesondere der organische Anteil aufgrund des unkontrollierten biologischen Abbaus ein hohes Umweltrisiko dar. Die grundlegende Idee der MBA ist eine kontrollierte Vorbehandlung von Abfällen vor der Deponierung, um einen optimierten Abbau des organischen Anteils und eine damit verbundene Verringerung des Belastungspotentials zu erreichen. Die MBA kann unter bestimmten Bedingungen deutlich kostengünstiger sein als die Abfallverbrennung und stellt damit eine interessante Technologiealternative dar. Praktische Erfahrungen mit dem Einsatz dieser Technologie in Entwicklungs- und Schwellenländern lagen bislang aber kaum vor. 8

11 Bei der Übertragung von Abfalltechnologien aus westlichen Industrienationen in Entwicklungsländer hat es in der Vergangenheit zahlreiche Fehlschläge gegeben. Ziel des GTZ-Sektorvorhabens "Förderung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung" war daher nicht nur eine Verbreitung dieser Technologie, sondern insbesondere eine kritische Analyse der Chancen und Risiken der MBA. Wesentliche Basis dieser Analyse sind die in verschiedenen Ländern durchgeführten Pilotprojekte zur Erprobung der MBA. Neben den technischen Komponenten sollten im Rahmen des Sektorvorhabens auch entwikklungspolitische Schwerpunkte betrachtet werden. Hier sind im wesentlichen die Lebensbedingungen der Müll- bzw. Wertstoffsammler (waste pickers), und deren Veränderung durch Einführung einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung von Bedeutung. Für die Durchführung der Projektaktivitäten wurde eine Vielzahl von Partnern im In- und Ausland gewonnen: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Knoten Weimar Faber Gruppe Universität Kassel Prefeitura São Sebastião Prefeitura Municipal Ilhabela Municipality of Phitsanulok Die Adressen und Ansprechpartner der einzelnen Projektpartner sind im Anhang aufgelistet. Das Sektorvorhaben "Förderung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung" hatte eine Laufzeit von und wurde vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) finanziert. Schwerpunkte des Sektorvorhabens waren die Erarbeitung und Bereitstellung von Informationsmaterial zur MBA, Durchführung von Seminaren und Fortbildungsveranstaltungen, Erarbeitung von Machbarkeits-Studien für die MBA in Entwicklungsländern einschl. der Untersuchung sozio-ökonomischer Aspekte, Planung und Durchführung von beispielhaften Pilotanwendungen mit wissenschaftlicher Begleitung. 9

12 Sektorvorhaben MBA - Endbericht 2 Einführung in die MBA Das primäre Ziel der MBA liegt in der Minimierung der Umweltbelastungen bei der Abfallablagerung durch eine weitgehende Stabilisierung der Abfälle. Daneben kann die MBA aber auch zur Abtrennung von Wertstoffen genutzt werden (siehe Kapitel 2.3). Häufig werden die Begriffe Kompostierung und MBA nebeneinander verwendet, weil für die Kompostierung und die MBA sehr ähnliche Techniken verwendet werden können. Beide Verfahren unterscheiden sich jedoch insbesondere hinsichtlich ihrer Zielsetzung (siehe Tabelle 1). Stör-/Schadstoffe Wertstoffe Heizwertreiche Fraktion Abdeckmaterial Abfallanlieferung und Inputkontrolle Mechanische Aufbereitung Grobsortierung Sortierung Magnetabscheidung Aerob Rotte Absiebung Siebung Zerkleinerung Homogenisierung Biologische Behandlung Anaerob/Aerob Vergärung + Nachrotte Klärschlamm Inerte Fraktionen Optional Einbau auf der Deponie Verfahren Hauptziel Input Abbildung 2: Ablauf einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung Kompostierung MBA Erzeugung eines hochwertigen vermarktungsfähigen Bodenverbesserungsmittels (Kompost) Definierter Input, der maßgeblich über die Qualität des Produktes entscheidet (z.b. getrennt gesammelter Biomüll) Minimierung der Umweltbelastungen bei der Abla- gemischte Siedlungsabfälle gerung der Abfälle durch weitgehende Stabilisierung In der mechanischen Stufe werden zunächst unerwünschte Stoffe (z.b. große Metallstücke) sowie ggf. Wertstoffe aussortiert. Nachfolgend wird der Restabfall für die anschließende biologische Behandlung vorbereitet, d.h. zerkleinert, durchmischt und ggf. angefeuchtet. In der biologischen Stufe soll der Abfall weitestgehend biologisch stabilisiert werden. Dies kann grundsätzlich auf zwei unterschiedlichen biologischen Abbauwegen erfolgen: Tabelle 1: Abgrenzung zwischen Kompostierung und MBA 2.1 Erläuterung der MBA aerob, d.h. bei Zufuhr von Luftsauerstoff, als Rotte und anaerob, d.h. unter Ausschluss von Luftsauerstoff, als Vergärung. Die MBA gliedert sich, wie in Abbildung 2 dargestellt, allgemein in die Schritte: Abfallanlieferung und Inputkontrolle, mechanische Aufbereitung, biologische Behandlung und abschließender Einbau der behandelten Abfälle auf der Deponie. Der biologische Ab- und Umbau organischer Stoffe durch Mikroorganismen (Bakterien, Protozoen, Pilze) und Kleinstlebewesen ist ein Teil der natürlichen Stoffkreisläufe und findet auch bei abgelagertem Abfall statt. Bei dem biologischen Abbau in Deponien entsteht unter Sauerstoffausschluss ein Gas, welches brennbar und leicht explosibel ist (Deponiegas). Das aus Deponien entweichende Gas trägt zur globalen Erwärmung bei und schadet so dem Klima. Wasser, welches in die Ablagerung eindringt oder in ihr enthalten ist, wird zum einen durch die Abbauprodukte, zum anderen durch Auswaschungen von Schadstoffen verschmutzt. 10

13 Um zu verhindern, dass dieses Sickerwasser und das Deponiegas in die Umwelt gelangen, sollte die Abfallablagerung abgedichtet werden. Die entstehenden Gas- und Sickerwassermengen werden dabei gezielt erfasst und behandelt. Im Rahmen einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung können durch den kontrollierten Abbau der organischen Substanzen sowohl die Gas- und Wasseremissionen, welche später bei der Ablagerung auf der Deponie entstehen würden, als auch das abzulagernde Abfallvolumen selbst, deutlich reduziert werden. Für die Behandlung eignen sich vor allem Abfälle mit einem hohen Anteil biologisch abbaubarer Organik; was im allgemeinen bei Abfällen aus Haushalten und Geschäften zu erwarten ist. Nicht geeignet sind schadstoffhaltige Abfälle (z.b. Sonderabfälle aus der Industrie), infektiöse Abfälle (z.b. Krankenhaus- und Schlachtabfälle) und Bauabfälle. Bei Abfällen aus der Industrie ist die Eignung z.b. anhand der Schadstoffgehalte und der Biomasseanteile im Einzelfall zu prüfen. 2.2 Behandlungsverfahren Zur mechanisch-biologischen Abfallbehandlung gibt es ein breites Spektrum möglicher Aggregate und biologischer Behandlungsverfahren, die je nach örtlichen Rahmenbedingungen und abfallwirtschaftlichen Zielvorgaben miteinander kombiniert werden können. So gibt es Anlagen, die mit einfacher technischer Ausrüstung in extensiver Verfahrensweise betrieben werden. Dies meint Verfahrensweisen mit geringem Automatisierungsgrad sowie geringen verfahrensund bautechnischen Aufwendungen. Luftzufuhr Abluft Biofilter Luftdruck ~20 cm ~2,5 m Homogenisierte Abfälle Belüftungsrohre Wind Palettenreihe ~60 m Basis ~25 m Gefälle ca. 3% Abbildung 3: Die Kaminzugrotte als Beispiel für ein extensives Rotteverfahren 11

14 Sektorvorhaben MBA - Endbericht In Abhängigkeit von den angestrebten Behandlungszielen sowie finanziellen und sonstigen Rahmenbedingungen können aber auch weitestgehend automatisierte, verfahrenstechnisch optimierte und eingehauste, emissionsgeschützte Anlagen (Intensiv-Verfahren) realisiert werden. Geschlossene Halle Befeuchtung mit Prozesswasser Automatisches Umsetzsystem mit Rottegut-Befeuchtung Mechanisch aufbereiteter Abfall Abluftreinigung Nachbehandlung, Deponierung Abluftreinigung Saugbelüftung Abbildung 4: Schematischer Aufbau einer Intensiv-Rotte Mit Intensiv-Verfahren können die Rottezeit und der spezifische Flächenbedarf deutlich reduziert werden. Durch die geschlossenen Systeme (Halle, Container) können Emissionen wie Gas, Geruch und Staub gefasst werden. Des weiteren kann die Rotte über die aktive Belüftung, Bewässerung und Durchmischung gesteuert und optimiert werden, so dass der Hauptabbau deutlich schneller erfolgt und die organische Masse weitestgehend abgebaut werden kann. Jedoch sind die Kosten für Bauteile und Maschinentechnik so hoch, dass diese Verfahren nur bei größeren Abfallmengen in Betracht kommen. Daneben bedingt der hohe Automatisierungsgrad eine höhere Störanfälligkeit und damit einen höheren Wartungs- und Reparaturaufwand. 2.3 Einbindung der MBA in die kommunale Abfallwirtschaft Die Beantwortung der Frage, inwieweit die MBA für die Abfallwirtschaft einer Stadt oder Region eine sinnvolle Lösung darstellen kann, erfordert in einem ersten Schritt eine Bestandsaufnahme und Analyse der bestehenden abfallwirtschaftlichen Situation. Bei der Entscheidung über die Einführung einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung sind auch alternative Abfallbehandlungsmethoden zu prüfen. In Industrienationen stellt die Müllverbrennung eine verbreitete Form der Restabfallbehandlung dar. Bei der Beurteilung der Umweltbelastungen von Müllverbrennungsanlagen 12

15 stehen die Rauchgasemissionen im Vordergrund. Viele Länder haben in den letzten Jahren Emissionsstandards für die Rauchgasreinigung bei Müllverbrennungsanlagen festgelegt. Eine Einhaltung dieser Standards erfordert einen sehr hohen verfahrenstechnischen und finanziellen Aufwand. Aus Kostengründen sind solche Anlagen auf hohe Durchsatzleistungen auslegt. Mechanisch-biologische Abfallbehandlungsanlagen können dagegen auch mit kleineren Mengen wirtschaftlich sinnvoll betrieben werden. Die Investitionskosten einer MBA sind in der Regel um ein Vielfaches geringer als die der Müllverbrennungsanlage. Zudem kann innerhalb einer gewissen Bandbreite der verfahrenstechnische Aufwand - und damit die Höhe der Investitionskosten - durch den Vorhabenträger selbst bestimmt werden, ohne dass dieses zu einer grundlegenden Verschlechterung der Behandlungsergebnisse führen muss. In der Fachwelt wird die MBA daher als kostengünstigere und technisch einfachere Alternative zur Müllverbrennung diskutiert. Eine MBA und eine Müllverbrennung können jedoch auch - insbesondere bei großen Abfallmengen - sinnvoll miteinander kombiniert werden. Das Grundmodell einer solchen Konzeption sieht eine Trennung von heizwertreichen Abfällen (wie Kunststoffen und Verbundmaterialien) und organisch abbaubaren Abfällen vor. Die heizwertreiche Fraktion wird ggf. energetisch verwertet, die Organikfraktion im biologischen Teil behandelt und abgelagert. In den vergangenen Jahren wurden in vielen Ländern Kompostierungsanlagen für die Verwertung von organischen Abfällen (vorwiegend Grün- und Küchenabfällen) realisiert. Generell gilt, dass die Kompostierung von getrennt eingesammelten Küchen- und Gartenabfällen auch bei Einführung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung eine sinnvolle Verwertungslösung bleibt. 2.4 Klimaeffekte Die Aktivitäten des Menschen haben zu einem deutlichen Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre geführt. Es wird erwartet, dass dieser Anstieg in den nächsten Jahrzehnten zu einer Erwärmung der Erdoberfläche und weiteren damit einhergehenden Veränderungen des Klimas führen wird. Die Industrieländer haben daher im Rahmen des UN-Klimaänderungsabkommens (Kyoto Protokoll) die Reduktion von Treibhausgasemissionen vereinbart. Die Treibhausgase mit dem größten Beitrag für den Treibhauseffekt sind Kohlendioxid (CO 2 ), Methan (CH 4 )) und Lachgas (N 2 O). Alle drei Gase entstehen auch bei der Abfallentsorgung. Die geschätzten Gesamtemissionen dieser Gase in der EU sowie die Anteile aus der Abfallentsorgung sind in der Tabelle 2 wiedergegeben. Unbehandelte Restabfälle Mechanisch-biologische Behandlung MBA MBA Heizwertreiche Fraktion Thermische Behandlung MVA MVA oder energ. Verw. Deponierung Herkömmliche Deponie Schlacke- Deponie MBA-Deponie Abbildung 5: Restabfallbehandlungskonzeptionen 13

16 Sektorvorhaben MBA - Endbericht Treibhausgase Emissionen Treibhauspotential Treibhauspotential aller Emissionen Einheit [Gg] (über 100 Jahre) [Gg] in CO 2 - Äquivalenten (mit Anteil der Abfallentsorgung in Masse-%) Treibhauspotential der Emissionen der Abfallentsorgung [Gg] in CO 2 - Äquivalenten (mit Verteilung innerhalb der Abfallentsorgung) CO 2 fossil (< 0,5%) 15 (9%) CH (33%) 152 (89%) N 2 O 1, (1%) 3 (2%) Gesamt (4,25%) 170 Tabelle 2: Anthropogene Emissionen an CO 2, CH 4, und N 2 O in der EU, 1994 [1] Die Auswirkungen der Abfallwirtschaft auf den Treibhauseffekt sind hauptsächlich auf das Methan zurückzuführen, welches durch die Faulung biologisch abbaubarer Abfälle unter anaeroben Bedingungen in Deponien entsteht. Ungefähr ein Drittel der anthropogenen CH 4 -Emissionen in der EU kann dieser Quelle zugeordnet werden. Im Gegensatz dazu resultieren nur 1 % der N 2 O-Emissionen und weniger als 0,5 % der CO 2 -Emissionen aus der Abfallentsorgung. Die Reduzierung der CH 4 -Emissionen aus Deponien stellt daher das größte Potential für die Reduzierung der Treibhausgasemission im Bereich der Abfallwirtschaft dar. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Methanemissionen bei der Ablagerung, die allerdings im Rahmen des Sektorvorhabens nicht weiter untersucht wurde, ist die Abdeckung von Deponiealtteilen mit einer Biofilterschicht aus vorbehandelten und abgesiebten Abfällen. Diese Filterschicht trägt zum Abbau des aus den Deponien entweichenden Methans bei. Mit der MBA kann die Entstehung von Methan weitgehend reduziert werden. Bei einer gut belüfteten Langzeitrotte liegen die Methanemissionen nur noch bei ca. 1% gegenüber der Deponierung unvorbehandelter Abfälle. Die anaeroben Verfahren zeigen gegenüber aeroben Verfahren hinsichtlich der Klimaeffekte Vorteile, da das entstehende Biogas mit hohem Methananteil als Energieträger verwendet werden kann und geringe Abluftmengen, die nachträglich gereinigt werden können, entstehen. 14

17 3 Informationsmaterial und -veranstaltungen zur MBA 3.1 Leitfaden MBA (Decision Makers Guide) Im Rahmen des Sektorvorhabens wurde ein Leitfaden zur mechanisch-biologischen Abfallbehandlung in Entwicklungsländern erstellt 1. Dieser Leitfaden stellt in kompakter Form Informationen zur mechanisch-biologischen Abfallbehandlung bereit. Mit konkreten Entscheidungshilfen wird die Beantwortung der Frage unterstützt, ob diese Behandlungsmethode für eine Verbesserung der Entsorgungssituation unter den jeweiligen Rahmenbedingungen sinnvoll ist. Dieser Leitfaden umfasst folgende Inhalte: Eine kurze Erläuterung und Vorstellung der einzelnen Stufen und Verfahren einer MBA sowie der Auswirkungen einer solchen Behandlung Grundlagen zur ersten Abschätzung der Kosten Erläuterungen zur Einordnung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung in die kommunale Abfallwirtschaft und eine Übersicht alternativer Abfallbehandlungsmethoden Hilfen für die erste Beurteilung, ob und wie eine MBA unter den jeweiligen Rahmenbedingungen sinnvoll sein kann Hinweise zum weiteren Vorgehen und Angaben zu weiterführenden und ergänzenden Informationsquellen Die Zielgruppe des Leitfadens sind interessierte Personen im Bereich der Abfallwirtschaft in Entwicklungsländern. Darunter fallen sowohl kommunale Entscheidungsträger als auch andere in den Bereich Abfallwirtschaft involvierte Fachleute sowie Beratungsfirmen. 3.2 Filme Zu Präsentationszwecken und als erster Einstieg in den Themenkomplex MBA wurde im Rahmen des Sektorvorhabens ein Videofilm mit dem Titel "Mechanisch-Biologische Abfallbehandlung in Deutschland" erstellt. Dieser Film ist in den Sprachen deutsch, englisch, spanisch, portugiesisch und thai verfügbar. Der Film zeigt anhand verschiedener Anlagenstandorte in Deutschland die prinzipielle Vorgehensweise und die Spannbreite der technischen Umsetzung der MBA auf. Nach einer einleitenden Sensibilisierung für die Problemstellungen der Abfallablagerung wird die MBA als mögliche Alternative zur Verminderung der Umwelteinflüsse vorgestellt. Die Präsentation ist gegliedert nach den vier Verfahrensstufen: Abfallannahme und -kontrolle Mechanische Aufbereitung Biologische Behandlung Ablagerung der Reststoffe auf der Deponie Gezeigt werden einfache Verfahren, wie die Kaminzugrotte oder das Dombelüftungsverfahren, aber auch technisch aufwendige dynamische Intensivrotteverfahren. Ein weiterer von der Fa. Faber produzierter Film stellt das FABER-AMBRA -Verfahren während des Einsatzes in Deutschland und Brasilien vor. Dieser Film ist ebenfalls in der Dokumentation zum Sektorvorhaben enthalten. 1 Der Leitfaden ist in den Sprachen deutsch, englisch und spanisch unter im PDF-Format erhältlich 15

18 Sektorvorhaben MBA - Endbericht 3.3 Kostenkalkulationsmodell Für eine erste grobe Abschätzung der Investitions- und Betriebskosten für Bau und Betrieb einer MBA wurde ein Kostenberechnungsmodul entwickelt. Im Abfragemodus kann der Anwender die für die Kostenabschätzung relevanten Daten entsprechend den örtlichen Gegebenheiten eingeben. Der Anwender sollte über grundsätzliche Vorkenntnisse hinsichtlich der MBA verfügen, da im Programm Wahlmöglichkeiten z.b. zu verschiedenen Verfahrensvarianten angeboten werden 2. Hinsichtlich der Kostenansätze liegen den Berechnungen Erfahrungswerte des deutschen / europäischen Marktes zugrunde. Um die Kosten im betreffenden Land zu ermitteln, muss der Bediener einen Korrekturfaktor abschätzen und eingeben. Dieser kann bei der maschinentechnischen Ausstattung durch Importkosten (z.b. Zoll, Transport) bedingt sein. Bei den Bauleistungen ist insbesondere das jeweilige Lohnniveau zu berücksichtigen. Das Programm wurde so gestaltet, dass Anlagengrößen mit einem Durchsatz ab Mg/a berechnet werden können. Bei der Auslegung der biologischen Behandlung wurde ein Behandlungsziel zugrunde gelegt, das die Reduzierung der biologischen Aktivität des Fertigmaterials auf ca. ¼ der Aktivität von frischem Abfall reduziert. Dies entspricht nicht den hohen deutschen Anforderungen an die Ablagerung von biologisch vorbehandelten Abfällen. Es werden jedoch wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Emissionen und ein deutlicher Raumgewinn bei der Deponierung erreicht. Das Programm liefert einen ersten Überblick über den bei verschiedenen Realisierungsvarianten zu erwartenden Kostenrahmen. Für eine belastbare Abschätzung der Kosten ist dagegen eine detailliertere Planung unter Berücksichtigung der Bedingungen vor Ort erforderlich. 3.4 Fachforen und Seminare Im Rahmen des Sektorvorhabens wurden zahlreiche Veranstaltungen zum Thema MBA in Deutschland und in den Partnerländern durchgeführt. Unter anderem waren dies 1. Workshop "Mechanisch-biologische Abfallbehandlung in Entwicklungsländern" zum Aufbau von Kooperationsbeziehungen mit deutschen Betreibern, Planungsbüros, Technologie-Transfer-Stellen und Universitäten , Eschborn 2. Fachforum "Mechanisch-biologische Abfallbehandlung in Entwicklungsländern" in Kooperation mit dem "Knoten Weimar". Anwendbarkeit von Verfahren der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung unter den speziellen Gegebenheiten in Entwicklungsländern 22./ , Eschborn 3. Fortbildung von thailändischen Fachkräften einer kommunalen Stadtverwaltung im Bereich der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung in Kooperation mit dem TZ-Projekt "Solid Waste Management Programme for Phitsanulok". 1./ , Deutschland 4. Workshop zur mechanisch-biologischen Abfallbehandlung für brasilianische Kommunen und Universitäten in Kooperation mit der "Wilhelm Faber GmbH" und der "Prefeitura Municipal de São Sebastião" 6./ , São Sebastião, Brasilien 2 Diese Informationen können z.b. aus dem o.g. Leitfaden entnommen werden. 16

19 5. Workshop für Recycling- und Abfallsortierkooperativen in Kooperation mit der "Prefeitura Municipal de São Sebastião" 23./ , São Sebastião, Brasilien 6. Workshop und Schulung der Wilhelm Faber GmbH "Pilotprojekt über Abfallmanagement in Atlacomulco" für die Stadt Atlacomulco und andere Kommunen in Mexiko, September 2002, Atlacomulco, Mexiko. 7. Unternehmerforum "Public Private Partnerships (PPP) im internationalen Abfallsektor" in Kooperation mit dem Knoten Weimar. Ziel dieses Forums war, das noch junge Instrument der PPP gemeinsam mit Vertretern der Wirtschaft, der Ministerien und den Förderinstitutionen, sowie den Beratungsbüros und Fachleuten zu evaluieren und zukünftige Strategien zu entwickeln. Es wurden konkrete Schritte zur Verbesserung des Tools PPP vereinbart und umgesetzt. 2./3. August 2001 in Eschborn sowie zwei "Follow-up-Treffen" dieser Initiative, am in Braunschweig und am auf der IFAT. Abbildung 6:Unternehmerforum "Public Private Partnerships (PPP) im internationalen Abfallsektor" in Eschborn 17

20 Sektorvorhaben MBA - Endbericht 4 MBA-Pilotprojekte 4.1 Kurzbeschreibung der Projekte Innerhalb des Sektorvorhabens wurden in Zusammenarbeit mit Partnern aus den Projektländern, deutschen Unternehmen und der GTZ verschiedene Pilotprojekte realisiert. Wesentliches Ziel der Projekte war es, die Eignung der aus Deutschland bekannten Verfahren im Einsatzland zu überprüfen und die Chancen und Risiken dieser Technologie im Einsatzland zu bewerten. Die Projekte wurden wissenschaftlich begleitet und die Ergebnisse von unabhängigen Gutachern bewertet. Nachfolgend werden die einzelnen Projekte kurz vorgestellt. Eine komprimierte Beschreibung der Projekte findet sich in den Steckbriefen im Anhang des Berichtes Pilotprojekt São Sebastião, Brasilien In der Gemeinde São Sebastião im Bundesstaat São Paulo/Brasilien wurde in Kooperation mit der Prefeitura Municipal de São Sebastião eine mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) umgesetzt. Es handelt sich um einen vom Tourismus geprägten Ort, dessen Einwohnerzahl von knapp Einwohnern sich in der Hochsaison auf über Einwohner verfünffacht. Als Verbesserung der bisher unzureichenden Abfallablagerung installierte die deutsche Firma Wilhelm Faber GmbH eine MBA, die nach dem FABER-AMBRA -Verfahren arbeitet (siehe Kapitel ). Nachdem bereits zuvor eine Probemiete nach dem FABER-AMBRA -Verfahren in Rio de Janeiro aufgebaut und untersucht worden war, wurde im Mai 2000 ein halbjähriger Probebetrieb in São Sebastião begonnen. Dieser Probebetrieb wurde sowohl von der Firma Faber als auch von unabhängigen Gutachtern der GTZ begleitet und ausgewertet. Es erfolgten verschiedene geringfügige Anpassungen des Verfahrens an die lokalen Bedingungen z.b. bei der Homogenisierung und Befeuchtung der Abfälle und der Prozesswasserentsorgung. Nachdem sich in diesem Probebetrieb die grundsätzliche Eignung des Verfahrens erwiesen hatte, wurde in der Folgezeit die MBA schrittweise ausgebaut und in das Abfallwirtschaftssystem von São Sebastião integriert. Seit April 2002 wird der gesamte auf der Deponie ankommende Hausmüll mechanisch-biologisch vorbehandelt. Die Abfallablagerung auf der alten Deponiefläche wurde seitdem beendet. Der Altkörper wurde profiliert und mit bindigem Erdmaterial abgedeckt. Auf der abgedeckten Fläche wurden weitere Abfallbehandlungsmieten aufgebaut. Die vorbehandelten Abfälle werden jetzt auf separaten Deponieflächen eingebaut. Der Betrieb der Deponie und der MBA wurde privatisiert. Die Fa. Faber wurde zusätzlich von der Stadt São Sebastião mit der fachlichen Betreuung der MBA beauftragt. Abbildung 7: Mechanisch biologische Abfallbehandlung nach dem FABER-AMBRA -Verfahren in São Sebastião 18