der stofflichen Verwertung Ökobilanzielle Bewertung von Bioabfällen Dipl. Ing. Sebastian Schmuck, M. Sc. Prof. Dr. Ing.

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1 Ökobilanzielle Bewertung der stofflichen Verwertung von Bioabfällen Dipl. Ing. Sebastian Schmuck, M. Sc. Prof. Dr. Ing. Renatus Widmann Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Universitätsstr Essen

2 Gliederung Grundlagen der Ökobilanz Erläuterung der Berechnungen (Vergärung) Potentiale des Komposts und Gärresten Gegenüberstellung Zusammenfassung Ausblick 2

3 Grundlagen der Ökobilanz (ökobilanziellen Bewertung) Normenübersicht: DIN EN ISO 14040: 2010 DIN EN ISO 14044: Greenhousegasprotocol Scope PAS 2050 DIN EN ISO 14064: 2006 ISO/CD (2012) carbon footprint of products 3

4 Grundlagen der Ökobilanz VDA Datenerhebungsformat für Ökobilanzen,

5 Wirkungskategorien Ressourcenbeanspruchung Energiebedarf Flächennutzung Euthrophierung Beitrag zum Klimawandel CO 2 Fußabdruck der Kompostierung/Vergärung 5

6 Ziel des Untersuchungssuchungsrahmens Keine vollständige Ökobilanz der Bioabfallverwertung Hauptaugenmerk auf CO 2 Emissionen Quantifizierung der CO 2 Emissionen der verschiedenen Verfahren der Bioabfallverwertung Möglichkeit der ganzheitlichen Betrachtung verschiedener Module 6

7 Ziel des Untersuchungsrahmen Inputbetrachtung Outputbetrachtung Kompost ersetzt Dünger 7

8 Definition der funktionellen Einheit Zusammensetzung mineralischer Dünger 80 kg ges. N/ha y N,M = 80 kg/ha N 100 kg K 2 O/ha y K,M = 83 kg/ha K 60 kg P 2 O 5 /ha y P,M = 26,16 kg/ha P 8

9 Funktionelle Einheit Düngemitteläquivalent Däq 1 DÄq Masse des zu erzeugenden Kompost Erforderliche Inputmasse erforderliche Masse des zu erzeugenden Kompost erforderliche Inputmasse an Bioabfall erforderliche Inputmasse an Restabfall Menge an Mineralien 9

10 Inputmassen Bioabfall Vergärung Anaerob Bioabfall [Mg] 10 Prozent zum Däq

11 Szenarien und Module Referenzszenario Vergleichsszenarien Bildung aus verschiedenen Modulen auf der Sachbilanzebene drei Arten von Modulen Abfallbehandlung Herstellung Dünger Zusatzmodule relevanten Input Outputströme klimarelevante Gase 11

12 Referenzszenario (Vergärung) 28,44 Mg MHKW 7,30 Mg Restabfall 100% inkl. Bioabfall Deponie 3,41 Mg MBA (aerob) 0,98 Mg 1,47 Mg 2,28 Mg MBA (anaerob) 0,48 Mg 0,66 Mg 79,64 Mg Mineralien Aufbereitung/ Herstellung 0,08 Mg 0,06 Mg 0,1 Mg N Mineraldünger P 2 O 5 Mineraldünger K 2 OMineraldünger 12

13 Vergleichsszenario (Vergärung) 55,75 Mg MHKW 15,38 Mg Restabfall 100% Org. Anteil Deponie 15,93 Mg MBA (aerob) 4,59 Mg 6,88 Mg 7,96 Mg MBA (anaerob) 1,67 Mg 2,31 Mg Bioabfall 34,1 Mg Anaerobe Behandlung 13,7 Mg Produkt (Kompostdünger) 13

14 Modul Vergärung Input Behandlung Output Transport Diesel CO 2 CH 4 N 2 O Bioabfall Vergärung Kompostdünger Strom Strom 14

15 Bioabfall C-Gehalt 100% Trocken -/ Nassvergärung Nachrotte Kompost C-Gehalt 40% Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Kohlenstoff Emissionen aus der Vergärung Biogas 40 % -C i 100 % CO 2 -C 95 % CO 2 -C 20 % -C i 3 % CH 4 -C 2 % TOC -C 15

16 Bioabfall N-Gehalt 100% Trocken -/ Nassvergärung Nachrotte Kompost Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Stickstoff Emissionen aus der Vergärung 96 % NH 3 -N 20 %-N i 2 % N 2 O-N 2 % N 2 -N 16

17 Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Bewertung innerhalb der Variante Abfallbehandlung Düngerherstellung Vergleichsvariante Vergärung trocken Vergleichsvariante Vergärung nass Referenzvariante Vergärung 17

18 Vergärung nass Vergärung trocken Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Minderbelasung unter Berücksichtung der Ausbringung Werte ohne C Austrag bei Ausbringung wetterau.de Werte mit C Austrag bei Ausbringung 18

19 Potential des Komposts Pflanzennährstoffbedarf entspricht ha, dies entspricht 5,3% der Ackerbaufläche in D, folglich ist auch der Anteil am Nährstoffbedarf gering Gesamter möglicher getrennt erfasster Bioabfall wird der Kompostierung zugeführt (220 [kg/e]) EPEA Internationale Umweltforschung GmbH 19

20 Humusbildung durch Kompostierung Die meisten ackerbaulich genutzten Flächen weisen zu geringe Humusgehalte auf; Konzentration von organisch gebundenem Kohlenstoff: 1,5 % Humus = Gesamtheit der toten organischen Substanz; Hauptbestandteile: Huminsäuren und Fulvosäuren als C Träger 20

21 CO2 Freisetzung bei der Humusversorgung der Böden J. Reinhold, UBA 21

22 Betrachtung der CO2e Emissionen Kompostierung Vergärung Verbrennung vermiedene Emissionen (Mio. t CO2e) 1,23 1,05 2,89 bedingte Emissionen 1,33 1,98 1,93 N 2 O + CH 4 Emissionen aus Kompost 0,84 1,89 Betrieb der Anlage 0,49 0,09 1,93 vermiedene Emissionen 2,54 3,02 4,82 Humusbindung von Kohlenstoff 2,26 2,36 0 Produktion von Düngemitteln 0,20 0,20 0 Fossile Energiegutschrift 0 0,46 4,82 In Anlehnung an Zahlen des EPEA Internationale Umweltforschung GmbH 22

23 23 45%ige Ausschöpfung des Kompostierungspotentials 45 % des gesamten Bioabfalls werden zu Kompost, dies entspricht einer getrennt erfassten Menge von 8 Mio-t EPEA Internationale Umweltforschung GmbH - Kompost hat die geringsten CO2e Emissionen zur Erzeugung von Dauerhumus - Potentielle Senke für Kohlenstoff (dauerhafte Einbindung)

24 Ökologische Effektivität der Bioabfallbehandlung EPEA Internationale Umweltforschung GmbH 24

25 Zusammenfassung Gutschrift Einsparung fossiler Energieträger für Wärme und elektrische Energie bei der Verbrennung Dauerhafte Kohlenstoffsenke im Kompost Erhöhung der Bodenerträge (Speicherung Kohlenstoff in Pflanzen) durch Humus nicht eingerechnet Düngemitteleinsparung möglich Forschungspotential in der Minimierung der CH 4 und N 2 O Emissionen aus Kompostierung Insgesamt ökologischer Vorteil der stofflichen Bioabfallverwertung 25

26 Ausblick Einfügen neuer Module wie der Perkolation Weitergehende Optimierungen notwendig und zu implementieren Betrachtung der Nassausbringung aus thermophilen Anlagen Kompostierung bei mesophilen Anlagen Anpassung an neue gesetzliche Rahmenbedingungen möglich Dünger ist ein Produkt, somit ab 2012 Bilanzierung nach DIN EN ISO möglich 26

27 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl. Ing. Sebastian Schmuck, M. Sc. Prof. Dr. Ing. Renatus Widmann Siedlungswasser und Abfallwirtschaft Universitätsstr Essen