Stoffflußanalysen als Grundlagen für eine ressourcenorientierte Abfallwirtschaft

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1 Technische Universität Wien Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft SPPU Stoffflußanalysen als Grundlagen für eine ressourcenorientierte Abfallwirtschaft

2 Stoffflußanalysen als Grundlagen für eine ressourcenorientierte Abfallwirtschaft (Endbericht) Hans Daxbeck, Leo Morf, Paul H. Brunner Im Auftrag von GEO Partner AG, Zürich Wien, im November 1998

3 Projektleitung: Hans Daxbeck Grafische Gestaltung und Layout: Inge Hengl Impressum: Technische Universität Wien Institut für Wassergüte und Abfallwirtschaft Abteilung Abfallwirtschaft A-1040 Wien, Karlsplatz 13/226.4 Tel.: (Sekr.) Fax.: aws@awsunix.tuwien.ac.at www:

4 Kurzfassung Einordnung des Projektes: Der vorliegende Bericht wurde als Ergänzungsstudie des Projektes A2 (Nr ) Abfallwirtschaft als Ganzes: Strategien zu einem ressourcengerechten Handeln im Rahmen des IP Abfall des Schwerpunkt Programms Umwelt (SPPU) des schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (NF) durchgeführt. Für beide Projekte sind die Ziele einer modernen Abfallwirtschaftsgesetzgebung eine maßgebende Grundlage. Es sind dies vor allem Schutz des Menschen und der Umwelt und Schonung der Ressourcen. Diese Ziele enthalten stoffliche Aspekte, die gegenwärtig in der Abfallwirtschaft noch wenig berücksichtigt werden. Zielsetzung: Das Ziel dieser Ergänzungsstudie ist es, den Stoffhaushalt, d.h., die wichtigsten Flüsse und Lager der vier Stoffe Kohlenstoff, Cadmium, Chlor und Stickstoff mit bereits vorhandenen Daten zu erfassen und darzustellen. Weiters wird untersucht, welche Wirkungen die in den vergangenen Jahren ergriffenen ordnungspolitischen und/oder technischen Maßnahmen in bezug auf die Erreichung der Ziele der Abfallwirtschaft hatten. Aufgrund des vorhandenen Datenmaterials wurden die 80er mit den 90er Jahren verglichen. Anhand der bisherigen Erfahrung mit den vier ausgewählten Stoffen sollen allgemein gültige Erkenntnisse über die abfallwirtschaftliche Steuerung von Stoffflüssen gewonnen werden. Es soll gezeigt werden, wie die Stoffflußanalyse als Instrument für die Früherkennung, für das Setzen von Prioritäten und für die Auswahl von technischen und organisatorischen Maßnahmen in der Abfallwirtschaft eingesetzt werden kann. Resultate: Kohlenstoff: Der Kohlenstoff-Verbrauch der Schweiz ist zwischen den 80er und den 90er Jahren um etwa 13 % angestiegen. Die Restflüsse in die Umwelt sind im gleichen Zeitraum um knapp 8 % angewachsen. Für den gesamten Kohlenstoff-Haushalt der Schweiz spielt die Abfallwirtschaft eine untergeordnete Rolle. Die Kohlenstoff-Flüsse in die Kehrichtverbrennung haben um 100 % zugenommen. Die Technische Verordnung über Abfälle wirkt durch Festlegung eines maximalen org. Kohlenstoffgehaltes der Schlacke von den verbrannten Siedlungsabfällen äußerst effizient. Der Kohlenstoffgehalt der verbrannten und anschließend deponierten Siedlungsabfälle liegt bei etwa 2 % und die daraus resultierende Kohlenstoff-Fracht beläuft sich auf t. Jedoch übersteigen die direkt deponierten Bau- und Siedlungsabfälle diese Fracht um das 50-fache. Eine entsprechende gesetzliche Regelung ist notwendig. Cadmium: Der Cadmium-Verbrauch ist zwischen den 80er und den 90er Jahren geringfügig um etwa 15 % zurückgegangen. Die Restflüsse in die Umwelt haben im gleichen Zeitraum massiv um knapp über 40 % abgenommen. Für den gesamten Cadmium-Haushalt der Schweiz spielt die Abfallwirtschaft als Konzentrations- und Rückhalteprozeß eine zentrale Rolle. Die Cadmium- Flüsse in die Kehrichtverbrennung sind um etwa 30 % gestiegen. Durch die in der Luftrein- Endbericht Kurzfassung Seite III

5 halteverordnung vorgenommene Festlegung einer maximal zulässigen Emissionskonzentration von Cd in Abgasen konnten die Emissionen aus Kehrichtverbrennungsanlagen sehr erfolgreich um knapp 80 % reduziert werden. Eine zusätzliche indirekte Auswirkung ist ein 50 %-iger Rückgang der atmosphärischen Cd-Deposition auf die Böden. Durch die Stoffverordnung konnten die Cadmium-Flüsse in einzelnen Gütern teilweise sehr effizient um bis zu 90 % reduziert werden. Im gleichen Zeitraum erfolgte jedoch eine Verlagerung des Cd-Einsatzes auf Ni-Cd Akkumulatoren, die heute für über 70 % der Cd- Fracht verantwortlich sind und in der Stoffverordnung nicht geregelt wurden. Damit hat die gesetzliche Regelung eigentlich nur zu einer Problemverschiebung geführt, denn die Gesamtfrachten haben sich kaum verändert. Chlor: Der Chlor-Verbrauch ist zwischen den 80er und den 90er Jahren geringfügig um etwa 10 % angewachsen. Die Emissionen in die Umwelt sind im gleichen Zeitraum um ungefähr 6 % gesunken. Für den gesamten Chlor-Haushalt der Schweiz spielt die Abfallwirtschaft eine untergeordnete Rolle. Die Chlor-Flüsse in die Kehrichtverbrennung haben um etwa 30 % abgenommen. Die Kehrichtverbrennung spielte für die Chlorwasserstoff-Emissionen eine große Rolle. Der in der Luftreinhalteverordnung festgelegte Grenzwert wirkte sehr effizient und führte zu einer Reduktion der HCl-Emissionen von 95 %. Das Chlor-Lager in der Anthroposphäre ist um knapp 30 % gestiegen. Dieses zukünftig zu entsorgende Chlor-Lager stellt bei unsachgemäßer Entsorgung ein potentielles Risiko dar. Stickstoff: Der Stickstoff-Verbrauch ist zwischen den 80er und den 90er Jahren um etwa 50 % gestiegen. Die Emissionen in die Umwelt sind im gleichen Zeitraum um ebenfalls 50 % angewachsen. Für den gesamten Stickstoff-Haushalt der Schweiz spielt die Abfallwirtschaft eine untergeordnete Rolle. Die größten Stickstoff-Flüsse finden intern in der Landwirtschaft statt. Sie sind mit über 0,5 Mio. t etwa 5 Mal höher als die Stickstoff-Flüsse über den Dünger in die Landwirtschaft und 300 Mal höher als die Fracht im Kompost. Das heißt, eine effiziente Steuerung des Stickstoffes als Ressource und als Schadstoff hat im Bereich der Landwirtschaft zu erfolgen. Schlussfolgerungen: Wirksamkeit der gesetzlichen Regelungen: Gesetzliche Regelungen waren vor allem dann erfolgreich, wenn zu deren Umsetzung entweder technische Lösungen bereits verfügbar waren oder wenn solche im Anschluß daran entwickelt wurden. So konnten beispielsweise durch den Einsatz von Rauchgasreinigungsanlagen die Cd-Emissionen nahezu um den Faktor 5 und die HCl- Emissionen nahezu um den Faktor 10 reduziert werden. Gesetzliche Regelungen waren weniger erfolgreich, wenn zu deren Umsetzung eine Verhaltens- und/oder eine Meinungsänderung notwendig war, z.b. Substitution Cd-hältiger Güter. Bis Ende der 80er Jahre wurde versucht, punktuelle Lösungen zu finden. Die neuen ordnungspolitischen Maßnahmen zielen nicht mehr nur darauf ab, Verbote oder Beschränkungen auszusprechen, sondern die Steuerung erfolgt aus einer Mischung von marktwirtschaftlichen Instrumenten, Endbericht Kurzfassung Seite IV

6 freiwilligen Maßnahmen und Eigenverantwortung der Verbraucher. Die Zukunft wird zeigen, wie schnell und effizient diese Maßnahmen wirken. Die Abfallwirtschaft als Teil der Volkswirtschaft und Ihre Bedeutung im Stoffkreislauf: Die Anwendung von Stoffflußanalysen führt zu einer Änderung der Betrachtungsweise, d.h., der Fokus geht über die Abfallwirtschaft hinaus und bezieht Stoffe mit ein. Die Untersuchung hat gezeigt, daß die Abfallwirtschaft für die Steuerung des Stoffhaushaltes selten ein Schlüsselprozeß ist. Trotzdem erfüllt die Abfallwirtschaft teilweise sehr effizient eine Rückhaltefunktion, beispielsweise bei den Cd-, org. Kohlenstoff-, oder HCl-Emissionen. Gleiche Anforderungen an Recyclingprozesse wie an Entsorgungsprozesse: Vermeidungskonzepte haben bisher nicht zu einem wesentlichen Rückgang der Stoff-Verbräuche geführt. In der Anthroposphäre haben sich große Stofflager gebildet, die immer noch wachsen. Diese Lager gilt es zukünftig zu nutzen oder umweltgerecht zu entsorgen. Zunehmend werden Stoffe über Recyclingprozesse geführt, daher müssen für diese Prozesse die gleich strengen Anforderungen gelten wie für die Entsorgungsprozesse. Bedeutung der Stoffflußanalyse als Planungsinstrument: Anhand der vier Stoffe konnte gezeigt werden, daß die Stoffflußanalyse als ein geeignetes Instrument für die Früherkennung, für das Setzen von Prioritäten und für die Auswahl von technischen und organisatorischen Maßnahmen in der Abfallwirtschaft eingesetzt werden kann. Mit der Stoffflußanalyse können zukünftige Rohstoffpotentiale, zukünftige Rohstoffverknappungen oder Umweltbelastungen, die sich durch die heutige Bewirtschaftung der Güter, Stoffe und Abfälle ergeben, erkannt werden. Es ist möglich, die Wirkungen von technischen oder ordnungspolitischen Maßnahmen bezüglich der Ziele der Abfallwirtschaft zu überprüfen. Stoffflußanalysen sind somit ein notwendiges Planungsinstrument, welches Grundlagen für abfallwirtschaftliche Entscheidungen liefert, denn ohne Kenntnisse über die Erfassung und Steuerung von Stoffflüssen kann eine nach den Gesichtspunkten der optimalen Ressourcennutzung und des langfristigen Umweltschutzes optimierte Abfallwirtschaft nicht erreicht werden. Endbericht Kurzfassung Seite V

7 Inhaltsverzeichnis 1 EINFÜHRUNG ZIELSETZUNG UND FRAGESTELLUNGEN METHODISCHES VORGEHEN Auswahl der Stoffe Definition und Abgrenzung des Systems Stoffwirtschaft Schweiz ERGEBNISSE Kohlenstoff Kohlenstoff-Haushalt in den 80er Jahren Ordnungspolitische Maßnahmen in den 80er und 90er Jahren Kohlenstoff-Haushalt in den 90er Jahren Vergleich der Kohlenstoff-Haushalte der 80er und der 90er Jahre Geplante ordnungspolitische Maßnahmen Cadmium Cadmium-Haushalt in den 80er Jahren Ordnungspolitische Maßnahmen in den 80er und 90er Jahren Cadmium-Haushalt in den 90er Jahren Vergleich der Cadmium-Haushalte der 80er und der 90er Jahre Geplante ordnungspolitische Maßnahmen Chlor Chlor-Haushalt in den 80er Jahren Ordnungspolitische Maßnahmen in den 80er und 90er Jahren Chlor-Haushalt in den 90er Jahren Vergleich der Chlor-Haushalte der 80er und der 90er Jahre Geplante ordnungspolitische Maßnahmen Stickstoff Stickstoff-Haushalt in den 80er Jahren Ordnungspolitische Maßnahmen in den 80er und 90er Jahren Stickstoff-Haushalt in den 90er Jahren Vergleich der Stickstoff-Haushalte der 80er und der 90er Jahre Geplante ordnungspolitische Maßnahmen...58 Endbericht Inhaltsverzeichnis Seite i

8 5 SCHLUSSFOLGERUNGEN Kohlenstoff Cadmium Chlor Stickstoff Schlussfolgerungen bezüglich der Steuerung von Stoffflüssen für die Abfallwirtschaft LITERATURVERZEICHNIS...70 Endbericht Inhaltsverzeichnis Seite ii

9 1 Einführung Eine moderne Abfallwirtschaftsgesetzgebung ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, daß in ihren Zielen stoffliche Aspekte implizit enthalten sind. Zwei Beispiele dafür sind Schonung der Ressourcen und der Schutz des Menschen und der Umwelt. Ressourcen, also Rohstoffe, werden normalerweise nach ihrer stofflichen Reinheit beurteilt und bewertet. Umweltbelastungen werden üblicherweise ebenfalls in stofflichen Einheiten ausgedrückt. Ob ein Produkt recyclingfähig ist oder nicht hängt von seiner stofflichen Qualität ab. Daher sollten auch Maßnahmen nach stofflichen Aspekten ausgerichtet sein. In der abfallwirtschaftlichen Gesetzgebung findet diese Forderung gegenwärtig nur in Ausnahmefällen einen Niederschlag. Im Projekt Abfallwirtschaft als Ganzes: Strategien zu einem ressourcengerechten Handeln sind die beiden oben genannten Ziele optimale Nutzung von Ressourcen und der langfristige Schutz des Menschen und der Umwelt zwei wesentliche Bestandteile. Diese Ziele können jedoch nur dann in die Praxis umgesetzt werden, wenn die Stoffflüsse und -lager sowohl im Form von Ressourcen- als auch von Schadstoffpotentialen bekannt und bewertet sind und wenn Instrumente zu einer optimalen Steuerung des Stoffhaushaltes verfügbar sind. Obwohl einige gesetzliche Instrumente bereits auf stofflicher Ebene greifen (LRV, TVA u.a.) zeigte sich im bisherigen Verlauf des Projektes A2 (Nr ) Abfallwirtschaft als Ganzes: Strategien zu einem ressourcengerechten Handeln, daß die Abfallwirtschaft noch nicht auf die Sichtweise Stoffwirtschaft ausgerichtet ist. Im IP Abfall des Schwerpunkt Programms Umwelt (SPPU) des schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (NF) wurden bisher keine stoffbezogenen Projekte durchgeführt. Bezüglich Ressourcennutzung/Umweltschutz ist dies eine entscheidende Lücke für die im Projekt Abfallwirtschaft als Ganzes geplante Identifizierung der Hauptprobleme der Abfallwirtschaft Schweiz. Auch bei der Erfolgskontrolle der abfallwirtschaftlichen Maßnahmen in der Schweiz ist die stoffliche Ebene zu berücksichtigen. Sie ist als Kernpunkt für die Vernetzung der drei Ressourcenebenen (1. Stoff/Technik/Umwelt, 2. Wirtschaft/Wirtschaftlichkeit, 3. Gesellschaft/Politik/Verwaltung) sehr gut geeignet. In dieser Ergänzungsstudie soll anhand von Fallbeispielen aufgezeigt werden, welche Wirkungen Maßnahmen zur Stoffflußsteuerung gezeigt haben, und wie solche Maßnahmen zukünftig eingesetzt werden können, um abfallwirtschaftliche Probleme rechtzeitig erkennen und entsprechend darauf reagieren zu können. Die Erfassung, Bewertung und Steuerung von Stoffflüssen soll zu diesem Zweck anhand der vier Stoffe Kohlenstoff, Cadmium, Chlor und Stickstoff exemplarisch untersucht werden. Insbesondere soll analysiert werden, welche der bereits getroffenen Maßnahmen die größte Wirkung erzielt haben, und welche wirkungslos blieben. Diese Erkenntnisse bilden eine notwendige Grundlage, um die Möglichkeiten und Grenzen technischer, organisatorischer, legistischer und fiskalischer Maßnahmen bezüglich der Erreichung stofflicher Ziele der Abfallwirtschaft zu beurteilen. Endbericht Einführung Seite 1

10 2 Zielsetzung und Fragestellungen Das Ziel dieser Ergänzungsstudie ist, anhand von vorwiegend bereits vorhandenen, schweizerischen Daten exemplarisch die Stoffflüsse und -lager der Stoffe Kohlenstoff (C), Cadmium (Cd), Chlor (Cl) und Stickstoff (N) darzustellen und die Wirkungen von in den vergangenen Jahren ergriffenen ordnungspolitischen und/oder technischen Maßnahmen in Bezug auf die Erreichung von stofflichen Zielen der Abfallwirtschaft zu untersuchen. Damit soll gezeigt werden, ob und wie die Stoffflußanalyse als ein Instrument für die Früherkennung, für das Setzen von Prioritäten und für die Auswahl von technischen und organisatorischen Maßnahmen in der Abfallwirtschaft eingesetzt werden kann. Weiters soll untersucht werden, ob aus den Ergebnissen allgemeingültige Erkenntnisse für eine ressourcenorientierte, umweltschonende Abfallwirtschaft abgeleitet werden können. Folgende Fragestellungen sollen beantwortet werden: 1. Welches sind die wichtigsten Flüsse und Lager der vier ausgewählten Stoffe durch die Anthroposphäre Schweiz zwischen den 80er und den 90er Jahren 2. Welche zukünftigen Rohstoffpotentiale und Umweltbelastungen ergeben sich durch die heutige Bewirtschaftung insbesondere der Abfälle dieser vier Stoffe 3. Welche Maßnahmen wurden in dieser Periode getroffen und welche Wirkungen hatten diese Maßnahmen bezüglich der Ziele der Abfallwirtschaft 4. Ist es möglich, anhand der bisherigen Erfahrungen mit den vier ausgewählten Stoffen allgemein gültige Erkenntnisse über die abfallwirtschaftliche Steuerung von Stoffflüssen zu gewinnen 5. Kann die Stoffflußanalyse als ein Instrument eingesetzt werden, um Maßnahmen in der Abfallwirtschaft zu treffen 6. Welche Anforderungen an die Gestaltung von Produktionsverfahren, Produkten und dem Konsum ergeben sich aus der Steuerung dieser vier Stoffe Endbericht Zielsetzung und Fragestellung Seite 2

11 3.1 Auswahl der Stoffe 3 Methodisches Vorgehen Die Stoffe Kohlenstoff, Cadmium, Chlor und Stickstoff wurden für diese Untersuchung gewählt. Die Auswahl der Stoffe beruht auf deren Eigenschaften. Kohlenstoff: Kohlenstoff als Energieträger und als wichtigstes Matrixelement in Papier, Biomasse und Kunststoffen. Diese Güter machen insgesamt mehr als 60 % der Siedlungsabfälle aus. Cadmium: Chlor: Stickstoff: Cadmium stellt einen typischen Vertreter eines toxischen, atmophilen Schwermetalles dar und wird hauptsächlich in Akkumulatoren, als Stabilisator in Kunststoffen, als Farbpigment und in der Oberflächenbehandlung verwendet. Die Anwendungszwecke unterliegen einem starken Wandel. Auf diesen Stoff ist speziell in thermischen als auch in Recyclingprozessen zu achten. Cadmium führt bereits in geringen Mengen zu toxischen Auswirkungen sowohl bei Menschen und Tieren als auch in der Umwelt. Chlor ist ein wichtiger Indikator für relevante Aspekte sowohl der KVA- als auch der Zementtechnologie (saure Wäsche, Korrosion, Bildung von Dioxin und flüchtigen Metallchloriden) mit ökotoxikologischer Bedeutung (Abwassereinleitung). Chlor gelangt über Kochsalz, PVC und andere Verbindungen in den Siedlungsabfall. Stickstoff ist der wichtigste Nährstoff und in oxidierter Form sowohl für die Luft als auch für das Grundwasser umweltrelevant. Hauptquellen für Stickstoff im Siedlungsabfall sind Nahrungsmittel und Kunststoffe. 3.2 Definition und Abgrenzung des Systems Stoffwirtschaft Schweiz Das System Stoffwirtschaft Schweiz wird räumlich durch seine politischen Grenzen definiert. Die zeitliche Systemgrenze beträgt ein Jahr, d.h., die Bilanzen werden jeweils für ein Jahr erstellt. Für die einzelnen Stoffbilanzen gibt es kein einheitliches Bilanzjahr. Das Bilanzierungsjahr kann aufgrund der Verfügbarkeit bzw. der Nichtverfügbarkeit der Daten eher in Form des Durchschnittes eines Zeitraumes, der sich über mehrere Jahre erstreckt, dargestellt werden. Das bedeutet, daß beispielsweise die Cd-Stoffflußanalysen eher einen Überblick über die 80er Jahre geben als über ein bestimmtes Jahr. Endbericht Methodisches Vorgehen Seite 3

12 Für das System Schweiz wurden 5 anthropogene und 3 natürliche Prozesse definiert. Die anthropogenen Prozesse sind: Produktion, Konsum : In diesen Prozeß fällt der Verkehr mit Produkten, das umfaßt die drei Sektoren der Wirtschaft (Primärsektor, Produktionssektor und Dienstleistungssektor), den privaten Haushalt sowie die Verkehrs- und Siedlungsflächen. Ebenfalls enthalten sind die industriellen Verbrennungsanlagen. KVA : (Kehrichtverbrennungsanlage): Dieser Prozeß umfaßt alle Kehrichtverbrennungsanlagen. SSA : (Separatsammlung, Aufbereitung): Dieser Prozeß umfaßt die Separatsammlungen und die Wiederaufbereitungsanlagen. ARA : (Abwasserreinigungsanlage): In diesen Prozeß fallen alle Abwasserreinigungsanlagen. Deponie : Dieser Prozeß umfaßt alle offenen und bereits geschlossenen Deponien. Netto Export Atmosphäre Güter Export Güter Import Emissionen Produktion, Konsum Produktion Konsum Freisetzung Deposition Siedlungsabfälle aufber. Abfälle s.g. Abfälle landw. Prod. KVA Emissionen Deponie Emissionen KVA Schlacke, Filterstaub Bau- und Siedlungsabf. dep. SSA Dünger, Kompost therm. ents. KS Klärschlamm Abfälle Assimilation Deponie Boden Freisetzung separat gesammelte Abfälle Export Abwasser ARA Erosion, Auswaschung gereinigtes Abwasser Gewässer Abschwemmung, ungereinigtes Abwasser Export Systemgrenze "Schweiz" Grafik: Inge Hengl/SPPU/system.DS4 Fluss Prozess Lagerveränderung Lager Legende: KVA: Kehrichtverbrennungsanlage SSA: Separatsammlung + Aufbereitung ARA: Abwasserreinigungsanlage aufber. Abfälle: aufbereitete Abfälle Siedlungsabf. dep.: Siedlungsabfälle deponiert landw. Prod.: landwirtschaftliche Produkte therm. ents. KS: thermisch entsorgter Klärschlamm s.g.: separat gesammelt Abbildung 3-1: Systembeschreibung des Systems Stoffwirtschaft Schweiz. Endbericht Methodisches Vorgehen Seite 4

13 Die natürlichen Prozesse sind: Atmosphäre : Dieser Prozeß umfaßt die Luftschicht über der Schweiz. Boden : Dieser Prozeß setzt sich aus der Pedo- und der Lithosphäre zusammen. Gewässer : Dieser Prozeß beinhaltet die Grundwässer und die Oberflächengewässer (fließend und stehend). In den Prozessen Produktion, Konsum, Deponie, Boden und Gewässer werden zusätzlich zu den Flüssen auch die Lager bzw. die Lagerveränderungen abgeschätzt. Endbericht Methodisches Vorgehen Seite 5

14 4.1 Kohlenstoff 4 Ergebnisse Für die Bestimmung der Kohlenstoff-Haushalte in der Schweiz konnte auf keine vorhandenen Stoffflußanalysen zurückgegriffen werden, sondern es mußten die notwendigen Zahlen für die Berechnung der Kohlenstoff-Haushalte der 80er und der 90er Jahre aus mehreren Studien miteinander verknüpft werden Kohlenstoff-Haushalt in den 80er Jahren Die Daten zur Darstellung des Kohlenstoff-Haushaltes der Schweiz in den 80er Jahren stammen aus: Der biologische Kohlenstoff-Haushalt der Schweiz (Paulsen, 1995), Regionale Bewirtschaftung von Biomasse (Müller et al., 1994), Entsorgung von Siedlungsabfällen in der Schweiz (BUWAL, 1992), Von der Entsorgung zum Stoffhaushalt (Baccini et al., 1985), Abfall und Recycling (Frischknecht & Fray, 1989), Umwelt in der Schweiz (BFS, 1997), Abfallerhebung (BUWAL, 1984), Güterumsatz und Stoffwechselprozesse in den Privathaushalten einer Stadt (Baccini et al., 1993). Trotz des umfangreichen Datenmaterials war es nicht möglich, den Kohlenstoff-Haushalt der 80er Jahre ausschließlich aufgrund der vorhandenen Literatur zu bestimmen, es mußten zusätzlich eigene Annahmen getroffen werden. Gesamt-Haushalt In der Schweiz wurden Anfang der 80er Jahre etwa 12 Mio. t Kohlenstoff umgesetzt, wobei etwa 80 % des Kohlenstoffs über die Energieträger importiert wurde. Tabelle 4-1: Wichtigste Träger von Kohlenstoff; Anfang der 80er Jahre t/a Heizöl Benzin Forstwirtschaftliche Produkte (Holz) 900 Gas 750 Landwirtschaftliche Produkte 700 Diesel 680 Kohle 490 Importierte Konsum- und Investitionsgüter 300 C-Fracht in verschiedenen Gütern Endbericht Ergebnisse Seite 6

15 Kohlenstoff in der Schweiz in den 80er Jahren Σ Import = Σ Export = Netto Export Güter Export Güter Import Emissionen Produktion, Konsum Atmosphäre Freisetzung Emissionen Deponie Assimilation Deposition Emissionen KVA Freisetzung Schlacke, Filterstaub 490 KVA 10 Deponie Siedlungsabfälle +370 aufber. Abfälle Bau- und Siedlungsabf. deponiert 380 separat gesammelte 200 Abfälle Abfälle Export Produktion Konsum 200 s.g. Abfälle landw. Prod. SSA therm. ents. KS 20 Dünger, Kompost Klärschlamm Boden Abwasser 130 ARA Erosion, Auswaschung Gewässer gereinigtes Abwasser Abschwemmung, Export ungereinigtes Abwasser Systemgrenze "Schweiz" Werte in t/a L. Morf, 1998 Grafik: Inge Hengl/SPPU/system.DS4 Fluss Prozess Lagerveränderung Lager Legende: KVA: Kehrichtverbrennungsanlage SSA: Separatsammlung + Aufbereitung ARA: Abwasserreinigungsanlage aufber. Abfälle: aufbereitete Abfälle Siedlungsabf. dep.: Siedlungsabfälle deponiert landw. Prod.: landwirtschaftliche Produkte therm. ents. KS: thermisch entsorgter Klärschlamm s.g.: separat gesammelt Abbildung 4-1: Kohlenstoff-Haushalt der Schweiz in den 80er Jahren Endbericht Ergebnisse Seite 7

16 Praktisch der gesamte Kohlenstoff wurde über verschiedene Verbrennungsprozesse entweder direkt im Prozeß Produktion, Konsum oder indirekt über die Kehrichtverbrennung in die Atmosphäre emittiert. Nur etwa 0,2 Mio. t wurden in das Lager des Prozesses Produktion Konsum eingebaut. Es wurden keine nennenswerten Mengen an Kohlenstoff exportiert. Die wichtigsten Träger von Kohlenstoff waren die Energieträger, ihr Anteil betrug 84 %. Der Beitrag der land- und forstwirtschaftlichen Produkte lag bei knapp 14 % und die importierten Konsum- und Investitionsgüter trugen weniger als 3 % bei. In der Schweiz betrug das Kohlenstoff-Lager Anfang der 80er Jahre insgesamt 500 Mio. t, wobei der sich in der Atmosphäre befindliche Kohlenstoff (58 Mio. t) nicht berücksichtigt wurde. Das Kohlenstoff-Lager in der Anthroposphäre (Prozeß Produktion und Konsum ) Schweiz wurde aufgrund von Daten aus den 90er Jahren zurück gerechnet, wobei von einem konstanten jährlichen Wachstum von 0,7 % ausgegangen wurde. Es betrug somit Anfang der 80er Jahre zwischen 9,4 Mio. t und 32 Mio. t. Das Lager in den Deponien und Altlasten wurde nicht bestimmt. Das Kohlenstoff-Lager der Biosphäre CH wurde auf 590 Mio. t geschätzt. Etwa ¾ davon waren in den Böden enthalten. Da die Daten aus den 90er Jahren stammen, wurde die Annahme getroffen, daß es zwischen den 80er und den 90er Jahren zu keinen Veränderungen dieses Lagers kam. Vom Kohlenstoff in der Vegetation selbst (153 Mio. t) sind unter Berücksichtigung eines jährlichen Lagerzuwachses von ca. 0,5 % bis Anfang der 90er Jahre und ohne Berücksichtigung der Gewässer, Moore und subfossiler Böden 90 % im Wald gespeichert (Paulsen, 1995). Tabelle 4-2: Anthropogene Kohlenstoff-Flüsse in die Umwelt; Anfang der 80er Jahre t/a Emissionen Produktion Konsum Emissionen KVA 480 Deponierte Bau- und Siedlungsabfälle 380 Dünger, Kompost 200 Emissionen ARA (Freisetzung) 70 Ungereinigtes Abwasser 35 Klärschlamm 30 Emissionen Deponie 20 Schlacke, Filterstaub 10 Gereinigtes Abwasser 10 C-Emissionen Das Lager an Kohlenstoff in der Grenzschicht der Atmosphäre oberhalb der Schweiz lag mit 58 Mio. t eine Größenordnung unter dem Lager in der Biosphäre. Das Kohlenstoff-Lager in den Gewässern wurde mit 1,2 Mio. t für gelöstes organisches Material im Seewasser und 0,1 Mio. t für organisches Material in Form von Plankton in Seen und Flüssen geschätzt. Die Mengen für die Flüsse wurden vernachlässigt (Paulsen, 1995), ohne Lagerzuwachs zwischen den 80er und den 90er Jahren). Endbericht Ergebnisse Seite 8

17 Insgesamt ergab sich somit Anfang der 80er Jahre ein Fluß von knapp über 14 Mio. t Kohlenstoff in die Umwelt, der zu nahezu 100 % von den Verbrennungsprozessen geprägt war. Der Anteil der Verbrennungsprozesse aus dem Prozeß Produktion Konsum lag bei etwa 94 %, jener aus den Kehrichtverbrennungsanlagen lag bei knapp 4 %. Prozeß: Produktion und Konsum Die in den Prozeß Produktion und Konsum importierte Menge an Kohlenstoff betrug zu Beginn der 80er Jahre ca. 10 Mio. t. Dominiert wurde dieser Import von den fossilen Energieträgern mit etwa 9 Mio. t. Für den Betrieb der Landwirtschaft wurden ca. 0,3 Mio. t benötigt, wobei vom Verbrauch der 90er Jahre ausgegangen wurde. Weiters entnimmt die Land- und Forstwirtschaft aus dem Prozeß Boden jährlich etwa 1,6 Mio. t über die land- und forstwirtschaftlichen Produkte, wobei ebenfalls der Verbrauch der 90er Jahre herangezogen wurde. Diese Produkte wurden als Konsumgüter im Prozeß Produktion und Konsum eingesetzt (Müller et al., 1994). Für den zusätzlichen Import an Konsumgütern wurden die Werte aus den 90er Jahren herangezogen, somit ergab sich eine Fracht von ca. 0,2-0,4 Mio. t. Die Deposition aus der Atmosphäre wurde vernachlässigt. Über verschiedene Verbrennungsprozesse wurden 12,9 Mio. t/a in die Atmosphäre freigesetzt. Bei einem mittleren Kohlenstoffgehalt der Siedlungsabfälle von 270 g C/kg (Brunner & Ernst, 1986) und bei einer Menge von 1,8 Mio. t (1991) verbrannter Siedlungsabfälle (BFS, 1997) ergab sich ein Kohlenstofffluß von 0,49 Mio. t. Dabei wurden 0,48 Mio. t in die Atmosphäre transferiert und 0,01 Mio. t mit der Schlacke und den Filterstäuben in die Deponie eingebaut. Zusätzlich wurden weitere 0,38 Mio. t Kohlenstoff über die direkt deponierten Bau- und Siedlungsabfälle auf die Deponie gebracht. In den Prozeß Separatsammlung Aufbereitung gelangten jährlich 0,21 Mio. t. An Abwässern fielen etwa 0,18 Mio. t an, wobei 0,14 Mio. t in Abwasserreinigungsanlagen geklärt wurden und 0,035 Mio. t ungeklärt in die Gewässer flossen (BUWAL, 1992), (Baccini et al., 1985), (Frischknecht & Fray, 1989). Insgesamt verließen 1,2 Mio. t feste und flüssige Abfälle diesen Prozeß. Das Kohlenstoff-Lager in der Infrastruktur dieses Prozesses wurde mit 9-32 Mio. t abgeschätzt. Die jährlichen Lagerzunahme betrug zwischen 0,5 und 1 % (Paulsen, 1995), (Müller et al., 1994). Prozeß: KVA (Kehrichtverbrennungsanlage) In die Kehrichtverbrennungsanlage gelangten 0,49 Mio. t Kohlenstoff, welcher zu 98 % in die Atmosphäre emittierte und zu 2 % (0,01 Mio. t) auf der Deponie abgelagert wurde. Prozeß: SSA (Separatsammlung, Aufbereitung) 1981 wurden insgesamt über die separate Sammlung 120 kg/e.a an Gütern gesammelt (70 kg Papier; 17 kg Glas; 1 kg Metalle und 30 kg kompostierbares Material (BUWAL, 1984) und Endbericht Ergebnisse Seite 9

18 (BFS, 1997)). Der Kohlenstoff-Gehalt der separat gesammelten Güter wurde mit durchschnittlich 270 g C/kg abgeschätzt. Zusätzlich wurden noch ca. 40 kg/e.a an Altautos mit einem mittlerem C-Gehalt von 230 g/kg berücksichtigt (Baccini et al., 1993), wobei von einem 20 %igen Wachstum der Gütermengen zwischen den 80er und den 90er Jahren ausgegangen wurde. Die gesamte Kohlenstofffracht in diesem Prozeß betrug somit 0,21 Mio. t/a. Es wurde davon ausgegangen, daß der Input in diesen Prozeß zu 100 % wieder in den Prozeß Produktion und Konsum zurückgeführt wurde. Die Exporte wurden nicht bestimmt. Prozeß: ARA (Abwasserreinigungsanlage) Die Kohlenstofffracht in den Prozeß ARA wurde Anfang der 80er Jahre mit jährlich t/a abgeschätzt (Baccini et al., 1993), wobei der Regenwasser- und Fremdwassereintrag jährlich etwa t betrug. Aufgrund der Annahme eines konstanten Wasserverbrauchs zwischen den 80er und 90er Jahren (ca. 1,15 Mrd. m 3 ) wurde der jährliche Kohlenstofffluß in die ARA Anfang der 80er Jahre mit t und die direkte Einleitung in die Gewässer mit t abgeschätzt. Im Prozeß ARA wurde der Kohlenstoff zur Hälfte ( t C/a) in Form von CO 2 in die Atmosphäre freigesetzt, weitere 33 % ( t C/a) gelangten in den Klärschlamm, ca. 7 % ( t C/a) gingen in das gereinigte Abwasser und 10 % in das Rechengut. Anfang der 80er Jahre wurden 65 % des Klärschlammes der Landwirtschaft (30.000t C/a) zugeführt und 35 % ( t C/a) in Verbrennungsanlagen (Industrie und Kehrichtverbrennungsanlagen) thermisch entsorgt. Prozeß: Deponie Auf die Deponie wurden Anfang 80er Jahre mit den Siedlungsabfällen t und den Bauabfällen t Kohlenstoff abgelagert. Der Kohlenstoff im Klärschlamm wurde vernachlässigt. Reststoffe aus dem Prozeß KVA lieferten einen weiteren Fluß von t/a. Das Kohlenstoff-Lager in den Schweizer Deponien wurde nicht abgeschätzt. Die jährlichen Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre betrugen nach eigenen Abschätzungen (Kisliakova, 1998) Anfang der 80er Jahre für die Schweiz in etwa t/a. Davon sind t/a Kohlenstoff in Form von CO 2 und t/a Kohlenstoff in der Form von Methan (CH 4 ). Die Emissionen in die Gewässer (<0,3 % des Kohlenstoffinputs) wurden vernachlässigt. Prozeß: Atmosphäre Das Kohlenstoff-Lager in der Atmosphäre über der Schweiz betrug ca. 58 Mio. t (Annahme: gleiches Lager, wie in den 90er Jahren). Weiters wurde angenommen, daß kein Nettoimport aus dem Ausland dazu kam (CO 2 -Konzentration im grenznahen Ausland wird dem der Schweiz gleichgesetzt). Die Emissionen aus dem Prozeß Produktion und Konsum betrugen 12,9 Mio. t pro Jahr. Die Kohlenstoffeinträge durch die Abfallwirtschaft beliefen sich in Summe auf t C/a (Prozeß KVA : t C/a als CO 2, Prozeß ARA: t C/a als CO 2, Prozeß Deponie : t C/a als CO 2 und t/a als CH 4 ). Ca 6,5 Mio. t C/a wurden vom Prozeß Boden (inkl. der Vegetation) aus der Atmosphäre assimiliert und 5 Mio. t C/a aus dem Prozeß Boden in die Atmosphäre freigesetzt (Müller et al., 1994), wobei die Annahme getroffen wurde, daß die Verhältnisse zwischen den 80er und 90er Jahren konstant waren. Prozeß: Boden Das Kohlenstoff-Lager im Boden der Schweiz wurde unter der Annahme konstanter Verhältnisse zwischen 1980 und 1990 mit 440 Mio. t geschätzt (Paulsen, 1995). Dies sind rund ¾ des Endbericht Ergebnisse Seite 10

19 Kohlenstoff-Lagers der Biosphäre (600 Mio. t). Vom Kohlenstoff in der Vegetation selbst (160 Mio. t) waren (ohne Berücksichtigung der Gewässer, Moore und subfossiler Böden) 90 % im Wald gespeichert (Paulsen, 1995). Etwa t Kohlenstoff gelangten in Form von Kompost (ohne Eigenkompostierung und Düngung der Landwirtschaft) auf die Böden (entspricht in etwa der spezifischen Produktion biogener Abfälle), t C/a in Form von Klärschlamm. Unter der Annahme konstanter Verhältnisse zwischen 1980 und 1990 wurden im Prozeß Boden 6,5 Mio. t C/a aus der Atmosphäre assimiliert, davon 22 % in die Biomasse der Bäume (Forstwirtschaft) und 78 % in die Biomasse der Landwirtschaft. Das Kohlenstoff-Lager in den Bäumen wuchs um 0,5 %. Aus dem Prozeß Boden wurden 5 Mio. t C/a in die Atmosphäre freigesetzt (Müller et al., 1994). Durch Nutzung von Biomasse wurden aus dem Prozeß Boden 1,6 Mio. t C/a dem Prozeß Produktion Konsum zugeführt (Müller et al., 1994), wobei 45 % davon aus landwirtschaftlich genutzten Böden und 55 % aus forstwirtschaftlich genutzten Böden stammten. Prozeß: Gewässer Aus dem Prozeß ARA flossen Anfang der 80er Jahre jährlich zwischen und t Kohlenstoff in die Vorfluter, wobei die Annahme getroffen wurde, daß der Wasserverbrauch zwischen 1980 und 1990 konstant war. Der Anschlußgrad an die Abwasserreinigungsanlagen betrug 1980 etwa 70 %. Somit wurden aus dem Prozeß Produktion Konsum jährlich etwa t C direkt in die Gewässer eingeleitet. Das Kohlenstoff-Lager in den Gewässern wurde mit 1,2 Mio. t für gelöstes organisches Material im Seewasser und 0,1 Mio. t organisches Material als Plankton in Seen und Flüssen geschätzt, wobei von einem konstanten Lager zwischen 1980 und 1990 ausgegangen wurde. Die Mengen in den Flüssen wurden vernachlässigt. (Paulsen, 1995) Nicht berücksichtigt wurden: der Kohlenstoffaustausch zwischen der Hydrosphäre und der Atmosphäre, der Kohlenstofffluß aus den Deponien in die Gewässer sowie Im- und Export Ordnungspolitische Maßnahmen in den 80er und 90er Jahren Nachfolgend werden die wichtigsten die Kohlenstoff-Haushalte der Schweiz der 80er und 90er Jahre steuernden und damit. den CO 2 - bzw. CO-Ausstoß der Schweiz beeinflussenden Gesetze und Verordnungen angeführt: UMWELTSCHUTZGESETZ (USG; 1983; FASSUNG 1997): Luftreinhalteverordnung (LRV; 1985; Stand am 1. Jän. 1996): Anhang 2, Art. 3, Abs. 2 Bst. a, Ziffer 714 (in Kraft seit 1. Feb. 1992): Festlegung einer maximal zulässigen Emissionskonzentration von 20 mg C/m 3 gasförmiger organischer Stoffe, angegeben als Gesamtkohlenstoff und 50 mg Kohlenmonoxid/m 3 bei Kehrichtverbrennungsanlagen. Anhang 3, Art. 3, Abs. 2 Bst. b, Ziffer 411 (in Kraft seit 1. Feb. 1992): Festlegung einer maximal zulässigen Emissionskonzentration von Kohlenmonoxid von 80 mg/m 3 bei Feuerungen mit Gebläsebrennern und 150 mg/m 3 bei Feuerung mit Verdampfungsbrennern mit Ventilator bei Feuerungen für Heizöl Extra leicht. Endbericht Ergebnisse Seite 11

20 Anhang 3, Art. 3, Abs. 2 Bst. b, Ziffer 421 (in Kraft seit 1. März 1986): Festlegung einer maximal zulässigen Emissionskonzentration von Kohlenmonoxid von 170 mg/m 3 bei Feuerungen für Heizöl Mittel und Schwer. Anhang 3, Art. 3, Abs. 2 Bst. b, Ziffer 511 (in Kraft seit 1. März 1986): Festlegung von maximal zulässigen Emissionskonzentrationen von Kohlenmonoxid von 250 bis mg/m 3 bei Feuerungen mit Kohle, Kohlebriketts oder Koks in Abhängigkeit der Feuerungswärmeleistung. Technische Verordnung über Abfälle (TVA; 1990; Stand am 1. Juli 1994): Anhang 1, Art. 32, Ziffer 2 (in Kraft seit 1. Feb. 1991): Anforderungen an endlagerfähige Reststoffe. Der Gehalt an organischem Kohlenstoff im Abfall darf nicht mehr als 50 g/kg TS des Abfalls betragen. 2. Kapitel, Art. 11 (in Kraft seit 1. Feb. 1991): Verbrennungspflicht. Die Kantone haben Sorge dafür zu tragen, dass Siedlungsabfälle, Klärschlamm, brennbare Anteile von Bauabfällen und andere brennbare Abfälle, soweit sie nicht verwertet werden können, in geeigneten Anlagen verbrannt werden. Im Anhang 1, Ziffer 3 wird die Verbrennungspflicht in dem Sinne abgeschwächt, daß Klärschlamm der nicht verwertet werden kann und Bau- und Siedlungsabfälle, die mangels Anlagenkapazität nicht verbrannt werden können, in Reaktordeponien abgelagert werden dürfen. Die Verbrennungspflicht wurde am 1. Apr mit einer Übergangsfrist bis zum (Art. 53.a) dahingehend verschärft, daß mangelnde Anlagenkapazität nicht mehr als Grund für eine Deponierung geltend gemacht werden kann. 5. Kapitel, Art. 38 (in Kraft seit 1. Feb. 1991): Forderung, daß die Schlacke aus der Kehrichtverbrennung höchstens drei Gewichtsprozent unverbrannte Anteile, gemessen als Glühverlust bei 550 C oder als totaler organischer Kohlenstoff (TOC) enthält. GEWÄSSERSCHUTZGESETZ (GSCHG; 24. JAN. 1991, FASSUNG 1997): Verordnung über Abwassereinleitungen (1975; Stand am 1. Juli 1996): Regelt die Anforderungen an Einleitungen in die Gewässer. Anhang, Ziffer 41 (in Kraft seit 1. Jan. 1976): Festlegung einer maximal zulässigen Konzentration von gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) von 10 mg C/l im abgesetzten Abwasser und 15 mg C/l, wenn die abzuleitenden Abwässer gleichmäßiger Zusammensetzung keine wesentlichen Anteile an Kohlenstoffverbindungen mit nachteiliger Wirkung für die Gewässer haben. Anhang, Ziffer 42 (in Kraft seit 1. Jan. 1976): Festlegung einer maximal zulässigen Konzentration für den totalen organischen Kohlenstoff (TOC) von 7 mg/l über dem zulässigen DOC-Wert Kohlenstoff-Haushalt in den 90er Jahren Die Kohlenstoffbilanz der Schweiz in den 90er Jahren basiert auf folgenden Publikationen: Der biologische Kohlenstoff-Haushalt der Schweiz (Paulsen, 1995), Regionale Bewirtschaftung von Biomasse (Müller et al., 1994), Abfallkonzept für die Schweiz (BUWAL, 1992), Umweltbericht 1993 (BUWAL, 1993), Abfallstatistik 1996 (BUWAL, 1998), Umwelt in der Schweiz (BFS, 1997), Güterumsatz und Stoffwechselprozesse in den Pri- Endbericht Ergebnisse Seite 12

21 vathaushalten einer Stadt (Baccini et al., 1993) und Auswirkung einer optimierten Abfallwirtschaft auf die Reduktion von treibhauswirksamen Gasen (Schachermayer et al., 1998). Wo keine Daten zur Verfügung standen, wurden eigene Annahmen getroffen. Gesamt-Haushalt Zu Beginn der 90er Jahre betragen die gesamthaft umgesetzten Kohlenstoffflüsse in der Schweiz ca. 13 Mio. t. Die importierten Energieträger tragen etwa 87 % dazu bei. Die landund forstwirtschaftlichen Produkte haben einen Anteil von etwa 12 %. Die knapp 90 % importierten Energieträger werden praktisch sofort über verschiedene Verbrennnungsprozesse in die Atmosphäre emittiert. Vom gesamten umgesetzten Kohlenstoff gelangen nur etwa 1,5 %, das sind 0,2 Mio. t in das Lager des Prozesses Produktion, Konsum. Tabelle 4-3: Wichtigste Träger von Kohlenstoff; Anfang der 90er Jahre t/a Heizöl Benzin Gas Diesel Forstwirtschaftliche Produkte (Holz) 940 Landwirtschaftliche Produkte 750 Kohle 530 Importierte Konsum- und Investitionsgüter 300 C-Fracht in verschiedenen Gütern Das Kohlenstoff-Lager in der Schweiz unterscheidet sich in den 90er Jahren nicht wesentlich von jenem in den 80er Jahren. Es beträgt ohne Berücksichtigung des Kohlenstoffs in der Atmosphäre 500 Mio. t. Die anthropogenen Lager hingegen sind in den letzten 10 Jahren um etwa 10 % gewachsen. Das Kohlenstoff-Lager in den Deponien und Altlasten wurde nicht bestimmt. Das Kohlenstoff-Lager der Biosphäre der Schweiz beträgt fast 600 Mio. t; davon sind rund ¾ in den Böden enthalten (Paulsen, 1995). Das Lager an Kohlenstoff in der Grenzschicht der Atmosphäre oberhalb der Schweiz liegt wie in den 80er Jahren bei 58 Mio. t. Das Kohlenstoff-Lager in den Gewässern wird mit 1,3 Mio. t geschätzt und die Mengen für die Flüsse werden vernachlässigt (Paulsen, 1995). Anfang der 90er Jahre werden knapp über 15 Mio. t Kohlenstoff in die Umwelt abgegeben. Über 90 % dieser Emissionen sind auf verschiedenste Verbrennungsprozesse zurückzuführen. Die Verbrennungsprozesse aus dem Prozeß Produktion Konsum haben einen Anteil von etwa 88 % an den Gesamtemissionen, der Beitrag der Kehrichtverbrennungsanlagen liegt bei 5,5 %. Endbericht Ergebnisse Seite 13

22 Tabelle 4-4: Anthropogene Kohlenstoff-Flüsse in die Umwelt; Anfang der 90er Jahre t/a Emissionen Produktion Konsum Emissionen KVA 840 Dünger, Kompost 300 Deponierte Bau- und Siedlungsabfälle 280 Emissionen ARA (Freisetzung) 90 Emissionen Deponie 40 Klärschlamm 30 Ungereinigtes Abwasser 20 Schlacke, Filterstaub 10 Gereinigtes Abwasser 10 C-Emissionen Prozeß: Produktion und Konsum Die Schweiz importiert zu Beginn der 90er Jahre jährlich etwa 12 Mio. t Kohlenstoff. Das wichtigste Importgut sind die fossilen Energieträgern (11 Mio. t/a). Der Import von Kohlenstoff in den Ver- und Gebrauchsgütern wird mit jährlich ca. 0,2-0,4 Mio. t abgeschätzt (Baccini et al., 1993). Aus dem Prozeß Boden werden von der Land- und Forstwirtschaft jährlich zusätzlich etwa 1,7 Mio. t Kohlenstoff gewonnen und in Form von Ver- und Gebrauchsgütern im Prozeß Produktion und Konsum eingesetzt (Müller et al., 1994). Der Input über Leitungswasser und Verbrennungsluft wird vernachlässigt. In der Landwirtschaft werden jährlich ca. 0,3 Mio. t C eingesetzt (Müller et al., 1994). Die Deposition aus der Atmosphäre wird vernachlässigt. Aus dem Prozeß SSA (Separatsammlung, Aufbereitung) werden in den separat gesammelten Abfällen jährlich 0,4 Mio. t Kohlenstoff in den Prozeß Produktion Konsum zurückgeführt (Annahme: 100 % der separat gesammelten Menge wird in der Schweiz wieder eingesetzt). Durch verschiedene Verbrennungsprozesse werden jährlich 13,4 Mio. t in die Atmosphäre freigesetzt (klimarelevante und biogene CO 2 -Emissionen: 48,2 Mio. t, CH 4 -Emissionen: t), (BUWAL, 1995). Endbericht Ergebnisse Seite 14

23 Kohlenstoff in der Schweiz in den 90er Jahren Σ Import = Σ Export = Güter Export Güter Import Emissionen Produktion, Konsum Netto Export Atmosphäre Freisetzung Emissionen Deponie Assimilation Deposition Emissionen KVA Freisetzung Schlacke, Filterstaub 850 KVA 10 Deponie Siedlungsabfälle +250 aufber. Abfälle Bau- und Siedlungsabf. deponiert 280 separat gesammelte 390 Abfälle Abfälle Export Produktion Konsum 390 s.g. Abfälle landw. Prod. SSA therm. ents. KS 40 Dünger, Kompost Klärschlamm Boden Abwasser 185 ARA Erosion, Auswaschung Gewässer gereinigtes Abwasser Abschwemmung, Export ungereinigtes Abwasser Systemgrenze "Schweiz" Werte in t/a L. Morf, 1998 Grafik: Inge Hengl/SPPU/system.DS4 Fluss Prozess Lagerveränderung Lager Legende: KVA: Kehrichtverbrennungsanlage SSA: Separatsammlung + Aufbereitung ARA: Abwasserreinigungsanlage aufber. Abfälle: aufbereitete Abfälle Siedlungsabf. dep.: Siedlungsabfälle deponiert landw. Prod.: landwirtschaftliche Produkte therm. ents. KS: thermisch entsorgter Klärschlamm s.g.: separat gesammelt Abbildung 4-2: Kohlenstoff-Haushalt der Schweiz in den 90er Jahren Endbericht Ergebnisse Seite 15

24 Etwa 1,7 Mio. t Kohlenstoff verlassen den Prozeß Produktion und Konsum in fester und flüssiger Form (0,28 Mio. t gehen direkt auf Deponien, 0,85 Mio. t emittieren über die KVA, 0,4 Mio. t über die Separatsammlung und 0,19 Mio. t über das Abwasser in die Abwasserreinigung). Der Export von ca. 0,1 Mio. t Sonderabfällen Anfang der 90er Jahre wird in der Bilanz vernachlässigt (BUWAL, Umweltbericht 1993). Das Kohlenstoff-Lager (Infrastruktur) des Prozesses Produktion und Konsum wird im Bereich von 10 Mio. t (Paulsen, 1995) und 35 Mio. t (Müller et al., 1994) geschätzt. Der Lagerzuwachs wird mit 0,5-1 % abgeschätzt (Müller et al., 1994). Prozeß: KVA (Kehrichtverbrennungsanlage) Der mittlere Kohlenstoffgehalt der Siedlungsabfälle beträgt in den 90er Jahren etwa 370 g/kg, (BFS, 1997). Bei einer Menge von 2,3 Mio. t verbrannter Siedlungsabfälle im Jahre 1991 (BUWAL, 1992) ergibt dies einen Kohlenstofffluß von t, wovon t in die Atmosphäre transferiert werden und t mit den festen Reststoffen (Schlacke und Filterstaub) in die Deponie eingebaut werden. Exporte (z.b. von Filterstäuben) werden hier nicht berücksichtigt. Prozeß: SSA (Separatsammlung, Aufbereitung) Insgesamt werden 1991 durch die separate Sammlung 170 kg/e.a an Gütern gesammelt (110 kg Papier; 30 kg Glas; 1,4 kg Metalle und 50 kg kompostierbares Material), (BUWAL, 1993). Für die separat gesammelten Güter wurde ein durchschnittlicher Kohlenstoff-Gehalt von 270 g/kg angenommen. Weiters sind noch ca. 50 kg/e.a an Altautos mit einem mittlerem C- Gehalt von etwa 230 g/kg zu berücksichtigen (Baccini et al., 1993). Die jährliche Kohlenstofffracht in diesen Prozeß beträgt somit t (inkl. einer jährlichen Fracht von ca t C in den recyclierten Bauabfällen). Es wird die Annahme getroffen, daß der Input in diesen Prozeß zu 100 % wieder in den Prozeß Produktion und Konsum zurückgeführt wird. Exporte werden nicht quantifiziert. Jene Güter die nachträglich in der KVA oder in anderen thermischen Prozessen (Zementindustrie) verfeuert werden, werden in der Bilanz nicht explizit dargestellt. Die Menge beläuft sich auf etwa < t/a (Abfallentsorgung in Zementwerken - Thesenpapier, (BUWAL, 1997)). Prozeß: ARA (Abwasserreinigungsanlage) Die Kohlenstofffracht aus dem Prozeß Produktion und Konsum wird für Anfang der 90er Jahre mit t jährlich abgeschätzt (Baccini et al., 1993). Der Regen- und Fremdwassereintrag in die ARA wird mit t pro Jahr abgeschätzt (Baccini et al., 1993). In diesem Prozeß wird die Hälfte des Kohlenstoffinputs ( t C/a) in Form von CO 2 in die Atmosphäre freigesetzt, weitere 33 % ( t C/a) verlassen den Prozeß im Klärschlamm, etwa 7 % ( t C/a) gehen ins Abwasser und 10 % in das Rechengut. Anfang der 90er Jahre werden 42 % des Klärschlammes der Landwirtschaft (d.s t C/a) zugeführt und 58 % (d.s t C/a) werden in Verbrennungsanlagen (Industrie und KVA s) thermisch entsorgt. Die direkte Einleitung in die Gewässer wird mit t abgeschätzt. Endbericht Ergebnisse Seite 16

25 Prozeß: Deponie Mitte der 90er Jahre landen jährlich t an Siedlungs-, Bau- und brennbaren Abfällen und Klärschlamm auf den Reaktordeponien, wobei 83 % davon Siedlungsabfälle sind. Illegal werden weitere etwa t/a, vor allem brennbare Bauabfälle, entsorgt. (BUWAL, 1998). Der Kohlenstoff-Gehalt der deponierten Siedlungsabfälle wird mit etwa 370 g/kg (= t C) abgeschätzt (BFS, 1997). Die brennbaren Bauabfälle weisen einen Kohlenstoff-Gehalt von ca. 226 g/kg (= t C) auf (Schachermayer et al., 1998). Somit werden Mitte der 90er Jahre vor allem mit den deponierten Siedlungs- und Bauabfällen etwa t Kohlenstoff abgelagert. Die Reststoffe aus der Kehrichtverbrennung liefern einen jährlichen Kohlenstofffluß von t. Das Lager an Kohlenstoff in den Schweizer Deponien wird nicht abgeschätzt. Die jährlichen Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre betragen nach eigenen Abschätzungen (Kisliakova, 1998) Anfang der 90er Jahre für die Schweiz ungefähr t, wovon ca t Kohlenstoff in Form von CO 2 und t Kohlenstoff in Form von Methan (CH 4 ) vorliegen. Die Emissionen in die Gewässer (<0,3 % des Kohlenstoffinputs) werden vernachlässigt. Prozeß: Atmosphäre Das Kohlenstoff-Lager in der Atmosphäre der Schweiz beträgt wie in den 80er Jahren ca. 58 Mio. t. Dabei wird von einer Kohlenstoffmenge von 1,4 kg C/m 2 ausgegangen (Paulsen, 1995). Weiters wird angenommen, daß kein Nettoimport aus dem Ausland in die Schweiz besteht (die CO 2 -Konzentration im grenznahen Ausland wird dem der Schweiz gleichgesetzt). Vom Prozeß Produktion und Konsum werden jährlich etwa 13,4 Mio. t Kohlenstoff emittiert. Der Kohlenstoffeintrag durch die Abfallwirtschaft beträgt insgesamt t pro Jahr (Prozeß KVA : t C/a als CO 2, Prozeß ARA : t C/a als CO 2, Prozeß Deponie : t C/a als CO 2 und t/a als CH 4 ). Im Prozeß Boden (inkl. der Vegetation) werden pro Jahr etwa 6,5 Mio. t Kohlenstoff aus der Atmosphäre assimiliert und umgekehrt etwa 5 Mio. t Kohlenstoff aus dem Prozeß Boden in die Atmosphäre freigesetzt (Müller et al., 1994). Prozeß: Boden Das Kohlenstoff-Lager im Boden der Schweiz wird mit 440 Mio. t geschätzt (Paulsen, 1995). Dies ist rund ¾ des Kohlenstoff-Lagers der Biosphäre (600 Mio. t). Vom Kohlenstoff in der Vegetation selbst (160 Mio. t) sind (ohne Berücksichtigung von Gewässern, Mooren und subfossiler Böden) 90 % im Wald gespeichert (Paulsen, 1995). Über den Kompost (ohne Eigenkompostierung und Düngung der Landwirtschaft) gelangen ca t Kohlenstoff auf die Böden (Müller et al., 1994) Weitere t Kohlenstoff werden in der Form von Klärschlamm auf die Böden aufgebracht. Im Gegensatz dazu verlassen durch Nutzung von Biomasse jährlich etwa 1,7 Mio. t Kohlenstoff den Prozeß Boden (Müller et al., 1994). Aus der Atmosphäre werden pro Jahr etwa 6,5 Mio. t Kohlenstoff im Prozeß Boden assimiliert (davon 22 % in die Biomasse der Bäume (Forstwirtschaft) und 78 % in die Biomasse der Landwirtschaft). Das Kohlenstoff-Lager in den Bäumen wächst um 0,5 %. In die Atmosphäre werden pro Jahr 5 Mio. t Kohlenstoff freigesetzt (Müller et al., 1994) wovon 45 % aus landwirtschaftlich genutzten Böden und 55 % aus forstwirtschaftlich genutzten Böden stammen. Prozeß: Gewässer Über den Prozeß ARA gelangen jährlich zwischen und t Kohlenstoff in die Vorfluter. Weitere t Kohlenstoff fließen ungereinigt in die Gewässer. Endbericht Ergebnisse Seite 17

26 Nicht berücksichtigt werden der Kohlenstofffluß aus den Deponien in die Gewässer, der Kohlenstoffaustausch zwischen der Hydrosphäre und der Atmosphäre, sowie Im- und Export. Das Lager an Kohlenstoff wird von Paulsen mit 1,2 Mio. t für gelöstes organisches Material im Seewasser und 0,1 Mio. t organisches Material als Plankton in Seen und Flüssen geschätzt, wobei die Mengen für die Flüsse vernachlässigt werden (Paulsen, 1995) Vergleich der Kohlenstoff-Haushalte der 80er und der 90er Jahre Die Kohlenstoff-Haushalte der 80er und der 90er Jahre werden aufgrund der vorigen Kapitel und verglichen. Der Umsatz von Kohlenstoff in die Schweiz hat in den letzten 10 Jahren von 12 Mio. t auf 13 Mio. t um etwa 13 % zugenommen. An der Bedeutung der Energieträger als wichtigste Kohlenstoffträger hat sich nichts geändert (siehe Tabelle 4-5). Ihr Anteil betrug in den 80er Jahren 80 % und in den 90er Jahren knapp 90 % an den gesamten Kohlenstoffflüssen. Obwohl der Gesamtverbrauch an Heizöl zwischen den 80er und den 90er Jahren um knapp 13 % abgenommen hat und sich damit dessen Beitrag von 46 % auf 36 % reduziert hat, bleibt es der gewichtigste Kohlenstoffträger. Der Verbrauch an den restlichen Energieträgern hat teilweise massiv zugenommen; Benzin um +36 %, Gas um +113 % und Diesel um +47 %. Die Veränderung der land- und forstwirtschaftlichen Produkte und der Konsum- und Investitionsgüter konnte nicht bestimmt werden. Tabelle 4-5 : Wichtigste Träger von Kohlenstoff; in den 80er und 90er Jahren 80er Jahre t/a 90er Jahre t/a Veränderung in t Veränderung in % Heizöl % Benzin % Forstwirtschaftliche Produkte (Holz) n.b. n.b. Gas % Landwirtschaftliche Produkte n.b. n.b. Diesel % Kohle % Importierte Konsum- und Investitionsgüter n.b. n.b. C-Fracht in verschiedenen Gütern % Diese Zahlen belegen, daß die in den 80er Jahren im Umweltschutzgesetz getroffenen Emissionsbeschränkungen keinen Einfluß auf den gesamten Güterumsatz der Kohlenstoffträger in den 90er Jahren hatte. Intern wurde der Rückgang an Heizöl durch eine Zunahme an Treibstoffen und Gas überkompensiert. Endbericht Ergebnisse Seite 18