Nachhaltige Bewirtschaftung kommunaler Abfälle Ressourcenschonung durch Kompost Micheal Schneider Verband der Humus- und Erdenwirtschaft e.v. 1
Gliederung Grün- u. Biogut Zusammensetzung Bioabfällen Zusammensetzung Kompost Kompostmengen Düngung in der Fruchtfolge Kompost statt Stroh Kreislaufpass Zusammenfassung 2
DEFINITIONEN FÜR GRÜN- UND BIOGUT 3
4 Quelle: VHE, BGK 2009
WERTGEBENDE BESTANDTEILE IN BIOABFÄLLEN 5
Verwertung von Bioabfällen Biogut Sonst. org. Abfälle Grüngut Vorbehandlung (Zerkleinerung, Siebung) aerob anaerob thermisch Kompost Biogas Gärrückstände Asche Elektr. Energie Therm. Energie Treibstoff Elektr. Energie Therm. Energie 6
1 Mg Biogut (Vergärung) 100 m³ Biogas (65 % CH 4, 6 kwh/m³ 21,6 MJ/m³) Energiegehalt: 600 kwh/mg (2.160 MJ/Mg 60 l Heizöläq.) 35 % elektr. 55 % Wärme 10 % Verluste 210 kwh/mg 330 kwh/mg 60 kwh/mg 7
1 Mg Grüngut (Verbrennung) Heizwert: 11.400 MJ/Mg Energiegehalt: 3.167 kwh/mg ( 317 l Heizöläq.) 25 % elektr. 55 % Wärme 20 % Verluste 792 kwh/mg 1.742 kwh/mg 633 kwh/mg 8
Inhaltsstoffe und Wirkung vom Kompost Kompost / Gärprodukt Inhaltsstoffe Humus Hauptnährstoff e Spurenelement bas. wirks. Bestandteile Bodenanteile Wirkungen 9 Pflanze Pflanzenernährung phytosanitäre Wirkung stärkt Pflanzenwachstum Boden Bodenvermehrung wirkt Bodenversauerung entgegen erhöht Wasserspeichervermögen erhört Nährstoffspeichervermögen stabilisiert Bodengefüge vermindert Bodenerosion erhöht Biodiversität erhöht Bodenfruchtbarkeit schnellere Bodenerwärmung leichtere Bodenbearbeitung Umwelt Ressourcenschonung Energieeinsparung Torfschonung Kohlendioxidbindung vermindert Schadstoffeinträge
ZUSAMMENSETZUNG 10
Zusammensetzung Bioabfälle (Frischsubstanz) Org. Subst. 20% Stickstoff 0,45% Phosphor 0,20% Bodenpartikel 17% Kalium 0,35% Nährstoffe 2,5 % Wasser 60,5% bas. Wirks. Stoffe 1,5% 11
Zusammensetzung RAL-gütegesicherter Komposte (Frischsubstanz) Bodenpartikel 34% Stickstoff 0,9% Phosphor 0,4% Kalium 0,7% Org. Subst. 24% Nährstoffe 5% Wasser 37% bas. Wirks. Stoffe 3,0% 12
kg/t FS 80 Humus-C und Nährstoffgesamtgehalte 71 in RAL-Komposten 70 60 50 40 30 25 20 10 8,6 4,2 7,2 0 Humus-C Kalkwirkung Stickstoff Phosphor Kalium 13
KOMPOSTMENGEN 14
Abfallaufkommen [in 1 Mio. Mg] Entwicklung des Bioabfallaufkommens in Deutschland 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Biogut Grüngut Biologisch abbaubare Küchen- und Kantinenabfälle Marktabfälle Quelle: Stat. Bundesamt 2011 15
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Kompostproduktion in Deutschland Aus 9 Mio. Mg Bioabfällen werden rund 4,5 Mio. Mg Kompost hergestellt Zum Abtransport von 4,5 Mg Kompost werden benötigt: (25 Mg/LKW, 18 m Länge) 180.000 LKW 3.240 km 17
Kompostmengen in Deutschland 18 Quelle: google maps
Erntemengen aus Kompost (Winterweizen, Wintergerste, Zuckerrüben) Zum Abtransport von 6,6 Mio. Mg Erntegütern werden benötigt: (25 Mg/LKW, 18 m Länge) 264.000 LKW 4.792 km 19
KOMPOSTDÜNGUNG IN DER FRUCHTFOLGE 20
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kg/ha Kompostdüngung in der Fruchtfolge (48 t FS/ha*3 Jahre) 500 450 400 350 445 411 346 300 250 200 150 100 50 189 150 106 62 83 71 59 213 202 138 125 148 0 Stickstoff Phosphor Kalium Winterweizen 80 dt/ha Wintergerste 70 dt/ha Zuckerrübe 590 dt/ha Entzüge Fruchtfolge Düngung Kompost 22
kg/ha 4.000 3.500 3.000 2.500 Humus- und Kalkgaben durch Kompost in der Fruchtfolge (48 t FS/ha*3 Jahre) 3.408 2.000 1.500 1.320 1.200 1.200 1.000 760 500 280 280 400 400 400 0 Humus-C bas. wirks. Bestandteile (CaO) Winterweizen 80 dt/ha Wintergerste 70 dt/ha Zuckerrübe 590 dt/ha Entzüge Fruchtfolge Düngung Kompost 23
KOMPOST STATT STROH 24
Korn: Stroh-Verhältnis Weizenstroh 0,8 Gerstenstroh 0,7 Roggenstroh 0,9 Triticalestroh 0,9 Haferstroh 1,1 Beispiel: 10 t Weizen liefert gleichzeitig 8 t Stroh. Micheal Schneider Verband der Humus- und Erdenwirtschaft e.v. Quelle: LWK NRW, Ratgeber Pflanzenbau und Pflanzenschutz, Ausgabe 2011 25
Nährstoffgehalte kg/t Stroh 30 Nährstoffgehalte im Stroh 26,1 25 20 20,0 17,0 17,0 15 14,0 10 5 0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4,4 4,5 4,4 4,4 4,5 3,1 3,0 3,0 3,0 3,0 1,9 2,0 2,0 2,0 2,0 Weizenstroh Gerstenstroh Roggenstroh Triticalestroh Haferstroh N P2O5 K2O MgO CaO 26
Humusbilanzierung einer Fruchtfolge (WW WG ZR) nach DirektZahlVerpflV Weizen Gerste Zuckerrüben Fruchtfolge Ertrag dt/ha dt/ha 80 70 590 Humusreproduktionlseistung Kultur kg Humus-C/ha -280-280 -760-1.320 Haupt-/Nebenprodukt-Verhältnis 0,8 0,7 0,7 Stroh- bzw. Rübenblattertrag dt/ha 64 49 413 Humusreproduktionsleistung Erntereste kg Humus-C/t FS 100 100 8 Humus-C durch gesamte Erntereste kg Humus-C/t FS 640 490 330 1.460 Erntereste vollständig eingearbeitet kg Humus-C/t FS 360 210-430 140 Stroh abgefahren, Rubenblatt eingarbeitet kg Humus-C/t FS -280-280 -430-990 27
Nährstoffe u. Humus-C (kg/ha) Nährstoff- u. Humus-C- Bilanz (48 t FS Kompost im Vergleich zur Strohdüngung) 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 N-ges P2O5 K2O Humus-C 48 t FS Kompost/ha 6,4 t Weizen- + 4,9 t Gerstenstroh 28
Beziehung zwischen Org. Substanz, Kohlenstoff, Dauerhumus-C, CO 2 und Strohäquivalenten 3.500.000 Mg/a x 10 3.194.640 3.000.000 2.500.000 X 0,58 x 3,666 2.000.000 x 0,51 1.500.000 1.080.000 1.171.155 1.000.000 500.000 626.400 319.464 0 Org. Subs. C-ges Humus-C CO2-Speicher Stroh-äq. 29
Getreidestroh Energiegehalt Stroh entspricht: 14,3 GJ/Mg 4 MWh/Mg 398 l Heizöl-äq/Mg Quelle: Bioenergie Basisdaten Deutschland, FNR 2009 Energiegehalt 3,2 Mio. Mg Stroh/a entspricht: 45.760.000 GJ (45,7 PJ) 12.800.000 MWh (12,8 TWh) 1,3 Mrd. l Heizöl-äq 30
KREISLAUFPASS 31
Projektbeteiligte Kreislaufpass im Auftrag des VHE Bearbeitung durch Institut für Aufbereitung und Recycling (I.A.R.) der RWTH Aachen pbo Ingenieurgesellschaft mbh, Aachen 32
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2 Input Behandlung [%] Jahresinput des Jahres: 2011 Biogut Grüngut Sonstiges Gesamt Masse [t/a] 4.500.000 4.500.000 9.000.000 Kompostierung 75% 80% 78% Vergärung 20% 0% 10% Biogene Brennstoffe 5% 20% 13% Kontrolle 100% 100% 0% 100% 34
Wie viel mineralische Düngemittel können substituiert werden? Nährstofffracht/ Jahr [t/a] Nährstoffgehalt in Miner. DüMi [kg/t] Aufgrund der jeweiligen Nährstofffracht pro Jahr könnten x Tonnen mineralische Düngemittel eigespart werden: N gesamt 32551,2 270,0120.560 t/a Kalkammonsalpeter N anrechenbar 3255,1 270,0 12.056 t/a Kalkammonsalpeter Phosphat P 2 O 5 15404,4 450,0 34.232 t/a Triple-Superphosphat (TSP) Kaliumoxid K 2 O 27165,6 400,0 67.914 t/a Kornkali basisch wirksame Stoffe CaO 100346,4 532,0188.621 t/a Kohlensauerer Kalk Humus-C 2.692.800 269280,0 100,0 t/a Stroh 35
Wie viel Weizen kann durch organische Dünung erzeugt werden? [kg/t Ertrag] P 2 O 5 K 2 O Weizen 8 6 Nährstofffracht/ Jahr [t/a] kg Weizen aufgrund von Phosphordüngung kg Weizen aufgrund von Kaliumdüngung Phosphat P 2 O 5 15404,4 1.925.550 Kaliumoxid K 2 O 27165,6 4.527.600 Durch die organische Düngung können 1.925.550 Tonnen Weizen erzeugt werden. 36
Wie viel Primäre Rohstoffe können eingespart werden? Substitution über Strom Substitution über Wärme Scheitholz, Buche, trocken kg/a 214.161.585 Heizöl, schwer kg/a 89.294.492 Braunkohle kg/a 204.608.723 Erdgas m³/a 54.669.421 Anzahl Haushalte 94500 mit Strom 50175 mit Wärme 37
Zusammenfassung Die Nährstoff- und Energieressourcen im Bioabfall/Kompost sind bedeutend: 1 t Biogut (100 m³ Biogas 600 kwh 60 l Heizöläq.) Mit den P 2 O 5 - und K 2 O-Mengen im Kompost können 6,6 Mio. t Erntegüter produziert werden. Der Humus aus Komposten kann jährlich 3,2 Mio. t Stroh ( 1,3 Mrd. l Heizöläq.) substituieren. Die Verwertung des Rohstoffes Bioabfall könnte in Deutschland bei Umsetzung der gesetzlichen Rahmenbedingungen von derzeit rd. 9 Mio. t auf 13 Mio. t ausgeweitet werden. 38