Die Funktion der Abfallwirtschaft in einem Ressourcenmanagement Paul H. Brunner TU Wien www.iwa.tuwien.ac.at Botschaften 1. Saubere Kreisläufe 2. Letzte Senken Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 2/41 1
Inhalt A. Ziele und Grundsätze der Abfallwirtschaft B. Phänomene des modernen Stoffwechsels C. Kreisläufe D. Letzte Senken E. Schlussfolgerungen Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 3/41 A. Ziele/Grundsätze der Abfallwirtschaft Ziele Schutz von Mensch und Umwelt Schonung von Ressourcen Nachsorgefreiheit Grundsätze Vermeidung Verwertung Entsorgung Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 4/41 2
B. Phänomene des anthropogenen Stoffumsatzes Güterumsatz des Menschen "prähistorisch" Atem "modern" Abgas Nahrung 6 5.1 Exkremente.8 19 Konsumgüter Abwasser 86 61 Lager ~ Lager 26+3.1 3 feste Abfälle feste Abfälle Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 5/41 1. Wachstum des Güterumsatzes in Wien 19-2 8 Güterumsatz in t/e.a 7 6 5 4 3 2 1 Aktivitäten: Andere Transport Wohnen Reinigung Ernährung 19 191 192 193 194 195 196 197 198 199 2 Jahr Quelle: Beschorner, St. 1996 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 6/41 3
1. Wachstum: Investitionsgüter (Bauwesen USA) Verbrauch in Tonnen pro Jahr 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 Beton (Wohnbau) Holz (Wohnbau) Ziegelsteine Stahl Holz Kunststoffe Aluminium Glas Stahl (Wohnbau) Kupfer Blei 1 3 1 2 1875 1895 1915 1935 1955 1975 Jahr Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 7/41 1. Wachstum des Stoffumsatzes: Bsp. Blei 1*1 9 Weltbevölkerung Faktor 1 2-3 1*1 7 1*1 5 Bleiproduktion global [t/y] Faktor 1 6-7 1*1 3 1*1 1 Faktor 1 4-5 Source: Settle & Patterson 1*1-1 1*1-3 Bleiproduktion pro Einwohner [g/c.y] 7 5 3 1 years before 198 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 8/41 4
1. Wachstum Stoffumsatz: Bsp. Palladium Weltweite Nachfrage [t/a] 2 1 Verbrauch total Verbrauch für Autokatalysatoren 198 1985 199 1995 Jahr 2 Quelle: Barbante, C. et al., 21 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 9/41 2. Anthropogene Stoffflüsse > Geogene Stoffflüsse Beispiel Cadmium natürlich anthropogen A T M O S P H Ä R E,2 1,4,7 4 LITHOSPHÄRE 1,7 1 OZEAN 4 2 1. 6 1 2 17 8 2 Flüsse 1 Reservoir 1 3 t/a 3 t ERDKRUSTE, SEDIMENTE 1... Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 1/41 5
2. Flüsse A > G: Emissionen versus Verwitterung 1 Gesamtemission / Verwitterungsrate in Schweden 8 6 4 2 Blei Chrom Cadmium 188 19 192 194 196 198 Quelle: Bergbäck (1992) Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 11/41 3. Linearer Stofffluss: Güterfluss durch Wien Flüsse [t/e.a] Lager [t] Wasser Luft 36 43 Abgas Abwasser 147 144 Energieträger 2 Konsum- und Investitionsgüter, Baustoffe 12-18 Exportgüter Abfälle Restmüll 3 3,3 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 12/41 6
4. Wachstum der Lager: Güterlager in Wien [t/e.a] Wasser Luft 36 43 Abgas Abwasser 147 144 Energieträger 2 12-18 Konsum- und Investitionsgüter, Baustoffe 4-1 Lager: 35 t/e Konsum- und Investitionsgüter Abfälle 3 3 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 13/41 4. Wachstum der Stoffbestände Beispiel Cadmium natürlich anthropogen A T M O S P H Ä R E,2 1,4,7 4 LITHOSPHÄRE 1,7 1 2 6 8 2 2 1 OZEAN 1. 17 4 Flüsse 1 Reservoir 1 3 t/a 3 t ERDKRUSTE, SEDIMENTE 1... Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 14/41 7
4. Lager: Lager an Elektrogeräten in Wien Lager in kg/e 3 25 2 15 1 Andere Computer TV Stereo/CD (inkl. Radio) Mono-Radio 5 19 192 194 195 196 197 198 199 1993 Jahr Quelle: Beschorner, St. 1996 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 15/41 4. Stoffbestände in Bauwerken nehmen zu Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 16/41 8
Globaler Kupferverbrauch 16 14 Annual Consumption [Tg/y] 1 Tg = 1 Mio. t 12 1 8 6 4 2 Quelle: Graedel et al. 22 17 175 18 185 19 195 2 Jahr Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 17/41 Geogene versus anthropogene Lager 1 Globale Kupferlager [Mio. t] 8 6 4 2 geogene Lagerstätten anthropogenes Lager Deponien 192 194 196 198 2 22 Jahr Quelle: Rechberger 24 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 18/41 9
[Mio.t] [Mio.t] Eisenlager in Österreich Σ I import ~11 stock 1 184 Δ+3,2 Σ E export ~7,8,8 11 Primary production 2 production 4 consumption 3 344 44 6,3 2,7 1 Waste management 7,8 1,5 Pedo-/ Lithosphere 14* 4 disposal 35 3 25 geogenic Iron stock 35 3 25 anthropogenic Iron stock 344 2 15 1 14 2 15 1 194 5 4 2 25 21 5 44 2 25 21 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 19/41 4. Lager: Wiens Lager wachsen auch in der Umwelt Kupferlager in Wien Kupferlager um Wien Kupfer 8. t/a Lager: 32. t <1 t/a Abgas ~1 t/a feste Abfälle <1 t/a Abwasser Gehalt im Boden [mg/kg] 16 12 8 4 Zink Kupfer Blei 1 2 3 4 km Entfernung von Wien Quelle: Brunner et al 1993, Koechel, 1988 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 2/41 1
FCKW Lager und Abfallwirtschaft Konsum Nutzung Lager Abfall/Emission [ODP] [ODP/a] 3. 25. 2. Lager Dämmstoffe [ODP] 3. 2. Lager Bauwesen 15. 1. 1. Lager Deponie (nur Dämmstoffe) 5. Konsum Diffusion 197 198 199 2 25 21 215 Zeit (1996) 2 21 Zeit Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 21/41 4. Lager: Regionaler Bleihaushalt Import 34 Δ Lager ~ 1 + 6 Export 28 Blei [t/a] Wasser.6 Verbrauchsgüter 7 Autowracks Haushalt Kanalisation Atmosphäre.6.5.5 Waldbodebodefläche Kultur- Siedlungs- 15+.6 24+.9 3+.2.5 1.6.15.2 Fluß.14 ARA.9.6.45.3 Deponie ~6+6 6 Industrie Wasser 2 Filterstaub und Baustahl >27 >33 Regionsgrenze feste Abfälle 5.6 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 22/41 11
5. Emissionen K>P: Bsp. Cadmium in Schweden 4 Produktionsemissionen 3 Tonnen pro Jahr 2 1 Konsumemissionen 194 1945 195 1955 196 1965 197 1975 198 1985 199 Quelle: Bergbäck, 1992 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 23/41 5. Emissionen K>P: Beispiel Feuerverzinkung Ware 85 [ % ] Zink 99 Zn-Asche + Spritzer 7,6 Zamak,6 Flußmittel,4 Zn-Beize 3,1 Hartzink 4,3 Quelle: W. Enöckl, 1994 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 24/41 12
6. Menge und Zusammensetzung von Abfällen 36 3 3 [%] 5 3 1 Kupfer Blei Zink 24 196 198 2 Quelle: Henseler [kg/e.a] 28 12 6 Asche Summe organische Abfälle Papier Metalle Glas nicht definiert Kunstst. 192 194 196 198 1 Summe [%] Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 25/41 Mittlerer Jahresheizwert von 1955-1972 mittlerer Jahresheizwert in J/g 1. 8. 6. 4. 2. 67 636678 548 486 57536 712 733 816 837858 984 95967 9 917934 147 S 837 1955 56 57 58 59 6 61 62 63 64 65 66 67 68 69 7 71 1972 Jahreszahl Quelle: H. Hämmerli S... Streubereich je nach Jahreszeit und Gegend Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 26/41 13
6. kommunale Abfälle in der Steiermark 45 4 35 3 kg/ew.a 269 261 38 288 34 319 345 366 377 383 397 41 322 25 2 15 1 5 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 komm. Rest- und Sperrmüll Biomüll Altpapier Altglas Altmetall Altholz Alttextilien Leichtfrakt. Problemst. 1998 1999 2 Quelle: Stmk Landesregierung, 22 Prog.23 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 27/41 C. Saubere Kreisläufe: Papier Altpapier [kg pro Kopf und Jahr] Import 73 Altpapier 191 Export 368 Altpapier Recycling 118 Produktion 454 Import 93 86 Verbrauch 179 Siedlungsabfall 48 Industrie 81 Haushalt 5 Österreich 1996 Bibliotheken, Archive, etc.? Altpapier 131 Export 13 Quelle: Die Österreichische Papierindustrie 1996, ARO Report 1996 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 28/41 14
Kunststoffhaushalt Österreich Rohstoffe 1.1 Chemische Industrie 85 Polymere Halbzeug 25 Polymere, Halbzeug Polymere Halbzeug 99 Aufbereit., Verarbeit., Nachbehandlung 42 21 Fertigteile Halbzeug IMPORT Fertigteile Abfall 53 11 Regranulat 17 6 Fertigteile Konsum Einsatz Bestand 71+4 72 Abfall Sammlung, Sortierung, Transport Produktionsabfall 28 12 Abfalll EXPORT Regranulat 26 49 71 Verpackungen Abfall Recycling Thermische Verwertung 59 Abfall 7% 8% Deponie Lager 97+59 [ kt/a 1994] Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 29/41 Additive in kurz- und langlebigen Kunststoffen Material Verbrauch in Verpackungen Lager Kunststoffe Weichmacher Ba/Cd-Stabilisatoren Blei-Stabilisatoren Flammschutzmittel Quelle: P.H. Brunner, R. Fehringer, 1996 [kt/a 1992] 1. 14,25 1,6 2 [kt/a 1992] [kt 1994] 25 6.7 3 18,2 4,2 27 34 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 3/41 15
Cd und Kunststoffrecycling 1% Sortenreiner Kunststoff,15 [t/yr, 1994] mechanische Separation,1 Abfall,14 Wasser n.d. Schredder, Extruder n.d. n.d. Dampf Abwasser 93 %,14 Sekundär-Kunststoff Source: R. Fehringer, 1996 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 31/41 Saubere Kreisläufe? Müllverbrennung Reingas <1 % E-Filterstaub 92 % Kunststoffrecycling Regranulat 73 % 1 % CADMIUM Schlacke 8 % Abwasser <1 % Filterkuchen <1 % 1 % CADMIUM Aufgabebandabfall 14 % Schmelzefilterrückstand 2 % Dickschlamm 1 % Restfraktion 1 % Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 32/41 16
MVA Emissionen 193-1995 1 Veränderung seit 193 in % 1 1 1,1,1,1 NO x SO x HCl Hg Dioxine Cd Pb Staub Emission 193 (=1 %) 197 1995 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 33/41 Recycling von Cadmium in MVAen Import Verbrauch Lager + x Recycling 85 % Abfall sammlung Metallkondensat Abfall thermische Behandlung Ofen RR+Nachbehandlung 1% 1% 5 % Schlacke Reststoffe 15 % Deponie Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 34/41 17
D. Die Umwelt als Senke und Grenze. Quellen: Nieman/Novartis resp. Döberl Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 35/41 Ist die Nutzung von Ressourcen senkenlimitiert? Gehalt in der Atmosphäre an: Kohlendioxid Methan 35 1.5 3 CO 2 [ppm] 25 CH 4 [ppb] 1. 2 5 15 16 14 12 1 8 6 4 2 2 16 14 12 1 8 6 4 2 2 Jahrtausende vor heute Quelle: Beer, Baumgartner, 1995 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 36/41 18
Palladium: Quellen und Senken Palladium im Grönlandeis Gewinnung von Palladium 3 Palladiumkonzentration [pgpd/g] 1,,5,1 6 B.C. 5 Source: C. Barbante et al., 21 Faktor ~1x 197 199 Jahr 25 2 15 1 5 Förderung von Palladium [t] Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 37/41 E. Schlussfolgerungen Abfallwirtschaft hat klare, verallgemeinerbare Ziele Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 38/41 19
Ausgaben für die Abfallwirtschaft Sammlung & Transport Behandlung Deponie 12% 1% 9% 9% 29% 9% 82% 59% Dhaka.7 /Kopf/Jahr (.2% des BNP) Damascus 4 / Kopf/Jahr (.3% des BNP) Vienna 1 / Kopf/Jahr (.4% des BNP) Prioritäten? Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 39/41 Schlussfolgerungen Klare, verallgemeinerbare Ziele der Abfallwirtschaft Notwendig: Neue, zielorientierte Wissensbasis Verwertung: - Schonung der Umwelt - Sauberhalten der Kreisläufe Senken als Ressourcen : Voraussetzung für Produktion und Konsum Abfallwirtschaft => Steuerungsinstrument für Stoffflüsse in Senken und Kreisläufe Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 4/41 2
Besten Dank Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 41/41 Dematerialisierung Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 42/41 21
Emissionen aus Pkw und Lkw 196-2 [ % ] 6 5 4 3 Kohlenmonoxid Stickstoffoxid Schwefeldioxid Kohlendioxid 2 1 Quelle: SRU 25 196 197 198 199 2 Jahr Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 43/41 P-Flux in Nahrungsmitteln [kg/e.a] Landwirtschaft 5 1 Aufbereitung Verteilung,4 Haushalte 4,6,4 landwirtschaftliche Abfälle industrielle und gewerbliche Abfälle feste und flüssige Abfälle, Kompost Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 44/41 22
Verdünnung oder Konzentration? + Behandlung hausmüllähnlicher Abfälle SKE Ø Cd, Hg, Pb, Zn - +/- % Deponie 4-5% Verbrennung 15-2% MBA + Verbrennung - (2-4)% Zement- Drehrohr SKE Stoffkonzentrierungseffizienz = f (Entropie) - (2-4)% Vererdung Quelle: Rechberger & Brunner, 2 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 45/41 Identified Undiscovered Economic Reserves Uneconomic Reserve base Resources Increasing economic feasibility Increasing geologic assurance Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 46/41 23
Kupferreserven bleiben konstant! Reserven und akkumulierte CU-Produktion in Mio. t Mio. t 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1964 1967 197 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2 23 Weltjahresproduktion an Kupfer in Mio. t kumulierte Kupfermenge in Mio. t Reserves: = Statische Reichweite bekannte Kupferreserven in Mio. t Source: BGR Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 47/41 1. Historical Resource Prices realer Kupferpreis pro t in US$ von 1998 World Production and Real Prices of Copper in US $ of 1998 per t 3 25 2 15 1 5 19 195 Sources: Global (2), BGR (25), USGS (26) 191 1915 192 1925 193 1935 194 1945 195 1955 196 1965 197 1975 198 1985 199 1995 2 25 Preisprognose "Global 2" realer Preis pro t in US$ von 1998 Weltjahresproduktion Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 48/41 16 14 12 1 8 6 4 2 Weltkupferproduktion in Mio. t 24
Ist Kupfer knapp? Maßstab Preis/Lohn Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 49/41 2. anthropogene Flüsse versus geogene Flüsse Quelle: Klee & Graedel, 24 Abfallwirtschaft und Ressourcenmanagement Paul H. Brunner 5/41 25