DE10060616A1 - Verfahren für das Recyceln von zellstoff enthaltender Produkte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Recyceln von aus Zellstoff bestehenden oder Zellstoff enthaltender Produkte, wobei die Produkte mit einer Flüssigkeit zu einer Rohmasse vermischt und zerfasert beziehungsweise zerkleinert werden und hernach die Rohmasse anaerob vergärt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Recyceln für aus Zellstoff bestehender oder Zellstoff enthaltender Produkte.

Zu den vorgenannten Produkten zählen insbesondere Windeln be­ ziehungsweise Inkontinenzwindeln, wie sie zum Beispiel in der Altenpflege weit verbreitet sind. Diese Windeln bestehen in der Regel aus Vliesmaterial aus Zellstoff, in welchem ein Superab­ sorber eingebettet ist, der die Eigenschaft hat, ein Vielfaches seines eigenen Gewichtes an Flüssigkeiten zu speichern. In der Regel ist auf der dem Körper abgewandten Seite der Windel eine aus Kunststoff bestehende Schutzfolie vorgesehen.

Der Verbrauch der Inkontinenzwindeln aber auch der Kinder­ windeln hat stark zugenommen, die Entsorgung der aus mehreren verschiedenen Stoffen bestehenden und verschmutzten Windeln stellt aber ein gewaltiges ökologisches Problem dar.

Aufgrund der gesetzlichen Vorschriften ist die Entsorgung im Hausmüll nur für geringe Mengen möglich, Großverbraucher, wie zum Beispiel Altenheime oder Krankenhäuser sind gezwungen, diese Sorte von Müll von anderen Müllsorten getrennt zu sammeln und zu verwerten beziehungsweise der Verwertung zuzuführen. Die Deponierung ist aber auch hier eine sehr kostspielige Angele­ genheit und aufgrund der Mehrstofflichkeit, sowie dem oftmals synthetischen Superabsorber auch ökologisch nicht unbedenklich. Eine thermische Verwertung in Müllverbrennungsanlagen ist eben­ falls nicht möglich, da der Heizwert solcher Windeln bei ca. nur 30% bis 50% des vorgeschriebenen Mindestheizwertes für das Heizgut in Müllverbrennungsanlagen liegt. Dieser Wert liegt bei ca. 11,5 MJ/kg (im Vergleich Heizöl besitzt einen Heizwert von ca. 40 MJ/kg). Im Ergebnis bedeutet dies, daß die thermische Verwertung dieser Materialien nur durch Zusatz von Energie beziehungsweise hochwertigen Brennstoff möglich ist, was letzt­ endlich für eine ökologische Entsorgung kontraproduktiv ist.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, ein Kosten- und/oder energiegünstiges Verfahren für das Recyceln von aus Zellstoff bestehender oder Zellstoff enthaltender Pro­ dukte, wie zum Beispiel Windeln, zu entwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren für das Recyceln von aus Zellstoff bestehenden oder Zellstoff enthaltender Produkte vor, wobei die Produkte mit einer Flüs­ sigkeit zu einer Rohmasse vermischt und zerfasert beziehungs­ weise zerkleinert werden, und hernach die Rohmasse anaerob vergärt wird.

Die anaerobe Vergärung ist zum Beispiel aus der biologischen Abwasserreinigung bekannt, bei welcher mittels Anaerobien die Verschmutzung des Wassers abgebaut wird. Unter Anaerobien ver­ steht man dabei Organismen, wie zum Beispiel endoparasitisch lebende wirbellose Tiere, wie Spulwürmer, Leberegel, Pilze und Bakterien, die unter Sauerstoffausschluß (anaerobe Bedingungen) leben. Der Einsatz der anaeroben Biologie ist insbesondere bei der Vergärung von Bioabfall oder Speiseresten erfolgreich ein­ gesetzt worden. Dabei wird die in einer Flüssigkeit aufge­ schwemmte Rohmasse in einer anaeroben Vergärung abgebaut, wobei unter anderem Methangas entsteht, welches aufgefangen wird und zum Beispiel in einem Blockheizkraftwerk ausgenützt wird für die Erzeugung von Strom und Wärme. Der vergorenen Rohmasse wird hernach die Flüssigkeit wieder entzogen und die Feststoffe als Kompost verwertet. In der Nachkompostierung wird in einer aeroben Verrottung der Kompost weiter aufbereitet und gege­ benenfalls vollständig entkeimt.

Hierbei ist gefunden worden, daß mit dem erfindungsgemäß vorge­ schlagenen Verfahren die aus Zellstoff bestehenden oder Zell­ stoff enthaltenden Produkte auch unter Zusatz der bei Windeln üblichen Superabsorbern wie Hydrogelen und so weiter problemlos aufbereitet werden können. Die Microorganismen sind dabei in der Lage auch die synthetischen Zusätze rückstandslos aufzuar­ beiten. Der Effekt und der Vorteil der erfindungsgemäßen Ver­ fahren ergibt sich unmittelbar. Das hinlänglich bekannte De­ ponieren wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag vermieden, da die Endprodukte des Verfahrens normal verwendbarer Kompost, Strom und Wärme sind, die problemlos verwendet werden können. Der Kompost wird dabei zum Beispiel für die Aufwertung von Böden verwendet. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag werden die hohen Aufwendungen für die Deponierung dieses Abfalls kom­ plett vermieden. Auch der alternativ bekannte Weg einer ther­ mischen Verwertung (Müllverbrennung) der energetisch ungünstig ist wird ersetzt und im Ergebnis wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag sogar Energie gewonnen, welche ansonsten einzu­ setzen gewesen wäre, um den geringen thermischen Heizwert der Ausgangsprodukte zu kompensieren. Der ökologische Wert des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auf der Hand.

Üblicherweise weisen die Windeln eine Größe von ca. 20 cm × 40 cm auf. Für eine gute Vergärung wird das Produkt in einer Flüs­ sigkeit aufgeschwemmt oder in Suspension gebracht, wobei dabei von Vorteil ist, wenn eine möglichst große Oberfläche des Pro­ duktes entsteht, weswegen das Produkt entweder vor dem Ein­ bringen in die Flüssigkeit zerkleinert beziehungsweise zer­ fasert ist, oder alternativ, das Zerkleinern beziehungsweise Zerfasern in der Flüssigkeit erfolgt. Gegebenenfalls ist dem Auflösebehälter, in welchem das Produkt mit der Flüssigkeit gemischt wird, eine Zermahlmühle vorgeschaltet. Typischerweise wird dabei das Produkt auf Dimensionen von wenigen mm bis wenigen cm zerkleinert.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens wird vorgesehen, daß das Produkt und/oder die Rohmasse entkeimt beziehungsweise pasteurisiert wird. Aufgrund gesundheitsrecht­ licher Vorschriften muß darauf geachtet werden, daß das als Kompost zur Verfügung stehende Endprodukt nicht mit Krankheits­ erregern versetzt ist, was natürlich eine Weiterverwendung des Kompostes, zum Beispiel in der Landwirtschaft, ausschließen würde. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, entweder das Produkt, zum Beispiel die verschmutzten Windeln, zu entkeimen oder zu pasteurisieren. Dies erfolgt zum Beispiel durch eine thermische Behandlung bei ausreichender Temperatur (zum Bei­ spiel zwischen 500°C und 120°C) während weniger Minuten bis einige Stunden, um eine komplette, zumindest aber ein möglichst weitgehende, Keimfreiheit des Produktes zu erreichen. Alter­ nativ hierzu ist es möglich, die in der Flüssigkeitsphase (mit gelösten beziehungsweise aufgeschwemmten Bestandteilen) vorlie­ gende Rohmasse zu entkeimen beziehungsweise zu pasteurisieren.

Auch hier kann wiederum ein thermischer Verfahrensschritt vor­ gesehen sein, das bedeutet, die Rohmasse wird während eines definierten Zeitraumes einem entsprechenden Temperaturniveau ausgesetzt.

Neben dem Einsatz einer thermischen Entkeimung beziehungsweise Pasteurisierung ist es aber auch möglich eine Entkeimung, zum Beispiel mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, zu be­ wirken. Hierbei wird zum Beispiel ultraviolettes Licht einge­ setzt, welches für Keime ebenfalls eine schädliche Wirkung hat. Auch der Einsatz einer lebensfeindlichen Gasumgebung kann dazu geeignet sein, eine Entkeimung der Rohmasse und/oder des Pro­ duktes zu bewirken. Gegebenenfalls ist es auch sinnvoll, eine Kombination von verschiedenen Entkeimungesschritten hinter­ einander zu schalten, um zum Beispiel eine hohe Keimreinheit oder aber spezielle Keime in speziellen Schritten abzutöten.

Günstigerweise wird dabei die in der Flüssigkeitsphase befind­ liche Rohmasse entkeimt, da dadurch auch gleichzeitig die Flüs­ sigkeit entkeimt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgesehen, daß die Rohmasse während einer Verweilzeit von mindestens 18 Stunden, bevorzugt mindestens 20 bis 24 Stunden, bei einer Temperatur von mindestens 50°C pasteurisiert wird. Diese Verfahrenspara­ meter haben sich als günstig erwiesen im Hinblick auf eine (insbesondere gesetzlich tolerable) Keimarmut beziehungsweise Keimfreiheit der zum Beispiel als Kompost zu verwendenden Trockenmasse.

Als günstig hat es sich dabei auch ergeben, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird. Das Wasser mit einem nahezu ausge­ glichenen neutralen pH-Wert ist von Vorteil, weil dadurch die Rohmasse pumpbar und daher leicht transportierbar ist. Auch das Umschichten des in der Flüssigkeit aufgeschwemmten Produktes ist möglich, wobei Wasser als günstiger Rohstoff zur Verfügung steht. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Flüssigkeit bezüglich ihres pH-Wertes entweder sauer oder basisch einzu­ stellen, um das Wachstum von Keimen und/oder Anaerobien zu steuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll insbesondere bei Windeln, die eine Schutzfolie aufweisen eingesetzt werden. Die Kunst­ stoffolie wird dabei bei dem Zermahlen oder Zerfasern von dem Produkt abgelöst und schwebt aufgrund der geringeren Dichte an der Oberfläche der Rohmasse. Sie wird dort als Störstoff, welche gegebenenfalls auch nicht vergährbar sind, zum Beispiel durch einen Rechen, mechanisch entfernt.

Sonstige Störstoffe wie Plastik, Textilien, Holz, Glas, Steine oder Sand werden durch Schleusen automatisch von der Rohmasse getrennt oder gemäß den Dichteeigenschaften an der Oberfläche der Rohmasse abgesiebt oder abgerecht.

Von Vorteil ist, daß die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bei Beginn des Prozesses dem Produkt zugesetzt wird, um somit die Rohmasse zu erzeugen, welche in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, durch welchen Resourcen geschont werden. Dabei wird die Flüssigkeit am Ende des Prozesses der vergärten Roh­ masse wieder entzogen, wobei die verbleibende Trockenmasse kompostiert wird. Als günstig hat es sich ergeben, daß die Pasteurisierung beziehungsweise Entkeimung in einem Temperatur­ intervall von 50°C bis 62°C oder 65°C, bevorzugt zwischen 50°C und 55°C erfolgt. Bei der Pasteurisierung ist dabei darauf zu achten, daß keine zu hohen Temperaturniveaus einge­ setzt werden, da diese nicht nur zu einem Abtöten der nicht gewünschten Keime führen, sondern auch gleichzeitig die Popu­ lation der erwünschten Anaerobien beeinträchtigen kann.

Der Vergärungsvorgang wird dabei in der Regel in einem mehrtägigen Prozeß durchgeführt. Typischerweise wird die Rohmasse während 1 und 28 Tage vergoren, wobei bevorzugt ein Wert von drei Wochen besteht, wobei dies im Einzelfall entsprechend der zur Verfügung stehenden Oberflächen und Voluminas der Behälter und so weiter abhängig sein kann.

Günstigerweise wird während der Vergärung auch gleichzeitig die Rohmasse entkeimt beziehungsweise pasteurisiert. Das bedeutet, daß der Vergährprozeß in dem gleichen Temperaturintervall stattfindet, wie auch die Entkeimung beziehungsweise Pasteuri­ sierung. Es ist dabei günstigerweise gefunden worden, daß die thermophilen Anaerobien für einen Abbau der Zellstof enthalten­ den Produkte wirksamer sind als mesophile Anaerobien. Der Ein­ satz dieser thermophilen Anaerobien erbringt zum einem einen besseren Abbau der Rohmasse, gleichzeitig erlaubt aber der Einsatz der thermophilen Anaerobien, daß während der Vergärung auch gleichzeitig die Pasteurisierung, das heißt der Einsatz eines gewissen Temperaturniveaus zum Abtöten von schädlichen Keimen eingesetzt werden kann, wobei durch die Länge des Ver­ gärprozesses von wenigen Tagen bis zu wenigen Wochen, gleich­ zeitig ein Pasteurisierungsvorgang abläuft, der zu hygienisch unbedenklichen Endprodukten bei der Kompostierung geführt hat. Dieser Synnergieeffekt wird durch das erfindungsgemäße Ver­ fahren in einer bevorzugten Variante ausgenützt. Dadurch ge­ lingt es, den ansonsten als Sondermüll zu deponierenden Windel­ abfall in gleicher Weise wie sonst bekannten Biomüll zu verar­ beiten und zu nützen.

Des Weiteren wird in einer Variante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens vorgesehen, daß der unvergärten Rohmasse weiterer bio­ logischer Abfall und/oder Essensreste und so weiter zugesetzt werden. Durch eine entsprechende Beimengung von anderen Ma­ terialien wird erreicht, daß die Population an Anaerobien nicht zu einseitig für den Abbau von Zellstoff spezialisiert wird, da eine solche Spezialisierung in jedem biologischen System zu Labilitäten führt. Durch eine entsprechende Aufbereitung werden auch anderen Organismen "Nahrung" angeboten und somit deren Population erhalten, wodurch letztendlich auch das Betreiben einer entsprechenden Aufbereitungsanlage auch mit unterschied­ lichen Rohmaterialien oder Rohmassen problemlos möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich dabei nicht nur auf das Verfahren zur Aufbereitung beziehungsweise Recyceln von aus Zellstoff bestehender oder Zellstoff enthaltender Produkte, sondern er­ streckt sich in gleicher Weise auch auf eine Aufbereitungsan­ lage, die auch für das Durchführen des vorbeschriebenen Ver­ fahrens dient. Dabei wird in einem Auflösebehälter das aus Zellstoff bestehende oder Zellstoff enthaltende Produkt in Flüssigkeit zu einer Rohmasse aufgelöst beziehungsweise suspen­ diert und hernach die Rohmasse in einen temperierbaren Vergär­ behälter anaerob vergoren und gleichzeitig pasteurisiert bezie­ hungsweise entkeimt. Insbesondere durch die temperierbare Aus­ gestaltung des Vergärbehälters wird der günstige Effekt er­ reicht, nämlich die Ausnutzung des Synnergieeffektes der thermophilen Anaerobien durch einen bevorzugten Abbau des ange­ botenen Nährstoffes, nämlich der zellstoffhaltigen Windeln und andererseits die gleichzeitig ablaufende Pasteurisierung (be­ ziehungsweise Entkeimung), die bei einem entsprechenden Temperaturniveau während der gesamten Vergärzeit von mehreren Wochen anliegt. Als günstig hat es sich hierbei ergeben, daß der Inhalt des Vergärbehälters hierbei auf einem Temperatur­ niveau zwischen 50°C und 65°C gehalten wird.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Haupt­ anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.

Claims (16)

1. Verfahren für das Recyceln von aus Zellstoff bestehenden oder Zellstoff enthaltender Produkte, wobei die Produkte mit einer Flüssigkeit zu einer Rohmasse vermischt und zerfasert beziehungsweise zerkleinert werden und hernach die Rohmasse anaerob vergärt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Produkt verschmutzte Windeln oder Inkontinenzwindeln eingesetzt werden.

3. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt und/oder die Rohmasse entkeimt beziehungsweise pasteurisiert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmasse während einer Verweilzeit von mindestens 18 Stunden, bevorzugt mindestens 20 bis 24 Stunden, bei einer Tem­ peratur von mindestens 50°C pasteurisiert wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rohmasse vor der Vergärung Störstoffe entfernt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der anaeroben Vergärung entstehende Methangas verstromt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der vergärten Rohmasse die Flüssigkeit entzogen wird und die verblei­ bende Trockenmasse kompostiert wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einen geschlossenen Kreislauf geführt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasteurisie­ rung in einem Temperaturintervall von 50°C bis 65°C, bevorzugt zwischen 50°C und 55°C erfolgt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmasse während 1 und 28 Tage, bevorzugt ca. drei Wochen vergärt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vergä­ rung auch gleichzeitig die Rohmasse entkeimt beziehungs­ weise pasteurisiert wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der unvergärten Rohmasse biologischer Abfall und/oder Essensreste und so weiter zugesetzt werden.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windeln aus einem aus Zellstoff bestehenden Vlies, einem Flüssigkeit aufnehmenden Superabsorber und einer Schutzfolie beste­ hen.

15. Aufbearbeitungsanlage, insbesondere für das Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, wobei in einem Auflösbehälter das aus Zellstoff bestehende oder Zellstoff enthaltende Produkt in Flüssigkeit zu einer Rohmasse aufgelöst/suspendiert wird und die Rohmasse in einem temperierbaren Vergärbe­ hälter anaerob vergoren und gleichzeitig pasteurisiert/­ entkeimt wird.

16. Aufbereitungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur des Inhaltes des Vergärbe­ hälters zwischen 50°C und 65°C geregelt ist.