DE102019115814A1

DE102019115814A1 - Verfahren zum Behandeln von mit Kunststoff vermengtem biologisch abbaubaren Abfall

Info

Publication number: DE102019115814A1
Application number: DE102019115814.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: DE102019115814B4

Abstract

Verfahren zum Behandeln von mit Kunststoff vermengtem biologisch abbaubaren Abfall, mit den Schritten: (a) Vergären von Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall unter Entstehen lassen von Rohbiogas, (b) Entwässern des als Gärrest anfallenden ausgegorenen Abfalls mittels einer Presse unter Erhalt eines Presskuchens und eines Presssafts, (c) Formpressen des Presskuchens zu einem Kunststoff aufweisenden Festbrennstoff, (d) Filtrieren des Presssafts unter Erhalt eines Kunststoff depletierten Filtrats und eines Kunststoff aufweisenden Rückstands, und Zuführen des Kunststoff aufweisenden Rückstands zu dem in Schritt (a) vergärenden Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von mit Kunststoff vermengtem biologisch abbaubaren Abfall.
Biologisch abbaubare Abfälle betreffen alle biologisch abbaubaren Stoffe, insbesondere organische Reste und Rückstände tierischer und pflanzlicher Herkunft, aber auch Holz, Papier und Klärschlamm. Innerhalb der biologisch abbaubaren Abfälle hat der Bioabfall, also Abfälle aus Gärten und Parks, Abfälle aus der Landschaftspflege sowie Nahrungs- und Küchenabfälle (aus Haushalten, Gaststätten, Cateringgewerbe, Einzelhandel und Verarbeitungen im Nahrungsmittelgewerbe etc.), eine besondere Bedeutung erlangt. Dieser über die Biotonne erfasste biologisch abbaubare Abfall wird üblicherweise einer Behandlung mittels Kompostierung und Gärung zugeführt, sodass eine Wiederverwertung bzw. energetische Verwertung des Abfalls erfolgen kann.
Die Aufbereitung der biologisch abbaubaren Abfälle wird jedoch zunehmend durch eine große Menge an artfremden Stoffen gestört. Insbesondere stellen Beimengungen von Kunststoff, insbesondere Mikroplastik, ein großes Problem bei der Behandlung von biologisch abbaubaren Abfällen, insbesondere von Bioabfall dar. So müssen beispielsweise Plastiktüten möglichst vor der Zerkleinerung des Bioabfalls ausgesondert werden, damit diese nicht in den Prozess zur Behandlung des Bioabfalls gelangen und letztendlich als Kompost oder Gärrest in die Natur ausgebracht werden. Dort unterliegen diese weiteren Abbauprozessen und führen letztlich nicht nur zu einer Aggregation von Kunststoff, sondern aufgrund der Bildung von Mikroplastik auch zu einer Verbreitung in der Umwelt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem biologisch abbaubarer Abfall, der in mit Kunststoff vermengter Form vorliegt, verwertet werden kann, ohne dass die Umwelt mit Kunststoff, speziell Mikroplastik, belastet wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, anstelle eines aufwändigen Verfahrens, mit dem Kunststoff aus biologisch abbaubaren Abfällen mechanisch aussortiert werden könnte, dieses bewusst in dem zu behandelnden Abfall zu belassen und einer energetischen Verwertung durch Herstellen eines aus Gärresten und Kunststoff inklusive Mikroplastik bestehenden Festbrennstoffs zuzuführen. Hierfür werden die Kunststoff aufweisenden Gärreste zur Herstellung des Festbrennstoffs durch Pressen entwässert, wobei der in der wässrigen Fraktion enthaltene Kunststoff, insbesondere Mikroplastik, durch Filtration zurückgehalten und biologisch abbaubarem Abfall zugeführt wird - dieses kann beispielsweise vor oder während der mechanischen Vorbehandlung des Abfalls oder zum Gärprozess erfolgen. Jedenfalls werden durch die Rückführung von im Presssaft enthaltenen Kunststoff zum zu behandelnden Abfall bei kontinuierlichem oder wiederholtem Verfahrensablauf, kleine und kleinste Kunststoffpartikel im Gärrest akkumuliert, die als Presskuchen ausgetragen und als Festbrennstoff verwertet werden. Die Umweltbelastung mit Kunststoff (einschließlich Mikroplastik) aus biologisch abbaubaren Abfällen wird damit ausgeschlossen.
Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Behandeln von mit Kunststoff vermengtem biologisch abbaubaren Abfall vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist:

(a) Vergären von Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall unter Entstehen lassen von Rohbiogas,
(b) Entwässern des als Gärrest anfallenden ausgegorenen Abfalls mittels einer Presse unter Erhalt eines Presskuchens und eines Presssafts,
(c) Trocknen und/oder Formpressen des Presskuchens zu einem Kunststoff aufweisenden Festbrennstoff,
(d) Filtrieren des Presssafts unter Erhalt eines Kunststoff depletierten Filtrats und eines Kunststoff aufweisenden Rückstands oder Einengen des Presssafts unter Erhalt eines Kunststoff aufweisenden Rückstands, und
(e) Zuführen des Kunststoff aufweisenden Rückstands zu dem in Schritt (a) vergärenden Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Filtrieren des Presssafts mittels Mikrofiltration, sodass Partikel mit einer Größe von >0,1 µm als Rückstand der Mikrofiltration verbleiben.
Der durch Mikrofiltration gewonnene wässrige Rückstand wird besonders bevorzugt sterilisiert, wobei das Entkeimen höchst bevorzugt durch Ozonierung des Rückstands erfolgt.
Das bei der Mikrofiltration gewonnene Filtrat mit darin enthaltenen Partikeln mit einer Größe von <0,1 µm wird besonders bevorzugt in einem weiteren Schritt mittels Ultrafiltration und/oder Nanofiltration filtriert. Bei der Ultrafiltration liegt die Ausschlussgrenze zwischen 100 nm und 2 nm, wobei die Ausschlussgrenze bei der Nanofiltration unterhalb von 2 nm liegt. Hierdurch werden auch resistente Keime zurückgehalten.
Höchst bevorzugt ist ein weiterer Schritt vorgesehen, in dem der filtrierte Presssaft oder das mittels Ultra- und/oder Nanofiltration filtrierte Filtrat der Mikrofiltration unter Erhalt eines Flüssigdüngerkonzentrats konzentriert wird, beispielsweise mittels Umkehrosmose. Dieses Flüssigdüngerkonzentrats kann in einem weiteren bevorzugten Schritt mit bekannten Verfahren derart aufbereitet werden, dass ein Festdünger erhalten wird.
Alternativ zur Filtration des Presssafts kann dieser auch durch Einengen des Gehalts an Kunststoff aufkonzentriert werden. Das Einengen erfolgt dabei bevorzugt durch Verdampfen der im Presssaft enthaltenen Flüssigkeit.
Der dem Schritt (a) zugeführte Kunststoff aufweisende biologisch abbaubare Abfall ist bevorzugt mechanisch zerkleinert.
Das Verfahren ist insbesondere zum Behandeln von mittels der Biotonne gesammeltem Abfall, also von im Haushalt anfallenden biologisch verwertbaren Abfallstoffen, geeignet. In der Vergangenheit hat sich nämlich gezeigt, dass der als Bioabfall bezeichnete organische Abfall tierischer oder pflanzlicher Herkunft, der in einem Haushalt oder Betrieb anfällt und durch Mikroorganismen, bodenlebende Lebewesen oder Enzyme abgebaut werden kann, häufig mit Kunststoff vermengt ist und eine sachgerechte Entsorgung erschwert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt den schematischen Ablauf eines besonders bevorzugt ausgestalteten Verfahrens nach der Erfindung. In einem ersten Schritt 10 wird biologisch abbaubarer Abfall, der beispielsweise durch die Biotonne eingesammelt worden sein kann, einer mechanischen Vorbehandlung zugeführt. Die mechanische Vorbehandlung kann das Zerkleinern des biologisch abbaubaren Abfalls beinhalten und Sortierverfahren beinhalten, bei dem Steine, Metalle und auch größere Kunststoffpartikel aussortiert werden. Diese dem Abfall während der mechanischen Vorbehandlung entnommenen Bestandteile werden entweder entsorgt, wiederverwertet oder einer energetischen Verwertung, beispielsweise durch Verbrennung, zugeführt.
Der vorbehandelte Abfall wird im darauffolgenden Schritt 20 einer mesophilen oder thermophilen Vergärung in einem Faulbehälter zugeführt, der besonders bevorzugt als horizontaler Faulbehälter mit einem Trockensubstanzgehalt von 10 bis 35 % oder als vertikaler Faulbehälter (Faulturm) mit einem Trockensubstanzgehalt von 5 bis 15 % ausgebildet ist. Das bei der Vergärung anfallende Rohbiogas wird in Schritt 30 der energetischen Verwertung zugeführt, die beispielsweise mittels eines eine Gasverdichterstation aufweisendem Kraft-Wärme-Kopplung-Kraftwerks erfolgt.
Die bei der Faulung auftretenden Gärreste werden jedenfalls in einem Schritt 40 einer Entwässerung zugeführt, die mittels einer Presse durchgeführt wird und bei der einerseits ein Presskuchen und andererseits ein Presssaft anfällt. Der Presskuchen wird in Schritt 50 mittels geeigneter Trocknungs- und Formpressverfahren in einen Festbrennstoff überführt, der der energetischen Verwertung zugeführt werden kann.
Der bei der Entwässerung anfallende Presssaft wird mittels Mikrofiltration 60 filtriert, wobei der Rückstand aus der Mikrofiltration 60 in Schritt 70 der Vergärung zugeführt wird. Das aus der Mikrofiltration 60 resultierende Filtrat wird darauf einer Nanofiltration 80 zugeführt, wobei dieser aus der Nanofiltration 80 stammende Rückstand (Mikroplastik, Gärreste, Bakterien) der Vergärung zugeführt wird. Das aus der Nanofiltration 80 resultierende und dabei sterilisierte Filtrat hingegen wird einer Umkehrosmose 100 unterworfen, mit der nach Trocknung einerseits ein insbesondere Ammonium (NH4) aufweisender Festdünger und keimfreies Wasser als vorteilhafte Endprodukte erhalten werden.

Claims

Verfahren zum Behandeln von mit Kunststoff vermengtem biologisch abbaubaren Abfall, mit den Schritten: (a) Vergären von Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall unter Entstehen lassen von Rohbiogas, (b) Entwässern des als Gärrest anfallenden ausgegorenen Abfalls mittels einer Presse unter Erhalt eines Presskuchens und eines Presssafts, (c) Trocknen und/oder Formpressen des Presskuchens zu einem Kunststoff aufweisenden Festbrennstoff, (d) Filtrieren des Presssafts unter Erhalt eines Kunststoff depletierten Filtrats und eines Kunststoff aufweisenden Rückstands oder Einengen des Presssafts unter Erhalt eines Kunststoff aufweisenden Rückstands, und (e) Zuführen des Kunststoff aufweisenden Rückstands zu dem in Schritt (a) vergärenden Kunststoff aufweisendem biologisch abbaubaren Abfall.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrieren des Presssafts mittels Mikro- und/oder Ultrafiltration erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Rückführen des aus der Mikro- und/oder Ultrafiltration gewonnenen Rückstands zu Schritt a).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Entkeimen des Filtrats.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkeimen durch Ozonieren des Filtrats erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: Filtrieren des Filtrats mittels Nanofiltration.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: Konzentrieren des filtrierten Presssafts oder des filtrierten Filtrats unter Erhalt eines Flüssigdüngerkonzentrats.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrieren mittels Umkehrosmose oder Eindampfen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: Aufbereiten des Flüssigdüngerkonzentrats unter Erhalt eines Festdüngers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) zugeführte Kunststoff aufweisende biologisch abbaubare Abfall mechanisch zerkleinert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfall Bioabfall ist.