DE19705169A1 - Verfahren zur Vorbehandlung von Bioabfallstoffen mit nachwachsenden Rohstoffen und deren Mineralisierung durch thermische Nutzung - Google Patents

Description

Die "Dritte allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundesabfallgesetz vom 14. 05. 1993 sieht u. a. vor, daß bis spätestens ab dem Jahre 2005 keine organischen Abfallstoffe deponiert werden dürfen, es sei denn der organische Anteil der Trockensubstanz (Glühverlust) liegt unter 3-5%. Hierzu zählen auch die Bio-Abfallstoffe aus den Haushaltungen.

Laut der Satzung des Schwarzwald-Baar-Kreises (1) sind Bioabfälle im Siedlungsabfall enthaltene biologisch abbaubare organische Abfallanteile (z. B. organische Küchenabfälle, Gartenabfälle uam.) das heißt, der getrennt zu erfassende, kompostierbare Anteil des Hausmülls und hausmüllähnlichen Gewerbemülls. Mit einem Anteil von rund ein Drittel stellen Bioabfälle das "größte Verwertungspotential beim Hausmüll" dar (2).

Aufgrund der § 13, 15 und 16 des Gesetzes zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und zur Sicherung der Beseitigung von Abfällen, werden im Laufe der nächsten Monaten in den Landkreisen der Bundesrepublik sogen. "Biotonnen" eingeführt, falls das bis jetzt noch nicht erfolgt ist.

Nach dem Lexikon der Abfallwirtschaft (3) rechnet man in der Bundesrepublik im Jahre 2000 mit einem jährlichen Anfall von 13 Mio. Tonnen "Biomüll" aus den Haushaltungen. Nach diesem Bericht verschärfen sie das Abfallproblem, "denn so viele Gärten, um den Kompost aufzunehmen gibt es gar nicht. Das heißt entweder aufs Feld oder in die Verbrennung."

Das Umweltministerium Baden-Württemberg beziffert den Anfall auf Biomaterial mit etwa 540.000 t jährlich. "Nach der Verarbeitung kann rund die Hälfte dieser Menge als Kompost in Landwirtschaft und Gartenbau verwendet werden" (2).

"Gleichwohl stößt die landbauliche Verwertung von Klärschlämmen und zunehmend auch von Komposten auf Widerstand der betroffenen Landwirte. Sie befürchten, daß ihre Flächen - aufgrund der weiteren Entwicklung der Umweltgesetzgebung und der immer schärfer werdenden Standards - zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr landbaulich genutzt werden können" (4).

Probleme bei der Entsorgung von Bioabfallstoffen

Bioabfallstoffe erfordern eine getrennte Sortierung, Lagerung und Erfassung, so daß sowohl finanzielle, technische aber auch umweltbelastende Probleme entstehen. LT. Pressebericht (5) werden sich durch den Aufbau einer zweiten Müllabfuhr die Kosten für die Müllgebühren um 45% erhöhen. Damit müssen die Zerkleinerung, die Sortierung, die Verwertung und Weiterverarbeitung finanziert werden.

Bei einer solchen Kostenexplosion erhebt sich für den Bürger die Frage, welche Verfahren zur Entsorgung kommen hier zur Anwendung, und könnten dabei nicht auch Einsparungen möglich sein (6)?

Durch die getrennte Lagerung in den "Biotonnen" vor allem während der Sommermonaten entstehen durch die Zersetzung der organischen Stoffe üble Gerüche, die vor allem von der Sickersaftabgabe herrühren. Auch Schimmelpilze sollen Allergien bzw. Erkrankungen der Lunge herbeiführen.

So empfiehlt das Kompostwerk Wiesloch/Rhein-Neckar-Kreis (7) seinen Kunden folgende Handhabe:

"Organische Abfälle sollen fest in Zeitungspapier eingewickelt oder Papiertüten, eventuell auch Biomülltüten verpackt sein. Auf dem Boden des Müllbehälters können Pappkartons, Eierschachteln oder mehrere Lagen Zeitungspapier die entstehende Flüssigkeit binden." usw.

Durch diese verschiedenen Beimischstoffen läßt sich die Trockensubstanz dieser Abfallstoffe auf 30-40% anheben, wobei in den Müllfahrzeugen eine Durchmischung erfolgt.

Die verschiedenen Verfahren zur Vorbehandlung und Verwertung dieser Bioabfallstoffe

Die ursprüngliche Form der Entsorgung dieser Abfallstoffe war die private Kompostierung, wobei das anfallende Kompostmaterial in den eigenen Gärten Verwendung fand. Meistens handelte es sich dabei um Abfallstoffe aus dem eigenen Garten. Durch die dichte Besiedelung vor allem in den Stadtgebieten sowie dem weltweiten Handel, ist die Eigenkompostierung nur noch beschränkt möglich, zumal auch Konzentrationen von Schadstoffen entstehen können (Schalen von Zitrusfrüchten). Auch entstehen dabei Geruchsstoffe, die von der Nachbarschaft beanstandet werden.

So landen heute diese Stoffe in den meisten Stadthaushaltungen beim Restmüll und müssen nun nach den gesetzlichen Bestimmungen aussortiert und in der "Biotonne" gelagert werden.

Zwischenzeitlich bieten sich hier 3 zentrale Entsorgungsverfahren an.

• 1. Die Großkompostierung auf mehreren zentralen Plätzen wobei das anfallende Material von den "Störstoffen" wie Kunststoffen, Windeln, Glas, Steine oder Metallstücke per Handsortierung. Daß dieses Problem der Störstoffe nicht leicht gelöst werden kann, zeigt der Aufruf des Umweltministers von Baden-Württemberg (2). Die Handsortierung führt neben den gesundheitlichen Problemen, der dort arbeitenden Menschen gleichzeitig auch zu einem hohen Kostenaufwand. Nach Auskunft des Maschinenring-Geschäftsführers des Kreises Rottweil liegen die Kosten je Tonne Bioabfall bei DM 270.-.
  In diesem vorwiegend ländlichen Bezirk werden die Bioabfallstoffe in 3 zentralen und überdachten Kompostieranlagen durch Beimischung von Stallmist sowie Strauchhölzern im Umsetzverfahren schnellkompostiert, und auf die Felder der Landwirte ausgebracht. Der hohe Anteil an Abfallstoffen von Zitrusfrüchten, dürfte hier der begrenzende Faktor sein, zumal bekannt ist, daß in den Herkunftsländern immer noch chem. Pflanzenschutzmittel verwendet werden, welche in der Bundesrepublik verboten sind.
• 2. Als zweites Verfahren zur Vorbehandlung und Verwertung der Bioabfallstoffen aus Haushaltungen steht derzeit die Bioabfallvergärung zur Diskussion (8). Hierbei handelt es sich meist um ein einstufiges mesophiles Naßgärverfahren mit hohem finanziellem, arbeitswirtschaftlichen und technischen Aufwand. Etwa 25% der organischen Masse bleiben als Kompost zurück. Die anfallende Energie in Form von Biogas (Methangas) dient zur Erzeugung von elektrischen Strom, bzw. von Fernwärme. Der Verwertungsentgeld liegt bei rd. 200.-/t.
  Grundsätzlich läßt sich bei diesem Verfahren feststellen, daß bei dieser Vorbehandlung bereits 3/4 der organischen Masse in Energie umgewandelt wird. Probleme treten auf, bei ungleichmäßigen Anfall an Bioabfällen, bzw. bei überhöhtem Gehalt an Pflanzenschutzmitteln, welche den biologischen Gärprozeß behindern.
• 3. Verfahren zur energetischen Nutzung von Bioabfällen aus Haushaltungen im Kreislaufsystem (Patentanmeldung Az. 196 48 024.8 vom 19. 11. 1996).
  Bei diesem Verfahren erfolgt die Vorbehandlung und thermische Nutzung der Bioabfallstoffe nach einer Trocknung mit Hilfe von Abwärme einer Holzhackschnitzelheizung mit der auch Klärschlämme getrocknet werden. Durch den genaudosierten Einsatz des getrockneten Klärschlammes als Energielieferant sowie der getrockneten Bioabfälle lassen sich die Trocknungskosten stark herabsetzen. Gleichzeitig werden diese Abfallstoffe einer sinnvollen Nutzung zugeführt. Mit einem Teil des von der Dampfturbine erzeugten Stromes, kann die Anlage betrieben werden. Der Rest wird in das Versorgungsnetz eingespeist. - Das Trocknungsverfahren erfolgt in einer vollständig geschlossenen und mit Unterdruck arbeitenden Trocknungsanlage, so daß die Emissionsbelastungen der Umwelt möglichst gering gehalten werden.

Verfahren zur Vorbehandlung von Bioabfallstoffen mit nachwachsenden Rohstoffen und deren thermische Nutzung

An Hand der beiden erstaufgeführten und z. Zt. gängigen Verfahren zur Behandlung von Bioabfallstoffen sollte aufgezeigt werden, daß die idealen Vorstellungen von der Humusanreicherung und damit Fruchtbarmachung unserer Böden im Sinne der Kreislaufwirtschaft, nicht in jedem Fall gewährleistet ist. Die Zentrale Kompostierung dürfte sich vor allem für vorwiegend ländliche Räume anbieten, in welchen Landwirte bereit sind die Sortierung, Kompostierung und Ausbringung auf ihre Flächen vorzunehmen. Aber auch hier sollte eine zu starke Konzentrierung dieser Komposte verhindert werden.

In all den anderen Räumen, sollten sich die Kreisverordneten genau überlegen, ob sie ihren Bürgern ein solch teures Verfahren, wie die Biovergärung zumuten sollen, zumal das Kreislaufwirtschaftsgesetz nur folgende Pflichten einführt:

• - Abfälle sind vorrangig zu vermeiden.
• - soweit die Vermeidung nicht möglich ist, müssen Abfälle stofflich oder energetisch verwertet werden.
• - wenn auch Verwertung nicht möglich ist, müssen Abfälle umweltverträglich beseitigt werden.

Bioabfälle lassen sich nicht vermeiden, somit ist eine stoffliche oder energetische Verwertung anzustreben.

Da Bioabfallstoffe nur eine Trockensubstanz von ⌀ 30-40% haben, bieten sich vorallem nachwachsende Rohstoffe als Stützbrennstoffe an. Gerade diese Brennstoffe haben bei den derzeitig billigen Fossilbrennstoffen (Heizöl/Erdgas) keine Chance als Konkurrenten aufzutreten. Durch eine Vorbehandlung dieser nachwachsenden Rohstoffe, wie zum Beispiel Holzhackschnitzel. Stroh, Zellulosefaserstoffe uam. mit ihren hohen Entsorgungskosten, läßt sich die Wirtschaftlichkeit dieser Energieträger wesentlich verbessern.

So gibt es in Deutschland bis jetzt 3000 Blockheizkraftwerke (10) die meist mit Erdgas betrieben werden. Sie liefern gleichzeitig Strom und Wärme. Durch das hier aufgeführte Verfahren könnten in Zukunft auch nachwachsende Rohstoffe zum Einsatz kommen.

Dazu sind folgende Verfahrensschritte notwendig:

• 1. Wie es sich in der Praxis gezeigt hat, sollten die Bioabfälle schon aus hygienischen Gründen möglichst mit viel saugfähigen, organischem Material in der Biotonne gelagert werden, wodurch der Trockensubstanzgehalt steigt. Durch die Erfassung in den Müllfahrzeugen werden die Abfallstoffe bereits zerkleinert und gemischt, was bei diesem Verfahren von Vorteil ist, da die "Störstoffe" nicht mehr per Hand aussortiert werden müssen. Auch eine Verflüssigung des Materials, wie bei der Biovergärung ist hier nicht notwendig.
• 2. Das vom Transportfahrzeug vorgemischte Material fällt dann in einen Schütt-Trichter und wird auf dem Transportweg weiter zerkleinert und so weit wie möglicht abgepreßt, wodurch der Trockensubstanzgehalt weiter ansteigt.
• 3. Zur Vorbehandlung werden den gut durchmischten, zerkleinerten und abgepreßten Bioabfall-Stoffen weitere zerkleinerte organische Faserstoffe, wie Holzhackschnitzel, Papier, Pappe, Stroh uam. beigemischt, bis die Trockensubstanz der Mischung 70-80% beträgt.
• 4. Das so vorbehandelte Mischgut läßt sich direkt in einer entsprechenden Feuerungsanlage energetisch nutzen, bzw. zu Pellets für Blockheizkraftwerke verarbeiten.
• 5. Die anfallende Energie wird zur Strom- bzw. Fernwärme-Erzeugung genutzt.

Im Gegensatz zu den beiden erstgenannten Verfahren können Bioabfallstoffe durch die Vorbehandlung mit nachwachsenden Rohstoffen vor allem mit Holzhackschnitzel, ohne großen technischen Aufwand einer energetischen Nutzung zugeführt werden. Die vorherige Verarbeitung zu Pellets bringt noch den Vorteil, daß diese dem entsprechenden Materialanfall angepaßt werden kann. Durch eine solch' flexible Anpassung der Aufbereitung, und durch die volle energetische Nutzung lassen sich die Entsorgungskosten stark herabsetzen, so daß jeder "Anschlußzwang" für Selbstkompostierer, wie er immer wieder gefordert wird, entfallen könnte (11).

Claims (6)

1. Verfahren zur Vorbehandlung von Bioabfallstoffen mit nachwachsenden Rohstoffen und deren Mineralisierung durch thermische Nutzung.

• - Einbringen von saugfähigen, organischen Faserstoffen zu den Bioabfallstoffen bereits in die "Bio-Tonne" zum Aufsaugen der Sickersäfte und damit Hygienisierung des anfallenden Materials.
• - Zerkleinerung, intensive Mischung und Abpressen der Sickersäfte zur Erhöhung der Energieausbeute.
• - Aufmischen dieser vorbehandelten Abfallstoffen mit trockenen organischen Faserstoffen bzw. nachwachsenden Rohstoffen z. B. Holzhackschnitzel, Papier, Pappe, Stroh bzw. auch anderen organischen Energieträgern, auf einen Trockensubstanzgehalt von 70-80%.
• - Direkte energetische Nutzung des Mischgutes in einem Blockheizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung, bzw. Herstellung von Pellets mit der Möglichkeit der Zwischenlagerung.
• - Mineralisierung nach den gesetzlichen Bestimmungen ermöglicht die Deponierung des Ascheanfalls.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bindung der anfallenden Sickersäfte mit Hilfe von saugfähigen Abfallstoffen wie Papier und Pappe, Zellulose oder Einstreumaterial, uam. die spätere Energienutzung verbessert und damit gleichzeitig eine gewisse Hygienisierung und längere Lagerung vor allem über die Sommermonate möglich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zerkleinern und Abpressen der Abfallstoffe in einer Schneckenpresse die Trockensubstanz des Materials wesentlich erhöht wird, so daß die Energieausbeute ansteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vorbehandlung des Biomaterials durch trockene organische Faserstoffe, wie z. B. Holzhachschnitzel, Papier, Pappe, Stroh uam. aber auch andere nachwachsende Rohstoffe wie Abfallgetreide, Ölfrüchte usw. der Trockensubstanzgehalt der Mischung auf 70-80% ansteigt, und somit eine eigenständige Energie- Nutzung gewährleistet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomassenverbrennung in Blockheizkraftwerken, gegenüber den Heizöl- bzw. Erdgasheizungen, durch die eingesparten Entsorgungskosten, eine Marktchance erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dieser Vorbehandlung der Bioabfallstoffen mit nachwachsenden Rohstoffen uam. mit energetischer Nutzung, die Mineralisierung soweit erfolgt ist, daß sie den Forderungen des Bundesabfallgesetzes entspricht.