Technologische und ökologische Bewertung aktueller Restbiomassekonversionsverfahren

Inhaltsverzeichnis

I. Abkürzungsverzeichnis

II. Abbildungsverzeichnis

III. Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

2 Rechtliche Grundlagen

3 Restbiomasseaufkommen

4 Technologische Bewertung des Restbiomassekonversionsverfahrens
4.1 Biochemische Restbiomassekonversionsverfahren
4.1.1 Kompostierung
4.1.2 Vergärung
4.2 Vergleich zwischen Vergärung und Kompostierung
4.3 Thermische Verfahren zur Klarschlammverwertung
4.3.1 Theoretische Grundlage
4.3.2 Stand der Technik in Deutschland
4.3.3 Ausblick auf Forschung und Entwicklung
4.3.4 Kosten der thermischen Klärschlammbehandlung
4.3.5 Ökobilanz der thermischen Restbiomassebehandlung

5 Technologischer und ökologischer Vergleich des Restbiomassekonversions­verfahrens
5.1 Technologischer Vergleich
5.2 Ökologischer Vergleich

6 Fazit

7 Literatur

I. Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

II. Abbildungsverzeichnis

ABBILDUNG 1: BEARBEITETE BIOABFÄLLE IM JAHR 2016

ABBILDUNG 2: TEMPERATURVERLAUF IM KOMPOSTHAUFEN

ABBILDUNG 3 HÄUFIG VERBREITE KOMPOSTIERUNGSVERFAHREN

ABBILDUNG 4: ANTEIL DER EMISSIONEN BEI DER BEHANDLUNG, LAGERUNG UND AUSBRINGUNG VON BIOABFÄLLEN ANTEIL DER EMISSIONEN BEI DER BEHANDLUNG, LAGERUNG UND AUSBRINGUNG VON BIOABFÄLLEN

ABBILDUNG 5: GASEMISSIONEN-VERGLEICH BEI OFFENER UND GESCHLOSSENER KOMPOSTIERUNGSANLAGE

ABBILDUNG 6: REAKTOREN FÜR EINSTUFIGE TROCKENVERGÄRUNG

ABBILDUNG 7 SCHWERMETALLGEHALT FÜR KOMPOSTIERTEN GÄRREST

ABBILDUNG 8 PYROFLUID WIRBELSCHICHTOFEN

ABBILDUNG 9 VERBRANNTE KLÄRSCHLAMMMENGE IN ZEMENTWERKEN

ABBILDUNG 10: KOPF SYNGAS VERFAHREN

ABBILDUNG 11: PYREGSVERFAHREN

ABBILDUNG 12: PYROBUSTOR-REAKTOR

ABBILDUNG 13 FUNKTIONSPRINZIP DER TERRANOVA-ULTRA-ANLAGE

ABBILDUNG 14 KRN-MEPHREC

ABBILDUNG 15: TCR-ANLAGE VON FRAUNHOFER UMSICHT

ABBILDUNG 16: KOSTEN DER THERMISCHEN KLÄRSCHLAMMBEHANDLUNG

ABBILDUNG 17: TREIBHAUSEFFEKT BEI DER HERSTELLUNG VON 1 KG TM BIOKOHLE

ABBILDUNG 18: VERSAUERUNGSPOTENZIAL BEI DER HERSTELLUNG VON 1 KG BIOKOHLE

ABBILDUNG 19: EUTROPHIERUNGSPOTENZIAL BEI DER HERSTELLUNG VON 1 KG TM BIOKOHLE

ABBILDUNG 20: UMWELTBELASTUNG UND -ENTLASTUNG DER KOMPOSTIERUNG, VERGÄRUNG UND MÜLLVERBRENNUNGSANLAGE BEI 1 T BIOABFALLBEHANDLUNG

III. Tabellenverzeichnis

TABELLE 1: MAXIMALE ZULÄSSIGE SCHWERMETALLGEHALT BEI AUFBRINGUNG VON MAXIMALE 20 T TS BIOABFÄLLE/HA IN 3 JAHREN

TABELLE 2: RESTBIOMASSEAUFKOMMEN IN DEUTSCHLAND

TABELLE 3. SPEZIFISCHER FLÄCHENBEDARF ZUR HERSTELLUNG EINES FERTIGKOMPOSTES

TABELLE 4 INVESTITIONS- UND BETRIEBSKOSTEN VON KOMPOSTIERUNGSANLAGEN

TABELLE 5 ZUSAMMENSETZUNG DER BIOGASE

TABELLE 6 NÄHRSTOFFE FÜR KOMPOSTIERTEN GÄRREST UND ÜBERSCHUSSWASSER

TABELLE 7 EMISSIONSFAKTOREN BEI DER BIOLOGISCHEN BIO- UND GRÜNABFALLBEHANDLUNG IM JAHR 2015

TABELLE 8 FLÄCHENBEDARF VERGÄRUNG DER BIOABFÄLLE OHNE NACHROTTE

TABELLE 9: VOR- UND NACHTEILE DER VERGÄRUNG

TABELLE 10 NUTZWERT DER BIOABFÄLLE BEI DER KOMPOSTIERUNG UND VERGÄRUNG

TABELLE 11: UMWELTENTLASTUNG UND -BELASTUNG DER KOMPOSTIERUNG UND VERGÄRUNG

TABELLE 12: REAKTIONSBEDINGUNG UND HAUPTPRODUKTE DER PYROLYSE

TABELLE 13: REAKTIONSBEDINGUNG UND HAUPTPRODUKTE DER VERGASUNG

TABELLE 14: REAKTIONSBEDINGUNG UND HAUPTPRODUKTE DER VERBRENNUNG

TABELLE 15: VOR- UND NACHTEILE DER MONOVERBRENNUNG

TABELLE 16: VOR- UND NACHTEILE DER MITVERBRENNUNG

TABELLE 17: VOR- UND NACHTEILE DES VERFAHRENS

TABELLE 18: ABGASEMISSIONEN DER PYREG-ANLAGE VON DER KLÄRSCHLAMMBEHANDLUNG IM VERGLEICH MIT DER GÜLTIGEN EMISSIONSGRENZWERTEN DER 17. BIMSCHV

TABELLE 19 VOR- UND NACHTEILE DES VERFAHRENS

TABELLE 20: VOR- UND NACHTEILE DES PYROBUSTORVERFAHRENS

TABELLE 21: VOR- UND NACHTEILE DES VERFAHRENS

TABELLE 22 VOR- UND NACHTEILE DES VERFAHRENS

TABELLE 23: VERGLEICH ZWISCHEN THERMISCHES KLÄRSCHLAMMBEHANDLUNGSVERFAHREN

TABELLE 24: TECHNOLOGISCHER VERGLEICH DER RESTBIOMASSEKONVERTIERUNGSVERFAHREN

TABELLE 25: VERGLEICH ZWISCHEN KOMPOSTIERUNG, VERGÄRUNG UND THERMISCHE VERFAHREN ZUR RESTBIOMASSEVERWERTUNG

1 Einleitung

Biogene Reststoffe, die aus dem Bereich der Landwirtschaft, der kommunalen Kläranlage sowie der Industrie stammen, werden als Restbiomasse bezeichnet. Welches Verfahren zur Restbiomassekonvertierung eingesetzt wird, hängt von der Beschaffenheit des Reststoffes ab. Bioreststoffe mit einem hohen Feuchtegehalt werden beispielsweise besser mit dem Vergärungsverfahren, trockene Reststoffe hingegen mit der Kompostierung behandelt. Weiter gibt es andere Verfahren (z.B. Pyrolyse, Vergasung), mit denen sowohl nasse als auch getrocknete Bioreststoffe behandelt werden können. Deutschland ist heutzutage abhängig vom Import von Phosphatrohstoffen. Die Gewinnung von Primärressourcen verbraucht viel Energie und folglich werden mehr Gasemissionen freigesetzt. Dieser Rohstoff ist auch in den biogenen Reststoffen vorhanden und kann durch Konvertierungsverfahren zurückgewonnen werden. Um diese Importabhängigkeit von Phosphatrohstoffen zu vermindern bzw. zu verhindern, werden neue thermische Verfahren zur Restbiomasseverwertung entwickelt, damit die natürlichen Ressourcen geschont werden und die Schadstoffe besser beseitigt werden. Je nach Verwertungsverfahren wird dieser wichtige Nährstoff entweder durch Verbrennung aus dem Kreislauf entfernt oder für die Pflanzen zurückgewonnen.

Die Problematiken der Schadstoffbeseitigung, der Logistik, des Energiekonsums zur Trocknung oder Umwandlung der Restbiomasse und der sauberen Trennung der Restbiomasse von den anderen Abfällen sind heutzutage die großen Herausforderungen der Restbiomassekonvertierung.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden durch Literaturrecherche die etablierten Restbiomassekonversionsverfahren (Kompostierung, Vergärung, Mono- und Mitverbrennung) hinsichtlich technologischer und ökologischer Aspekte dargestellt und miteinander verglichen. Die thermischen Verfahren zur Klärschlammentsorgung werden gründlich beschrieben und bewertet. Und schließlich werden Technologien, die die Umwelt weniger belasten, identifiziert.

2 Rechtliche Grundlagen

Ziel der Wiederverwendung der Restbiomasse als Sekundär-Rohrstoffe ist es gemäß des § 1 des KrWG (Kreislaufwirtschaftsgesetz), die natürlichen Ressourcen zu schonen, die Umwelt zu schützen und die Gesundheit der Menschen zu garantieren.

Dieses Gesetz gilt für den Bereich (§ 2 des KrWG) [1, S. 458]:

- Abfallvermeidung
- Abfallverwertung
- Abfallbeseitigung
- Maßnahmen zur Abfallbewirtschaftung

Das gegenwärtige KrWG ist seit dem 1. Juni 2012 in Kraft getreten und gilt als Hauptbundesgesetz des deutschen Abfallrechts. Es ist eine neue Verarbeitung des KrWG- und Abfallgesetzes aus dem Jahr 1996.

§ 11 Abs^{1 2}. 1 KrWG umfasst die Pflicht, „Bioabfälle, die einer Überlassungspflicht nach § 17 Abs. 1 unterliegen, ab dem 1. Januar 2015 getrennt zu sammeln“ [1, S. 458]. Das heißt, dass Bioabfälle aus privaten Haushalten separat von den öffentlichen und rechtlichen Entsorgungsträgern entsorgt werden müssen. Folglich werden die Stoffströme besser bilanziert und der Energieverbrauch bei der Verbrennung von dem gesamten Restmüll wird sogar gespart.

Die Bioabfallverordnung (BioAbfV) gilt seit 1998 für die Verwertung von Bioabfällen in Deutschland und wurde seit April 2012 aufgrund der geänderten Vorschriften des EU- Rechts über tierische Nebenprodukte und Düngerecht novelliert. Zweck der Verordnung ist es, Bioabfallkomposte und Gärrückstände zu hygienisieren (Pasteurisierung, thermophile Kompostierung, thermophile Vergärung) 2. Biokomposten und Gärrückständen werden regelmäßig auf Schadstoffe oder Krankheitserreger überprüft und deren Anteil begrenzt. Bioabfälle sind gemäß der § 2 der BioAbfV tierische oder pflanzliche Abfälle oder Pilzmaterialien (mit hohem organischen Anteil), die durch Mikroorganismen abgebaut werden 3. Entsorgungsträger, Erzeuger und Besitzer haben die Pflicht, bei der Gemisch­Erzeugung die Bioabfälle einer biologisch stabilen Behandlung zuzuführen, damit die Geruchsemissionen und die biologischen Prozesse nicht verändert werden (§ 3a der BioAbfV).

Um die Anreicherung von Schwermetallen durch die Kompostaufbringung auf Boden und Pflanzen zu vermeiden, dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Diese Grenzwerte sind beispielweise in Tabelle 1 festgelegt (§ 4 der BioAbfV) 3:

Tabelle 1: maximale zulässige Schwermetallgehalt bei Aufbringung von maximale 20 t TS Bioabfälle/ha in 3 Jahren [3, S. 179]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die BiomasseV. (Biomasseverordnung) ist am 28 Juni 2001 in Kraft getreten und wurde im Zusammenhang mit dem EEG (Erneuerbare-Energien- Gesetz) am 18. August 2012 und 2014 novelliert. Die BiomasseV. hilft zur Identifizierung, was Biomasse ist, geeigneter Verfahren zur Stromerzeugung und die Umweltanforderung der Konversionsverfahren der Biomasse. Um die Nutzung von Erneuerbarer Energien bis 2020 um 20 % zu steigern, wird durch die EU-Kommission eine EE-Richtlinie zur Förderung grüner Elektrizität durch die Nutzung von Biokraftstoffen vorgeschlagen („Richtlinie 2001/77/EG; Richtlinie 2003/30/EG) [4, S. 8].

Die Verbreitung von Krankheitserregern und Schadstoffen durch das Aufbringen von Klärschlämmen auf Boden wird seit dem 3. Oktober 2017 durch die Weiterentwicklung der Klärschlammverordnung geregelt. Die Kläranlagen, die eine Ausbaugröße von mehr als 100.000 Einwohnern ab 2029 bzw. 50.000 Einwohnern ab 2032 haben, müssen der Pflicht nachkommen, Phosphor aus dem Klärschlamm zurückzugewinnen, damit die natürliche Ressourcen geschont und das Klima geschützt werden 5. Europaweit darf Klärschlamm als Düngemittel auf landwirtschaftlichen Böden zum Einsatz „auf der Grundlage der Richtlinie des Rates vom 12.06.1986 über den Schutz der Umwelt und insbesondere der Böden bei der Verwendung von Klärschlämme in der Landwirtschaft“ (86/278/EWG) kommen 6. Die EU-Mitglieder haben die Pflicht, alle drei Jahre der EU-Kommission über die Verwertung von Klärschlämmen zu berichten.

3 Restbiomasseaufkommen

Biogene Abfälle sind Abfälle, die einen pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Ursprung haben. Diese stammen aus dem Bereich der Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie, sowie dem privaten Konsum und der Energieproduktion [ 7, S. 1]. Je nach Art und Quelle der biogenen Abfälle wird zwischen „Primär-Produkte“ und „Sekundär-Produkte“ unterschieden.

„Primär-Produkte“ sind beispielweise:

- Energiepflanzen wie beispielweise Brennholz, Miscanthus usw.
- Koppelprodukte wie beispielweise Schwachholz, Durchforstungsholz, Wurzel­stöcke, Getreide-Stroh, Hanf-Stroh usw.
- Abfälle aus Holzabfällen, Grünabfälle, feste biogene Rückstände aus Bio- und Restmüll, Rückstände aus der Holzindustrie, Rückstände aus der Lebensmittel­industrie usw. [8, S. 217]

Als „Sekundär-Produkte“ werden Klärschlamm von der biologischen Abwasser­reinigung aus Industrie-, Gewerbe-, Haushalts-Abwasser, Gärreste und Pyrolysekohle zum Einsatz kommen [8, S. 218].

Die Restbiomasse in Deutschland stammen aus verschiedenen Bereichen wie beispielweise aus der Lebensmittelindustrie, dem Privatbereich oder der Landwirtschaft. Eine Studie der BMU³ /Öko-Institut e.V. aus dem Jahr 2019 bewertet das potenzielle Aufkommen von Restbiomassen in Deutschland (Tabelle 2) [9, S. 210­219].

Tabelle 2: Restbiomasseaufkommen in Deutschland [9, S. 210-219]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4 Technologische Bewertung des Restbiomassekonversions­verfahrens

Der Bevölkerungswachstum sorgt für einen steigenden Energie- und Nahrungskonsum, weshalb sich die Lebensmittelindustrie weiterentwickelt. Folglich entstehen Reststoffe als Neben- oder Folgeprodukte, die entsorgt werden müssen. Deswegen entwickeln sich auch die Konversionsverfahren, um die Restbiomasse zu bewirtschaften, damit die Ressourcen geschont und die Umwelt und Menschen geschützt werden. Es gibt verschiedene Verfahren zur Restbiomassekonvertierung: Zum Beispiel biochemischen Verfahren (Kompostierung und Vergärung) und die thermischen Verfahren (Pyrolyse, Vergasung, Verbrennung).

4.1 Biochemische Restbiomassekonversionsverfahren

Im Jahr 1985 fing die biologische Abfallbehandlung in Deutschland an. Die getrennt gesammelten biogenen Reststoffe wurden zur Kompostierungs- und Vergärungsanlage transportiert, wo diese durch aerobe und anaerobe Mikroorganismen zu Kompost oder Biogas umgewandelt wurden. Die Anwendung von biologischen Bioabfallbehandlungen sind aufgrund der zunehmenden Landwirtschaftsnutzung von Kompost als Düngemittel von 1985 bis 2002 drastisch gestiegen 10. Im Jahr 1990 wurden nur 0,74 Mio. t biologisch abbaubare Abfälle behandelt, 2016 waren es hingegen 15,6 Mio. t. Davon wurden laut statistischem Bundesamt 1,6 Mio. t Bioabfallkompost, 2,0 Mio. t Grünabfallkompost, 4,1 Mio. t Gärreste und kompostierte Gärreste und 0,3 Mio. t Klärschlammkomposte behandelt 10. Abbildung 1 zeigt die bearbeiteten Bioabfälle in Deutschland im Jahr 2016.

4.2 Klärschlammkomposte

4.1.1 Kompostierung

Bei der Kompostierung werden biologische Materialien durch aerobe Mikroorganismen (Abbauvorgang nur mit Sauerstoff möglich) abgebaut und es entsteht Humus, Nitrate, Sulfate, CO2 und H2O als Produkte. Bei dem Ab- und Umbau organischer Verbindungen wird Energie freigesetzt. Demzufolge nimmt die Temperatur während des Vorgangs der Verrottung zu [11, S. 9].

a. Wichtige Parameter bei der Kompostierung

Um eine gleiche Zusammensetzung des Komposts zu erreichen, werden die Input­Materialien mechanisch zerkleinert und homogenisiert.

Bei dem aeroben Ab- und Umbau organischer Verbindungen durch Mikroorganismen müssen folgende Bedingungen erfüllt werden [12, S. 635]:

- Sauerstoffbedarf während des Prozesses: 5-6 m3(Luft)/kg (Corg.)
- Kohlenstoff/Stickstoff-Verhältnis (C/N): Bei zu geringem Stickstoffgehalt verlaufen die mikrobiellen Umwandlungen langsamer. Wenn der Gehalt an Stickstoff jedoch zu hoch ist, führt dies zu einer Minderung des Kohlenstoffgehaltes und es wird Ammoniak (NH3) gebildet
- Wassergehalt des Input-Materials (40-60%): Bei einem Wassergehalt kleiner als 30 Masseprozent verläuft der Transport von Nährstoffen immer langsamer bis keine mikrobielle Aktivität mehr möglich ist. Bei einem Wassergehalt über 70 Masseprozent wird das Gemisch zu feucht. Es entsteht folglich ein anaerober Bereich, der bei der Kompostierung mit aeroben Mikroorganismen nicht erwünscht wird [13, S. 325-326].
- pH-Wert: 6-8
- Mittlere Korngröße: 15-25 mm

b. Kompostiervorgang

Der Kompostiervorgang hat drei Stufen: die Vorrotte, Hauptrotte sowie die Nachrotte. Die Vor-, und Hauptrotte bilden zusammen die Intensivrotte.

- Intensivrotte: Bei diesem Vorgang wird das Material kontinuierlich neu in einem dynamischen System wie der Drehtrommel homogenisiert, zerkleinert und mit Sauerstoff versorgt. In diesem Vorgang wird auch ein statisches System verwendet, wobei das Rottematerial in einem Rottetunnel in Mieten kompostiert wird [13, S. 325-326]
- Die Nachrotte dauert ungefähr zwei Monate und findet unter geschlossenem Dach statt, da sie wetterabhängig ist. Sie verläuft im Winter z.B. langsamer ab als im Sommer [13, S. 330]

c. Temperaturverlauf im Komposthaufen

Bei günstigen Prozessbedingungen (ausreichende Sauerstoffversorgung, pH-Wert (6­8) usw.) für aerobe Mikroorganismen werden organische Verbindung abgebaut. Während des Ab- und Umbaus von organischen Verbindungen wird Energie freigesetzt und die Temperatur steigt an. Das Temperaturmaximum wird während der Intensivrottephase erreicht (Abbildung 2) [13, S. 328-329].

- Psychrophile Mikroorganismen vermehren sich bei Temperaturen von -4 bis 30°C
- Mesophile Mikroorganismen bauen organische Verbindungen zwischen 10 bis 45°C
- Und Thermophile Mikroorganismen zwischen 45 bis 65°C [14, S. 406]

d. Kompostierungsverfahren

In Deutschland werden folgende Kompostierungsverfahren verwendet [15, S. 95]:

- Mietenkompostierung: z.B. Dreiecksmieten, Trapezmieten (offen bzw. überdacht oder statisch eingehaust)
- Brikollare Kompostierung (statisch offenes System)
- Boxen-/Containerkompostierung (statisch oder dynamisch geschlossenes System)
- Tunnelkompostierung (statisch oder dynamisch geschlossenes System)
- Trommelkompostierung

Mehr als 60 % der Kompostierungsanlagen in Deutschland (im 2008) verwenden das Mietenkompostierungsverfahren aufgrund der geringen Investitionskosten und der Flexibilität gegenüber anderer Verfahren (Abbildung 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3 Häufig verbreite Kompostierungsverfahren [15, S. 97]

Mietenkompostierung:

Die Dreiecksmietenkompostierung ist das älteste und bekannteste Kompostierungs­verfahren in Deutschland. Rund 60% der Kompostierungsanlage benutzen dieses Verfahren, weil es sich einfach betreiben lässt. Die Mieten werden überdacht oder teilüberdacht, damit die kompostierbaren Abfälle nicht zu nass werden. Um hochwertigen Kompost zu erzeugen, muss die Miete regelmäßig umgesetzt und zusätzlich mit Sauerstoff versorgt werden.[3, S. 190]. Die Problematik der Sauerstoffversorgung aufgrund der Geometrie der Mieten wird durch Diffusion, Thermik oder durch manuelles Umsetzgerät gelöst. Der Prozess von der Rotte bis zum Endprodukt hängt von der Umsetzhäufigkeit ab [14, S. 419]:

- Mit Anwendung von Umsetzgeräten dauert das Verfahren 9 - 12 Wochen
- Ohne Anwendung von Umsetzgeräten dauert das Verfahren mit Zwangsbelüftung 12 - 16 Wochen
- Ohne Umsetzen und Zwangsbelüftung dauert das Verfahren 20 - 25 Wochen

Vorteile des Verfahrens [3, S. 191]:

- Geringe Investitionskosten
- Flexible Steuerung der Kompostqualität

Nachteile des Verfahrens [3, S. 191]:

- Geringer Massendurchsatz
- Hoher Platzbedarf
- Abhängig von Außentemperaturen

Brikollareverfahren:

Nach der Aufbereitung von Kompostrohstoffen (zerkleinern, sieben, homogenieren) werden die Bio- und Grünabfälle in Formlinge gepresst. Danach wird der Kompostrohrstoff zur Intensivrotte in einer Halle angehäuft. Der Abbauprozess und die Trocknung laufen gleichzeitig ab und nach 5 bis 6 Wochen wird die vollständige Trocknung des Produkts erreicht. Eines der Vorteile dieses Verfahren besteht darin, dass das Material vollständig entseucht [ 14, S. 419].

Zeilenkompostierung:

Bei diesem Verfahren zur Komposterzeugung werden die Abbaustoffe zu Tafelmieten aufgestapelt, wobei die Mieten durch Betonwände abgetrennt und eingekapselt werden. Das Umsetzen des Materials in jeder Zeile (bei einer Füllhöhe von 2,50 m, Zeilenhöhe = 2,70m; Zeilenbreite = ca. 5m) wird ein- bis dreimal pro Woche mit Fräswalzen oder Schaufelrädern durchgeführt [3, S. 191].

Vorteile des Verfahrens [3, S. 191]:

- Geeignet für verschiedenen Kompostrohstoffe
- Geringer Platzbedarf
- Hohe Flexibilität

Nachteile des Verfahrens:

- Hohe Investitionskosten
- Hohe Überwachungs- und Steuerungsbedarf

Boxen-/Containerkompostierung:

Die Kompostierung in Boxen und Container sind im Prozessablauf fast gleich. Mit einem Füllvermögen von ungefähr 20 - 800 m3 findet das intensive Verrotten in einem geschlossenen, zwangsbelüfteten System mit Ablufterfassung statt. Das Frischkompost wird nach der Intensivrotte erzeugt und kann anschließend zur weiteren Behandlung auf Dreiecks- oder Tafelmieten einer Nachrotte unterzogen werden [14, S. 420]; [3, S. 191].

Vorteile des Verfahrens [3, S. 192]:

- Geringer Platzbedarf
- Hohe Flexibilität
- Geeignet für verschiedene Kompostrohstoffe

Nachteile des Verfahrens:

- Hohe Investitionskosten
- Hohe Überwachungs- und Steuerungsbedarf
- Nur Vorrotte wird durchgeführt

Tunnelkompostierung:

Dieser Anlagetyp kann zwischen 10.000 bis 30.000 Mg Abfälle pro Jahr verarbeiten [11, S. 19]. Die Rottevorgänge sind gut steuerbar, weil die Anlage batchweise betrieben wird. Die Herstellung von Frischkomposten dauert in einem geschlossenen System (Tunnel) je nach Rottegrad zwei bis zwölf Wochen. Eine Nachrotte zur Frischkompostherstellung ist erforderlich.

Rottetrommelverfahren:

Das Rohmaterial wird in der Trommel kontinuierlich gerollt und mit einer künstlichen Belüftung versorgt. Die Drehbewegung und die Geometrie der Trommel ermöglichen auch die Zerkleinerung der Restbiomasse. Je nach Intensität der Bewegung und Belüftungstechnik dauert die Aufenthaltszeit des Materials in der Rottetrommel zwischen 1 bis 14 Tagen. Mit diesem Verfahren wird hochwertiger Kompost in kurzer Zeit hergestellt und die Anlage braucht weniger Platz im Vergleich zu anderen Verfahren [14, S. 416].

e. Spezifischer Flächenbedarf von Kompostierungsanlagen

Die wesentlichen Parameter, die den spezifischen Flächenbedarf der Kompostierungsanlage beeinflussen können, sind:

- Anlagendurchsatz
- Technisierungsgrad
- Rottezeit

Die folgende Tabelle (Tabelle 3) zeigt den spezifischen Flächenbedarf einer Kompostierungsanlage zur Fertigkomposterzeugung in Abhängigkeit der Durchsatzleistung der Anlage. Der spezifische Flächenbedarf nimmt mit Erhöhung der Durchsatzleistung ab. Bei der Erzeugung von Frischkompost wird weniger Platz gebraucht, weil eine Nachrotte - und Lagerflächen nicht gebraucht wird [16, S. 230].

Tabelle 3. Spezifischer Flächenbedarf zur Herstellung eines Fertigkompostes [16, S. 230]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Baukosten einer Kompostierungsanlage hängen von folgenden Kriterien ab [16, S. 231]:

- Durchsatzleistung der Anlage
- Eingesetzte Technik (Automatisierung der Anlage, Aggregate,

Aggregatstandard)

- Architektur der Anlage
- Versorgungseinrichtungen
- Verkehrsmöglichkeit
- Topographie der Böden usw.

Einfache Anlagen mit wenigen Teilen verursachen geringere Bau- und Betriebskosten als komplexere Anlagen mit vielen Teilen. Die folgende Tabelle (Tabelle 4) vergleicht zwei Anlagentypen (einfache und eingehauste Anlage) In Bezug auf die erzielte Durchsatzleistung. Die eingehausten Bioabfallkompostierungsanlagen haben höhere spezifische Investitions- und Betriebskosten als die Einfachanlagen bei gleichem Durchsatz. Und bei Durchsatzerhöhung sinkt die spezifischen Investitions- und Betriebskosten der beiden Anlagen [16, S. 231].

Tabelle 4 Investitions- und Betriebskosten von Kompostierungsanlagen [16, S. 231]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

g. Emissionen

Bei der Kompostierung von Restbiomasse entsteht durch den Prozess zur Komposterzeugung klimawirksame Gase und Geruchsemissionen. NH3 (Ammoniak); N2O (Lachgas), NMVOC, SO2 und CH4 (Methan) sind die wesentlichen Emissionen, die zur Umweltbelastung beitragen können. CO2- Emissionen aus dem Abbauprozess von Restbiomasse sind als klimaneutral zu betrachten. Eine Studie der Bundesgütegemeinschaft Kompost e.V. zeigt (Abbildung 4), dass die meisten Emissionen von der Kompostierung bei dem Behandlungsprozess auftreten. Die Emissionen aus der Lagerung und Kompostaufbringung spielen eine untergeordnete Rolle im Vergleich zu Emissionen aus dem Behandlungsprozess.

Die möglichen Emissionen, die bei der Kompostierung auftreten, sind beispielweise nach Wirkungskategorie [18, S. 2]:

- Treibhausgasemissionen (CH4, N2O, CO2)
- Versauerungspotenzialgase (Emissionen NH3, SO2)
- Schadstoffe, die die terrestrische Eutrophierung verstärken (NH3, NOx)
- Sommersmog (CH4, NMVOC)

Das eingesetzte Verfahren zur Komposterzeugung spielt eine wichtige Rolle zur Verminderung der Gasemissionen. Bei der offenen Kompostierung gelangen die Gasemissionen direkt an die Umgebung, ohne dass die Schadstoffemissionen vorher herausgefiltert werden. Bei geschlossen Kompostierungsanlagen werden die Schadstoffe zuerst chemisch/biologisch behandelt und von der Schadstoffemission befreit. Eine Studie der UBA/BMU (Abbildung 5) aus dem Jahr 2008 bewertet die Emissionen von verschiedenen Kompostierungsanlagen.

[...]

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¹ Abs: Absatz

² Hochschule Augsburg: Bachelor Umwelt- und Verfahrenstechnik

³ BMU: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit