Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.
Das Forschungsvorhaben sollte dazu beitragen, die Datenlage hinsichtlich der Emission von klimarelevanten Gasen wie Lachgas (N2O), Methan (CH4) und fossiles Kohlendioxid bei der Verbrennung von Abfällen in den dafür zugelassenen Anlagen zu verbessern. Darüber hinaus sollten die Zusammenhänge zwischen der Bildung von Lachgas in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt des Abfalls, von der Verbrennungstemperatur und dem Sauerstoffgehalt in der Verbrennung insbesondere bei der Verbrennung von Klärschlämmen untersucht werden. Dazu wurden Messungen an unterschiedlichen Verbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Abfällen durchgeführt, um die Bildung und Freisetzung klimaschädlicher Gase zu ermitteln. Veröffentlicht in Texte | 102/2018.
Im Forschungsvorhaben "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" wurden mögliche Freisetzungspfade von Nanopartikeln bei der Aufbereitung und Verwertung fester Verbrennungsrückstände aus der Haumüll- und Klärschlammverbrennung untersucht. Zu diesem Zweck wurden Hausmüll- und Klärschlammchargen mit nanoskaligem Titandioxid dotiert und anschließend in Verbrennungsanlagen thermisch behandelt. Die erzeugten nanomaterialhaltigen Schlacken und Aschen wurden unter Zuhilfenahme der Röntgenspektroskopie (REM EDX) hinsichtlich ihres Agglomerations- bzw. Aggregationsverhaltens untersucht und bewertet. Darüber hinaus wurden die Asche- und Schlackeproben im Hinblick auf Staubfreisetzung bei der mechanischen Aufbereitung bewertet und mittels Lysimeter- bzw. Deponiekörperreaktoren das Elutionsvermögen der Nanopartikel untersucht. Die Forschungsergebnisse legen eine besondere Sorgfalt bei der mechanischen Aufbereitung der Verbrennungsrückstände nahe, z.B. durch Maßnahmen wie Kapselung und Befeuchtung zur Minderung der Staubemissionen, sowie bei der bodenbezogenen Verwertung der Klärschlammverbrennungsaschen. Veröffentlicht in Texte | 136/2020.
Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.
The novel sewage sludge ordinance entered into force on 03/10/2017. Therefore for wastewater treatment plants with more than 100,000 respectively 50,000 populations equivalents the utilization of sewage sludge on soil is only possible until 2029 respectively 2032. Afterwards phosphorus recovery is mandatory for sludge with minimum 20 g phosphorus/ kg as well as for sewage sludge ashes. Even now most of the approximately 1.8 mil. tons of municipal sewage sludge is not used for agricultural purposes but is treated thermal in mono- and co-incineration plants. The present report is summarizing the current state of sewage sludge disposal in Germany and presents the possibilities for its sustainable utilization. Quelle: www.umweltbundesamt.de
Sewage sludge and digester gas are used as fuels in various installations including those participating in the European Emissions Trading System (ETS). Monitoring of the emissions from such fuels shall include all carbon dioxide from fossil sources. We analysed the distribution of biogenic and fossil carbon and potential dependencies from available data on the wastewater input characterisation based on a number of samples of sewage sludge (20) and digester gas (14) from a wide variety of municipal wastewater treatment plants (WWTPs) in Germany. The biogenic carbon content of the sewage sludge and digester gas samples were determined by analysing the carbon-14 (14C) content using a liquid scintillation counter (LSC) after combustion to CO2. CO2 already present in the digester gas samples was included in the analysis as this CO2 also originates from the degradation of the contents of sewage. Based on the results, we suggest the input to municipal WWTPs should be characterised by the share of sewage from industry compared to total water input expressed as inhabitants equivalent. The results of the study show that if the share of sewage from industry is below 45%, sewage sludge contains about 76% biogenic carbon while the respective digester gas contains about 83% biogenic carbon. The sewage from municipal WWTPs with higher percentages of industrial wastewater (>/= 45 %) can show significantly smaller proportions of biogenic carbon. Biogenic carbon content of about 28% to 71% were determined in sewage sludge from such wastewater plants, while the respective digester gas contained about 11% to 88% biogenic carbon. The origin of the respective carbon content was not investigated. Sources like cleaning agents and detergents and other persistent synthetic substances among others, were considered as contributors to the fossil carbon in the sewage. Wastewater from industries processing chemicals etc. and fossil fuels in particular, are responsible for higher proportions of fossil carbon in the sewage sludge and digester gas. Wastewater from food processing, paper, gastronomy and the hotel sector all show the same proportion of biogenic carbon as domestic sewage. Quelle: Forschungsbericht
In Deutschland fallen jedes Jahr knapp 2 Million Tonnen Klärschlamm (Trockenmasse) an. Knapp die Hälfte davon wird aktuell als Dünger in der Landwirtschaft bzw. zum Landschaftsbau eingesetzt, der Rest wird thermisch entsorgt. Klärschlämme stellen die Schadstoffsenke der Abwasserreinigung dar und können neben Schwermetallen auch organische Schadstoffe enthalten. Aufgrund von zunehmender Besorgnis über mögliche Gesundheits- und Umweltgefahren durch den direkten Einsatz der Klärschlämme in der Landwirtschaft ist heute davon auszugehen, dass dieser Verwertungsweg zugunsten der Verbrennung in Zukunft weiter an Bedeutung verlieren wird. Derzeit werden die Aschen fast ausschließlich entsorgt. Damit werden sämtliche in der Klärschlammasche enthaltenen Wertstoffe dem Wirtschaftskreislauf dauerhaft entzogen. Das gilt neben Technologiemetallen insbesondere für Phosphor (P). Der jährliche Phosphorbedarf in der Landwirtschaft beläuft sich in Deutschland auf über 500.000 t P, knapp 150.000 t davon werden in Form mineralischer Dünger aufgebracht. Dieser wird aus bergmännisch gewonnen Rohphosphaten hergestellt, für die in der EU eine nahezu vollständige Importabhängigkeit besteht und die teilweise stark mit Schwermetallen wie Uran und Cadmium belastet sind. Aus diesen Gründen wird die Suche nach alternativen Sekundärrohstoffquellen verstärkt. Um das Rückgewinnungspotential von Phosphor und Technologiemetallen aus Klärschlammaschen bewerten zu können, wurden über 97 % der in Deutschland anfallenden Klärschlammaschen aus der Monoverbrennung repräsentativ beprobt und vollständig charakterisiert. Für Phosphor ergibt sich ein Rückgewinnungspotential von knapp 19.000 t/a, was über 12 % der in Form konventioneller mineralischer Dünger eingesetzten Menge an Phosphor entspricht. Eine direkte Rückgewinnung von Technologiemetallen aus der Asche scheint aufgrund geringer Gehalte nicht sinnvoll, kann aber im Verbund mit einer Phosphorrückgewinnung durch Nutzen von Synergien wirtschaftlich werden. Quelle: Forschungsbericht
Erste wissenschaftliche Studien zum Verbleib von technischem Nanomaterial (ENM) in Abfallverbrennungsanlagen [BÖR16, LAN16, WAL12, BAR16] deuten darauf hin, dass der Großteil der verwendeten ENM in den festen Verbrennungsrückständen verbleibt, wobei es möglicherweise nicht dauerhaft in diesen gebunden wird [WAL12]. Dementsprechend verlagert sich der Fokus der Untersuchungen hin zu nachgelagerten Schritten in der Verwertung bzw. Entsorgung der nanomaterialhaltigen mineralischen Rückstände aus der Verbrennung. Dies wurde zum Anlass genommen, um im Rahmen des zwei-jährigen UFOPLAN-Vorhabens "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" mögliche Emissionspfade für aus der Hausmüll- bzw. Klärschlammverbrennung stammende Nanopartikel mithilfe von Labor-versuchen zu untersuchen. Als ENM wurde nanoskaliges Titandioxid (nTiO2) in Form des Produkts Hombikat UV 100 WP der Fa. Venator eingesetzt. Nach der Herstellung ENM-haltiger HMV-Schlacken und Klärschlammaschen in großtechnischen Abfallbehandlungsanlagen, wurden diese in Laborversu-chen hinsichtlich ihres Staubungs- und Elutionsverhaltens untersucht. Bei den Staubungsversuchen wurde bei Proben mit geringem Wasseranteil Titan sowohl bei den untersuchten HMV-Schlacken als auch bei den Klärschlammaschen in der alveolengängigen, der thorakalen und der einatembaren Frak-tion des Staubs in höherer Konzentration als bei der Referenz detektiert. Bei den nassen Schlacken - welche typischerweise den Verhältnissen in der Praxis entsprechen - konnte Titan nur im thorakalen Staub gegenüber der Referenzprobe nachgewiesen werden. Neben den Staubungsversuchen wurden auch Elutionsversuche durchgeführt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass standardisierte Labor-Elutionsverfahren in der Lage sind, im Vergleich mit Kontrollmaterialien erhöhte Mobilität von nTiO2 sicher anzuzeigen. Die beobachtete erhöhte Mobilität im Laborversuch konnten in Simu-lationsversuchen im Technikumsmaßstab bestätigt werden. Dort, wo die Elutionsversuche keine er-höhte Mobilität anzeigte, trat sie auch im Simulationsversuch nicht auf. Quelle: Forschungsbericht
Die Studie untersucht anhand einer begrenzten Anzahl an Proben von Klärschlamm (20) und Faulgas (14) aus kommunalen Kläranlagen die Verteilung von biogenem und fossilem Kohlenstoff und mögliche Abhängigkeiten von Basisdaten der Kläranlagen. Die Bestimmung des biogenen Kohlenstoffanteils der Klärschlämme und Faulgase erfolgt nach Verbrennung zu CO2 über die Bestimmung der Kohlenstoff-14(14C)-Gehalte mit Flüssigszintillationsspektrometrie. Bei den Faulgasen wurde bereits vorhandenes CO2 mit in die Messung einbezogen, da auch dieses aus dem Abbau der organischen Fracht der Abwässer stammt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Klärschlämme aus kommunalen Anlagen mit untergeordneten gewerblichen Abwässern (<45 %, berechnet als mittlere Auslastung der Einwohnerwerte abzüglich der angeschlossenen Einwohnerzahl) ca. 80 % biogene Kohlenstoffanteile und Faulgase ca. 85 % biogene Kohlenstoffanteile aufweisen. Der fossile Kohlenstoff ist hierbei wahrscheinlich auf schwer abbau-bare synthetische Produkte bzw. fossile Rohstoffe zurückzuführen. Kommunale Abwässer mit hohem gewerblichen Anteil (>/= 45 %) können wesentlich geringere Anteile an biogenem Kohlenstoff aufweisen. Bestimmt wurden Anteile von ca. 28 bis 71 % im Klärschlamm und ca. 11 bis 88 % im Faulgas. Numerische Abhängigkeiten zwischen Parametern des Abwassers, der Klärschlämme, der Kanalisation, oder der Größe und Verfahren der Kläranlagen und dem Anteil an biogenem Kohlenstoff konnten nicht identifiziert werden. Charakterisierungen der Klärschlämme eines Klärwerks für den biogenen Kohlenstoffanteil anhand vorhandener Daten der Kläranlagen sind nur als grobe Unterteilung hinsichtlich starker Indirekteinleitungen (>7= 45 %) insbesondere aus Industrien der Gebiete Chemie, fossile Energieträger u.Ä. sowie untergeordneter Indirekteinleitungen der genannten Industrien möglich. Initiierung und Auftrag der Studie erfolgte durch das Umweltbundesamt Berlin (Deutsche Emissionshandelsstelle). Quelle: Forschungsbericht
Die swb Entsorgung GmbH beabsichtigt die bisher zur Mitverbrennung genehmigte Klärschlamm-menge Im Müllheizkraftwerk (MHKW) von 25.000 Mg/a auf 35.000 Mg/a zu erhöhen. Der Klär-schlamm ist entwässert und hat eine Trockenzubstanz zwischen 18% und 25%. Die genehmigte Ge-samtjahresmenge Abfall wird durch die Erhöhung der durchgesetzen Klärschlammmenge nicht er-höht. Der Klärschlamm wird per LKW angeliefert und auf der Fahrzeugwaage verwogen. Durch die Erhö-hung der Klärschlammmenge erhöht sich die Anlieferfrequenz von 4LKW/ Tag auf bis zu 6 LKW/ Tag. Nach der Verwiegung fahren die LKW zur Annahmestation und kippen den Klärschlamm ab. Hierzu wird der Deckel des Bunkers hydraulisch geöffnet. Der Klärschlamm wird über ein geschlos-senes System über Schneckenförderer zum Tagesbunker befördert, in dem der Klärschlamm über eine Wurfbeschickungsanlage in den Fallstrom des Mülls verteilt wird. Aufgrund der fast 8 Jahre langen Erfahrung mit der Mitverbrennung von Klärschlamm im MHKW werden keine Auswirkungen auf die Verbrennung und der Rauchgasreinigung erwartet. Im täglischen Betrieb wurden weder Auswirkungen auf Emissionswerte noch Einflüsse auf Ausbrand, Kesselasche, Flugasche, Reststoffe, Verbrauch von Harnstoff, Kalkmilch oder Trockensorbens festgestellt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 77 |
| Land | 22 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 54 |
| Messwerte | 1 |
| Text | 15 |
| Umweltprüfung | 16 |
| unbekannt | 13 |
| License | Count |
|---|---|
| closed | 29 |
| open | 57 |
| unknown | 12 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 96 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
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| Keine | 56 |
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| Webseite | 24 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 72 |
| Lebewesen & Lebensräume | 67 |
| Luft | 61 |
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| Weitere | 90 |