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Weiterentwicklung der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung (MBA) mit den Zielen der Optimierung der Ressourceneffizienz und Minimierung von Treibhausgasemissionen

Die Studie beschreibt den aktuellen Stand der mechanisch-biologischen Restabfallbehandlung in Deutschland, wobei alle vier klassischen Verfahrensvarianten analysiert werden: die mechanisch-biologische Behandlung mit Rotte bzw. mit Vergärung sowie die mechanische Behandlung mit biologischer Trocknung/Stabilisierung (MBS) bzw. mit physikalisch-thermischer Trocknung (MPS). Anhand der erfassten Daten wird für jede der Varianten die Energieeffizienz in Form des Netto-Primärwirkungsgrades (bezogen auf den Energiegehalt des Abfalls) ermittelt und eine ökobilanzielle Bewertung (Klimabilanz) durchgeführt. Darüber hinaus werden Optionen zur Weiterentwicklung und Optimierung der Anlagen identifiziert. Veröffentlicht in Texte | 156/2023.

Abfall: Co-Vergärung von Papierschlämmen in MBA's (1.Phase)

Das Projekt "Abfall: Co-Vergärung von Papierschlämmen in MBA's (1.Phase)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst - Hildesheim,Holzminden,Göttingen, Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik NEUTec durchgeführt. Anlass des Forschungsprojektes: Für die Entsorgung der Papierschlämme sollten derzeit neue, energetisch und klimapolitisch sinnvolle sowie für die Papierindustrie kostengünstige Verwertungswege gesucht werden. Die bislang realisierten Entsorgungswege zur direkten Ausbringung und zur Kompostierung mit anschließender Ausbringung werden in Zukunft nicht mehr möglich sein. Eine energetische Verwertung der Papierschlämme in externen Verbrennungsanlagen ist teuer. Eine energetisch/stoffliche Verwertung in Ziegeleien und Zementwerken ist aufgrund des hohen Wasseranteils nur bedingt sinnvoll. Ein alternativer biologischer Verwertungsweg wird deshalb von Papierfabriken und Entsorgern gewünscht. Der Einsatz von unterschiedlichen Schlämmen aus der Papierindustrie und deren produktionsbedingter Inhaltsstoffe in der Vergärungsstufe von Abfallbehandlungsanlagen wurde bisher noch nicht näher untersucht und praktiziert. Darüber hinaus fehlten bisher geeignete Testverfahren, um die Hemmmechanismen von Papierschlämmen bei der Vergärung und in Mechanisch-Biologischen Anlagen (MBA's) zu testen. Zielstellung: Die erste Phase des Forschungsprojekts hatte deshalb das Ziel, die Schlämme und organischen Rückstände der Papierindustrie grundsätzlich einer Co-Vergärung zugänglich zu machen. Ergebnisse: Die Untersuchung der Zusammensetzung der Papierschlämme ergab sehr geringe Schwermetallgehalte. Die Gehalte an organischen Chlorverbindungen liegen in einem Bereich, wie sie auch im Fermenterinhalt von Vergärungsanlagen zu finden sind. Dies trifft auch für die Mineralölgehalte von Primär- und Bioschlämmen zu. Die Mineralölbestandteile, die sich im Altpapier befinden, das zur Papierproduktion eingesetzt wird, reichern sich vorwiegend in den Deinkingschlämmen an. Die Gehalte in den Deinkingschlämmen übersteigen jedoch nicht die Konzentrationen, die in bedruckten Papieren zu finden sind. Diese Ergebnisse lassen bei einer Zugabe von bis zu 100 % Deinkingschlamm keine Hemmungen bei der Vergärung erwarten. Dies konnte auch im Rahmen der angepassten Vergärungs- und Hemmstofftests bestätigt werden. Die Ergebnisse des Gasertragstests zeigten, dass die Papierschlämme im Vergleich zu sonstigen Vergärungsstoffen (z.B. Maissilage, Bioabfall) zum Teil gleich hohe Gaserträge haben können. Dabei unterscheiden sich die Schlamm-arten untereinander weniger als die einzelnen Schlammproben innerhalb einer Schlammart. Dabei betragen Die Methangehalte im Biogas 52 % bis 70 %. Damit sind die meisten Schlämme der Papierindustrie für eine Co-Vergärung sehr gut geeignet und können als Co-Substrat eine gute Ergänzung darstellen. Vor einer praktischen Umsetzung ist im Einzelfall das Abbauverhalten von Papierschlamm im kontinuierlichen Versuch genauer zu analysieren und die Wirtschaftlichkeit dieses alternativen Entsorgungsweges zu prüfen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NDM Naturwertstoffe GmbH durchgeführt. Der ökologische und ökonomische Umgang mit Ressourcen in der Landwirtschaft und die Schaffung sinnvoller und nachhaltiger Stoffkreisläufe führen heute zu hohen Ansprüchen an die Produktivität landwirtschaftlicher Prozesse und die Umweltverträglichkeit. Dies schließt auch die bedarfsorientierte Verwendung von Nährstoffen ein. Im Kreis Borken fallen bspw. mehr als 1.000.000 m3 Überhanggülle an, die nicht auf eigenen Flächen ausgebracht werden kann. Die heutige Lösung des Nährstoffproblems: Abtransport über z.T. weite Strecken. Am Standort Nordvelen werden zukünftig 200.000 t/a regionale Wirtschaftsdünger (Überhanggülle) vollaufbereitet. In einem mehrstufigen Prozess (mechanisch-biologisch-thermisch-chemisch) werden dabei die in der Gülle enthaltenen Wertstoffe (Phosphor-, Stickstoff- u. Kaliverbindungen) in Form von marktfähigen upcycling Produkten für andere Prozessketten zurückgewonnen. Hierbei verbleiben keine umweltbelastenden oder entsorgungspflichtigen Stoffströme. Als Nebeneffekt kann auch die im Prozess gewonnenen Energie (Strom und Wärme) fast vollständig selbst genutzt werden, um so mindestens 90 % des Energiebedarfs der Gesamtanlage im Regelbetrieb decken zu können. Mit Fördermitteln werden am Standort umwelttechnologische Verfahren unter wissenschaftlicher Begleitung entwickelt und sollen am Standort unter realen Anlagenbedingungen im Betrieb erprobt werden. Im engen Dialog mit Ministerien und Institutionen auf Bundes- und Landesebene sowie unseren Partnern befassen wir uns mit den Fragestellungen der Stickstoffminderungsstrategie des BMUB (Nachhaltigkeitsoffensive) sowie Grundsatzstrategien zur Hygienisierung von Gülle. Das Konzept der zentralen Gülle-Vollaufbereitung der NDM ermöglicht hierbei in einem einmaligen Industrieprozess eine 100 %ige Stickstoffausschleusung als Beitrag zum Klimaschutz. Im Hinblick auf die weitere Verbreitung der Afrikanischen Schweinepest (ASP) besteht, durch die prozessbedingte Hygienisierung der festen und flüssigen Stoffströme, zudem eine nachhaltige und wirksame Lösung zur Hygienisierung von Güllen unabhängig vom Seuchenfall. In einer ersten Prozessstufe erfolgt eine Trennung der Güllen in feste und flüssige Bestandteile. Aus der Vergärung der Dünnphase nach Separation wird Biogas gewonnen, welches im BHKW zur Erzeugung von Strom und Heißwasser zur Deckung des Eigenbedarfs der Anlage genutzt wird. In der zweiten Prozessstufe wird ein P-Feststoff und eine N-Dünnphase gewonnen, letztere wird hygienisiert und der enthaltene Stickstoff eliminiert. P-Feststoff wird getrocknet und verbrannt, dabei wird zusätzliche Energie in Form von Warmwasser zur internen Prozessnutzung erzeugt. Nach dem Verbrennungsprozess verbleibt eine Phosphorasche, die als Phosphatdünger eingesetzt wird bzw. zukünftig zur Herstellung von hochreinen Phosphorsäuren dienen soll. Das verbleibende Wasser enthält hauptsächlich Kalium und andere Spurenelemente.

Vergärung von Papierschlämmen in mechanisch-biologischen Anlagen (DBU AZ 30964 Phase 2)

Das Projekt "Vergärung von Papierschlämmen in mechanisch-biologischen Anlagen (DBU AZ 30964 Phase 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt.

Abfallanalyse und technische Ertüchtigung der MBA in Athen (Attica)

Das Projekt "Abfallanalyse und technische Ertüchtigung der MBA in Athen (Attica)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten, Professur für Abfallwirtschaft durchgeführt. Analyse der angelieferten Abfälle an die größte MBA-Anlage in Europa. Überprüfung der technischen Anlagen auf ihre Funktionstüchtigkeit und Vorschläge zur Sanierung und Ertüchtigung der Anlage. Vorschläge zum Absatz der Produkte.

Fachgespraech des BMU mit Laendern und Verbaenden zur Einbeziehung mechanisch-biologischer Verfahren in der Abfallentsorgung

Das Projekt "Fachgespraech des BMU mit Laendern und Verbaenden zur Einbeziehung mechanisch-biologischer Verfahren in der Abfallentsorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt. Am 20.08.99 wurden durch Sts. Baake und den Praesidenten des UBA auf einer Pressekonferenz neue 'Eckpunkte fuer die Zukunft der Entsorgung von Siedlungsabfaellen' vorgestellt und ein Fachgespraech dazu mit den beteiligten Kreisen angekuendigt. Dieses Fachgespraech fand am 24.09.99 mit Vertretern der Laender und Verbaende (ueber 200 Beteiligte) im Rathaus Schoeneberg, Berlin, statt. Vom BMU wurden max. 24.500,- DM aus Kap. 1602, Titel 54401 fuer die Saalanmietung, fuer die Honorierung der Teil-Vorbereitung durch Dr. Lahl, BZL, Oyten, und fuer die Reisekosten der aktiv am Programm Mitwirkenden bereitgestellt.

Phase 2 - Teilprojekt 6

Das Projekt "Phase 2 - Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhrverband durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens werden zwei Verfahren zur weitergehenden Elimination von Arzneimittelrückständen und organischen Spurenstoffen großtechnisch umgesetzt und im Praxisbetrieb erprobt: die Oxidation mittels Ozon und die Adsorption mittels Aktivkohle, jeweils als Integration in den konventionellen Prozess der kommunalen Abwasserbehandlung. Auf drei kommunalen Kläranlagen (KA) der KA Schwerte des Ruhrverbandes, der KA Bad Sassendorf des Lippeverbandes und der KA Duisburg-Vierlinden der Wirtschaftsbetriebe Duisburg AöR, wird im Ablauf der konventionellen kommunalen Abwasserbehandlungsanlage eine Ablaufozonierung eingesetzt. Auf der KA Schwerte wird ergänzend eine Pulveraktivkohlezugabe in einem Rezirkulationsstrom - auch in Kombination mit der Ozonierung - erfolgen. Die drei Kläranlagen unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Abwasserzusammensetzung, des Ozoneintrages, der Steuerung und Messtechnik, der Nachbehandlung im Anschluss an die Ozonierung sowie des Einsatzes von Aktivkohle. Somit wird ein breiter Einsatzbereich abgedeckt, der repräsentative Ergebnisse erwarten lässt. Die Untersuchung der weitergehenden Oxidation mit Ozon und der Adsorption an Aktivkohle soll belastbare und übertragbare Aussagen über das Eliminationsverhalten bezüglich ausgewählter Spurenstoffe, der betrieblichen Umsetzbarkeit auf mechanisch-biologischen Kläranlagen und der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu anderen Verfahrensansätzen zur Elimination von Spurenstoffen aus dem wasserwirtschaftlichen Kreislauf ermöglichen. Im Rahmen der geplanten Untersuchungen werden im Praxiseinsatz Bedingungen und Vorgaben für Bemessung, Planung und Betrieb der Ozonierung und der Pulveraktivkohlezugabe entwickelt. Durch eine Kosten/Effektivitäts-Bewertung lassen sich Hinweise für kostenoptimierte Bemessungs- und Planungsgrundlagen sowie Betriebshinweise dieser Verfahrenstechniken ableiten. Des Weiteren werden im großtechnischen Einsatz Steuerungs- und Einflussparameter ermittelt, mit denen die Entfernungsrate der Spurenstoffe in Abhängigkeit zur gewählten Ozondosis bzw. PAK-Zugabe abgeschätzt werden kann. Es werden daher mehrere Steuer- und Regelungsalgorithmen auf ihre Tauglichkeit im großtechnischen Betrieb untersucht und bewertet.

Installation einer Anlage zur Gewinnung von Prozesswasser aus Abwasser

Das Projekt "Installation einer Anlage zur Gewinnung von Prozesswasser aus Abwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordland Papier GmbH durchgeführt. Die Nordland Papier GmbH stellt Schreib- und Druckpapiere her. Mit einer Jahreskapazität von 1,4 Mio. Tonnen pro Jahr ist es einer der größten Produktionsstandorte für Papier in Europa. Für die Herstellung muss ein feststoffund farbfreies, salzarmes Wasser verwendet werden. Konventionelle Filtrationsverfahren können das Abwasser nicht in dem Maße behandeln, dass es in der Papierproduktion wiederverwendet werden kann. Ziel des Vorhabens ist es, mit Hilfe einer neu zu errichtenden Prozesswasserbehandlungsanlage einen Teil des Abwassers zu reinigen und in die Produktion zurückzuführen. So soll zum einen der Wasserbedarf gesenkt und zum anderen die im Abwasser gespeicherte Wärme im Produktionsprozess gehalten werden. Dazu wird eine Teilmenge des zuvor mechanisch biologisch gereinigten Abwassers in einer nachgeschalteten zweistufigen Membrananlage mittels Ultrafiltration und Umkehrosmose gereinigt. Bei dieser Behandlung können alle für die Papierproduktion wesentlichen Störstoffe nahezu vollständig aus dem Wasser entfernt werden. In den vergangenen 15 Jahren wurde der Wasserverbrauch bei UPM Nordland Papier bereits um 10 Prozent je produzierter Tonne reduziert. Mit der neuen Behandlungsanlage für Wasser in der Papierproduktion kann der Wasserbedarf nochmals deutlich gesenkt werden. So können ca. 20 Prozent des Abwassers gereinigt und in die Produktion zurückgeführt werden. D.h. es können pro Jahr ca. 850.000 Kubikmeter Wasser eingespart werden. Darüber hinaus ergeben sich Energieeinsparungen von ca. 9.500 Megawattstunden pro Jahr und eine jährliche CO2-Minderung von 1.700 Tonnen.

Anpassung der Steuerungsgrößen des BIOPUSTER (R)-Verfahrens an die speziellen Eigenschaften des Restmülls der MA 48 (Stadt Wien)

Das Projekt "Anpassung der Steuerungsgrößen des BIOPUSTER (R)-Verfahrens an die speziellen Eigenschaften des Restmülls der MA 48 (Stadt Wien)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Landschaftsbau und Abfallwirtschaft durchgeführt. Siedlungsabfälle der Stadt Wien sollten einer mechanisch-biologischen Behandlung unterzogen werden. Dazu wurde zunächst eine mechanische Aufbereitung vorgenommen und die heizwertreiche Grobfraktion abgesiebt sowie einer thermischen Verwertung zugeführt. Die verbleibende Mittel- und Feinfraktion aus organischen und mineralischen Substanzen musste biologische stabilisiert werden. Kommt eine Restabfallrotte solcher Materialien in Mietenbauweise zur Anwendung, werden durch die begrenzte Möglichkeit zur ausreichenden Sauerstoffversorgung der Mieten große Flächen beansprucht. Die Versuche verliefen über mehrere Monate und bewiesen die Geeignetheit der Technologie. Die nach Beendigung der Untersuchungen gewonnene Feinfraktion des Rottegutes wurde der Vererdung am Langen Feld zugeführt und zu Deponieabdeckmaterial weiterverwertet.

Teilprojekt 4: Biofilter

Das Projekt "Teilprojekt 4: Biofilter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MBA Neumünster GmbH durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung eines Biofilters und dessen Versuchsbetrieb an einer Mechanisch-Biologischen Abfallbehandlungsanlage. Aufbauend auf Ergebnissen der Projektpartner wird gemeinsam mit gewitra ein Biofilter für die MBA Neumünster geplant und errichtet. Über den Versuchsfilter werden dann im Teilstromverfahren verschiedene Raumbelastungen geleitet. Der Betrieb und die Wartung des Methanoxidationsfilters sowie später auch des Methanoxidationswäschers von RIMU werden auf deren Machbarkeit, Zeitintensität und Aufwand hin dokumentiert. Zusätzlich zum Methanabbau wird auch untersucht, inwieweit die nachgeschalteten Systeme zur Methanoxidation die Emission von Bioaerosolen beeinflussen.

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