Das Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) sieht in §3a Ziele für die natürliche Senke vor. Mit der KSG-Novelle 2024 werden in §3b die technischen Senken als Ergänzung genannt. Die Langfristnegativemissionsstrategie (LNe) soll Ziele für die technischen Senken für die Jahre 2035, 2040, 2045 und 2060 erarbeiten, welche Basis einer Verordnung darstellt.
Im Anschluss wird es darum gehen, entsprechend umweltintegre Anreizsysteme und den Wettbewerb von umweltfreundlichen Senken zu adressieren. Ziel des Vorhaben ist es, konkrete Förderinstrumente für den breiten Markthochlauf von CO2-Entnahmtechnologien in Deutschland zu entwickeln, abzuwägen und zu vergleichen. Der Fokus liegt auf der Phase des Markthochlaufs, nachdem erste Förderungen angelaufen sind. Es geht darum, existierenden Negativemissionstechnologien zur Marktreife zu verhelfen und ausreichende Mengen von CO2-Entnahmen zur nationalen Zielerreichung unter Beachtung ökologischer, sozialer und ökonomischer Kriterien bereitzustellen und zu nutzen.
Die IVH, Industriepark und Verwertungszentrum Harz GmbH mit Sitz in Hildesheim (Niedersachsen) hat über mehrere Jahre zusammen mit der Umweltdienste Kedenburg GmbH, beide Entsorgungs-/Recyclingunternehmen im Unternehmensverbund der Bettels-Gruppe, Hildesheim, und der Eisenmann Environmental Technologies GmbH, Holzgerlingen, deren NaRePAK-Verfahren zur großmaßstäblichen Umsetzung weiterentwickelt. Stoffkreisläufe zu schließen und somit die effiziente und nachhaltige Nutzung begrenzter Ressourcen zu verbessern ist die erklärte Philosophie der IVH, hier fügt sich das RiA-Verfahren nahtlos ein. In Deutschland fallen jährlich erhebliche Mengen teerhaltigen Straßenaufbruchs an. Dieser Abfallstrom besteht weit überwiegend aus mineralischen Komponenten (z.B. Gesteinskörnungen und Feinsand) und enthält neben Bitumen krebserregende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Letztere sind verantwortlich, dass dieser Massenstrom als gefährlicher Abfall eingestuft wird. PAK sind persistent und verbleiben ohne thermische Behandlung langfristig in der Umwelt. Die Abfallmengen sind dabei beträchtlich. Die Bundesregierung geht von einer Menge von etwa 600.000 Tonnen pro Jahr allein von Bundesautobahnen und -straßen aus, dazu kommt der Aufbruch von Landes- und Kreisstraßen, die mengenmäßig die Bundesautobahnen und -straßen weit übertreffen. Bisher wird teerhaltiger Straßenaufbruch überwiegend deponiert, wodurch die im Straßenaufbruch enthaltenen mineralischen Ressourcen dem Wertstoffkreislauf verloren gehen. Der in begrenztem Umfang alternativ mögliche Verwertungsweg: Kalteinbau in Tragschichten im Straßenbau, erfolgt ohne Entfernung der PAK und wird daher nur noch in geringem Umfang angewendet. Eine weitere Möglichkeit ist die thermische Behandlung in den Niederlanden. Dies ist nicht nur verbunden mit langen Transportwegen, auch arbeiten die niederländischen Anlagen in einem deutlich höheren Temperaturintervall – im Bereich der Kalzinierung (Kalkzersetzung) – was dazu führen kann, dass die mineralischen Bestandteile des Straßenaufbruchs nicht mehr die notwendige Festigkeit aufweisen, um für einen Einsatz als hochwertiger Baustoff für die ursprüngliche Nutzung des Primärrohstoffes in Frage zu kommen. Darüber hinaus wird beim Kalzinierungsprozess von Kalkgestein im Gestein gebundenes CO 2 freigesetzt. Mit dem Vorhaben RiA plant die IVH an ihrem Standort in Goslar / Bad Harzburg die Errichtung einer in Deutschland erstmaligen großtechnischen Anlage zur thermischen Behandlung von teerhaltigem Straßenaufbruch. Dabei soll eine möglichst vollständige Rückgewinnung der enthaltenen hochwertigen Mineralstoffe (Gesteinskörnungen)erfolgen. Gleichzeitig werden die enthaltenen organischen Bestandteile, die in Form von Teerstoffen und Bitumen vorliegen, als Energieträger genutzt. In der innovativen Anlage sollen pro Jahr bis zu 135.000 Tonnen teerhaltiger Straßenaufbruch mittels Drehrohr thermisch aufbereitet werden. Dabei werden im Teer enthaltene besonders schädliche Stoffe wie PAK bei Temperaturen zwischen 550 Grad und 630 Grad Celsius entfernt und in Kombination mit der separaten Nachverbrennung vollständig zerstört, ohne dass das Mineralstoffgemisch zu hohen thermischen Belastungen mit der Gefahr einer ungewollten Kalzinierung ausgesetzt ist. Zurück bleibt ein sauberes, naturfarbenes Gesteinsmaterial (ohne schwarze Restanhaftungen von Kohlenstoff), das für eine höherwertige Wiederverwendung in der Bauwirtschaft geeignet ist. Die mineralischen Bestandteile des Straßenaufbruchs können so nahezu vollständig hochwertig verwendet und analog Primärrohstoffen erneut bei der Asphaltherstellung oder Betonherstellung eingesetzt werden. Die organischen Anteile im Abgas werden mittels Nachverbrennung bei 850 Grad Celsius thermisch umgesetzt und vollständig zerstört. Die dabei entstehende Abwärme wird genutzt, um Thermalöl zu erhitzen, um damit Ammoniumsulfatlösungen einer benachbarten Bleibatterieaufbereitung der IVH einzudampfen, aufzukonzentrieren und so ein vermarktungsfähiges Düngemittel herzustellen. Das Thermalöl wird dazu mit 300 Grad Celsius zu der Batterierecyclinganlage geleitet. Die Wärme ersetzt dabei andere Brennstoffe wie z. B. Erdgas. Die verbleibende Abwärme aus der Nachverbrennung wird mittels drei ORC-Anlagen zur Niedertemperaturverstromung genutzt. Es werden ca. 300 Kilowatt elektrische Energie pro Stunde erzeugt. Die beim RiA-Verfahren entstehenden Abgase werden in einer mehrstufigen Rauchgasreinigung behandelt. Die Abgase der Drehrohr-Anlage werden dazu aufwendig mittels Zyklone und nachgeschaltetem Gewebefilter entstaubt. Schwefeldioxid und Chlorwasserstoff werden mittels trockener Rauchgasreinigung nach Additivzugabe abgeschieden. Die Umwandlung von Stickstoffoxiden erfolgt mittels selektiver katalytischer Reduktion mit Harnstoff als Reduktionsmittel. Die bereits genannte Nachverbrennung zerstört verbliebene organische Reste. Die wesentliche Umweltentlastung des Vorhabens besteht in der stofflichen Rückgewinnung des ursprünglichen hochwertigen Gesteins im teerhaltigen Straßenaufbruch, also durch Herstellung eines wiederverwendbaren PAK-freien Mineralstoffgemisches von gleicher Qualität wie die ursprünglichen Primärrohstoffe. Das heißt die besonders umweltschädlichen PAKs werden nachhaltig aus dem Stoffkreislauf entfernt. Mit der Anlage können von eingesetzten 135.000 Tonnen Straßenaufbruch rund 126.900 Tonnen als Mineralstoffgemisch in Form von Gesteinskörnungen und Füller zurückgewonnen und für die Wiederverwendung bereit gestellt werden. Die Gesamtmenge von 126.900 Tonnen pro Jahr reduziert den jährlichen Bedarf von Gesteinsabbauflächen bei einer Abbautiefe von 30 Meter um rund 1.460 Quadratmeter. Bezogen auf den angenommenen Lebenszyklus von 30 Jahren wird eine Fläche von ca. 4,4 Hektar Abbaugebiet allein durch diese Anlage nicht in Anspruch genommen. Zusätzlich wird in gleichem Maße wertvoller Deponieraum bei knappen Deponiekapazitäten eingespart. Bei erfolgreicher Demonstration der technischen und wirtschaftlichen Realisierbarkeit im industriellen Maßstab, lässt sich diese Technik dezentral auf verschiedene Standorte in Deutschland übertragen. Damit wird dem in der Kreislaufwirtschaft propagierten Näheprinzip entsprochen, das heißt die Transportwege und die damit verbundenen Umweltauswirkungen werden weiter reduziert. Auch der nach Region unterschiedlichen Gesteinsarten wird dabei Rechnung getragen.
Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen
Umweltbereich: Ressourcen
Fördernehmer: IVH, Industriepark und Verwertungszentrum Harz GmbH
Bundesland: Niedersachsen
Laufzeit: seit 2024
Status: Laufend
Die Holcim (Süddeutschland) GmbH ist spezialisiert auf die Herstellung und den Vertrieb von Baustoffen. Das Unternehmen bietet ein breites Sortiment an Zement, Gesteinskörnungen, Beton sowie Dienstleistungen für Bauvorhaben an. Der Prozess der Zementklinkerherstellung ist sehr energieintensiv und verursacht sowohl brennstoff- als auch rohstoffbedingte Emissionen. Letztere resultieren aus den chemischen Zusammensetzungen der verwendeten Rohstoffe wie Kalkstein, Sand, Ton und z.B. eisenhaltigen Zusatzstoffen. Neben Staub sind insbesondere gasförmige Abgaskomponenten, wie NO X , NH 3 und SO X , organische Verbindungen sowie Schwermetalle von Bedeutung. In der 17. BImSchV, der für Zementwerke maßgeblichen Immissionsschutzregelung, gibt es jedoch für eine Vielzahl von Parametern (SO X , organische Gesamtemissionen, NH 3 , Hg) die Möglichkeit, rohmaterialbedingte Ausnahmen von den allgemeinen Grenzwerten zuzulassen. Am Standort Dotternhausen gelten derzeit Ausnahmen für die Emissionsgrenzwerte von CO, VOCs und NH 3 , da bisher keine Reduzierung der rohstoffbedingten Emissionen implementiert ist. Zur Minderung von NO X -Emissionen wird im Zementwerk Dotternhausen aktuell das Verfahren der selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) betrieben. Im Rahmen des Vorhabens soll im Zementwerk der HOLCIM Süddeutschland GmbH in Dotternhausen eine Anlage zur kombinierten Abgasreinigung errichtet werden. Damit sollen zum einen die Emissionen des Zementwerks deutlich reduziert (z.B. NO X , NH 3 , VOCs, CO) und zum anderen der fossile Energiebedarf für die Emissionsminderung in Zementwerken deutlich gesenkt werden. Die Anlage besteht aus einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der mit einem Oxidationskatalysator in einer Funktionseinheit kombiniert wird. Der Oxidationskatalysator wird erstmalig in der Zementindustrie eingesetzt. Der Einsatz von Oxidationskatalysatoren wird seit langem als vielversprechende Technologie für den Einsatz in der Zementindustrie gehandelt, aufgrund des hohen technischen Risikos aber bisher noch nicht eingesetzt. Durch diese Anlagenkombination werden zukünftig sowohl brennstoffbedingte als auch rohmaterialbedingte Emissionen eingespart und gezielt insbesondere NO X , NH 3 , organische Gesamtemissionen und besonders problematische Einzelverbindungen (z. B. Benzol, PAKs, PCB) sowie CO gemindert. So sollen bei Umsetzung des Projektes im Dauerbetrieb Emissionswerte für Ammoniak unterhalb der allgemeinen gesetzlichen Anforderungen eingehalten werden: 10 Milligramm pro Kubikmeter statt 30 Milligramm pro Kubikmeter für Ammoniak im Tagesmittel. CO wird nahezu vollständig zu CO 2 oxidiert. Zusätzlich werden die Emissionen organischer Verbindungen soweit reduziert, dass keine nach 17. BImSchV allgemein zulässige rohmaterialbedingte Ausnahme für organische Emissionen erforderlich ist und ein Wert unterhalb von 10 Milligramm pro Kubikmeter im Dauerbetrieb und allen Betriebszuständen eingehalten wird. Auch bei relevanten organischen Einzelkomponenten (z. B. Benzol, Dioxine/Furane, PCB) wird eine nahezu vollständige Zerstörung erwartet. Damit werden bei erfolgreicher Umsetzung des Projektes die Emissionen unterhalb des Emissionsniveaus der aktuell fortschrittlichsten Anlagen liegen. Ziel ist, nach erfolgreicher Umsetzung des Projektes auf die Inanspruchnahme rohmaterialbedingter Ausnahmen für NH 3 , organische Gesamtemissionen und CO verzichten zu können. Darüber hinaus kann bei der innovativen Technologiekombination aus selektiver katalytischer Reduktion und einem Oxidationskatalysator auf den Einsatz fossiler Energieträger komplett verzichtet werden. Die geplante Anlagenkombination ist auf andere Anlagen der Zementindustrie und ggf. auch auf Unternehmen anderer Branchen übertragbar, da es sich bei dem Ofenabgas der Zementklinkerproduktion um ein sehr herausforderndes Umfeld für die Anwendung abgassensibler Minderungstechniken handelt. Die Demonstration der Funktionsfähigkeit des Verfahrens kann daher Hürden für andere Bereiche abbauen helfen. Weiterhin ist davon auszugehen, dass auch eine Nachrüstung von Oxidationskatalysatoren als eigenständiges Element in Werken mit Low-Dust-SCR-Anlagen und ggf. auch anderen SCR-Varianten zur weitergehenden Reduktion von organischen und CO-Emissionen möglich ist.
Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden
Umweltbereich: Luft
Fördernehmer: Holcim GmbH
Bundesland: Baden-Württemberg
Laufzeit: seit 2025
Status: Laufend
Die Heidelberg Materials AG betreibt auf ihrem Betriebsgelände Fl.-Nr. 7312, Gemarkung Lengfurt ein Zementwerk. Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker oder Zementen mit einer Produktionskapazität von 500 Tonnen oder mehr je Tag ist nach Nr. 2.3.1 des Anhanges 1 der 4. BImSchV immissionsschutzrechtlich genehmigt.
Die Cap2U GmbH (ein Gemeinschaftsunternehmen der Linde GmbH und der Heidelberg Materials AG) plant im Bereich des Bauhof-Gebäudes im Nordwesten des Werksgeländes des Zementwerks in Lengfurt die Errichtung und den Betrieb einer eigenständig betriebenen CO2-Produktionsanlage. Zweck dieser Neuanlage ist die Abscheidung von CO2 aus einem Teil-Abgasstrom (ca. 10 % des Ofenabgas-Volumenstroms bei Volllast) des Zementwerks sowie dessen Veredlung (Reinigung), Verflüssigung und anschließende kommerzielle Nutzung in der Industrie, insb. der Getränke- und Lebensmittelindustrie. Das CO2 aus den Lagertanks wird über Tankwagen an die Kunden verteilt. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist die großtechnische Demonstration der Abscheidung, Aufbereitung, Verbringung und Nutzung von CO2 mittels Aminwäsche aus dem Abgasstrom eines Zementklinkerofens zur Vorbereitung der zukünftigen Verbreitung dieser Technologie zu ökonomischen Konditionen in der Zementindustrie als Grundlage für den Aufbau einer klimafreundlichen Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft.
Für die CO2-Produktionsanlage selbst hat die Cap2U GmbH als Errichter- und Betreiberin eine eigenständige Genehmigung nach Baurecht beantragt.
Das mit Schreiben der Heidelberg Materials AG vom 13.12.2023 beantragte immissionsschutzrechtliche Genehmigungsvorhaben beschränkt sich auf die Änderungen am bestehenden, immissionsschutzrechtlich genehmigten Zementwerk zur Anpassung an den geplanten Betrieb der als Neuanlage zu errichtenden CO2-Produktionsanlage („Schnittstellen“). Im Wesentlichen umfasst der Antragsgegenstand das Ausschleusen von Ofenabgasen zur Anlage der Cap2U GmbH und die Rückführung des nach erfolgter CO2-Abscheidung verbleibenden Rest-Abgases in das Ofenabgassystem. Zur Dampferzeugung soll in der CO2-Produktionsanlage Wärme aus dem bestehenden Thermalölkreislauf, der bis zur CO2-Produktionsanlage erweitert werden soll, genutzt werden. Weiterhin ist es geplant, dass bestimmte in der CO2-Produktionsanlage anfallenden Prozesskondensate und Flüssigkeiten aus der Amin-Aufbereitungsanlage (flüssige Abfälle) übernommen und ggf. zwischengepuffert werden, bevor sie an Stelle von bisher eingesetztem Brauchwasser (Grundwasser bzw. Mainwasser) im Bereich des Bypasses in das Ofensystem eingedüst und verdampft werden. Der Abfallkatalog bei der Klinkerherstellung soll für den Einsatz der neuen flüssigen Abfälle entsprechend erweitert werden. Zudem soll der in der CO2-Produktionsanlage in einem Filter abgeschiedene Staub aus dem Ofenabgas vom Zementwerk übernommen und im Produktionsprozess eingesetzt werden.
Weiterhin soll durch das Zementwerk die Brauchwasserversorgung der CO2-Produktionsanlage erfolgen. Im Durchschnitt werden hierfür durch das Zementwerk ca. 3 m³/h Wasser aus dem Main entnommen und in dem bestehenden Sandfilter vorgereinigt. Das Brauchwasser wird über eine neue, begleitbeheizte und isolierte Rohrleitung der CO2-Produktionsanlage zugeführt. Die Brauchwasserbelieferung selbst soll im Rahmen der für das Zementwerk der Heidelberg Materials AG erteilten wasserrechtlichen Entnahmeerlaubnis für Grund- und Mainwasser (Bescheid des LRA Main-Spessart vom 03.05.2016, Az. 41-641-K) erfolgen. Eine Erhöhung der genehmigten Entnahmemenge aufgrund der Belieferung der CO2-Produktionsanlage ist nicht erforderlich.
Zusammenfassend erstreckt sich der immissionsschutzrechtliche Genehmigungsantrag auf:
• Ausschleusen von bis zu 100 % der Ofenabgase (max. 296.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel) nach dem SCR-Reaktor (SCR - selektive katalytische Reduktion) zur geplanten CO2-Produktionsanlage der Cap2U GmbH (zum Zwecke der dort erfolgenden CO2-Abscheidung mittels Aminwäsche) und Rückführung des nach erfolgter CO2-Abscheidung verbleibenden Rest-Abgases (bis zu 290.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel) in das Ofenabgassystem unmittelbar hinter dem Ausschleusepunkt
Anmerkung:
Innerhalb der baurechtlich zu genehmigenden CO2-Produktionsanlage der Cap2U GmbH erfolgen dann zum einen die Entnahme von Abwärme zur Dampferzeugung aus dem Gesamt-Abgasstrom sowie anschließend die Ausschleusung eines Teilabgasstroms von bis zu 34.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel, die CO2-Abscheidung mittels Aminwäsche aus diesem Teilabgasstrom und die Rückführung des danach verbleibenden Rest-Teilabgasstroms mit bis zu 28.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel in den Gesamt-Abgasstrom.
• Erweiterung des bestehenden Thermalölkreislaufes der SCR-Anlage (Thermoöl-Wärmeverschiebesystem) zur Dampferzeugung in der CO2-Produktionsanlage
• Übernahme und Zwischenlagerung (max. 25 m³) sowie Dosierung (max. 2,7 m³/h) von Prozesskondensaten der CO2-Produktionsanlage (AVV-Nr. 16 10 02) über die vorhandenen 8 Düsen in den Bypass-Verdampfungskühler oder im Falle einer Betriebsstörung über die SNCR-Anlage in den Steigschacht des Wärmetauscherturms
• Übernahme und Zwischenlagerung (max. 1,5 m³) sowie Dosierung (max. 0,7 m³/h) von Flüssigkeit aus der Amin-Aufbereitungsanlage der CO2-Produktionsanlage (AVV-Nr. 16 10 02) in die vorhandene Eindüsung in die Bypass-Mischkammer vor dem By-pass-Verdampfungskühler (Bypass-VDK) oder im Falle einer Betriebsstörung in die vorhandene Eindüsung im Steigschacht des Wärmetauscherturms
• Übernahme und Dosierung von in der CO2-Produktionsanlage abgeschiedenem Filterstaub (überwiegend unreagiertes Kalkhydrat, max. 0,05 t/h, AVV-Nr. 10 13 04) aus dem Ofenabgas über das Kalkhydratsilo in die Ofenanlage
Ergänzende materielle Anträge für das Vorhaben:
• Antrag auf Festlegung eines Überwachungswerts von 40 mg/m³ im ersten Betriebsjahr nach Inbetriebnahme (Einfahrbetrieb) und eines Überwachungswerts von 20 mg/m³ nach Abschluss des Einfahrbetriebes für die Schadstoffe nach Nr. 5.2.5 Klasse I i.V.m. Anhang 3 TA Luft 2021 für den aus der CO2-Produktionsanlage kommenden Teil-Abgasstrom vor dessen Einleitung in den Haupt-Abgasstrom des Zementwerks.
• Antrag auf Festlegung eines Emissionsgrenzwert für Formaldehyd in Höhe von 5 mg/m³ gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Abs. 10 TA Luft 2021 für das Ofenabgas am Schornstein der Ofenanlage.
• Antrag auf Festlegung eines Emissionsgrenzwerts für Acetaldehyd in Höhe von 10 mg/m³ im Ofenabgas am Schornstein der Ofenanlage gemäß LAI-Vollzugsempfehlung vom 21.06.2023 für Acetaldehyd.
Dargestellt ist die geografische Verteilung des Auftretens von Fischarten, zusammengefasst in Gittereinheiten. Sie sind durch Attribute des INSPIRE-Datenmodells "Verteilung der Arten" beschrieben.Raster