Energieversorgung 2050 – Herausforderungen für die Abfallwirtschaft
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2020)
Die Erreichung der Ziele des Pariser Klimaübereinkommens be-dingt in verschiedenen Bereichen große Änderungen, etwa in der Energieaufbringung, im Verkehrswesen oder im Gebäudesektor. Bei der Energieaufbringung wird von einem massiven Ausbau der Windkraft sowie der Photovoltaik ausgegangen, bei der Mobilität von einem weitgehenden Umstieg auf Elektromobilität. Dies wird auch massiven Einfluss auf das Abfallaufkommen in der Zukunft haben. In einem Szenario des Umweltbundesamtes steigt die installierte Leistung von Photovoltaikanlagen zwischen 2017 und 2050 von 1.270 MW auf 26.400 MW, jene von Windkraftanlagen von 2.844 auf 10.500 MW und die Anzahl an batteriegetriebenen Pkws von 18.500 auf 5,3 Mio. Stück. Entsprechend werden nach der Nutzungsdauer zunehmend größere Mengen an Abfällen anfallen, für die teilweise Recyclingtechnologien noch in Entwicklung sind.
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Die Erreichung der Ziele des Pariser Klimaübereinkommens be-dingt in verschiedenen Bereichen große Änderungen, etwa in der Energieaufbringung, im Verkehrswesen oder im Gebäudesektor. Bei der Energieaufbringung wird von einem massiven Ausbau der Windkraft sowie der Photovoltaik ausgegangen, bei der Mobilität von einem weitgehenden Umstieg auf Elektromobilität. Dies wird auch massiven Einfluss auf das Abfallaufkommen in der Zukunft haben. In einem Szenario des Umweltbundesamtes steigt die installierte Leistung von Photovoltaikanlagen zwischen 2017 und 2050 von 1.270 MW auf 26.400 MW, jene von Windkraftanlagen von 2.844 auf 10.500 MW und die Anzahl an batteriegetriebenen Pkws von 18.500 auf 5,3 Mio. Stück. Entsprechend werden nach der Nutzungsdauer zunehmend größere Mengen an Abfällen anfallen, für die teilweise Recyclingtechnologien noch in Entwicklung sind.
Biologische Metallrückgewinnung aus Aschen und Schlacken nach der Müllverbrennung
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Während der Verbrennung von Haushaltsmüll entstehen größere Mengen an Reststoffen wie Aschen und Schlacken, deren Entsorgung aufgrund der hohe Schwermetallkonzentrationen aufwendig und kostenintensiv ist. Heutzutage en-den diese Reststoffe auf Deponien, was mit einem Verlust von potentiell wertvollen Metallen einhergeht. Die biologische Laugung von diesen Stoffen kann eine umwelt-freundliche und kostengünstige Alternative zur Entsorgung darstellen und bietet im Vergleich zu konventionellen Methoden der Metallrückgewinnung Vorteile wie einen geringeren Einsatz von Säuren, keine Emission von giftigen Gasen und eine niedrigere Prozesstemperatur. Acidophile Bakterien wie Acidithiobcillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans und Leptospirillum ferrooxidans können Metalle durch en-zymatische Oxidation von Eisen oder Schwefel lösen und wurden in dieser Arbeit auf ihre Effektivität untersucht. Anhand erster Ergebnisse konnte festgestellt werden, dass A. ferrooxidans bis zu 100 % an Zn, Cu und Cd, sowie rund 60 % an Mn und Ni aus den Aschen und Schlacken lösen konnte.
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Während der Verbrennung von Haushaltsmüll entstehen größere Mengen an Reststoffen wie Aschen und Schlacken, deren Entsorgung aufgrund der hohe Schwermetallkonzentrationen aufwendig und kostenintensiv ist. Heutzutage en-den diese Reststoffe auf Deponien, was mit einem Verlust von potentiell wertvollen Metallen einhergeht. Die biologische Laugung von diesen Stoffen kann eine umwelt-freundliche und kostengünstige Alternative zur Entsorgung darstellen und bietet im Vergleich zu konventionellen Methoden der Metallrückgewinnung Vorteile wie einen geringeren Einsatz von Säuren, keine Emission von giftigen Gasen und eine niedrigere Prozesstemperatur. Acidophile Bakterien wie Acidithiobcillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans und Leptospirillum ferrooxidans können Metalle durch en-zymatische Oxidation von Eisen oder Schwefel lösen und wurden in dieser Arbeit auf ihre Effektivität untersucht. Anhand erster Ergebnisse konnte festgestellt werden, dass A. ferrooxidans bis zu 100 % an Zn, Cu und Cd, sowie rund 60 % an Mn und Ni aus den Aschen und Schlacken lösen konnte.
Aktives Vorbeugen von Bränden durch beschädigte Akkus in der Ersatzbrennstoffproduktion mit dem Lindner Feuer-Präventionssystem
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Eines der aktuellsten Probleme in der Aufbereitung von Abfällen zu Ersatzbrennstoffen (EBS) ist das hohe Brandrisiko, größtenteils bedingt durch die ständig steigende Anzahl an Lithiumbatterien im Restmüll. Werden diese beschädigt, kann eine chemische Reaktion in Gang gesetzt werden, welche zu enorm hohen Temperaturen führt. Dieser Umstand kann einerseits zu schweren Beschädigungen der Anlage und schlimmstenfalls zu einem Großbrand führen. Um diese Gefahrenquellen zu minimieren, erkennt das Lindner FPS (Feuer-Präventionssystem) überhitzte Partikel im Materialstrom, kühlt diese auf ein ungefährliches Niveau oder ermöglicht die sichere manuelle Entnahme von nicht kühlbaren Objekten.
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Eines der aktuellsten Probleme in der Aufbereitung von Abfällen zu Ersatzbrennstoffen (EBS) ist das hohe Brandrisiko, größtenteils bedingt durch die ständig steigende Anzahl an Lithiumbatterien im Restmüll. Werden diese beschädigt, kann eine chemische Reaktion in Gang gesetzt werden, welche zu enorm hohen Temperaturen führt. Dieser Umstand kann einerseits zu schweren Beschädigungen der Anlage und schlimmstenfalls zu einem Großbrand führen. Um diese Gefahrenquellen zu minimieren, erkennt das Lindner FPS (Feuer-Präventionssystem) überhitzte Partikel im Materialstrom, kühlt diese auf ein ungefährliches Niveau oder ermöglicht die sichere manuelle Entnahme von nicht kühlbaren Objekten.
Chemisches Recycling – neue Verfahren und neue Player in der Abfallwirtschaft? Stand und Ausblick
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Die nahezu täglichen Bilder über teilweise unfassbare Verschmutzungen von Meeren, Flüssen und urbanem Raum mit verschiedenartigsten Kunststoffabfällen haben sowohl auf politischer Ebene wie auch auf rechtlicher und technischer Ebene richtungsweisende Reaktionen ausgelöst: Die Europäische Union hat mit ihrer Kunststoffstrategie, mit der Richtlinie über Einwegartikel aus Kunststoffen und mit der Forderung nach einem Mindestrezyklatgehalt in Kunststoffgetränkegebinden aus globaler Sicht eine Vorreiterrolle eingenommen und umweltpolitisch starke Akzente gesetzt. Hersteller von Verpackungen aus Kunststoffen, Kunststoffproduzenten aber auch die chemische Industrie als Hersteller diverser Grundstoffe sind durch die globale Berichterstattung über das Kunststoffabfallproblem sowohl medial als auch aus rechtlicher Sicht unter Handlungsdruck geraten.
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Die nahezu täglichen Bilder über teilweise unfassbare Verschmutzungen von Meeren, Flüssen und urbanem Raum mit verschiedenartigsten Kunststoffabfällen haben sowohl auf politischer Ebene wie auch auf rechtlicher und technischer Ebene richtungsweisende Reaktionen ausgelöst: Die Europäische Union hat mit ihrer Kunststoffstrategie, mit der Richtlinie über Einwegartikel aus Kunststoffen und mit der Forderung nach einem Mindestrezyklatgehalt in Kunststoffgetränkegebinden aus globaler Sicht eine Vorreiterrolle eingenommen und umweltpolitisch starke Akzente gesetzt. Hersteller von Verpackungen aus Kunststoffen, Kunststoffproduzenten aber auch die chemische Industrie als Hersteller diverser Grundstoffe sind durch die globale Berichterstattung über das Kunststoffabfallproblem sowohl medial als auch aus rechtlicher Sicht unter Handlungsdruck geraten.
KASKADE - Enzymatischer Abbau persistenter Mineralölkohlenwasserstoffe
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2020)
Die mikrobielle in situ Sanierung stellt ein vielversprechendes Konzept zur Dekontamination von Ölverunreinigungen dar. Generell werden Mineralöl-kohlenwasserstoffe durch endogene Mikroorganismen vergleichsweise schnell abgebaut. Allerdings können sich in Folge persistente Schadstofffraktionen anreichern. Enzyme haben sich als vielversprechendes Agens für den Abbau von persistenten Kontaminanten herausgestellt. In dieser Studie werden enzymatische Verfahren zur Metabolisierung von schwer abbaubaren Erdölfraktionen entwickelt, wodurch diese einer Mineralisierung durch endogene Mikroorganismen zugänglich gemacht werden.
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Die mikrobielle in situ Sanierung stellt ein vielversprechendes Konzept zur Dekontamination von Ölverunreinigungen dar. Generell werden Mineralöl-kohlenwasserstoffe durch endogene Mikroorganismen vergleichsweise schnell abgebaut. Allerdings können sich in Folge persistente Schadstofffraktionen anreichern. Enzyme haben sich als vielversprechendes Agens für den Abbau von persistenten Kontaminanten herausgestellt. In dieser Studie werden enzymatische Verfahren zur Metabolisierung von schwer abbaubaren Erdölfraktionen entwickelt, wodurch diese einer Mineralisierung durch endogene Mikroorganismen zugänglich gemacht werden.
Ökobilanzielle Betrachtung der Altlampenverwertung
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Im Rahmen einer für die Lightcycle Retourlogistik und Service GmbH durchgeführten Studie wurde für die Altlampen-Behandlung und die nachgelagerten Verwertungspfade eine Quecksilber-Bilanz erstellt. Im Rahmen einer Ökobilanz wurden außerdem die ökologischen Wirkungen der gesamten Recyclingkette ermittelt. Hauptziel der Altlampenbehandlung ist die Abscheidung des in den Lampen enthaltenen Quecksilbers und die Kreislaufführung der verwendeten Materialien. Das bestehende System des Altlampenrecyclings in Deutschland erreicht dabei eine sehr hohe Quecksilberabscheidung. Über 95 % des in den Altlampen enthalte-nen Quecksilbers wird dem Stoffkreislauf durch Beseitigung entzogen und etwa 90 % der Lampenmaterialien können nach der Behandlung einer stofflichen Verwertung zugeführt werden. Durch diese stoffliche Verwertung erzielt die Behandlung von rund 8.000 t Altlampen aus der Rücknahme in Deutschland eine Klimaentlastung von ca. 7.000 t CO2-Äq.
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Im Rahmen einer für die Lightcycle Retourlogistik und Service GmbH durchgeführten Studie wurde für die Altlampen-Behandlung und die nachgelagerten Verwertungspfade eine Quecksilber-Bilanz erstellt. Im Rahmen einer Ökobilanz wurden außerdem die ökologischen Wirkungen der gesamten Recyclingkette ermittelt. Hauptziel der Altlampenbehandlung ist die Abscheidung des in den Lampen enthaltenen Quecksilbers und die Kreislaufführung der verwendeten Materialien. Das bestehende System des Altlampenrecyclings in Deutschland erreicht dabei eine sehr hohe Quecksilberabscheidung. Über 95 % des in den Altlampen enthalte-nen Quecksilbers wird dem Stoffkreislauf durch Beseitigung entzogen und etwa 90 % der Lampenmaterialien können nach der Behandlung einer stofflichen Verwertung zugeführt werden. Durch diese stoffliche Verwertung erzielt die Behandlung von rund 8.000 t Altlampen aus der Rücknahme in Deutschland eine Klimaentlastung von ca. 7.000 t CO2-Äq.
Mobile Abwasserreinigungsanlage in der Altlastensanierung
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Hohe Kosten für die Grundwasserreinigung von Altstandorten, die sich üblicherweise bei Sanierungsbeginn ergeben, können durch einen mobilen Anlagenaufbau deutlich verringert werden. Durch ein mobiles und kompaktes Konzept der Reinigungsanlage entfallen die anfänglich hohen Investitionskosten für einen stationären Infrastrukturaufbau. Ein flexibel einsetzbares Container-System kann punktuell und gezielt am gewünschten Ort eingerichtet und mit wenig Aufwand umgestellt werden, was erhebliche Vorteile bei zeitgleichen Bebauungsmaßnahmen der zu sanierenden Flächen bringt. Es wird der konzeptionelle Aufbau einer derartigen mobilen Anlage zur Schwermetallentfrachtung beschrieben. Materienrechtliche Aspekte mobiler Einrichtungen werden in diesem Artikel nicht behandelt.
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Hohe Kosten für die Grundwasserreinigung von Altstandorten, die sich üblicherweise bei Sanierungsbeginn ergeben, können durch einen mobilen Anlagenaufbau deutlich verringert werden. Durch ein mobiles und kompaktes Konzept der Reinigungsanlage entfallen die anfänglich hohen Investitionskosten für einen stationären Infrastrukturaufbau. Ein flexibel einsetzbares Container-System kann punktuell und gezielt am gewünschten Ort eingerichtet und mit wenig Aufwand umgestellt werden, was erhebliche Vorteile bei zeitgleichen Bebauungsmaßnahmen der zu sanierenden Flächen bringt. Es wird der konzeptionelle Aufbau einer derartigen mobilen Anlage zur Schwermetallentfrachtung beschrieben. Materienrechtliche Aspekte mobiler Einrichtungen werden in diesem Artikel nicht behandelt.
Chlor-Plattform – Verwertung chlorhaltiger Kunststoffabfälle und Rückgewinnung kritischer Metalle
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2020)
Durch die Verwertung von verschiedenen chlorhaltigen Kunststoffabfällen ist es möglich, eine ökonomische und ökologische Rückgewinnung von "Kritischen Metallen" mit einer innovativen technischen Lösung darzustellen.
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Durch die Verwertung von verschiedenen chlorhaltigen Kunststoffabfällen ist es möglich, eine ökonomische und ökologische Rückgewinnung von "Kritischen Metallen" mit einer innovativen technischen Lösung darzustellen.
Bioleaching von Hüttenstäuben mit schwefeloxidierenden Bakterien
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2020)
Im Zuge der Stahlproduktion fallen Neben- bzw. Abfallprodukte an, die aufgrund diverser Störelemente nicht oder nur schwer in den Hüttenkreislauf re-zirkuliert werden können. Durch das gezielte Herauslösen von beispielsweise Zink, soll es möglich werden, Hüttenstäube in die Prozesskette rückzuführen. Bioleaching bietet hierfür eine umweltfreundliche Möglichkeit, die Konzentration bestimmter Störelemente in Abfallstoffen mit Hilfe von Mikroorganismen deutlich zu verringern. Ziel des Projekts ist es, die störenden Nichteisenmetalle durch den Einsatz von schwefel-oxidierenden Bakterien zu laugen und gleichzeitig so wenig Eisen wie möglich in Lösung zu bringen. Dadurch könnten die Recyclingraten dieser Nebenprodukte in der Stahlindustrie erhöht werden. Um Bioleaching auch wirtschaftlich darstellen zu können, ist es notwendig, die erforderliche Schwefelmenge sowie die Laugungszeit und -effizienz zu optimieren.
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Im Zuge der Stahlproduktion fallen Neben- bzw. Abfallprodukte an, die aufgrund diverser Störelemente nicht oder nur schwer in den Hüttenkreislauf re-zirkuliert werden können. Durch das gezielte Herauslösen von beispielsweise Zink, soll es möglich werden, Hüttenstäube in die Prozesskette rückzuführen. Bioleaching bietet hierfür eine umweltfreundliche Möglichkeit, die Konzentration bestimmter Störelemente in Abfallstoffen mit Hilfe von Mikroorganismen deutlich zu verringern. Ziel des Projekts ist es, die störenden Nichteisenmetalle durch den Einsatz von schwefel-oxidierenden Bakterien zu laugen und gleichzeitig so wenig Eisen wie möglich in Lösung zu bringen. Dadurch könnten die Recyclingraten dieser Nebenprodukte in der Stahlindustrie erhöht werden. Um Bioleaching auch wirtschaftlich darstellen zu können, ist es notwendig, die erforderliche Schwefelmenge sowie die Laugungszeit und -effizienz zu optimieren.
Emissionsmessungen an Bioabfallbehandlungsanlagen
© Universität Stuttgart - ISWA (12/2019)
Zum 01.01.2015 wurde deutschlandweit nach § 12 Kreislaufwirtschaftsgesetz flächendeckend die getrennte Erfassung von Bioabfällen aus Haushalten gefordert. Seither steigt noch immer der Bedarf an Behandlungskapazität für die steigenden Biogutmengen in Baden-Württemberg. Zur Anwendung kommen dabei überwiegend die Techniken der aeroben Kompostierung und der anaeroben Vergärung, meist auch in Kombination. Aufgrund der Randbedingungen der beiden Technologien lassen sich unterschiedliche Kriterien definieren um deren Hochwertigkeit zu evaluieren.
© Universität Stuttgart - ISWA (12/2019)
Zum 01.01.2015 wurde deutschlandweit nach § 12 Kreislaufwirtschaftsgesetz flächendeckend die getrennte Erfassung von Bioabfällen aus Haushalten gefordert. Seither steigt noch immer der Bedarf an Behandlungskapazität für die steigenden Biogutmengen in Baden-Württemberg. Zur Anwendung kommen dabei überwiegend die Techniken der aeroben Kompostierung und der anaeroben Vergärung, meist auch in Kombination. Aufgrund der Randbedingungen der beiden Technologien lassen sich unterschiedliche Kriterien definieren um deren Hochwertigkeit zu evaluieren.
