Die Knappheit von fossilem Brennstoff wächst von Jahr zu Jahr. Daher wird die Bedeutung der sogenannten Sekundärbrennstoffe in der Industrie immer größer. Nicht nur die Knappheit der fossilen Brennstoffe spielt dabei eine Rolle, sondern auch kreislaufwirtschaftliche Faktoren.  Sekundärbrennstoffe, auch bekannt als Ersatzbrennstoffe, werden aus Abfällen hergestellt. Sie können flüssig oder fest sein und sowohl aus Abfallgemischen von Haushalten als auch aus Gewerbe und Industrie gewonnen werden. Dabei handelt es sich um Abfälle, die anderweitig im Sinne des Recyclings nicht mehr verwertet werden können.

Sekundärbrennstoffe werden anstelle von fossilen Brennstoffen und überwiegend in Industrie- Heiz- und Zementkraftwerken genutzt. Entweder werden sie direkt verfeuert oder mitverbrannt. Hier werden diverse thermische Verfahren angewendet, zum Beispiel die Wirbelschichtfeuerung, die Rostfeuerung, die Mitverbrennung oder die Verwertung in Zementwerken. Um den verschiedenen thermischen Verfahren gerecht zu werden müssen unterschiedliche Parameter eingehalten werden. Darunter fallen der Heizwert, der Glührückstand, der Chlorgehalt und der Ascheanteil. Ebenfalls wichtig sind der Feuchtigkeitsgehalt und die Korngröße.

Ersatzbrennstoffe bringen gegenüber fossilen Brennstoffen einige Vorteile.

Durch sie kann der Heizwert erhöht werden und der Energiegehalt der Abfälle optimal ausgenutzt werden. Unsere KRÖGER Greifer eignen sich besonders wegen ihrer führenden Hebetechnik und Wartungsfreiheit für den Einsatz in Verbrennungsanlagen von Ersatzbrennstoffen. Sie sind kompakt und für enge Platzverhältnisse im Vollautomatikbetrieb entwickelt.

Durch die gleichbleibende Qualität der Sekundärbrennstoffe, kann ein planbarerer Verbrennungsprozess erfolgen. Sie bieten eine sichere thermische Verwertung von Abfällen durch Stör- und Schadstoffentfrachtung.

Auch in der ökologischen Betrachtung sind Ersatzbrennstoffe ein Gewinn für die Industrie.

Die thermische Verwertung ist laut Keislaufwirtschaftsgesetz und der darin festgelegten fünfstufigen Abfallhierarchie nach dem Recycling die effizienteste und umweltfreundlichste Abfallbehandlungsmethode. Durch sie wird nicht nur die Abfallentsorgung unterstützt, sondern bringt auch weiteren Nutzen in Form von zusätzlicher Energie, Dampf und Wärme. Natürliche Ressourcen werden geschont, indem Ersatzbrennstoffe primäre Energieträger ersetzen. Emissionsschutzrechtliche Auflagen sichern die Einhaltung wichtiger Umweltstandards beim Anlagenbetrieb.

In Deutschland dürfen keine Kunststoffe mehr deponiert werden. Daher ist Recycling wichtiger denn je. Besonders bei Kunstoffen stellt sich dies als schwierig heraus. 2019 wurden 99,4% der Kunststoffabfälle verwertet. Von den insgesamt 6,28 Millionen Tonnen wurden 2,93 Millionen Tonnen (46,6%) werk- und rohstofflich genutzt, 3,31 Millionen Tonnen (52,8%) energetisch verwertet, heißt in Müllverbrennungsanlagen verbrannt oder als Ersatzbrennstoff genutzt, und 40.000 Tonnen (0,6%) wurden beseitigt, also deponiert oder in Anlagen ohne hinreichende Auskopplung von Energie verbrannt.

Die Recyclingquote bei Abfällen aus der Kunststofferzeugung und Kunststoffverarbeitung liegt bei 82% beziehungsweise 94%. Kunststoffabfälle aus privaten Haushalten werden zu 33% stofflich verwertet und industrielle zu 47%. Die höhere Quote bei den Industriebabfällen kommt daher, dass diese meist sauberer sind.

Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle

Aufkommen und Verbleib von Kunststoffabfällen

Recycling ist mit hohen Investitionskosten verbunden. Der Verbrauch von Energie, Wasser und Betriebsmitteln muss ebenfalls effizienter und wirtschaftlicher gemacht werden. Diese Hürden müssen nach und nach überwunden werden.

Kunststoffrecycling ist ein komplexes Verfahren. Kunststoffe bestehen aus Molekülketten, auch Polymere genannt. Diese sind zusammengesetzt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und zum Teil auch aus Sauerstoff und Stickstoff. Sie sind dafür zuständig, um die gewünschten Eigenschaften des Kunststoffes zu erzeugen, wie zum Beispiel Biegsamkeit, Dehnbarkeit oder Feuerbeständigkeit. Für die Feuerbeständigkeit werden Additive hinzugefügt, welche hochwertiges Recycling erschweren oder auch verhindern. Farbpigmente verschmelzen in recycelten Kunststoffen zu einem Grau. Chemikalien, wie Flammenhemmer, möchte man ebenfalls nicht in den Recyclingkreislauf einführen.

Die wesentlichen Problemfelder für Kunststoffrecycling sind also Störstoffe, eingeschränktes Farbspektrum, Geruch und mögliche Kontaminationen.

Ähnliche Probleme für mechanisches Recycling stellen dünne mehrschichtige Folien dar. Die unterschiedlichen Kunststoffschichten können nicht voneinander getrennt werden und werden daher zumeist verbrannt.

Als Spezialist für Wasch-, Trocken- und Trenntechnik im Kunststoff-Recycling unterstützt METZEN Betreiber von Recycling-Anlagen kompetent und zuverlässig beim Ausbau und der Optimierung bestehender Recycling-Anlagen als auch bei der Erstellung kompletter Neuanlagen zur Umsetzung nachhaltiger Wirtschaftskreisläufe und effizienterer, ressourcenschonender Wertstoffnutzung.

So entwickelt und baut METZEN beispielsweise Anlagen und Komponenten für das Kunststoffrecycling von Kunststoff-Folien, PET Flaschen und sonstigen Kunststoffen erarbeitet passgenaue Lösungen für typische Recycling-Prozesse wie etwa Trennen – Waschen – Fördern – Bunkern.

Wenn man von Kunststoffverwertung spricht, spricht man von drei verschiedene Arten:

1. Energetische Verwertung

Die energetische Verwertung wird als kein echtes Recycling angesehen. Stattdessen werden die Kunststoffe zur Energiegewinnung und fast ausschließlich verbrannt. Der Heizwert von Kunststoff entspricht dabei dem von Steinkohle.

2. Werkstoffliche Verwertung

Die werkstoffliche Verwertung ist ausschließlich für Thermoplaste geeignet. Diese lassen sich mehrfach einschmelzen. Wenn dieser Prozess zu oft wiederholt, wird, gibt es einen fortschreitenden Qualitätsverlust, daher auch Downcycling genannt. Noch schwieriger wird es, wenn verschiedene Kunststoffe vermischt werden. Hierbei entstehen ein starker Qualitätsverlust und schlechte mechanische Eigenschaften.

Werkstoffliche Verwertung wird nur dort eingesetzt, wo große Mengen sortenreiner Kunststoff vorhanden sind. Zum Beispiel werden aus Verpackungen wie Schaumstoff, auch Schaumpolystyrol genannt, Polystyrol-Beton hergestellt. 2010 wurde diese Kunststoffart zu 70% wiederverwertet.

3. Rohstoffliche Verwertung

Rohstoffliche Verwertung ist im Verhältnis sehr gering vertreten. Hierbei können Kunststoffe durch Pyrolyse wieder in ihre Ursprungs-Monomere oder andere petrochemisch verwertbare Stoffe (Methanol, Synthesegase) zerlegt werden. Monomere können dabei nur aus sortenreinen Kunststoffen erzeugt werden. Dabei gibt es zwei Verfahren, das Hamburger Verfahren, dass der Rückgewinnung von Monomeren sowie petrochemischen Rohstoffen dient, und degrative Extrusion, welche die Gewinnung von rohstofflich verwertbaren Gasen, Wachsen und Ölen aus vermischten Kunststoffabfällen ermöglicht.

Beide Verfahren sind vorwiegend für das Recycling gemischter Abfälle, welche schwer zu trennen sind, geeignet.

Mit steigenden Mengen des recycelten Kunststoffes wird die Effizients und die Wirtschaftlichkeit erhöht und Recyclinganlagen lohnen sich mehr.

Quellen:

https://www.maschinenbau-wissen.de/skript3/werkstofftechnik/kunststoffe/431-kunststoffrecycling

https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/abfall-und-recycling/recycling/27543.html

https://www.umweltbundesamt.de/daten/ressourcen-abfall/verwertung-entsorgung-ausgewaehlter-abfallarten/kunststoffabfaelle#kunststoffe-produktion-verwendung-und-verwertung

Vor hunderten Jahren im Mittelalter wurde der Müll der Menschen einfach auf die Straße gekippt. Heute im 21. Jahrhundert ist die Müllentsorgung ein komplexer Ablauf, in dem viele Stationen durchlaufen werden. Den wichtigsten Part in der Abfallentsorgung übernehmen dabei die Müllverbrennungsanlagen. Auf Haushaltsmüll bezogen produziert jeder Deutsche pro Jahr ungefähr 600kg Haushaltsmüll, Tendenz steigend. Dazu kommt der Industriemüll aus ganz Deutschland und den europäischen Nachbarländern. Um diese große Menge zu bewältigen gibt es in Deutschland 68 Müllverbrennungsanlagen mit einer Gesamtkapazität von 20,6 Tonnen. Seit 2005 dürfen Abfälle nicht mehr unbehandelt deponiert werden, was den Müllverbrennungsanlagen eine besonders hohe Bedeutung zukommen lässt.

Aufbau einer Müllverbrennungsanlage

In den Müllverbrennungsanlagen angekommen wird der Abfall zunächst mithilfe einer Brückenwaage gewogen um das genaue Abfallgewicht festzustellen, bevor er in der Müllentladehalle entladen wird und auf Rutschen, meist auch zusätzlich durch einen Zerkleinerer, in den Müllbunker befördert wird.

Durch einen Greifkran bestehend aus einem Kran und einen Greifer, wird der Abfall über einen Aufgabetrichter der Feuerung in der Verbrennungsanlage zugefügt. Charakteristisch für die Greifer, wie KRÖGER Greifertechnik sie herstellt, ist die Kapazität beziehungsweise das Fassungsvermögen, welches trotz des Gewichts des Greifers die maximale Hubkraft des Krans nicht übersteigt, sowie die Wartungsfreiheit die KRÖGER Greifertechnik gewährleistet. So kann die Feuerung konsequent weiter mit Abfall versorgt werden.

In der Verbrennungsanlage fällt die übrig gebliebene Schlacke in den Schlackebunker. Der heiße Rauch, der durch die Feuerung entsteht, wird verwendet um heißen Wasserdampf zu erzeugen, welcher Turbinen antreibt um Strom zu erzeugen oder als Fernwärme zum Heizen verwendet wird.

KRÖGER Greifertechnik Seilgreifer

In der Verbrennungsanlage fällt die übrig gebliebene Schlacke in den Schlackebunker. Der heiße Rauch, der durch die Feuerung entsteht, wird verwendet um heißen Wasserdampf zu erzeugen, welcher Turbinen antreibt um Strom zu erzeugen oder als Fernwärme zum Heizen verwendet wird.

Der eigentliche Rauch gelangt in eine Rauchgasreinigungsanlage. Dort wird er nach selektiver katalytischer Reduktion oder nach selektiver nicht katalytischer Reduktion in eine Filteranlage geleitet in der der Staub abgeschieden wird. Am Ende durchläuft er noch eine chemische/adsorptive und/oder katalytische Reinigung zum Abscheiden von Schadstoffen, wie HCI, SO2, Schwermetalle und Dioxine. Über den Schornstein gelangen die gereinigten Rauchgase dann an die Außenluft.

Grafik zum Aufbau einer Müllverbrennungsanlage

Ökologische Aspekte einer Müllverbrennungsanlage

Einer der wichtigsten Aspekte in der Müllverbrennung sind die Abgase. Dadurch dass unbekannte Inhaltsstoffe verbrannt werden, variiert die Zusammensetzung des Rauchgases. Man kann also nie sagen wie viel Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Schwefeloxide im Rauchgas enthalten sind. Auch hochtoxische Stoffe wie polychlorierte Dibenzodioxine können in sehr geringen Konzentrationen vorkommen. In der Vergangenheit wurden für die Ausbreitung dieser Stoffe in der Umwelt die Müllverbrennungsanlagen verantwortlich gemacht. Dies wurde inzwischen jedoch widerlegt, da Dioxine hydrophob sind. Das heißt da viel Wasserdampf in den Abgasen ist, drängen die Dioxinmoleküle an die mitausgestoßenen Staubpartikel. Gemessen wurde aber nur die Dioxinkonzentration an der Luft, weshalb die Messwerte nicht dem Ausstoß der Müllverbrennungsanlagen entsprechen kann.

Nach der Verbrennung des Mülls bleiben feste Rückstände zurück. Ca. 30% dieser Rückstände sind Aschen und Schlacken. Schlacken werden deponiert, zum Abfüllen von stillgelegten Minen benutzt oder als Baustoffe für Dämme und Straßen recycelt. Filterstäube hingegen werden fast ausschließlich in Salzbergwerke eingelagert.

Größte Müllverbrennungsanlage der Welt in China

Alternativen zur Müllverbrennung

Die einfachste Methode weniger Müll zu verbrennen ist die Vermeidung von Müll, also weniger Müll zu produzieren. Ein weiterer Weg ist Recycling. Derzeit werden nur 16% des entstehenden Mülls recycelt. Es ist nur möglich sortenreine Kunststoffe zu gleichwertigen Kunstoffen zu recyclen. Eine weitere Alternative Müll zu verwerten ist Downcycling. Dabei werden nicht sortenreine Kunststoffe verwertet.

„Nach Unwetter – Müllverbrennungsanlagen stehen unter Druck“

Vor ein paar Wochen wurde Nordrheinwestfalen von großen Unwettern und Überschwemmungen überwältigt. Seit dem türmen sich die Müllberge in den von den Überschwemmungen betroffenen Gebieten. Diese Müllberge müssen schnellstmöglich beseitigt werden, auch aus hygienischen Gründen.

Die MVA in Bonn hat bereits 3000 Tonnen Müll angenommen. Dennoch müssen weitere Kapazitäten geschaffen werden. Aktuell können 200 Tonnen täglich angenommen werden. Schwierigkeit dabei ist, dass der durchnässte Müll zwischengelagert werden muss und nur nach und nach verbrannt werden kann. Der Grund hierfür ist die Feuchtigkeit des Abfalls. Nasser Abfall brennt sehr schlecht und muss mit brennbarem Müll gemischt werden.

Obwohl Deutschland Weltmeister im Mülltrennen ist, macht dies in dieser Situation keinen Sinn, da Sperrmüll und Holz sehr stark verunreinigt sind mit Schlamm.

Noch ist nicht klar wie viel Müll am Ende entsorgt werden muss. Durch optimierte Abläufe werden nach und nach mehr Kapazitäten geschaffen, um gegen die Müllberge anzukommen.

Quellen:

BMU (2021): https://www.bmu.de/themen/wasser-abfall-boden/abfallwirtschaft/abfallbehandlung-abfalltechnik/muellverbrennung

NABU (2021): https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/abfall-und-recycling/verbrennung/index.html

WDR (2021): https://www1.wdr.de/nachrichten/rheinland/hochwasserabfall-muss-schnell-entsorgt-werden-100.html

DW (2021): https://www.dw.com/de/m%C3%BCllverbrennung-in-deutschland-entsorgung-mit-risiken/a-50759483

Polis (2021): http://polis-magazin.com/2019/03/muellheizkraftwer-der-zukunft-aus-unbrauchbar-wird-wertvoll/