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Stoffstrommanagement von biogenen Haushaltsabfällen

Stoffstrommanagement von biogenen Haushaltsabfällen
Projektteam:

Bulach, Winfried (Dissertation)

Starttermin:

2011

Endtermin:

2015

Forschungsbereich:

Energie - Ressourcen, Technologien, Systeme

Projektbeschreibung

Die Wahrnehmung von Bioabfall als Abfallstoff hat sich in den letzten Jahren stark gewandelt. Bioabfall wird nun als Ressource und nicht mehr als Abfallstoff gesehen. Aus diesem Grund hat der Gesetzgeber 2012 das novellierte Kreislaufwirtschaftsgesetz verabschiedet, welches eine separate Erfassung biogener Haushaltsabfälle ab 2015 zur Pflicht macht. Laut Schätzungen könnte dies zu einer Verdoppelung der erfassten Bioabfallmenge führen. Der deutsche Anlagenpark hat nicht genug Behandlungskapazität für diesen Zuwachs, weshalb neue Anlagen gebaut werden müssen. Um entscheiden zu können, welche Anlagen gebaut werden sollten, untersucht dieses Projekt die Frage „Wie lassen sich Bioabfälle aus ökologischer und ökonomischer Sicht am effizientesten verwerten?“.

Die gesamte Prozesskette von der Sammlung bis zur Verbringung der entstehenden Behandlungsprodukte wird mittels Ökobilanz nach ISO 14040/44 und Ökoeffizienzbewertung nach ISO 14045 untersucht, um die genannte Frage zu beantworten. In einer Literaturrecherche zum Stand der Technik werden die notwendigen Daten und in einer weiteren Recherche zum Stand der Wissenschaft die vorhandenen Datenlücken identifiziert. Die vorhandenen Datenlücken werden über eine Datenerhebung des gesamten deutschen Anlagenparks (Rücklaufquote von fast 70 %) und über gezielte Anfragen zu Daten für Anlagenbau, Biogasverwertung und anderen Prozessen geschlossen. Im Zuge der Datenerhebung werden die zu untersuchenden Anlagentypen durch die Parameter Temperatur (Mesophil / Thermophil), Feststoffgehalt (Nass / Trocken) und Fahrweise (Kontinuierlich / Diskontinuierlich) differenziert (z.B. steht TTK für Thermophil, Trocken, Kontinuierlich). Als Vergleichsanlagen werden die geschlossene und die offene Kompostierung, sowie zur Analyse der Inputwirkung auch Nicht-Biotonnenabfallanlagen und Grüngutvergärungsanlagen herangezogen. Auf Basis der Daten werden Modelle der einzelnen Prozessketten erstellt um Umweltwirkungen zu berechnen. Die Abbildung der humusreproduzierenden Wirkung des Kohlenstoffs in den Behandlungsprodukten ist ein weiterer Schwerpunkt um Kompostierung und Vergärung vergleichen zu können. Hier wird ein Gutschriftenschlüssel entwickelt um die Wirkung praxisnah abzubilden.

Die Auswertung der Umweltwirkungen erfolgte mit sieben Midpointwirkungskategorien, den drei Endpointindikatoren und dem aggregierten Gesamtindikator aus der ReCiPe-Wirkungsabschätzungs-methode. Die TTD-Technologie ist laut Berechnungen die umweltfreundlichste Option.

Im Kostenvergleich sind Praxisdaten aus der Erhebung und aus Literaturquellen zusammengefasst worden. Als ökonomisch beste Option ist die MNK-Technologie identifiziert worden.

Für die Ökoeffizienzbewertung ist eine doppelte Normierung entwickelt worden, um Ökoeffizienzportfolios erstellen zu können. Die ökoeffizienteste Anlage zur Behandlung von Biotonnenabfall ist die TTK-Option, welche aus ökonomischen Gründen (Minimaldurchsatz notwendig) allerdings nur für große Abfallströme geeignet ist. Dahinter liegen für kleinere Ströme die geschlossene Kompostierung und dann, als zweitbeste Vergärungsoption, die TTD-Anlagen.

Ein Vergleich auf gesamtwirtschaftlicher Ebene zwischen TTD- (ökologischste), MNK- (ökonomischste) und TTK (ökoeffizienteste) zeigt, dass die TTK-Anlage, abgesehen von einer Kategorie, immer nur geringfügig schlechtere Umweltwirkungen hat als die TTD-Option, weshalb sie, mit obigen Einschränkungen, in dieser Arbeit als beste Verwertungsoption für Bioabfälle empfohlen wird.

Administrative Daten

Referent: Prof. Dr. Liselotte Schebek
Koreferent: Prof. Dr. Johannes Jager
Bezugnehmende Projekte: BioEnergieDat
Doktoranden bei ITAS: siehe Promovieren am ITAS

Kontakt

Dr. Winfried Bulach
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe