Abgeschlossene Projekte

Biologische Behandlung

Speicherung und flexible Betriebsmodi zur Schonung wertvoller Ressourcen und zum Ausgleich von Stromschwankungen bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien in Baden-Württemberg (BioenergieFlex BW)
Projektlaufzeit
2012 - 2016
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
BioflexBei einer Energieversorgung mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien  am Stromverbrauch ist es notwendig, die fluktuierende Erzeugung von Windenergie und Photovoltaik bedarfsgerecht zu integrieren sowie den daraus resultierenden zusätzlichen Speicherbedarf näher zu analysieren. Biomasse und insbesondere Biogas eignet sich aufgrund der Regelbarkeit von Biogasanlagen und der kostengünstigen Gasspeicherung ausgezeichnet für die Bereitstellung von Ausgleichskapazitäten und damit zur Integration von fluktuierenden Energieträgern. Ziel des Projekts ist es die Regelbarkeit der Biogasanlagen mit Hilfe von versuchs- und modellbasierten Ansätzen zu untersuchen und ein Tool für optimierten Fahrplaneinsatz für Biogasanlagen zu entwickeln. Dabei soll zunächst die bedarfsorientierte Biogasproduktion mittels flexiblem Fütterungsmanagement untersucht werden. Hierfür  werden Versuche im labortechnischen Maßstab mit verschiedenen Substraten und unterschiedlichen Fütterungszyklen durchgeführt. Im nächsten Schritt wird ein Optimierungstool entwickelt, welches an Hand von Strompreisprognosen und vorhandenen Speicherkapazitäten Fahrpläne für flexible Fahrweise von Biogasanlagen entwickelt. Auf dieser Grundlage kann dann eine ökonomische Bewertung der Flexibilisierung  von Biogasanlagen erzielt werden: Biogasanlagenbetreiber können durch die Anwendung des Tools die möglichen Mehrerlöse bei einer Flexibilisierung ihrer Biogasanlage berechnen.

 

Einflussgrößen auf die separate Bioabfallerfassung unter besonderer Berücksichtigung der Qualität

Projektlaufzeit
2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
bioabfallerfassungDas Projekt „Einflussgrößen auf die separate Bioabfallerfassung unter besonderer Berücksichtigung der Qualität“ wird im Arbeitsausschuss „Biologische Abfallbehandlung“ der EdDE e. V. bearbeitet. Hierzu hat die EdDE e. V. die Universität Stuttgart und das Ingenieurbüro für Sekundärrohstoffe und Abfallwirtschaft (ISA, Ralf Gottschall) mit der Durchführung des Projektes beauftragt. Hierbei sollen die Einflussgrößen auf die getrennte Bioabfallerfassung unter besonderer Berücksichtigung der Fremdstoffe herausgearbeitet werden.

Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund der flächendeckenden Einführung der getrennten Bioabfallsammlung interessant, da zukünftig mehr Mengen gesammelt, behandelt und verwertet werden müssen. In diesem Zusammenhang kommt gerade der Thematik der Fremdstoffe in Bioabfällen bzw. Komposten und Gärprodukten eine große Bedeutung zu.

Über die Auswertung von Quellen, eigenen Untersuchungsergebnissen und mit Hilfe eines Fragebogens werden die Einflussgrößen auf die Qualität bzw. die Fremdstoffgehalte direkt bei den relevanten Stakeholdern ermittelt. Zu den relevanten Stakeholdern gehören Gebietskörperschaften und Betreiber in ganz Deutschland. Die Auswertung ermöglicht es, relevante Kriterien für die Gewährleistung einer hohen Qualität der Bioabfälle und der hieraus hergestellten Produkte zu ermitteln, sowie Handlungsempfehlungen für Gebietskörperschaften und Anlagenbetreiber auszusprechen.

 

Biogene Gase - Unterer Lindenhof
Projektlaufzeit
2008 - 2011
Ansprechpartner
Internet
Homepage Bioenergieforschungsplattform Baden-Württemberg
Projektbeschreibung
unterer_lindenhof_kleinDas Ziel dieses Projektes ist es, vielschichtige Fragestellungen für eine optimale energetische und Ressourcenschonende Biomasseerzeugung, Biogaserzeugung und –nutzung zu bearbeiten. Hierzu gehört u.a. die Entwicklung einer Optimierungsstrategie für die anaeroben Vergärungsprozesse . In diesem Teilbereich wird angestrebt, die Biogasproduktion zu maximieren und gleichzeitig eine stabile und kosteneffektive Abfallbehandlung zu sichern.

Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Modellierung und Steuerung von NaWaRo- Biogasanlagen unter Einsatz einer innovativen online Messmethode mit Hilfe der NIRS- Messtechnik und um die Entwicklung des Steuerungssystems.
Entwicklung einer Technologie zur Oberflächenfunktionalisierung von Tiefziehteilen aus nachwachsenden Rohstoffen mit kurzer und mittlerer Lebensdauer
Projektlaufzeit
2008 - 2011
Ansprechpartner
Programm
„Innovationskompetenz II (PRO INNO II)“ AIF
Projektbeschreibung
aifBiokunststoffe gestatten die Nutzung nachwachsender, regenerativer Rohstoffe. Diese werden gegenwärtig vorwiegend im Bereich Verpackungstechnik und für den Spritzgussprozess eingesetzt. Zur Herstellung einer Vielzahl von technischen Bauteilen (Gehäuse, Transportbehälter, Fahrerkabinen, Innenausstattung von Wohnmobilen, Schiffen usw.) werden vor allem thermoplastische Kunststoffe verwendet. Der im Projekt hauptsächlich untersuchte neuartige Werkstoff ist ebenfalls thermoplastisch und wird ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Basis ist das Naturpolymer Lignin, welches zu etwa 30 % in jedem Baum und jeder verholzenden Pflanze durch die Photosynthese gebildet wird. Lignin ist nach der Cellulose das am häufigsten vorkommende Naturpolymer und bildet z. B. im Baumstamm eine dreidimensional vernetzte Gerüststruktur um die Cellulosefasern. Durch Lignin erhält das natürlich gewachsene Holz seine benötigte Druckfestigkeit, da diese von der Cellulosefaser nicht aufgenommen werden kann. Die Cellulosefaser kann nur Zugfestigkeiten erbringen, so dass ein Verbund aus Naturfasern (Cellulose) und Lignin einen Werkstoff ergibt, der analog einem natürlich gewachsenen Holz, kombiniert Zug- und Druckbelastungen entgegenwirken kann. Lignin ist ein Beiprodukt der papierproduzierenden Industrie und fällt weltweit jährlich zu etwa 50 Mio. Tonnen aus verschiedenen Kochprozessen an. Die bisherige Verwendung von Lignin beschränkt sich zu etwa 95 % auf dessen thermische Verwertung in Verbrennungsanlagen zur Energiegewinnung. Nur ein kleiner Teil des Lignins findet eine stoffliche Verwendung wie z. B. in der Lebensmittelindustrie.

Mischt man spezielle Arten von Lignin mit Naturfasern aus Holz, Flachs, Hanf, Sisal oder anderen Faserpflanzen, so erhält man eine unter Temperaturerhöhung verarbeitungsfähige Mischung. Diese kann auf herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen wie ein auf petrochemischem Weg hergestellter Thermoplast zu Formteilen, Profilen oder Platten verarbeitet werden.

Die im Teilprojekt am Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft untersuchten Schwerpunkte waren das biologische und chemisch- physikalische Verhalten des neuartigen Werkstoffs. Hierzu wurden zahlreiche Abbauversuche ( Respirometertests) im aeroben Milieu durchgeführt. Daneben wurden, in Zusammenarbeit mit der Materialprüfanstalt, Bewitterungsversuche, UV-Beständigkeitstests sowie weitere stoffspezifische Tests durchgeführt. Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit dem Emissionsverhalten des Werkstoffs bei erhöhten Temperaturen, wie sie z.B. im Fahrzeuginnenraum auftreten können.

 

Modellierung und Steuerung von NawaRo-Biogasanlagen unter Einsatz einer innovativen online Messmethode (NIRS), Steuerungssystem
Projektlaufzeit
2008 - 2011
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
nirsIm Rahmen der voranschreitenden Umstellung der Energieproduktion auf erneuerbare Energien, wächst auch der Bestand vor allem landwirtschaftlicher Biogasanlagen, welche mit Gülle und nachwachsenden Rohstoffen (NawaRos) betrieben werden. Vor dem Hintergrund begrenzter Flächenverfügbarkeit und mit Blick auf einen nachhaltigen Maximalausbau der biomassebasierten Vergärungstechnologie, wird das Augenmerk auch auf technische sowie systemische Weiterentwicklungen zur bestmöglichen Nutzung der Potenziale gelenkt. Dies betrifft vor allem das Potenzial an technischen - mess- sowie verfahrenstechnischen -, systemischen oder pflanzenbaulichen Verbesserungen des derzeitigen Anlagenbestands. Hier ist das Forschungsprojekt „Modellierung und Steuerung von NawaRo-Biogasanlagen“ als Teilprojekt der „Bioenergieforschungsplattform Baden-Württemberg“ angesiedelt.

Auf prozesstechnischem Niveau wurden mit dem Projekt die Möglichkeiten der Betriebsoptimierung des Vergärungsprozesses durch geeignete Regelungsstrategien unter Zuhilfenahme von Prozesssimulationen (ADM1) untersucht und im Versuch getestet. Hierbei wird sich auf die Anwendung der Nah-Infrarot-Reflexions-Spektroskopie (NIRS), welche in einem Partnerprojekt an der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie der Universität Hohenheim untersucht wird, als innovative online Messmethode bezogen. Die Online-Verfügbarkeit einer Reihe von Messgrößen durch die NIRS eröffnet die Möglichkeiten, diese Größen zukünftig direkt in die Regelung des Prozesses mit einzubinden. Die Regelung des Prozesses soll ermöglichen, den Betrieb des Vergärungsprozesses nach Betreibervorgabe zu optimieren. Handhabbarkeit, Automatisierung, Ressourceneffizienz, günstige und einfache Umsetzung sowie Sicherheit, bezüglich der Prozessstabilität, und Verlässlichkeit der Regelung sind weitere Zielgrößen der Regelungsentwicklung. So wurde am Modell eine Regelungsstrategie entwickelt, eingestellt und getestet, ohne kosten- und zeitintensive Versuchsreihen durchzuführen. Anschließend wurden Versuche an Fermentern im Labormaßstab durchgeführt. In Simulationen und ersten Betriebsversuchen konnte die grundsätzliche Funktionsweise des entworfenen Regelungskonzeptes bestätigt werden.

 

SEBE - Sustainable and Innovative European Biogas Environment
Projektlaufzeit
2010 - 2013
Ansprechpartner
Internet
Homepage Sebe
Projektbeschreibung

sebeIn der Europäischen Strategie zum Erreichen der Verpflichtungen des Kyoto Protokolls wurde als Ziel vereinbart, bis zum Jahr 2020 europaweit 20 Prozent des Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen zu decken. Eine der zukunftsweisenden Schlüsseltechnologien ist dabei die Produktion von Biogas. Doch welche Technologien, Maßnahmen und Rahmenbedingungen sind geeignet, die Biogastechnologie in Europa voranzutreiben?

Das EU Forschungsprojekt SEBE ist das größte Biogas Projekt im zentral-europäischen Raum. Vierzehn Partner aus neun Ländern, ausgehend von Österreich, Deutschland, Tschechien, Ungarn, Italien, Polen, Rumänien, der Slowakei und Slowenien, verfolgen gemeinsam das Ziel, rechtliche, technische und ökonomische Rahmenbedingungen zu identifizieren, die eine nachhaltige Entwicklung der Biogastechnologie in Europa ermöglichen.

Eine Schlüsselrolle spielt dabei der Aufbau eines Netzwerkes aus neu zu errichtenden nationalen Kompetenzzentren sowie der Know-How-Transfer in neue EU-Mitgliedsstaaten, die bisher über wenig Erfahrung mit innovativen Maßnahmen im Bereich Biogas verfügen. Der Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft der Universität Stuttgart befasst sich im besonderen mit dem innovativen Themenschwerpunkt Mikrogasnetze als einem der vielversprechenden technischen Konzepte zur effizienteren Energienutzung aus Biogas.

Darüber hinaus liegt die Teilprojektleitung für die Themenbereiche rechtliche, ökonomische und logistische Rahmenbedingungen bei der Universität Stuttgart.
Das Thema Mikrogasnetze wird ganzheitlich bzw. systembezogen bearbeitet.

Das übergreifende Ziel des Arbeitspaketes ist es, das Optimierungspotential zur Effizienzsteigerung von biogenen gasförmigen Energieträgern durch Mikrogasnetze zu identifizieren und Wissenstransferleistungen in diesem Bereich dem zentraleuropäischen Raum zur Verfügung zu stellen.

Konkret sollen im Rahmen des Arbeitspakets folgende Fragestellungen beantwortet werden:

  • Welche Mikrogasnetzkonzepte haben sich in Deutschland durchgesetzt und welche Entwicklungen sind in der Zukunft zu erwarten?
  • Unter welchen Rahmenbedingungen stellen Mikrogasnetze eine sinnvolle Lösung zur Effizienzoptimierung der Biogasproduktion dar?
  • Welche Realisierungsschritte sind für die erfolgreiche Umsetzung von Mikrogasnetzen maßgeblich?
    Welchen Beitrag können Mikrogasnetze zu einer schnelleren Markterschließung von Biomethaneinspeisung leisten?

 

Die Ergebnisse der Studie sollen in Form eines Leitfadens veröffentlicht werden und der Vermittlung von Basisinformationen für die Umsetzung von Mikrogasnetzkonzepten in die Praxis dienen. Zusätzlich ist die Entwicklung eines Regionalkonzepts geplant.

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↑ Inhaltsverzeichnis



Emissionen

Ausarbeitung von Emissionsstandards und Vorschläge für eine Geruchsemissionsrichtlinie in der Türkei
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Olfaktometer_kleinIn Zusammenarbeit mit dem Umweltministerium der Türkei, der Middle East Technical University / Ankara und der Dokuz Eylül University in Izmir werden die Grundlagen zur Messung, Überwachung und gesetzlichen Regelungen von Geruchsemissionen erarbeitet. Derzeit existieren in der Türkei weder Richtlinien zur Begrenzung von Geruchsemissionen aus Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft, noch die technischen Voraussetzungen zur Überwachung von Grenzwerten. Die Aufgabe des Projektes ist es, die in der EU standardisierten Geruchsmesstechniken in der Türkei zu etablieren. In einem breit angelegten Messprogramm sollen Geruchsmessungen an den zuvor identifizierten Hauptemittenten durchgeführt werden. Diese hier ermittelten Werte stellen die Basis für die zukünftigen Richt- und Grenzwerte in der Türkei dar. Parallel hierzu wird auf der Grundlage von europäischen Regelungen ein Entwurf einer Geruchsemissionsrichtline für die Türkei erarbeitet.

 

Energieeffiziente Abluftbehandlung (EnAB)
Projektlaufzeit
2012-2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

EnABEtwa 40 % der jährlich anfallenden Menge an Hausmüll werden vor ihrer Deponierung in einer mechanisch-biologischen-Abfallbehandlungsanlage (MBA) aufbereitet. Das bei der biologischen Behandlung entstehende Abgas ist schadstoffbelastet und muss die Anforderungen der 30. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) erfüllen. Als Standardverfahren hat sich die regenerative-thermischen Oxidation (RTO) etabliert. Bei der Nachverbrennung des Abgases werden die darin enthaltenen kohlenstoffhaltigen Schadstoffe zu Kohlenstoffdioxid aufoxidiert. Um den Oxidationsprozess aufrecht zu erhalten, ist eine ausreichend hohe Kohlenstoffkonzentration im Abgas notwendig. Kann diese nicht gewährleistet werden, ist eine Stützfeuerung mit Erd-, Biogas oder Öl erforderlich. Damit einhergehend ist ein hoher Energie- und folglich auch Kostenaufwand für die Betreiber von RTO.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Energieeffiziente Abluftbehandlung“, kurz EnAB, wurde das Ziel verfolgt, den Energieverbrauch von mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlagen zu reduzieren. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderte Forschungsprojekt EnAB fand an der MBA der Materialkreislauf- und Kompostwirtschaft GmbH & Co. KG (MKW) in Großefehn (Ostfriesland) statt.

enab_1Bei der aeroben Behandlung von Restabfällen trägt die Abgasreinigung den größten Anteil an den spezifischen Prozesskosten. Auf der MBA Großefehn entfielen im Jahr 2013 über 60 % des spezifischen Energieaufwands allein auf die Abgasreinigung. Das Verfahren der Nachverbrennung ist aufgrund der Abgaszusammensetzung nur eingeschränkt für den Einsatz zur Reinigung der Abluft von MBA geeignet. Da nicht dauerhaft genügend Kohlenstofffracht gewährleistet werden kann, ist eine Stützfeuerung zur Einhaltung der Grenzwerte unumgänglich. Sowohl aus Gründen des Klimaschutzes als auch zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit ist die Verringerung des Einsatzes von Energieträgern für die Stützfeuerung zur Reinigung von Abgasen aus MBA-Anlagen anzustreben. Eine prozessangepasste Abluftreinigung kann einen großen Beitrag zur Reduktion des spezifischen Energieeinsatzes leisten.

Der Arbeitsbereich Emissionen des Lehrstuhls für Abfallwirtschaft und Abluft des ISWA analysierte kontinuierlich das Abgas aus den Rottetunneln mittels Flammenionisationsdetektor (FID) und Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometer (FT-IR).Im Rahmen umfangreicher Monitoringphasen konnten so wichtige Erkenntnisse über die Abgaszusammensetzung und deren zeitlicher Verlauf aus dem Rotteprozess der Restmüllbehandlung gewonnen werden.

Aufgrund der detaillierten Ergebnisse der FT-IR Analytik war es möglich die einzelnen Kohlenstoffverbindungen und ihren zeitlichen Konzentrationsverlauf aufzulösen. Die theoretische Eignung alternative Abgasreinigungsverfahren konnte auf Basis der Ergebnisse bereits vorab anhand der chemisch-physikalischen Eigenschaften der Abgasinhaltsstoffe geprüft werden. Beispielsweise konnte die Eignung eines Wäschersystems, anhand der Löslichkeit der einzelnen Verbindungen bewertet werden.

Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wurden die Eignung alternativer Abgasreinigungsverfahren, wie Düsenbodenwäscher und Füllkörperwäscher sowie Biofilter und deren Kombination untersucht. Dabei wurden sowohl das Roh- als auch das Reingas der alternativen Abluftbehandlungsverfahren messtechnisch erfasst und ihre Reinigungsleistungen umfassend ausgewertet.

Die Abgase aus MBA Prozessen folgen einem charakteristischen Verlauf und lassen sich unterschiedlichen Konzentrationsniveaus zuordnen. Während der ersten Woche der ersten Rottephase treten hohen Konzentrationen an Kohlenstoffverbindungen auf. In dieser Phase werden über 80 % der Gesamtkohlenstofffracht über die komplette Behandlungszeit emittiert, ein effizienter Einsatz der RTO ist dann möglich. Weiterhin liegen während dieser Phase hohe Konzentrationen an schwerwasserlöslichen Verbindungen wie z. B. Heptan vor, die nicht über Wäschersysteme entfernt werden können. Mittel- bis schwachbelastete Abgase, die nach der ersten Rottewoche anfallen, enthalten überwiegend gut wasserlösliche Inhaltsstoffe wie z. B. Ethanol und sind damit für solche Wäschersysteme geeignet. Die noch enthaltenen Kohlenstoffverbindungen befinden sich auf einem Konzentrationsniveau, bei dem ein Düsenbodenwäscher und/oder Biofilter gute Leistungen zeigen.

Aufgrund des komplexen Zusammenspiels zahlreicher Einzelprozesse werden auf Basis der Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt EnAB die Untersuchungen in dem Folgevorhaben „Energieeffiziente Abluftbehandlung 2“ (EnAB 2) fortgesetzt.

 

Emissionsminderung von Biofiltern durch eine neuartige Methode zur Überwachung der Filterfeuchte
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Biofilter-1_2Für die Funktionsfähigkeit und das Emissionsverhalten eines Biofilters spielt dessen Wassergehalt eine sehr große Rolle. Um eine optimale Reinigungsleistung des Filters zu erreichen ist es erforderlich, die Feuchtigkeit des Filtermaterials kontinuierlich und ohne großen Aufwand an allen Stellen zuverlässig kontrollieren zu können. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird eine neue Methode der elektromagnetischen Wassergehaltsbestimmung an verschiedenen Biofiltermaterialien erprobt. Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der Time Domain Reflectometry (TDR). Für die Messung des Feuchtegehalts im Filtermaterial wird der polare Charakter und die hohe Dielektrizitätskonstante von Wasser genutzt. Die Dielektrizitätskonstante von feuchtem Biofiltermaterial wird im wesentlichen von Wasser bestimmt. Um den Zusammenhang zwischen Sensormesswert und tatsächlichem gravimetrischen Wassergehalt der Probe beschreiben zu können ist eine Kalibrierung notwendig. Um eine Aussage über die Korrelation von Filtermaterialfeuchte mit dem Emissionsverhalten von Biofiltern machen zu können, wurde eine transportable Biofilteranlage vor Ort an einer Kompostierungsanlage aufgestellt und die Filtermaterialien sukzessive ausgetrocknet. Der Feuchtegehalt der Filtermaterialien konnte dabei kontinuierlich mit den eingebauten Sensoren überwacht werden. Die Emissionen (Keime und VOC) wurden bei verschiedenen Feuchtezuständen erfasst. Dabei zeigte sich, dass optimal befeuchtete Biofilter als Keimsenke wirken; dem gegenüber verringert sich die Reinigungsleistung mit abnehmender Filter-feuchte. Sehr trockene Biofilter können hinsichtlich Gesamtbakterien und Schimmelpilzen eine Keimquelle darstellen.

 

Messungen von Methanemissionen an Biogasanlagen mit Lastertechnik und Modellierung zur Bestimmung der Menthanfracht ("QuantiSchluMBF")
Projektlaufzeit
2013 - 2014
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

QuantiDie Vergärung von Bio- und Grünabfällen ist in Deutschland ein Verfahren, das in zunehmendem Maß als ein wichtiger Bestandteil bei der Verwertung von Abfällen und bei der Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen Anwendung findet.

Allerdings gibt es in neueren Studien vermehrt Hinweise darauf, dass diese Anlagen vergleichsweise hohe Emissionen von klimarelevanten Gasen aufweisen können. Ein wichtiger Faktor dabei ist, dass der diffuse WindtraxAustritt von Methan („Methanschlupf“) bei Biogasanlagen möglicherweise größer ist, als bisher angesetzt. Messungen der Emissionen klimarelevanter Gase von Vergärungsanlagen sind bisher selten. Vereinzelt sind Messergebnisse aus Versuchsanlagen verfügbar.

Ein Nachteil bisheriger Messverfahren für Methanaustritte ist, dass nur einzelne Anlagenteile punktförmig vermessen werden können. Undichtigkeiten sind aber typischerweise charakterisiert durch undefinierte Durchmesser und nicht messbare Volumenströme (z.B. ein undichter Flansch). Es fehlt somit bisher an einer Methode zur Quantifizierung des Methanschlupfs einer Gesamtanlage (z.B. in kg Methan pro Tag).

Durch die Möglichkeit die Gesamtemission einer Anlage zu ermitteln, erhält man eine Vorstellung über die Größe des entweichenden Methans und somit über das vorhandene Einsparpotential, ohne dass eine aufwändige Begehung der Gesamtanlage durchgeführt werden müsste.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „QuantiSchluMBF“ (Quantifizierung des Schlupfs von Methan aus Biogasanlagen durch Ermittlung der Fracht“) wird eine Methode weiterentwickelt, die bereits von den Projektpartnern zur Quantifizierung von Methanfrachten aus Flächenquellen (z. B. Deponien) im Rahmen eines DBU-Projekts (Entwicklung eines einfachen Verfahrens zur Ermittlung von Emissionsraten von klimarelevanten Gasen aus Flächenquellen, AZ 27046) angewendet und weiter verbessert wurde.

Die Methode besteht aus drei Komponenten:

1. Konzentrationsmessungen
In Luv und Lee der Quelle wird entlang mehrerer Messstrecken die Methankonzentration gemessen. Diese Analysen werden mit einem TDLAS („tunable diode laser absorption spectrometer“) durchgeführt. Die Methode basiert, wie bei einem „normalen“ IR-Photometer, auf der Absorption von infrarotem Licht einer bestimmten Wellenlänge durch die zu quantifizierende Komponente. Der größte Unterschied besteht darin, dass in einer offenen Messstrecke („open path“) zwischen der Lichtquelle und einem Retroreflektor gemessen wird. Dabei sind Messstrecken zwischen 2 und 1.000 m Länge möglich. Die Genauigkeit beträgt 1 ppm, die Methan-Hintergrundkonzentration von 1,7 ppm ist gut messbar.

2. Windmessungen
Parallel zu den Konzentrationsmessungen werden vor Ort Messungen der ungestörten Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Turbulenz durchgeführt. Hierzu wird ein Ultraschall-Anemometer eingesetzt.

3. Quelltermberechnung
Mit den Konzentrationswerten und den Winddaten als Eingangsgrößen erfolgen unter Verwendung verschiedener Berechnungsmethoden Modellrechnungen zur Ermittlung der von der Quelle emittierten Methanfracht.Vom ISWA wurde die freiverfügbare Software „WindTrax“ von Thunder Beach Scientific verwendet. WindTrax ermittelt die Methanemissionsrate basierend auf einem Modell, in dem eine rückwärtsgerichtete Lagrange‘sche Stochastik (bLS) angewendet wird. Das bedeutet, dass die Emissionen in ihrer dynamischen Ausbreitung in der Atmosphäre zeitlich zurück verfolgt werden. Über die Rückrechnung der Gasverteilung anhand der in Lee einer Anlage gemessenen Gaskonzentration wird unter Einbeziehung der Windverhältnisse die Quellstärke einer Flächenquelle ermittelt.

Ziel des Projektes war es, zu zeigen, dass mit diesem Messsystem eine sichere Quantifizierung der emittierten Methanfracht von Biogasanlagen möglich ist. Der Übergang von einer „ebenen“ Flächenquelle (Deponie) zu einer Anlage mit Bauwerken, und damit u. U. auch Gasfreisetzung in unterschiedlicher Höhe, erfordert je nach Berechnungsmodell gegebenenfalls einige Modifikationen. Dazu wurden Messungen an verschiedenen Anlagen mit unterschiedlichen Ausgangssituationen durchgeführt. Wird der gebäudebeeinflusste Bereich zur Konzentrationsbestimmung vermieden, können Anlagen sehr gut mit dem Ausbreitungsmodell WindTrax bezüglich ihrer Methanemissionen beurteilt werden. Das optische Fernmessverfahren TDLAS und das Ausbreitungsmodell WindTrax fügen sich zu einer einfachen und generell verfügbaren Methode zur Quantifizierung der Methanemissionen zusammen, die an jeder beliebigen Biogasanlage eingesetzt werden kann ohne die laufenden Prozessschritte der Anlage zu beeinträchtigen.

Die Methode ist sehr gut geeignet um ungünstige Betriebsführungen, die Über-/Unterdrucksicherungen auslösen, aufzudecken. Regelmäßige Beobachtungen der Anlagen können Indizien auf mögliche Leckagen geben, wodurch erst dann die Notwendigkeit für eine Begehung z. B. mit der GasCam gegeben ist. Durch die Methanfrachtbestimmung entsteht ein Nutzen sowohl für den Anlagenbetreiber als auch für den Klimaschutz. Die Methanmengen, die ungehindert in die Atmosphäre entweichen und nicht für die eigentliche Nutzung zur Verfügung stehen, werden quantifiziert. Des Weiteren verschafft die Methode eine gute Basis zum Vergleich von Anlagen.

 

Minimierung von Geruchsemissionen an Gießstrecken – Teil II
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung

SchnüffelportDas Problem der Geruchsemissionen aus Gießereien hat nach wie vor Brisanz. In der näheren Umgebung von Gießereien treten Geruchsimmissionen auf, welche die immer kritischer werdende Nachbarschaft zu Beschwerden veranlasst. Zur Sicherstellung der sozialen Akzeptanz der Gießereien an ihren traditionellen Standorten oder unter dem öffentlichen Druck sind die Betriebe gezwungen, Abhilfe zu schaffen. Auf dem Gebiet der Geruchsminderung in Gießereien wurden in den letzten Jahren einige Fortschritte erzielt. Jedoch hat sich dabei gezeigt, dass der Fortschritt in kleinen Schritten kommt und die Betroffenen meist dann erst zufrieden sind, wenn die Gießereigerüche so gut wie ganz verschwunden sind. Dabei sind die Gießereien so vielfältig in ihrer Verfahrenstechnik und die Geruchsquellen zum Teil so komplex, dass mit einem neuen Binder oder einer Verfahrensänderung jeweils nur eine Gruppe von Gießereien einen Vorteil erhält. Daher ist Einiges an Verbesserungsbedarf geblieben bzw. für einige Bereiche weiter aktuell. Das Ziel dieses Projekts soll es sein, weitere primärseitige Lösungen zur Minderung der Geruchsemissionen in Eisengießereien - hier speziell an Gießstrecken - zu finden. Das heißt, es sollen Informationen über Geruchsemissionen aus Formhilfsstoffen und Additiven sowohl für die Gießereiindustrie als auch für die chemische Zulieferindustrie bereitgestellt werden. Die Gießereiindustrie soll Hinweise zur Prozesslenkung erhalten, die Zulieferindustrie Hinweise über Geruchsstoffbildungen und deren Ursachen. Durch die Weiterentwicklungen der Messtechnik werden die Voraussetzungen geschaffen, die Vielfalt der Form- und Formhilfsstoffe unter geruchstechnischen Gesichtspunkten zu bewerten und zu optimieren. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse der Olfaktometrie - hinsichtlich Reproduzierbarkeit bzw. Aussagegenauigkeit - durch Optimierung der messtechnischen Rahmenbedingungen wesentlich verbessert werden. Außerdem sollen die in einem früheren Projekt entwickelten physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden weiterentwickelt werden.

Im Einzelnen ist damit gemeint, das analytische Verfahren zur Geruchsstoffdetektion zu erweitern:

  • Durch Variation der Adsorptions- bzw. Desorptionsbedingungen sollen auch Geruchsstoffe mit niedriger Massenzahl(Schwefelwasserstoff, Ameisensäure, Formaldehyd, Propen,...) durch die Analytik erfasst werden.
  • Durch Erweiterung des Detektorsystems. Mit einem zusätzlichen Flammenionisationsdetektor soll eine genauere Quantifizierung der geruchlich relevanten Verbindungen erfolgen. Dieses GC/MS/FID-System hat sich in Verbindung mit dem Olfactory-Detection- Port (ODP), auch Sniffing-Detektor genannt, bei anderen Anwendungen bereits gut bewährt.
  • Durch Verbreiterung der Spektrenbibliothek und eine Literaturrecherche über stoffspezifische Geruchsschwellen soll der Anteil an identifizierten Abgasbestandteilen erhöht werden.

 

TANIA - Vorerkundung des Bauabschnitt IV der Kreismülldeponie Dorfweiher zur Projektierung von Maßnahmen zur Verkürzung der Nachsorgezeit
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Konstanz_5Im Rahmen dieses Vorprojekts wurden Messungen und Arbeiten zur Probenahme und Belüftung des Deponieabschnitts durchgeführt. Das Ziel war, Daten über die Zusammensetzung und Beschaffenheit des Mülls sowie von Deponiegas und Sickerwasser zu sammeln, um sich ein möglichst genaues Bild über diesen Teil der Deponie machen zu können. Anhand der Erkenntnisse aus der Vorerkundung soll ein Pilotprojekt „Aerobisierung der Deponie“ geplant und beantragt werden, die dann im Rahmen eines Folgeprojekts durchgeführt werden soll.

 

TANIA - Kreismülldeponie Dorfweiher im Landkreis Konstanz
Projektlaufzeit
2009 - 2014
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
Forscher wollen auf der Mülldeponie des Kreises Konstanz herausfinden, wie bei der Lagerung Kosten gespart und Umweltschäden verhindert werden können, wie das Landratsamt mitteilte. Das Ziel ist, die kostspielige Nachsorgezeit zu verkürzen. Derzeit muss eine stillgelegte Deponie jahr- zehntelang überwacht werden. In Konstanz wird drei Jahre lang auf einem kleinen Teil der Müllkippe ein Verfahren der Uni Stuttgart zur Beschleunigung des biologischen Abbaus getestet. Das Projet wird vom Land gefördert. Der Versuch, bei dem 90 Belüftungslanzen für die Sauerstoffzufuhr in die Deponie getrieben werden, beginnt zum Jahresende. Dafür werden die Müllberge auf einer seit 2003 stillgelegten Fläche von 1,2 Hektar in bestimmten Intervallen belüftet und das Sickerwasser zurückgeführt. Ein Filter fängt das Methangas auf. Auf der Grundlage der Ergebnisse wird entschieden, wie die Deponie endgültig abgedichtet wird

 

Untersuchung von Kanalisationsgeruchsfiltern
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Beim IKT-Warentest sollen insbesondere Erkentnisse zu möglichen Anwendungsfällen der Filter herausgestellt sowie Einsatzgrenzen aufgezeigt werden. Im Versuchsstand des ISWA wird ein Kanalstück mit einem Schacht zum Einbau verschiedener Filtersysteme - Biofiltersystemen, Aktivkohlefiltersystemen, Geruchsmatten und Chemische Filtersysteme- aufgestellt. Bei dem Versuch wird unter anderem das Durchströmungsverhalten und die Reinigungswirkung der Filtersysteme untersucht.

 

Untersuchungen zu THG-Emissionen bei Anlagen zur Bioabfallbehandlung als Kriterium einer hochwertigen Entsorgung („UTE B.“)
Projektlaufzeit
2013-2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

uteDurch die Einführung der Pflicht zur getrennten Sammlung von Biomüll in Deutschland ab dem 01.01.2015, steigt auch in Baden-Württemberg der Bedarf an Behandlungskapazität. Zur Anwendung kommen dabei überwiegend die Technik der aeroben Kompostierung und der anaeroben Vergärung. Um die Hochwertigkeit eines Behandlungsverfahrens beurteilen zu können, dient unter anderem die Klimarelevanz als ein wichtiges Kriterium. Für den Vergleich der beiden Verfahren, ist eine Quantifizierung der Treibhausgasemissionen (hauptsächlich Methan) unerlässlich.

Bisher steht keine sichere Messmethode zur Verfügung um die Gesamtmethanemissionen von Anlagen zur anaeroben Vergärung oder aerober Kompostierung zu bestimmen. Besonders das diffus emittierte Methan kann an diesen Anlagen von großer Bedeutung sein.

Bereits im Forschungsprojekt „QuantiSchluMBF“ wurde bereits eine innovative Methode zur Ermittlung der Gesamtemission von landwirtschaftlichen Biogasanlagen untersucht. Diese soll nun auch an Anlagen zur Bioabfallbehandlung eingesetzt werden.

An verschiedenen Kompostierungs- und Vergärungsanlagen wurde die Anwendbarkeit der Methode überprüft und eine Einschätzung über die Klimarelevanz solcher Anlagen gegeben. Ähnlich wie im Projekt „QuantiSchluMBF“ kann die Methode bedenkenlos eingesetzt werden, sofern die Konzentrationsmessungen außerhalb des gebäudebeeinflussten Bereichs durchgeführt werden. Die Kombination aus optischer Fernmesserkundung und mikrometeorologischer Ausbreitungsmodellierung liefert auch für Anlagen zur Bioabfallbehandlung eine einfache und generell verfügbare Methode zur Quantifizierung der Methanemissionen, die nicht mit den verfahrenstechnischen Prozessen einer Anlage interagiert. Mit der Methode ist es möglich, die Umweltauswirkungen von Bioabfallbehandlungsanlagen zu überwachen und gegebenenfalls zu regulieren (z. B. bei ungeeignete Prozessführung oder Verdacht auf Leckagen).

 

Verfahrenskombination aus Biofilter und NTP-Technologie
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Probenahme1kleinIm Rahmen dieses DBU Forschungsvorhabens soll die prinzipielle Eignung der nichtthermische Plasma Technologie (NTP) als Abluftreinigungsverfahren für ein Vielstoffgemisch, wie es bei der Kompostierung von Bioabfall emittiert wird, untersucht und in einem weiteren Schritt - im Hinblick auf eine effizientere Emissionsminderung bei niedrigem Kostenniveau und verringertem Flächenbedarf - eine optimierte Kombination zwischen Biofiltertechnik und NTP-Technologie gefunden werden, um dadurch die Vorteile beider Verfahren zu nutzten. In der ersten Phase (12 Monate) werden Versuche zur Ermittlung des Abreinigungsgrades praxisrelevanter Modellsubstanzen und Modellgemische unter verschiedenen Betriebsbedingungen (Volumenstrom, Anordnung Biofilter/Plasmaanlage, Luftfeuchtigkeit des Rohgases etc.) an einer trans-portablen Anlage an der Universität Stuttgart durchgeführt. Mittels GC/MS-Messungen soll eine Aussage über die entstandenen Produkte und die Entstehung von Sekundäremissionen gemacht werden. Es ist zu klären, in wieweit die Anwesenheit von Ozon in der Abluft die Olfaktometrie und das Biofiltermaterial beeinflusst. Während der zweiten Phase (12 Monate) soll anhand von Rotteabluft aus Kompostierungsanlagen das Emissionsverhalten der kombinierten Anlage hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte untersucht werden. Mikrobiologische Analysen sollen die Keimemissionen in Abhängigkeit verschiedener Betriebszustände quantifizieren. Für die Dauer der Versuche sind jeweils 8 Monate anberaumt. Dabei sollte die Ionisationsanlage ununterbrochen (24h) in Betrieb sein, um Aussagen über die Standzeit und Kontinuität bzw. Stabilität der Reinigungsleistung treffen zu können.

 

Verfahrenskombination aus gepulster Coronaentladung und NTP-Technologie
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Plasma1_kleinIm Rahmen des „Competitive And Sustainable Growth (Growth) Programme” ist die Abteilung TAL der Universität Stuttgart zusammen mit Soreq NRC (Israel), der Technischen Universität Eindhoven (Niederlande), ABB ltd., Zürich (Schweiz), PlasmaAir AG (Deutschland) und De Neef Chemical Recycling N.V. (Belgien) am EU-Forschungsprojekt „YTRID“ beteiligt. Ziel des Projektes ist es, mit gepulster Coronaentladung einen Schadstoffabbau in heterogen beladenen Abwasser- und Abgasströmen zu erreichen. Dabei werden auch Kombinationen eines mit dieser Technik betriebenen Plasmareaktors mit einem nachgeschalteten Katalysator bzw. mit einem nachgeschalteten Bioreaktor untersucht. Die Laufzeit des Projektes beträgt 36 Monate

 

VOCleanplas:Verfahrenstechnische Grundlagen zur Reinigung von VOC belasteten Abgasen mit einer Mikrowellenplasmaquelle bei Atmosphärendruck für kleine und mittlere Abgasaufkommen
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Plasma_10Anlass für das Forschungsprojekt war die Entwicklung eines Verfahrens zur Abgasreinigung von kritischen Abgasströmen mit Hilfe einer Mikrowellenplasmaquelle bei Atmosphärendruck. Das Verfahren sollte in kompakten Anlagen sowohl für die kleinen aber kritischen Abgasströme aus der Dünnschichttechnologie, wie auch für die typischen VOC-Abgasströme aus kleinen und mittleren Produktionsstätten anwendbar sein. Für diese Abgasströme wird ein hoher Bedarf erwartet, für den noch keine befriedigende Lösung gefunden werden konnte. Die bedeutendste Methode der VOC-Abgasreinigung ist die thermische Nachbehandlung. Dabei wird die belastete Abluft durch einen Brennraum geleitet, wo ein Gas- oder Ölbrenner, ergänzt durch geeignete Katalysatoren, die Zersetzung bzw. Verbrennung der VOCs bewirkt. Da der gesamte Gasstrom erhitzt wird, ist die Wärmerückgewinnung eine wichtige Komponente solcher Anlagen. Durch den Brenner selbst entsteht bei der Wärmeerzeugung Abgas. Deshalb sind solche Anlagen nur für Abgasaufkommen vernünftig, die deutlich größer sind als der selbst erzeugte Anteil. Anlagen zur thermischen Nachbehandlung sind daher großvolumige Gebilde. Anlagen für kleine und mittlere Abgasströme (< 10 m³ /h ist schon eine Mikroanlage) sind bisher als so genannte Scrubber nur für besonders kritische Abgase in kleinen Strömen, wie sie in der Halbleiterproduktion oder Dünnschichttechnologie entstehen, rentabel einsetzbar. Für den wachsenden Markt der kleinen und mittleren VOC-Abgasreinigungsanlagen besteht akuter Handlungsbedarf. Im Rahmen des Projekts wurden mehrere Versuchsanlagen mit Mikrowellenplasma-Technologie aufgebaut und Versuche mit VOC´s und fluorierten Gasen durchgeführt. Am ISWA wurden die Experimente zur VOC-Elimination und die dazugehörige Gasanalytik gemacht. Weiterhin wurden mittels FT-IR-Technologie Gaskomponenten an den Versuchsanlagen der Projektpartner analysiert. Durch das Projekt konnte gezeigt werden, dass die thermische Mikrowellenplasma-Technologie aufgrund verschiedener Aspekte für die VOC-Elimination nur sehr bedingt geeignet ist. Für den Einsatz bei fluorierten Kohlenwasserstoffen aus der Dünnschichttechnologie erwies sich die Versuchsanlage dagegen als erfolgreich und effektiv.

 

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Industrieabfälle

Entfernung von physiologisch aktiven organischen Substanzen aus Abwasser mit sich biologisch regenerierender Aktivkohle
Projektlaufzeit
2007 - 2011
Ansprechpartner
Auftraggeber
F+E-Projekt, gefördert von der Willy-Hager-Stiftung
Projektbeschreibung
Im Ablauf von mechanisch-biologischen Kläranlagen finden sich noch geringe Konzentrationen von arzneilich und hormonell wirksamen organischen Substanzen, die negative Effekte auf aquatische Organismen hervorrufen können, welche im Bereich der Einleitstellen leben.
Es ist bekannt, dass diese refraktären Substanzen zu einem großen Teil mittels Aktivkohle aus dem Abwasser entfernt werden können.

Ziel des Forschungsprojekts war es, einen Reaktor zu entwickeln und zu erproben, in welchem die Substanzen auf grobkörniger Aktivkohle aufkonzentriert und von den darauf siedelnden Mikroorganismen langsam abgebaut werden können.

Im Laufe des Projekts wurde das Adsorptionsverhalten verschiedener Adsorbentien gegenüber refraktären Industriechemikalien untersucht, um ein geeignetes Produkt für den Einsatz in einer großtechnischen Anlage zu finden. In speziell entwickelten Labor-Tauchkörperanlagen wurden Versuche zum Verhalten von über lange Zeit beladener und mikrobiell besiedelter Aktivkohle durchgeführt, um ihre Sorptivität sowie deren Änderung über die Zeit festzustellen. Eine Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab wurde entwickelt, gebaut und für erste Versuche in Betrieb genommen.

Auch nach über zwei Jahren Beladungszeit zeigt sich die mikrobiologisch besiedelte Aktivkohle gegenüber den refraktären Substanzen adsorptiv, wenngleich in geringerem Umfang als frische Produkte. Durch die hohe Kohledosierung im Scheibentauchkörper-Reaktor ist dieser dennoch in der Lage, innerhalb kurzer Zeit die im Kläranlagenablauf verbleibenden Stoffkonzentrationen signifikant zu verringern und so die hormonelle Aktivität des komplett beseitigen.

 

Entwicklung eines Behandlungskonzepts für ein Industrieabwasser mit dem Ziel der Minimierung von Phenolindex, Cyanid und Zink
Projektlaufzeit
2008 - 2009
Ansprechpartner
Auftraggeber
Industrieauftrag, Reinluft Umwelttechnik GmbH
Projektbeschreibung
Ein stark organisch belastetes Abwasser, welches bei der Reinigung der Abluft eines Industriebetriebs anfällt, weist erhöhte Werte der begrenzten Parameter Phenole, Cyanid (l.f.) und Zink auf. Es sollte ein Gesamtkonzept entwickelt werden, mit welchem alle drei Grenzwerte eingehalten werden können. Da die Entfernung von Cyanid und Zink mit dem Stand der Technik zu lösen ist, lag der Schwerpunkt auf Versuchen mit der in der Abteilung entwickelten AOP-Technik (Nassoxidation im UV-Freispiegelreaktor) zur Reduzierung des Phenol-index.

Folgende Arbeiten wurden durchgeführt:
  • Versuche im Labormaßstab zur Machbarkeitsuntersuchung.
  • Versuche im Entsorgungsmaßstab vor am Ort des Abwasseranfalls zur Validierung und Verfahrensoptimierung.
  • Erstellung eines Anlagenkonzepts. Alle Versuche wurden mit Erfolg abgeschlossen, und ein Anlagenkonzept erstellt. Die Vergabe eines entsprechenden Auftrags wird derzeit von dem Industriebetrieb ausgeschrieben. Zusammenarbeit besteht mit den Firmen Eisenmann (Gesamtverfahren, Anlagenbau) und GCTU (Reaktortechnik).

 

F+E-Projekt: „Solare photokatalytische Entkeimung und Entgiftung von Trinkwasser“
Projektlaufzeit
2007 - 2009
Projektleiter
Prof. Dr.-Ing. E. Thomanetz
Ansprechpartner
Projektträger
AiF
Projektpartner (ProInno II)
Firma Stengelin-Specker Kläranlagen GmbH, Dürbheim
Projektbeschreibung
Viele Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Bakterielle und virale Durchfallerkrankungen sind in Entwicklungsländern die häufigste Ursache der Kindersterblichkeit. In diesem F+E-Vorhaben soll eine Anlage zur Entkeimung von Trinkwasser entwickelt werden, welche mit geringem technischen und finanziellem Aufwand im Anwenderland gebaut und betrieben werden kann. Das den AOP (Advanced Oxidation Processes) verwandte Verfahren basiert auf den Halbleitereigenschaften von Titandioxid bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht. Es wurden im Labormaßstab Versuche durchgeführt, wie speziell präpariertes und auf verschiedene Weise immobilisiertes Titandioxid auch in diffusem Tageslicht seine photokatalytische Wirkung entfalten kann, um aus Wasser oxidative (und somit entkeimende) Radikale zu erzeugen. Außerdem wird ein speziell an die Gegebenheiten im Anwenderland angepasstes Anlagenkonzept entwickelt und als Pilotanlage vor Ort in die Praxis umgesetzt. Für die Zertifizierung des Verfahrens nach WHO-Trinkwasserstandards findet eine Zusammenarbeit mit dem Institut der Umwelt- und Tierhygiene der Universität Hohenheim statt.

 

Feststellung der Ursachen und Bewertung der Auswirkungen der vom Gelände eines Galvanikbetriebs ausgehenden Abwasserbelastung
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Einer in Berlin ansässigen galvanotechnischen Firma werden unerlaubte Einleitungen von Galvanikabwässern und Galvanikschlämmen in den öffentlichen Kanal vorgeworfen Entsprechen die abwassertechnischen Anlagen der Firma dem Stand der Technik? Dies konnte positiv beschieden werden. Können die behördlichen Messergebnisse betreffend den Schmutzwasserkanal fehlinterpretiert worden sein? Feststellung: Dies war der Fall Könnte das betreffende Klärwerk sowie dessen Klärschlamm durch Firmenabwässer nachteilig beeinflußt oder geschädigt worden sein? Feststellung: Nein Hat die Firma einen geldwerten Vorteil dadurch erzielt, in dem sie als Sonderabfall teuer zu entsorgende Galvanikschlamm-Filterkuchen zum Teil via Schmutzwasserkanal unerlaubt entsorgt hat ? Dies konnte nicht bestätigt werden.

 

Studie: Hazardous Waste Management in Turkey
Projektlaufzeit
2009
Ansprechpartner
Auftraggeber
KfW
Projektpartner
ip Institut für Projektplanung, Stuttgart
Projektbeschreibung
Ein Konsortium deutscher und türkischer Fachleute auf dem Gebiet des Sonderabfallmanagements soll in dieser Vorstudie verschiedene Wege zur Neuordnung der Sonderabfallentsorgung in der Türkei aufzeigen und bewerten.

 

Untersuchung zum Gasentwicklungspotential und zur Gasqualität von staubförmigen Sonderabfällen bei der Konditionierung und der Verwertung als Versatzmaterial im Bergwerk Bad-Friedrichshall-Kochendorf
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Hierfür wurde durch den Arbeitsbereich eigens eine Gasbildungs-Prüfanlage für komplette, mit ca. 1,5 Mg Konditionierungsmasse befüllte Big Bags entwickelt, mit welcher der tatsächliche Wasserstoffgas- Volumenstrom während der mehrtägigen Verfestigungsphase ermittelt werden kann. Die Apparatur befindet sich vor Ort auf dem Gelände des Salzbergwerks Bad Friedrichshall-Kochendorf in regelmäßigem Einsatz.

 

Untersuchungen zu den Ursachen und zur Vermeidung der AOX-Bildung bei der UV-H2O2-Behandlung von halogenidhaltigen Industrieabwässern
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Es ist das Ziel des Projekts herauszufinden, welche Bedingungen und Voraussetzungen bei der UV-H2O2-Naßoxidation gegeben sein müssen, um eine de-novo-AOX-Bildung zu verstehen, zu beeinflussen und evtl. sogar zu verhindern. Dabei werden die Parameter Chloridgehalt, pH-Wert und eine Auswahl charakteristischer Abwasserinhaltsstoffe in Versuchen mit Modellabwässern variiert. Die hieraus resultierenden Erkenntnisse sollen dazu dienen die AOX-Bildung bei der Behandlung von ausgewählten Realabwässen zu beeinflussen und ggf. zu verhindern.

 

Untersuchungen zur Feststellung der Brandursache von Sonderabfällen
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Glimmtest_kleinIn der Lagerhalle eines Industriebetriebs fand eine Selbsterhitzung in einem mit Koks- und Aluminium-Siebrückständen befüllten Big Bag statt. Zündquelle und Brandursache waren vor Ort sowie im Labor experimentell festzustellen. Als Brandursache konnte Kontakt mit Regenwasser festgestellt werden, wobei sich der Big Bag-Inhalt auf Grund exothermer Reaktion des Aluminium-Feinanteils mit Wasser aufheizt, welches durch den Materialkontakt schwach sauer oder schwach alkalisch geworden ist. Bei der Reaktion bilden sich Aluminiumionen bzw. Aluminationen sowie Wasserstoffgas und das Material kann sich bis zum Glimmen erhitzen und damit auch zünden. Bei der Beurteilung der Brandgefährdung durch die Big Bag-Lagerhaltung, wurde auf eine Konzeption des Verbandes Deutscher Sicherheitsingenieure e.V. (VDSI) zurückgegriffen, Letztlich konnte festgestellt werden, dass es sich bei den auf dem Werksgelände in Big Bags zwischengelagerten Pyrolyserückständen nicht um Abfälle mit praxisrelevanter Brandgefährdung handelt. Unter der Voraussetzung, daß das Big Bag Zwischenlager vor Vernässung geschützt wird, ist die Vor-Ort-Situation als brandtechnisch wenig bedeutsam einzuschätzen.

 

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Internationale Abfallwirtschaft

Ressourcenpotenzial im Bundesstaat Parana (Brasilien) - Diagnose des Status Quo und Workshops mit Industrievertretern
Projektlaufzeit
2012 - 2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

Gemeinsam mit SENAI/FIEP erfolgte im Dezember 2012 im Bundesstaat Paraná eine erste Diagnose des Status Quo in folgenden Industriesektoren:

  • Textilindustrie
  • Holz- und Möbelindustrie
  • Bauwirtschaft


ParanaZusätzlich wurde eine Bestandsaufnahme in Brasiliens wichtigsten Hafen für den Export von Agrarprodukten vorgenommen (Paranaguá).

Neben der Datenerhebung vor Ort wurde insbesondere der Dialog mit relevanten Akteuren etabliert. Ergänzend wurden für jeden der o.g. Industriesektoren separate Workshops in der Hauptsatdt Curitiba durchgeführt, um den Handlungsbedarf und die weitere Vorgehensweise zu erarbeiten.

Im 2013 wurden Vorgehensweisen und Strategien für eine optimierte Ressourcenbewirtschaftung erarbeitet. Weiter gehende Analysen sowie die Implementierung von ersten Maßnahmen ist für den Zeitraum 2014/15 vorgesehen.

 

FORWAST
Projektlaufzeit
2007 - 2009
Ansprechpartner
Internet
FORWAST Homepage
Projektbeschreibung

Im Rahmen des seitens der EU im Rahmen von sechsten Rahmenprogramms geförderten Projektes “FORWAST” (Forecasting Of Waste) sollen u.a. die folgenden Ergebnisse erzielt werden:

  • Inventar von Materiallagerstätten in der Europäischen Union (EU27),
  • Prognose von während der kommenden 25 Jahre anfallender Abfallmengen und –qualitäten,
  • Lebenszyklusanalysen unterschiedlicher szenarien (Abfallbehandlungs und Abfallvermeidung in EU27).


Hierzu wird ein makroökonomisches Berechnungsmodell (quasi-dynamisch) entwickelt, das anhand ausgewählter Material- und Stoffströme (Produktion, Verbrauch, Import, Export etc.). dieses Modell stellt auch den Rahmen für die intensive Datenrecherche und –verarbeitung dar, worin die Hauptarbeit innerhalb von “FORWAST” zu sehen ist. Besonders intensive Datenrecherchen erfolgen für die folgenden vier Länder:

  • Dänemark,
  • Deutschland,
  • Frankreich,
  • Österreich.


In den verbleibenden EU-Mitgliedstaaten ist die Datenlage deutlich schlechter – insbesondere in den osteuropäischen Ländern. Hierzu werden Übertragbarkeitsbetrachtungen durchgeführt, um ggf. mittels Korrelationen und indirekten Vorgehensweisen fehlende Daten abzuschätzen. Die Kalibrierung des Modells erfolgt mittels Zeitreihen von monetären und physikalischen Strömen und vorhandenen Daten zur Abfallstatistik. Abschließend sollen, Transferkoeffizienten und auch komplexe mathematische Zusammenhänge vorliegen, um die Vorlkswirtschaften innerhalb Europas im Hinblick auf künftige Abfallmengen und –qualitäten modellieren zu können. Dynamische Aspekte (z.B. künftige technische und ökonomische Entwicklungen, Änderungen politischer Strategien. etc.) sollen Berücksichtigung finden. FORWAST wird voraussichtlich eine neue Sicht des Life Cycle Thinking ermöglichen, was sich insbesondere in verläßlicheren Umweltindikatoren ausdrückt - insbesondere im Zusammenhang mit Ressourcenschonung und Umweltmanagement.


forwastEin wesentliches Ziel des FORWAST-Projekts ist die Generierung verständlicher und validierter Daten zu Materialflüssen, Lagern und Umweltauswirkungen zu den einzelnen volkswirtschaftlich relevanten Prozessen. Die Zusammenhänge zwischen nachhaltiger Entwicklung und Umweltschutz, sowie den Verbindungen zwischen dem Verbrauch natürlicher Ressourcen und Rohstoffe einerseits sowie deren Akkumulation innerhalb der Volkswirtschaft und der Erzeugung von Abfällen soll deutlicher verstanden werden. Hierbei sind Wiederverwertung, technische und ökonomische Randbedingungen und nebeneffekte zu berücksichtigen. Am Ende steht eine globale Kosten-Nutzen-Betrachtung.

Unsicherheiten bezüglich der Umweltauswirkungen, resultierend aus abfallpolitischen Entscheidungen, basieren im wesentlichen auf dem Mangel an physischen Daten zu Mengen und Qualitäten von Stoff- und Materialflüssen – sowohl von Rohstoffen als als auch aus Recyclingkreisläufen. Insbesondere stehen kaum Angaben zu den gelagerten bzw. gespeicherten Stoffen (z.B. in Gebäuden) zur Verfügung, die in der Zukunft zu Abfall werden.

Daher sind insbesondere die folgenden Projektziele von Interesse:

  • Inventar von Materiallagerstätten in der Europäischen Union (EU27),
  • Prognose von während der kommenden 25 Jahre anfallender Abfallmengen und –qualitäten,
  • Lebenszyklusanalysen unterschiedlicher szenarien (Abfallbehandlungs und Abfallvermeidung in EU27).

 
Es sollen nach Abschluß des Projektes im Jahr 2009 konkrete Empfehlungen für die Politik vorliegen. Das Projektkonsortium ist im wesentlichen charakterisiert durch:

  • Experten mit Beziehungen zu politischen Entscheidungsträgern auf nationaler und europäischer Ebene
  • Datenzugang zu nationalen Datenbanken (insbesondere für Süd- und Osteuropa)
  • Verfügbarkeit geeigneter Bewertungswerkzeuge (NAMEA, MFA, AWAST simulator)
  • Kompetente Netzwerke im Bereiche Ressourcen- und Abfallmanagement

 
Im Hinblick auf die Abschätzung künftiger abfallmengen und –qualitäten für die kommenden 25 Jahre fehlt bis dato die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Lagern, und künftigen Abfällen. Neben der Lebensdauer einzelner Produkte spielen hier eine Vielzahl weiterer Randbedingungen eine Rolle (z.B. Akkumulation, Abfallerzeugung, Streuverluste etc.).

Die Ergebnisse von FORWAST basieren auf relaen Daten und anerkannten makorökonomischen Berechnungsmodellen. Detailliertere Informationen können auf der Projektwebsite eingesehen werden.

 

IGNIS - Income Generation und Klimaschutz durch die nachhaltige Inwertsetzung von Siedlungsabfällen in Megacities
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung

IGNISProblematik

In vielen Entwicklungsländern, vor allem in deren Megacities, gibt es weder geordnete Strukturen für die Sammlung und Verwertung von Abfällen noch Verwaltungsstrukturen und gesetzliche Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Abfallwirtschaft.

Das IGNIS Projekt

Das Forschungsvorhaben „IGNIS - Income Generation and Climate Protection through the Sustainable Valorization of Municipal Solid Wastes in Emerging Megacities“ wurde im Rahmen des BMBF-Forschungsprogramms “Research for Sustainable Development of the Megacities of Tomorrow - Energy- and Climate Efficient Structures in Urban Growth Centers” gefördert. Das übergeordnete Ziel des IGNIS Projekts war folgende These zu überprüfen: Die Inwertsetzung von Siedlungsabfällen trägt zur Schaffung von Arbeitsplätzen bei und hat positive Effekte auf die Reduzierung von Treibhausgas- und anderen Emissionen.

Aufgaben

IGNIS hat sich als wesentliche Aufgabe gestellt, eine Methode sowie Tools für die nachhaltige wirtschaftliche Nutzung von Abfall als Ressource, unter Berücksichtigung des Klima- und Umweltschutzes in einer Megacity von morgen, zu entwickeln. Die Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft, Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft hat als Projektpartner im Rahmen des Projektes folgende zentrale Punkte bearbeitet: Methoden zur Erhebung und Auswertung abfallwirtschaftlicher Daten, Durchführung der Erhebung und Auswertung der Daten, Entwicklung eines dynamischen Modells und Simulation von Szenarien und deren Bewertung. Ergänzend wurden zusätzlich verschiedene Leitfäden und Studien zum Gesamtprojekt erstellt.

Projektpartner

      • Verband zur Förderung angepasster, sozial- und umweltverträglicher Technologien e.V. (AT-Verband)
      • Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft (Uni-Stuttgart)
      • Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA)
      • Institut für Zukunftsenergiesysteme (IZES)
      • Environmental Development Action in the Third World (ENDA)
      • Faculty of Technology (Addis Abeba Universität)
      • Institute of Regional and Local Development Studies (Addis Abeba Universität)
      • Addis Abeba Environmental Protection Agency (EPA)


Ergebnisse

Zu den Hauptergebnissen des Projektes zählt die Entwicklung angepasster Methoden zur Erhebung von Abfallrahmendaten in Städten ohne regelmäßiges Monitoring der abfallwirtschaftlichen Stoffflüsse (z.B. fehlende Wiegebrücke an der Deponie). Hierzu wurde zuerst eine angepasste Methode zur Quantifizierung und Charakterisierung von Restmüll aus Haushalten entwickelt. Besonders hier ist die Erreichung einer hohen Repräsentativität durch eine gute Stratifizierung der Haushalte in verschiedene Gebäudeklassen bei kleinem Stichprobenumfang von Bedeutung. Diese Vorgehensweise wurde durch die Analyse des statistischen Zusammenhanges zwischen Gebäudeklassen und sozioökonomischen Variablen untermauert.

Zusätzlich wurden Kenndaten zur Produktivität der informellen Wertstoffsammler erhoben. Die Methodik dazu ermöglichte die Berechnung der Hausmüllmengen, so dass das Abfallaufkommen für die Gesamtbevölkerung hochgerechnet werden konnte. Mittels Geländeaufnahmen sind ebenfalls die Produktivitäten der primären und sekundären Sammlung erhoben worden. Auch sind die Mengen und Zusammensetzung der Abfälle, die durch den informellen Sektor gesammelt werden, erfasst worden. Alle verwendeten Methoden sind dokumentiert worden und können von Dritten an die lokalen Gegebenheiten anderer Städte adaptiert werden.

Auf der Basis dieser Daten ist ein Simulationsmodell entwickelt worden, das die jetzige Situation der Abfallwirtschaft in Addis Abeba abbildet. Hierbei werden anhand der System-Dynamics-Methode die Entwicklungspfade der strategischen Ressourcen (Haushalte, Sammelkapazitäten usw.) simuliert und somit die zeitliche Veränderung der Leistung des bestehenden abfallwirtschaftlichen Systems berechnet.

Das zweite Modell befasst sich mit dem Systementwurf der Ressourcen und ermöglicht eine strategische Ausarbeitung zur Verwertung der Bioabfälle.

 

WasteNet - ein Netzwerk für nachhaltige Abfallwirtschaft
Projektlaufzeit
2007 - 2010
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
wastenetInsgesamt 12 Partner aus 3 Kontinenten beschäftigen sich gemeinsam mit dem Thema der Nachhaltigen Abfallwirtschaft. Die Partner-Universitäten bzw. Institutionen befinden sich in folgenden Ländern:
Lateinamerika: Costa Rica, Bolivien, Kolumbien, Brasilien und Chile
Asien: China, Malaysia und Thailand
Europa: Finnland, Türkei und Deutschland .

Welche Zeile hat WasteNet?
Mit dem Schwerpunkt auf Lateinamerika soll WasteNet sich mit den Problemen der Abfallwirtschaft in diesen Ländern beschäftigen: Wo liegen die Ursachen für die nur teilweise stattfindende Abfallsammlung, für Müllkippen, die nicht als Deponien bezeichnet werden können, für Zehntausende von armen Menschen, die vom und teilweise im Müll leben?

Sind es ökonomische Gründe, ist es mangelndes Umweltbewusstsein oder sind es fehlende Gesetze?
Ausgehend von einer Analyse in den Partnerländern soll WasteNet Vorschläge ausarbeiten, wie eine zukünftige Umwelt-/Abfallpolitik der EU in diesen Ländern aussehen könnte.

Ein weiteres Ziel ist das Sammeln und Verbreiten guter Beispiele von angepassten Technologien im Abfallbereich, die auch für andere Länder hilfreich sein können. Hier spielen die Partner aus Asien eine entscheidende Rolle, die mit guten Beispielen aus den jahrtausende alten Kulturen einen großen Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen Abfallwirtschaft leisten können.

Das erste Treffen der lateinamerikanischen Partner fand im Oktober 2007 in Bogota/Kolumbien statt Wie zu erwarten, sind die Unterschiede zwischen den Ländern groß. Überraschend war jedoch eine wichtige Erkenntnis aus diesem Treffen: während fast alle großen Städte in den Partnerländern eine relativ gute Sammlung und Behandlung der Abfälle sicherstellen können, ist die Situation in den ländlichen Gebieten noch völlig unbefriedigend. Häufig wird nur ein geringer Teil des Abfalls erfasst, die Beseitigung erfolgt in wilden Müllkippen, in den Flüssen oder in der Landschaft. Auch wenn die Situation in den Partnerländern nicht völlig vergleichbar ist, zeigen doch unsere Hochrechnungen, dass mehr als 50% des Abfallaufkommens in den ländlichen Gebieten anfällt und damit unzureichend behandelt wird. Die Umweltauswirkungen auf Böden, Grund- und Oberflächenwasser und die Atmosphäre sind zweifellos gravierend. Große Probleme scheint es auch im Bereich der Krankenhausabfälle und den gefährlichen Abfällen (Industrieabfälle, aber auch z.B. Batterien) zu geben.

Ergebnisse, Beispiele und viele andere nützliche Information u.a. ein Wörterbuch für Abfallwirtschaftliche Begriffe in Englisch, Deutsch und Spanisch sind auf der Internetseite www.wastenet.de zu finden.

WasteNet ist offen für die Teilnahme und Mitgliedschaft von Fachleuten und Experten in den Bereichen Abfallwirtschaft und Nachhaltigkeit sowie für Nichtregierungsorganisationen, die gerade in Lateinamerika zeigen, dass sich Abfallwirtschaft und soziales Engagement sehr gut verbinden lassen.

 

Zusammensetzung häuslichen Abfalls anhand ausgesuchter Siedlungsstrukturen in Rumänien
Projektlaufzeit
2008 - 2010
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
rumaenienVor dem Hintergrund des zunehmenden Interesses an den Umweltproblemen in Rumänien wurde im Jahr 2007 eine Kooperation zwischen den Umweltministerien des Landes Baden-Württemberg und Rumäniens initiiert. Das Ziel der Kooperation war die Unterstützung Rumäniens zur Entwicklung von angemessenen Lösungen für die Abfallbehandlung. Als Ausgangspunkt war die Zusammensetzung des häuslichen Abfalls in Rumänien zu bestimmen. Hierzu wurde im Jahr 2008 vom Umweltministerium Baden-Württemberg eine Sortierkampage der Siedlungsabfälle in Rumänien beauftragt, die gemeinsam durch das Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte-, und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart und Universitatea „Politehnica“ Timisoara erfolgte. Das Projekt wurde von den Entsorgungsunternehmen Retim (Timisoara) und Goscom (Vaslui) unterstützt.

In Absprache mit der nationalen Agentur für Umweltschutz (ANPM) in Bukarest wurden die Kreisstädte Timişoara und Vaslui als Beprobungsgebiete mit unterschiedlicher Struktur ausgewählt: Timişoara profitiert von einer dynamischen wirtschaftlichen Entwicklung und einer niedrigen Arbeitslosenquote. Die Region um Vaslui ist die stark agrarisch orientiert und besitzt eine hohe Arbeitslosigkeit. Aus finanziellen Sachzwängen konnte Vaslui die Projektarbeit nicht aufrechterhalten. Die Sortierkampagne konzentriert sich aus diesen Gründen auf Timişoara, wo zwei Sortieranalysen in Sommer und Herbst durchgeführt wurden.

Zusätzlich zur Abfalltonne im Ein-Behälter-System wurde die Restabfalltonne im Zwei-Behälter-System beprobt. Die Proben wurden in Siedlungsstrukturen mit definierten Merkmalen entnommen. Die Methodik lehnt sich an der Vorgehensweise des Richtlinienentwurfs Brandenburg an.

Sowohl der hohe Prozentsatz an Bioabfall, als auch die hohen Anteile an Kunststoffen, Papier und Glas zeigen ein großes Potenzial zur Nutzung der im Abfall enthaltenen Wertstoffe und Energie.

 

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Ressourcen­kreisläufe in der Abfallwirtschaft

Analyse kritischer Rohstoffe für die Landesstrategie
Baden-Württemberg
Projektlaufzeit
2013 - 2014
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Vor dem Hintergrund der Ressourceneffizienz und
Sicherung des Wirtschaftstandorts Baden-Württemberg erfolgte, unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, eine Analyse der versorgungskritischen Rohstoffe in Baden-Württemberg. Dabei wurden zunächst die wirtschaftsrelevantesten Rohstoffe identifiziert und bewertet. Die weitere Analyse erfolgte für die Top 10 der versorgungskritischen Rohstoffe.

Im Weiteren wurde eine Analyse der Primärrohstoffgewinnung der Top 10 u. a. zur statistischen Reichweite der Rohstoffe, technologischen Aspekten und Umweltauswirkungen der Rohstoffgewinnung durchgeführt.

Um die Importabhängigkeit der baden-württembergischen Industrie hinsichtlich der Top 10 zu verringern, erfolgte eine Analyse der möglichen Sekundärrohstoffgewinnung aus kommunalen und gewerblichen Abfallströmen. Bei den kommunalen Abfällen stellen u. a. Elektro- und Elektronikschrott, Altbatterien und Akkus sowie Leuchtstoffröhren eine potentielle Sekundärrohstoffquelle für versorgungskritische Rohstoffe dar. Die Analyse des Potenzials aus Rost- und Kesselaschen der thermischen Abfallbehandlung ergaben aufgrund ungenügender Analysendaten zu den Top 10 keine Ergebnisse.

Abschließen wurden in Abstimmung mit dem Auftraggeber praxisorientierte Leuchtturmprojekte für Baden-Württemberg erarbeitet.

Leuchtturmprojekte:

  • Think Tank für Industrie- und Ressourcenpolitik
  • Forschungs- und Entwicklungsverbund
  • Zentrale Phosphor- Recyclinganlage
  • Demontagefabrik im Urbanen Raum
  • Effizienteste Rohstoffmine der Welt


Der Forschungsbericht ist auf der Internetseite des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg verfügbar.

 

Analyse relevanter versorgungskritischer Rohstoffe in den Rostaschen (Schlacke) und Kesselaschen sowie Filterstäuben der baden-württembergischen Müllheizkraftwerke
Projektlaufzeit
2014 - 2015
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
SKA_Rost_und_KesselascheIm Rahmen des Förderprojekts zur Landestrategie Ressourceneffizienz: „Analyse kritischer Rohstoffe für die Landesstrategie Baden-Württemberg“ wurde u. a. untersucht welche Potentiale der Top 10 Rohstoffe in Rost-und Kesselaschen enthalten sind.

Im Rahmen des Förderprojekts zur Landestrategie wurden nur wenige Analysendaten zu den Top 10 Rohstoffen gefunden. Zudem ist festzustellen, dass die dokumentierten Konzentrationen starken Schwankungen unterliegen. Desweiteren sind die Analysendaten z. T. aggregiert und damit zeitlich nicht mehr zuzuordnen.

Vor diesem Hintergrund wurde das Forschungsvorhaben Analyse relevanter versorgungskritischer Rohstoffe in den Rost- und Kesselaschen sowie Filterstäuben vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Baden-Württemberg gefördert. Durch die Beprobung und Analyse der festen Verbrennungsrückstände in den Müllheizkraftwerken konnten somit Daten zu den Gehalten an versorgungskritischen Rohstoffen in Baden-Württemberg ermittelt werden.

 

Frei formbare Halbzeuge aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen für die Anwendung in Innen- und Außenräumen
Projektlaufzeit
2012 - 203
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Im Forschungsprojekt ‚Frei formbare Halbzeuge aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen für die Anwendung in Innen- und Außenräumen‘ wurde der Prototyp einer thermoplastischen Biokunststoffplatte entwickelt, die zur Fassaden- und Innenwandbekleidung eingesetzt werden könnte.

In der Zusammenarbeit von Materialentwicklern, Architekten, Produktdesignern, Fertigungs- und Umwelttechnikern entstand ein neuer thermoplastischer Werkstoff für Fassadenbekleidungen, der zu über 90% aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Das vom Projektpartner TECNARO im Rahmen des Projektes weiterentwickelte Biokunststoffgranulat ARBOBLEND® lässt sich zu Platten extrudieren, die dann beliebig weiterbearbeitet werden können. Mittels Bohren, Bedrucken, Laminieren, Lasern, CNC-Fräsen oder Tiefziehen können unterschiedliche Oberflächenqualitäten, Strukturen und Formteile erzielt werden. Die Halbzeuge dienen dann zur Bekleidung ebener oder frei geformter Innen- und Außenwände.

Der Werkstoff kann weiterhin rezykliert werden und erfüllt die üblichen hohen Anforderungen, die hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Flammschutz an Baustoffe gestellt werden. Projektziel war es, ein möglichst nachhaltiges und dennoch langlebiges Baumaterial zu entwickeln. Dabei galt es den Anteil erdölbasierter Komponenten und Additive gering zu halten. Die ökobilanzielle Bewertung erfolgte durch den Projektpartner Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA). Des Weiteren wurde die Beständigkeit gegenüber mikrobiellen Abbau eruiert.

Die Anwendbarkeit wurde beispielhaft an einer mit Moos bestückten Formteilwand, sowie weiteren Demonstratoren geprüft und veranschaulicht. Der zu Projektende im Oktober 2013 realisierte Fassaden-Mock-Up ArboSkin demonstriert eine mögliche architektonische und bautechnische Anwendung der im Projekt entwickelten Biokunststoffe.

 

RecoPhos – “Recovery of phosphorus from sewage sludge and sludge ashes with the thermo-chemical RecoPhos process”
Projektlaufzeit
2012 - 2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

RecoPhosFossile Phosphatquellen mit niedrigen Schwermetallgehalten werden immer knapper. Klärschlammasche enthält je nach Herkunft zwischen 10 und 25 Massen-% Phosphate (als P2O5), weshalb sie als sekundäre Phosphorquelle angesehen wird. Der gesamte Phosphorgehalt des derzeit in Europa erzeugten Klärschlamms verfügt über das Potential, rund 35 % der Phosphatimporte in die EU zu ersetzen.

Daher wird schon seit vielen Jahren versucht, den im Abwasser, im Klärschlamm oder in der Klärschlammasche enthaltenen Phosphor zurückzugewinnen. Von den verschiedenen bisher entwickelten Verfahren wurde jedoch, legt man als Ziel die kostendeckenden Phosphorrückgewinnung zu Grunde, bis heute noch keines im industriellen Maßstab umgesetzt.

Anders als die meisten Ansätze ist der RecoPhos-Prozess ein metallurgisches Verfahren, welches Asche aus der Klärschlamm-Monoverbrennung als Ausgangsmaterial für die Erzeugung von elementarem weißen Phosphor oder hochreiner „thermischer“ Phosphorsäure nutzt.

Der Bedarf für weißen Phosphor, welcher bei der Produktion spezieller Chemikalien als Grundstoff und in der Metallindustrie erforderlich ist, ist in jedem Industrieland vorhanden und hat vor allem für Europa eine strategische Dimension: Die EU verfügt weder über nennenswerte Phosphatvorkommen noch über eine eigene Phosphorindustrie und ist weitgehend auf Importe aus langfristig nicht verlässlichen Quellen angewiesen.

Das Reaktorkonzept des RecoPhos-Verfahrens beruht auf dem innovativen InduCarb-Reaktor, der entwickelt wurde, um über ein induktiv beheiztes Bett (Suszeptor) aus einem kohlenstoffbasierten Material (z. B. Graphit, Koks) Zink aus Stahlwerksstäuben zurückzugewinnen.

Hauptaufgabe des Projekts RecoPhos war es, ein Verfahren zu entwickeln, um mit dem InduCarb-Reaktor die größtmögliche Menge an Phosphor aus Klärschlammasche zu entfernen und einer Verwendung zugänglich zu machen.

Die Hauptreaktion auf dem glühenden Festbett des Rohrreaktors entspricht der bekannten von Wöhler beschriebenen Reaktion, welche weltweit zur Phosphorproduktion zum Einsatz kommt: Eine Phosphatquelle (zumeist Calciumfluorapatit oder Calciumphosphat) wird unter Zugabe eines Reduktionsmittels (z. B. Koks) und eines Flussmittels (z. B. SiO2) stark erhitzt, wobei die Phosphate reduziert werden und elementarer Phosphor abdestilliert.

Der konventionelle Lichtbogenofenprozess und der RecoPhos-Prozess unterscheiden sich dabei überwiegend durch die räumliche Dimension des Reaktionsgemisches: Die Schmelzeschicht im Lichtbogenofen hat die Dimension von Metern, während im InduCarb-Ofen die geschmolzene Asche als dünner Film im Millimeterbereich über die Suszeptorkörper fließt. Hierdurch sind deutliche Vorteile beim Gasabzug und damit bei der Produktausbeute zu erwarten.

Klärschlammasche wird mit Koksstaub und, je nach Basizität, mit weiteren Zusatzstoffen vermischt; anschließend wird die Mischung auf das ca. 1500°C heiße Bett aufgegeben, wobei sie schmilzt und kontinuierlich abreagiert. Gasseitig wird nun nach einem Vorreinigungsschritt der Phosphor entweder direkt kondensiert, wobei weißer Phosphor, die wertvollste aller Phosphorformen, gewonnen wird, oder es wird nach Vorreinigung und Verbrennung P2O5 erzeugt und in Wasser zu Phosphorsäure höchster Reinheit abgelöscht.

Je nach Eisengehalt der Ausgangsasche können gewisse Mengen an Phosphor bis zur Sättigungskonzentration in einer Eisen-Phosphor-Legierung gelöst werden und gehen damit als Produktausbeute verloren. Das Reaktorkonzept (Dünnfilmreaktion) und definierte Reaktionsbedingungen können diesen Effekt, der beim Phosphorlichtbogenprozess voll zum Tragen kommt, weit verringern, und damit die Verarbeitung von eisenreichen Aschen zu weißem Phosphor ermöglichen, welche bisher nicht als Ausgangsmaterial geeignet waren.

Den massenmäßig größten Produktstrom jeder thermochemischen Phosphatgewinnung bildet eine Calcium-Silikat-Schlacke. Eine weitere wichtige Aufgabe des Projekts RecoPhos war es nun, Verwertungswege für dieses Material zu finden, welches sonst hohe Entsorgungskosten verursachen würde. Es wurde erwartet, dass die sich Schlacke auf Grund ihrer Zusammensetzung (überwiegend Calcium-Silikate) als hydraulisch aktive Komponente von Zement oder Beton eignet.

Da Klärschlammasche neben ihren Hauptbestandteilen auch Schwermetalle enthält, welche im Prozess von den Produkten abgetrennt werden müssen, war eine der Zielsetzungen des Projekts auch herauszufinden, in wie weit sich Industrieabfälle als Additive eignen, welche über die gewünschte Grundzusammensetzung (z. B. C-, Ca- oder Si-Spender) verfügen, aber für den Einsatz in anderen Industrien auf Grund ihres Störstoffgehalts (Schwermetalle, aber auch unschädliche Bestandteile) nicht in Frage kommen. Durch den Einsatz von Industrieabfällen anstelle von teuren technischen Produkten kann sowohl die ökologische als auch die ökonomische Bilanz des Verfahrens wesentlich verbessert werden.

Im Rahmen des Projekts, welches im Verbund mit der Montanuniversität Leoben und sieben Partnern aus der Industrie durchgeführt wurde, wurden zunächst thermodynamische Modelle betreffend das Fließverhalten der Schmelze auf dem Suszeptorbett und die Reaktionen in der Schmelze angefertigt. Hierdurch konnte zum einen die ideale Reaktorgeometrie bestimmt werden, und zum anderen konnten für die Versuche Erfordernisse bezüglich Inputmaterial, Temperatur und Aufenthaltszeit im Voraus abgeschätzt werden.

Für das Verständnis des Prozesses wurden zahlreiche Laboruntersuchungen in verschiedenen thermischen Anlagen durchgeführt (in Muffelöfen, im Eisenbadreaktor und im Labor-InduCarb). Innerhalb der ersten zwei Jahre wurde, flankiert von den Modellierungen und den Laborversuchen, eine RecoPhos-Technikumsanlage konzipiert und gebaut, in welcher gegen Projektende die meistversprechenden Versuchsbedingungen im kontinuierlichen Betrieb getestet wurden. Aus Sicherheitsgründen wurde die Anlage so konzipiert, dass der erzeugte Phosphor direkt nach der InduCarb-Stufe verbrannt und anschließend als Phosphorsäure ausgewaschen wird.

Wichtigste Ergebnisse des Projekts RecoPhos

  • Es wurde an Hand von Ergebnissen von Modellierung und Simulation sowie grundlegenden Laborversuchen eine kontinuierlich zu betreibende RecoPhos-Technikumsanlage (Maximaldurchsatz 10 kg/h) geplant und gebaut, welche alle Elemente einer möglichen späteren großtechnischen Anlage enthält, nämlich Beschickung, Induktionsreaktor, Schlackeaustrag, Brennkammer zur Oxidation von P4 und CO (Sicherheit!), Wäscher zur Abscheidung des Phosphats, Saugzug sowie die für den automatischen und sicheren Betrieb erforderliche Mess-, Steuer- und Regelungstechnik.
  • Auf Grund der mit der Technikumsanlage erzielten Ergebnisse konnte ein Upscaling der Anlage in den Pilotmaßstab (bis 100 kg/h) geplant werden.
  • Die Anlagenkonzeption und der Betrieb wurden nach geltenden Sicherheitsregeln entworfen. Hierfür wurden für die Technikumsanlage eine What-if-Studie und für die Pilotanlage eine Hazop/SIL-Studie durchgeführt.
  • Aus der Schmelze konnten, abhängig von den Zuschlagstoffen, der Temperatur und der Aufenthaltszeit zwischen 90 und >99 % des ursprünglich enthaltenen Phosphors entfernt werden. Aufgrund der kurzen erreichten Versuchszeiten konnte noch keine komplette Phosphorbilanz erstellt werden. Es sind jedoch unter Berücksichtigung von erfahrungsgemäßen Verlusten Rückgewinnungsraten von bis zu 85 % des eingebrachten Phosphors zu erwarten. Diese Rate ist im Vergleich zu den meisten anderen Verfahren als hoch einzustufen.
  • Zum Energiebedarf des Verfahrens können auf Grund der geringen Größe der Versuche derzeit keine belastbaren Zahlen genannt werden. Konservative grobe Berechnungen zeigen aber, dass eine Herstellung von weißem Phosphor mit dem Reco-Phos-Verfahren im Bereich der marktüblichen Preise möglich ist.
  • Die in zahlreichen Versuchen unter unterschiedlichen Bedingungen produzierte Schlacke wurde granuliert, gemahlen und zu Testzementen verarbeitet. Aus den zementtechnischen, den fluiddynamischen und den chemischen Erfordernissen ergab sich, dass bei stöchiometrischer Zumischung von Reduktionsmittel die Einstellung eines CaO/SiO2-Verhältnisses (Basizität B1) von 0,8 bis 1,3 sowohl zu einer maximalen Phosphorentfernung als auch zur Erzeugung hoch hydraulisch aktiver Zemente führt. Damit konnte eines der ökonomisch und ökologisch wichtigsten Ziele des Projekts erreicht werden.
  • Es wurden auch Versuche im Labormaßstab mit Abfällen aus der Mineralindustrie als basische Additive durchgeführt. So verlieh der weltweit in großen Mengen anfallende und derzeit teuer zu entsorgende Zementofenstaub (mit Alkalien und Schwermetallen angereicherter Bypassstaub aus dem Klinkerprozess) der Mischung mit Klärschlammasche die gewünschten chemischen und fluiddynamischen Eigenschaften, wobei wiederum ein Zement mit hervorragenden hydraulischen Eigenschaften erzeugt wurde. Ebenfalls geeignet als Zuschlagstoffe zur Änderung der Fließeigenschaften der Schmelze sind Kalkofenstaub und Gießereifilterstäube. Die Auswirkungen des Einsatzes von Industrieabfällen auf die Produktgaszusammensetzung und Folgen für die Gasaufbereitung konnten im Rahmen des Forschungsprojektes nicht untersucht werden. Bei folgenden Projekten muss diesem Aspekt beson-dere Aufmerksamkeit geschenkt werden.
  • Erwartungsgemäß ging in den Versuchen ein Teil des Phosphors an die Eisenlegierung über, jedoch in geringerem Maße als thermodynamisch möglich, was vermutlich der raschen Gasableitung aus der Schüttung zuzuschreiben ist. Zukünftige Modifikationen des Reaktorkonzepts können diese Verluste weiter verringern.
  • In einer ausführlichen Marktstudie wurden die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen des Verfahrens beleuchtet und Schlussfolgerungen betreffend Anlagengröße, Standort, Materialbeschaffung und Produktvermarktung gezogen. Wie oben angedeutet ist zu erwarten, dass der RecoPhos-Prozess nach weiteren Entwicklungsschritten wirtschaftlich sinnvoll zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm eingesetzt werden kann. Anders als zu Beginn angenommen zeichnet sich aber ab, dass kleine dezentrale Anlagen, also etwa eine RecoPhos-Anlage nach jeder thermischen Klärschlammbehandlungsanlage, nicht kostendeckend arbeiten können werden. Ein Richtwert für die Wirtschaftlichkeit kann aktuell noch nicht abgeschätzt werden. Anhand des Betriebs einer Pilotanlage sind hierfür belastbare Daten zu erwarten. Der apparative wie energetische Aufwand von RecoPhos scheint im Vergleich zu vielen Ansätzen zur Düngemittelproduktion aus Klärschlamm verhältnismäßig hoch. Er ist jedoch zu rechtfertigen, legt man zu Grunde, dass hochwertiger, ansonsten schwer verfügbarer und damit strategisch wichtiger weißer Phosphor anstelle niederpreisiger Düngeprodukte hergestellt wird.
  • Eine vergleichende Umweltbilanz konnte die ökologischen Vorteile des RecoPhos-Verfahrens gegenüber der konventionellen Phosphorproduktion belegen.

Ausblick

  • In weiteren Schritten soll die im Rahmen des Projekts geplante Pilotanlage gebaut und unter Realbedingungen getestet und optimiert werden. Diese wird im Unterschied zur Technikumsanlage mit einer Produktgasvorreinigung zur Abscheidung von Störstoffen (Schwermetalle und andere reduzierbare flüchtige Bestandteile wie Silizium und Eisen) ausgerüstet sein und wird, je nach Vorzug des Betreibers, entweder weißen Phosphor oder thermische Phosphorsäure herstellen können. Mit einer solchen Anlage können dann erste belastbare Daten betreffend Massen-, Stoff- und Energieflüsse sowie, daraus errechnet, zu Kosten und Erlösen des Verfahrens ermittelt werden. Finanzierung und Konsortium Das Vorhaben wurde gefördert über das 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union (FP7) unter der Grant Agreement No 282856. Das Konsortium ist aus neun Partnern zusammengesetzt und umfasst kleine, mittelständische und multinationale Unternehmen sowie wissenschaftliche Einrichtungen.

 

Rohstoffsicherung in Baden-Württemberg - Abfälle aus Leuchtstoffröhren und Gasentladungslampen als Quelle von seltenen Erden
Projektlaufzeit
2012 - 2013
Ansprechpartner
Abschlußbericht
Abschlußbericht
Projektbeschreibung
Beim Recycling der Leuchtstofflampen wurden bisher hauptsächlich das Glas und die Aluminiumanteile aufgearbeitet. Außerdem wurde das Quecksilber erfasst und aufkonzentriert, so dass es wiederverwendet oder als Sondermüll entsorgt werden konnte.

Das Leuchtpulver, welches Seltenerdelemente enthält, wurde bislang ausgeblasen oder ausgewaschen und überwiegend als gefährlicher Abfall in Untertagedeponien verbracht.

Es ergibt sich die Frage, ob die in den Untertagedeponien eingelagerten Leuchtpulverkonzentrate mit hohen Gehalten von Seltenen Erden rückholbar sind. Bei ständig steigenden Preisen für diese Stoffe könnte in naher Zukunft eine Rückholung wirtschaftlich möglich und sinnvoll sein. Die Bestandteile der Leuchtstoffröhren sollen als Beispiel dienen, inwieweit und mit welchem Aufwand eine Rückholung interessanter Stoffe überhaupt möglich ist.

Hierzu sind vorgesehen:
  • Recherche über den derzeitigen Stand der Technik des Lampenrecyclings
  • Recherche zur Gewinnung, derzeit angewendeten Aufarbeitungs- und Trennverfahren von Seltenen Erden, u.a. Herstellerländer und Herstellerfirmen, aufgeschlüsselt nach den einzelnen Elementen der Seltenen Erden
  • Recherchen und Anfragen bei Untertagedeponien
  • Ermittlung des Potentials von seltenen Erden, welches auf diese Weise verfügbar ist; Vorbereitung von Versuchen im Labor- und halbtechnischen Maßstab, ggf. in Zusammenarbeit mit einschlägigen Universitätsinstituten oder Forschungseinrichtungen der Industrie oder der öffentlichen Hand


In Zusammenarbeit mit Dialogik mbH werden Diskussionsrunden durchgeführt, um:

  • Antworten auf die Frage zu finden, warum der Konsument die Möglichkeit zum Recycling nicht nutzt.
  • Ideen zu generieren, wie der Konsument in Eigeninitiative dazu beiträgt, dass die Recycling-Quote deutlich erhöht wird.

 

↑ Inhaltsverzeichnis



Stoffstrom­management

Aid in the Management and European Comparison of Municipal Solid Waste Treatment Methods for a Global and Sustainable Approach (AWAST)
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektpartner
BRGM (F), CEMAGREF (F), EDF (F), Uni Stuttgart (D), TU Wien (A), TU Trondheim (N), LQARS (P), RMA (A), ENERGOS (N), TRATOLIXU (P), VALORSUL (P) Forschungsprojekt im 5. Rahmenprogramm der EU
Projektbeschreibung
ModulaarekleinIm Rahmen dieses Projektes wird ein praxisorientiertes Programm zur Entscheidungshilfe für Kommunen oder andere Entscheidungsträger entwickelt. Dieses Simulationsprogramm soll anstehende Entscheidungen im Bereich Abfallbehandlung und -entsorgung erleichtern. Das Programm bietet - angepasst an die Situation der Kommunen und unter Einbeziehung von Kosten- und Umweltaspekten - Hilfestellung bei der Wahl der Abfallbehandlungssysteme oder Form der Abfallsammlung. Das Programm besteht aus technischen Tools, die verschiedene Abfallbehandlungs- und Entsorgungsanlagen sowie Abfallsammlung und Transport simulieren. Mit diesen jeweils verbunden sind horizontale Tools, die Stoffflüsse, Kostenaspekte und Energiebedarf / Umweltrelevanz der technischen Tools berechnen. Die einzelnen Tools werden anhand von Modellen erstellt, programmiert und im Simulationsprogramm sinnvoll miteinander verknüpft. Die Arbeiten sind in einzelne Workpackages (WP) aufgeteilt, die von den Projektpartnern bearbeitet werden. Sobald alle Tools fertig gestellt sind, und der Simulator einsatzbereit ist, wird er in sogenannten "case studies" in Orléans, Lissabon und Stuttgart getestet.

 

Entwicklung des „ResourceManager-FOOD“
(RM-F)
Projektlaufzeit
2013 - 2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

In Einrichtungen der Außer-Haus-Verpflegung entstehen jährlich rund 1,9 Millionen Tonnen an Lebensmittelabfällen. Diese Verluste an Lebensmitteln können durch geeignete Maßnahmen reduziert werden und sind in der Regel mit monetären Einsparungen verbunden. In Großküchen werden täglich mehrere hundert Gäste in kurzen Zeiträumen bewirtet. Das Ressourcenmanagement ist hierbei im Wesentlichen von individuellen Gegebenheiten wie z. B. der Betriebsgröße, dem jeweiligen Versorgungskonzept, dem Kundenklientel, aber auch von saisonalen Einflüssen abhängig. Die Menge an Lebensmittelabfällen schwankt dementsprechend in den jeweiligen Einrichtungen in Abhängigkeit dieser Gegebenheiten. Grundlage für die Identifikation und Erarbeitung von Lösungsansätzen ist die Kenntnis über die Abfallmengen, deren Entstehungsort sowie deren Ursachen. Zur Ermittlung dieser Informationen hat die Universität Stuttgart ein Messinstrument zur Wiegung, Bewertung und Optimierung der Ressourcen und Abfälle entwickelt. Der „ResourceManager-FOOD“ automatisiert die Wiegung der Lebensmittel noch vor deren Entsorgung durch direkte Anbindung einer elektronischen Waage an einen Touch-PC um die Mengen an weggeworfenen Lebensmitteln noch am Anfallort zu erfassen. Die unkomplizierte Bedienung des Messinstrumentes ermöglicht eine rasche Integration in den laufenden Betrieb und wird vom Küchenpersonal selbstständig bedient. Es erfolgt eine automatische Messdatenspeicherung und eine visuelle Auswertung in Echtzeit. Neben der reinen Mengenerfassung werden zeitgleich auch die jeweiligen Lebensmittelkategorien protokolliert sowie Gründe für die Abfallentstehung erfasst.     
 

Dabei funktioniert der „ResourceManager-FOOD“ als direktes Feedback-Instrument, welches die Mitarbeiter selbständig sensibilisiert und wichtige Informationen für die Systemoptimierung im laufenden Betrieb durch automatisch generierte Diagramme bereitstellt. Das Küchenmanagement und das Küchenpersonal erhalten somit täglich Informationen in Echtzeit zu den übermäßig produzierten Gerichten, den Abfallmengen und entsprechenden Gründen. Einrichtungsspezifisch werden zusätzliche Bewertungsparameter für die Systemanalyse und -optimierung definiert und im firmeneigenen Intranet oder in einer separaten Datenbank hinterlegt. So kann z. B. noch während des Wiegevorganges angezeigt werden, welche Kosten und klimarelevanten Emissionen mit den jeweils weggeworfenen Lebensmittelmengen korrelieren. Aufgrund genauer Kenntnis der Tellerrückläufe und Buffetreste können Rückschlüsse auf das Nachfrageverhalten der Gäste gezogen werden und Ausgabemengen je Lebensmittelkategorie angepasst werden, dies gilt sowohl für den zeitlichen Verlauf am Buffet als auch für die Ausgabemenge und Portionierung.

resourcemanagerfood

 

Entwicklung und Bewertung schienenverkehrsgestützter Entsorgungsketten für den ländlichen Raum
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projekträger
BMBF
Projektpartner
Institut für Fördertechnik und Logistik Lehrstuhl für Verkehrsplanung und Verkehrsleittechnik Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft, Arbeitsbereich Siedlungsabfall Institut für Eisenbahn- und Verkehrswesen Landkreise SIG, TUT, BC (Biberach), BL (Zollernalbkreis) Zweckverband Abfallverwertung Reutlingen – Tübingen HZL Hohenzollerische Landesbahn
Projektbeschreibung
schienekleinDie fachübergreifende Projektgruppe untersuchte zunächst die gegenseitige Abhängigkeiten einer umweltorientierten und den Schienenverkehr fördernden Strategie der Abfallbeseitigung im ländlichen Raum. So erscheint es aus Sicht der Schonung der Umwelt angebracht, den Müll für den Transport weitgehend zu komprimieren. Sodann werden unterschiedliche Konzeptionen für die Entwicklung schienenverkehrsgestützter Entsorgungsketten im ländlichen Raum entwickelt und abschließend bewertet. Die Beispielregion “Alb-Donau” setzt sich zusammen aus den Landkreisen Reutlingen, Tübingen, Biberach, Sigmaringen, Tuttlingen und Zollernalb. Als erstes gilt es die abfallwirtschaftlichen Grunddaten der einzelnen Landkreise zu ermitteln. Das bedeutet die Dokumentation der potenziellen Abfallströme vom Entstehungsort bis zur Verwertung oder Beseitigung, sowie die Darstellung der Behandlungskapazitäten und das Aufzeigen der bestehenden Transportketten in der Abfallentsorgung je Landkreis. Auf der Basis dieser abfallwirtschaftlichen Kenndaten der Landkreise wird das Netzwerk der Abfallentsorgung der gesamten Beispielregion „Alb-Donau“ dargestellt. Damit können landkreisübergreifende Optimierungsansätze herausgearbeitet werden. Ziel des Vorhabens ist es, den Mülltransport von der Straße auf die Schiene zu verlagern, um somit das Verkehrsaufkommen zu minimieren und eine möglichst geringe Umweltbelastung durch die notwendigen Abfalltransporte zu erzielen.

 

EU-Forschungsprojekt, INTERREG IVB North West Europe: "Green Cook - transnational strategy for global sustainable food management"
Projektlaufzeit
2010 - 2013
Ansprechpartner
Internet
Green-Cook Homepage
Projektbeschreibung
Lebensmittelverschwendung ist ein aktuelles Problem in den Industriestaaten und hat direkten Einfluss auf das Müllaufkommen, den Verbrauch von Lebensmitteln und den Klimawandel.

Ein Viertel aller weltweit produzierten Lebensmittel landet unverbraucht im Müll. Dies spiegelt die Wohlstandgesellschaft der Nord-Westeuropäischen Länder wider. Lebensmittelverschwendung verstärkt das soziale Ungleichgewicht einer Gesellschaft und ist ethisch nicht vertretbar. Die negativen Folgen der Lebensmittelverschwendung sind gravierend. Der Verbraucher von Lebensmitteln hat höhere Haushaltsausgaben, ohne einen Nutzen, die Kosten der Müllentsorgung sind ebenfalls höher, da mehr entsorgt werden muss, Ressourcen werden unnötigerweise genutzt und fallende Preis für Lebensmittel sind die Folgen.

An diesem Forschungsprojekt sind insgesamt 12 Projektpartner beteiligt. Sie entstammen dem kommunalen Bereich, der Privatwirtschaft und universitären Einrichtungen der Länder Belgien, Frankreich, Niederlande und Deutschland.

Während der Projektlaufzeit werden Pilotmaßnahem in den unterschiedlichen Partnerländern durchgeführt. Diese Maßnahmen haben das Ziel den Endverbraucher für das Problem der Lebensmittelverschwendung zu sensibilisieren, damit er die Lebensmittel schätzt und die Freude an gesunder, schmackhafter Ernährung wiederentdeckt. Des Weiteren werden Maßnahmen in Supermärkten, Restaurants und Kantinen durchgeführt, welche zunächst die weggeworfenen Lebensmittel evaluieren, um dann gezielt Maßnahmen anzuwenden, um diese zu verringern.

Aufgabe des Institutes ist es, die Projektpartner wissenschaftlich zu begleiten und die Pilotmaßnahmen der Partner unter ökonomischen und ökologischen Aspekten zu bewerten. Untersuchungen des Lebensmittelabfallaufkommens und der potenziellen Vermeidung wurden seitens des Instituts an der Kantine der Universität in Stuttgart durchgeführt. Auch wurden Untersuchungen in 16 privaten Haushalten durchgeführt, um die Wegwerfrate und deren Einflussfaktoren in den Haushalten zu bestimmen. Weitere Untersuchungen mit größerem Stichprobenumfang sind im Jahr 2012 vorgesehen. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wird im Jahr 2012 ein Instrument entwickelt, um anfallende Lebensmittelabfälle zu erfassen und den Verbrauchern Anregungen zur Vermeidung von Lebensmittelabfällen zu geben.

 

Lebensmittel-Studie für Deutschland: "Ermittlung der weggeworfenen Lebensmittelmengen und Vorschläge zur Verminderung der Wegwerfrate bei Lebensmitteln in Deutschland"
Projektlaufzeit
2011 - 2012
Ansprechpartner
Projektpartner
BOKU – Universität für Bodenkultur, Wien
Projektbeschreibung
Lebensmittelmengen1Bereits seit einigen Jahren ist bei der Arbeitsgruppe RIK die Untersuchung von Lebensmittelabfällen ein wichtiger Bestandteil der wissenschaftlichen Arbeit. Grund hierfür ist nicht zuletzt die seit einiger Zeit aufkommende Diskussion über Lebensmittelverluste entlang der Wertschöpfungskette.
Die Datenlage in Deutschland ist diesbezüglich leider noch sehr lückenhaft. Somit galt es, die Mengen von entsorgten Lebensmitteln zu ermitteln und zu einer Verbesserung der Datenlage beizutragen. Hierfür wurde die Arbeitsgruppe vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) mit der Studie „Ermittlung der weggeworfenen Lebensmittelmengen und Vorschläge zur Verminderung der Wegwerfrate bei Lebensmitteln in Deutschland“ beauftragt.

Ein wichtiges Ziel dieser Studie bestand darin, die in Deutschland tatsächlich anfallenden Mengen von Lebensmittelabfällen wissenschaftlich fundiert zu ermitteln. Darüber hinaus sollten Maßnahmen zur Reduktion dieser Abfälle identifiziert, bewertet und in Form einer Handlungsagenda den politischen Handlungsträgern vorgeschlagen werden. Hierbei sollte insbesondere auch die internationale Fachdiskussion recherchiert und bewertet werden. Die erarbeiteten Vorschläge tragen zu einer Verminderung der Wegwerfrate bei Lebensmitteln in Deutschland bei.

Die Ermittlung der Mengen fand entlang der Wertschöpfungskette für Lebensmittel statt. Zu den relevanten Akteuren zählen:
  • Lebensmittelverarbeitende Industrie
  • Groß- und Einzelhandel
  • Großverbraucher (Gastronomie, Krankenhäuser, Gemeinschaftsverpflegungseinrichtungen, etc.)
  • Endverbraucher (Privathaushalte).



Die Landwirtschaft wird in dieser Studie nicht untersucht.
Die wesentlichen Arbeitsschritte waren:

  • Literaturrecherche
  • Analyse der nationalen und internationalen
  • Statistik
  • Befragung von relevanten Stakeholdern
  • Eigene ergänzende (stichprobenartige)
  • Erhebungen
  • Identifizierung von (Daten-)Lücken
  • Bewertung von Maßnahmen
  • Auswahl potentieller Varianten für Deutschland



Als Ergebnis konnten relevante Massenströme von Lebensmitteln, Lebensmittelabfällen und Nebenprodukten dargestellt werden. Die Ergebnisse wurden auf ihre Datenqualität hin überprüft. Um insbesondere die identifizierten Lücken qualitativ schließen zu können, wurde außerdem der weitere notwendige Forschungsbedarf aufgezeigt.
In einem internationalen Rahmen wurden umsetzbare Maßnahmen ermittelt und über eine Nutzwertanalyse bewertet. Hierbei wurde großer Wert insbesondere auf die Übertragbarkeit auf Deutschland und die Verhältnismäßigkeit gelegt.
Neben den Mengen für entsorgte Lebensmittel und Optimierungsmöglichkeiten der derzeitigen Situation ist ein weiteres wichtiges Ergebnis dieser Studie eine einheitliche Definition von „Lebensmittelabfällen“. Diese Definition wurde unter Experten und Stakeholdern in Europa diskutiert und könnte sich als internationale Standarddefinition etablieren. Dies würde Experten und interessierten Bürgern ermöglichen, eigene Daten im internationalen Zusammenhang bereitzustellen und diese mit anderen Studien zu vergleichen.
Die Kernaussagen dieser Studie waren jedoch Maßnahmenempfehlungen für die Politik, die nicht nur für Deutschland, sondern auch für andere europäische Länder geeignet sein können.

 

Möglichkeiten zur Deregulierung der Sonderabfall-Kleinmengensammlung in Stuttgart
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
KleinmengenkleinIm Hinblick auf Kosteneinsparungen wurde untersucht, ob die bestehende mobile Sonderabfall-Kleinmengensammlung in Stuttgart abgeschafft und durch effektivere Systeme ersetzt werden kann. So wurde u.a. die mögliche Alternative, daß der Bürger die Sonderabfall-Kleinmengen mit dem Restmüll entsorgt, geprüft. Obwohl in der MVA-Stuttgart diese Stoffe ohne Probleme verbrannt werden könnten, verbietet sich diese Möglichkeit jedoch aus gefahr-stoffrechtlichen Gründen, da diese Stoffe nicht in den Müllfahrzeugen gesammelt und transportiert werden dürfen. Das jetzige System der getrennten Sammlung mittels Schadstoffmobil sollte daher beibehalten werden - allerdings, aus Gründen der Kosteneinsparung, mit eingeschränkter Sammelfrequenz.

 

Neue Strategien zur Hausmüllentsorgung - Möglichkeiten und Chancen
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektträger
Ministerium für Umwelt und Verkehr des Landes Baden-Württemberg
Projektbeschreibung
Entsorgung_Seitenlader_VerpackungDie getrennte Sammlung von Abfällen aus Haushalten, wie sie derzeit praktiziert wird, wird vor dem Hintergrund neuer Trenntechniken und der Entlastung der Haushalte zunehmend diskutiert. Gleichzeitig sind jedoch die zentralen Ziele der Kreislaufwirtschaft zu erfüllen und eine weitgehende Verwertung sicher zu stellen. Das System zur getrennten Sammlung von Abfällen zur Verwertung hat sich in den letzten 20 Jahren in Deutschland als System der Abfallentsorgung etabliert und wird zunehmend auch im europäischen Raum weiter ausgebaut. Unter dem Aspekt, dass für die stoffliche Verwertung eine hochwertige Qualität erforderlich ist (z.B. bei Bioabfällen geringe Schadstoff- und Störstoffbelastung, bei Papier keine Verschmutzung mit organischen Abfällen, bei Glas Sortenreinheit) ist die getrennte Sammlung eine wesentliche Voraussetzung für die Verwertung. Gleichzeitig wird jedoch zunehmend, auch unter den Aspekten des Kohlenstoffdioxidausstoßes, die energetische Verwertung von hochkalorischen Abfällen und vorbehandelten Restabfällen durchgeführt, welche nicht zwangsläufig eine getrennte Sammlung erfordern. Darüber hinaus stehen im Gegensatz zu früher maschinelle Trenntechniken zur Verfügung, welche in Teilbereichen die getrennte Erfassung von Stoffgruppen ersetzen können. Speziell bei kleinteiligen Verpackungen und Teilen der Kunststoffverpackungen, welche ebenfalls einer energetischen Verwertung zugeführt werden, besteht die Frage der Notwendigkeit der getrennten Sammlung sowohl unter den Aspekten der ökologischen Bilanz, als auch der ökonomischen Verhältnismäßigkeit und der Akzeptanz in der Bevölkerung. Zur Klärung der Frage, wie die oben dargestellten Zielsetzungen erreichbar sind, wird derzeit, mit Förderung durch das Ministerium für Umwelt und Verkehr des Landes Baden-Württemberg, ein Forschungsprojekt bearbeitet. Hierbei sind Fragestellungen wie z.B. die anzuwendenden Bewertungskriterien, die Integration in existierende Systeme und die Kompatibilität, die Umsetzung der Produktverantwortung, die gesellschaftlichen und politischen Hindernisse bei der Veränderung und die Umwelt- und Kostenrelevanz zu beantworten. Ziel des Projektes ist die Entwicklung möglicher Strategien für langfristig tragfähige Abfallwirtschaftskonzepte in Kooperation mit kommunalen Abfallentsorgern. Diese Strategien sehen den Ausstieg aus der obertägigen Deponiewirtschaft bis zum Jahre 2020 vor und streben eine möglichst vollständige Verwertung der heute den öffentlich-rechtlichen Abfallentsorgern überlassenen Abfälle an. Ergebnisse des Projektes sollen Empfehlungen für das weitere Vorgehen bei der Umgestaltung der Hausmüllentsorgung und die Weiterentwicklung der Abfallpolitik sein. Die zu erarbeitenden Strategien erfolgen modellhaft auf Basis ausgewählter Regionen, wobei regionale Besonderheiten Berücksichtigung finden. Im Anschluss sollen allgemeingültige Empfehlungen für Entsorgungsträger und Politik erarbeitet werden. An dem Projekt sind zehn Landkreise in Baden-Württemberg beteiligt. Die fachtechnische Projektbegleitung erfolgt seitens der Landesanstalt für Umweltschutz in Karlsruhe. Das Projekt ist in 4 Abschnitte gegliedert. Die Ergebnisse sollen bis Frühjahr 2005 vorliegen.Basierend auf einer Übersicht über die derzeit zur Verfügung stehenden Technologien zur Sortierung, Trennung und Behandlung von Abfällen soll die Technologiebewertung anhand einer Bewertungsmatrix erfolgen. Hinsichtlich der Umsetzung in die Praxis wird eine Bestandsaufnahme in den Landkreisen durchgeführt. anschließend werden spezifische Konzepte und Szenarien erarbeitet. Es findet eine Bewertung der Konzepte und Szenarien nach · ökologischen Kriterien · ökonomischen Kriterien · sozialen Aspekten · entsorgungstechnischen Kriterien statt. Die landkreisspezifischen Ergebnisse werden im Hinblick auf gemeinsame Empfehlungen zusammengefasst und bewertet. In einem Workshop mit Projektpartnern, UVM, LfU und externen Experten sollen diese diskutiert werden. Hieraus werden Empfehlungen für künftige Strategien und notwendige Veränderungen, insbesondere rechtlicher Rahmenbedingungen, erarbeitet. Die Einzelsysteme und Verfahrenskonzepte werden nach Kriterien, welche derzeit im Rahmen der Arbeitsgruppe mit den Landkreisen abgestimmt werden, beurteilt. Als Fazit bleibt festzuhalten, dass ökonomische Anforderungen, ökologische Betrachtungen und neue technische Entwicklungen den Anstoß geben, die Systeme der getrennten Sammlung neu zu beleuchten. Alternative und ergänzende Systeme müssen nach den vorgestellten Bewertungskriterien beurteilt werden, um sowohl umweltverträgliche als auch ökonomisch vorteilhafte Lösungen für eine langfristig tragfähige Abfallentsorgung der Haushalte zu gewährleisten.

 

Ökonomische und ökologische Bewertung der getrennten Sammlung von verwertbaren Abfällen aus Haushalten sowie vergleichbaren Anfallstellen Studie im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Getrennte Sammlung_Diverse bunte Müllbehälter_KleinZiele:
Schwerpunkt der Studie ist die ökonomische und ökologische Bewertung der getrennten Sammlung von Leichtverpackungen der Dualen Systeme, d.h. Verpackungskunststoffe, Verbunde, und Metalle aus Haushalten und ähnlichen Anfallstellen. Des Weiteren werden solche Wertstoffströme einbezogen, die sich aus den Alternativsystemen ergeben. Hier sind vor allem Papier, Pappe und Karton (System Wertstofftonne) sowie Bioabfälle (System Nasse/Trockene Tonne) zu nennen. Zusätzlich werden die stoffgleichen Nichtverpackungen (z.B. Gelbe TonnePlus) zu berücksichtigt Für die genannten Stoffströme erfolgt eine quantitative Abschätzung der Kosten und zentraler ökologischer Effekte der unterschiedlichen Sammelsysteme.

 

Photovoltaikmodule - Umweltverhalten und Recyclingmöglichkeiten
Projektlaufzeit
2010 - 2011
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
photovoltaikAuch die „grüne Technik“ Photovoltaik enthält Schadstoffe, die durch eine weltweite Installation der Photovoltaik-Module auch weltweit verbreitet werden. Bei einer mittleren Laufzeit der Photovoltaik-Module von 20 Jahren ergibt sich die zu erwartende Abfallmenge an PV-Modulen z.B. für das Jahr 2030 aus der produzierten Menge an Modulen aus dem Jahr 2010. Während im Jahr 2010 nur mit etwa 5000 t PV-Modul-Abfällen zu rechnen ist, werden im Jahr 2030 weltweit etwa 200 000 t PV- Module (pro Jahr !) zu Abfall.

Im Forschungsvorhaben werden mehrere Fragestellungen untersucht, wie z.B. ob Schadstoffe aus Photovoltaikmodulen in die Umwelt gelangen können? Insbesondere stellt sich die Frage nach einer möglichen Belastung von Niederschlagswasser aus der Entwässerung von Dachflächen auf denen PV-Module installiert sind und deren Auswirkung bei der Versickerung des Niederschlagswassers über Bodenfilter (ökologische Regenwasserbewirtschaftung) oder einer Einleitung in die örtliche Kanalisation.

Eine bisher nicht beantwortete Fragestellung ist auch, welche Folgen bei unsachgemäßer Entsorgung von Modulen bzw. zerkleinerten Modulteilen entstehen könnten (z. B. über den Hausmüll, Altglascontainer).

Das Projekt soll darüber hinaus die möglichen Organisationsformen für die Sammlung von gebrauchten PV-Modulen aufzeigen und mögliche Anforderungen an ein effizientes Recyclingsystem von Altmodulen beschreiben.

 

Pilotversuch: Restabfallfreie Abfallwirtschaft im Neckar-Odenwald-Kreis
Projektlaufzeit
2010 - 2011
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
Die Abfallwirtschaft ist heute ein wichtiges Instrument zur Bewirtschaftung knapper werdender Ressourcen. Neben der Abfallvermeidung sind hierbei u.a. die energetische Nutzung von biogenen Materialien sowie die weitere Intensivierung der stofflichen Verwertung von besonderer Bedeutung. Modernes Stoffstrommanagement kann stoffliche und energetische Verwertungswege optimieren. Unter Berücksichtigung regionaler Randbedingungen kann mit Blick auf die biogenen Materialien das Ziel eines idealen Zusammenwirkens von Nährstoff- und Kohlenstoffrecycling, ebenso wie die Reduktion klimarelevanter Emissionen durch die Substitution fossiler Energieträger erreicht werden. Eine maximierte Verwertung nicht biogener Wertstoffe ist dann besonders effizient, wenn sie separat in einer trockenen Wertstofftonne erfasst werden.

Im Neckar-Odenwald-Kreis werden Untersuchungen zur Einführung eines innovativen Abfallwirtschaftskonzepts ohne Restabfalltonne durchgeführt. Angedacht ist die Erfassung der organischen Abfälle in einer „Bioenergietonne“ und die Einführung einer „trockenen Wertstofftonne“. Diese beiden neuen Erfassungssysteme sollen die bestehende Restabfallerfassung ersetzen. Die bereits vorhandenen Systeme zur getrennten Wertstoffabschöpfung bleiben weiterhin bestehen. Die so erfassten trockenen Wertstoffe werden in einer Sortieranlage aufbereitet und einer weitgehend stofflichen Verwertung zugeführt. Die organischen Siedlungsabfälle aus der neuen Bioenergietonne dagegen sollen für die Erzeugung von Biogas genutzt werden. Der Gärrest kann dann im Anschluss zu einem Ersatzbrennstoff aufbereitet werden.

In einem Pilotprojekt sollte zunächst die Machbarkeit und Effizienz des neuen Systems verifiziert werden. Das Pilotprojekt wurde in der Gemeinde Rosenberg umgesetzt und wird vom Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart wissenschaftlich begleitet.

 

Potentiale zur Energieeinsparung durch Vermeidung von Lebensmittelverschwendung
Projektlaufzeit
2014 - 2015
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
lebensmittelverschwendung_1Ziel des Vorhabens gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten in Kooperation mit dem Kompetenzzentrum für Ernährung Bayern (KErn) war die Förderung und Durchführung vielversprechender Ansätze zur Energieeinsparung bei Erzeugung, Produktion, Handel und Verbrauch von Lebensmitteln im Rahmen der Energiewende in Bayern.

Die Produktion von Lebensmitteln ist über die gesamte Wertschöpfungskette von der Erzeugung bis zum Endverbraucher mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Sobald das Lebensmittel beim Endverbraucher nicht seine beabsichtigte Verwendung findet oder auf einer der vorgelagerten Wertschöpfungsstufen ausscheidet, steht der oftmals hohe Energieaufwand der zum Teil hoch prozessierten Lebensmittel in keinem Verhältnis zur anderweitigen Verwertung des Lebensmittels und ist somit nicht nachhaltig. Ziel des Forschungsvorhabens ist es am Beispiel Bayerns die theoretischen Primärenergie-Einsparpotenziale durch Vermeidung von Lebensmittelverlusten in der gesamten Wertschöpfungskette zu bilanzieren, um aus deren Zusammensetzung Ansatzpunkte für künftige Einsparmaßnahmen ableiten zu können.

lebensmittelverschwendung_2In Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitung und Handel wurde der Begriff „Lebensmittelverluste“ verwendet und damit die in Literatur und Fachwelt vorhandene Sprachregelung übernommen. Verluste können ggf. durch Systemoptimierung minimiert werden, woraus ein entsprechendes Optimierungspotenzial abgeleitet werden konnte. Teilströme davon können ggf. gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz zu Abfall werden. Auf Konsumebene (Außer-Haus-Verpflegung und in den Haushalten) wurde wiederum der Begriff „Lebensmittelabfälle“ verwendet. Diese können teilweise oder ganz vermieden werden, woraus ein Vermeidungspotenzial abgeleitet werden konnte. Das Primärenergie-Einsparpotenzial von Lebensmittelverlusten und Lebensmittelabfällen besteht somit aus dem Optimierungspotenzial und dem Vermeidungspotenzial (siehe Abbildung 1).

Im Rahmen des Projektes zur Ermittlung von Lebensmittelabfällen in Bayern wurden sowohl die Menge als auch Anteile der jeweiligen Wertschöpfungsstufen beim Aufkommen von Lebensmittelabfällen erfasst. Unter Verwendung des Kumulierten Energieaufwands (KEA) als Bewertungsparameter war somit eine Quantifizierung und Charakterisierung der mit der Lebensmittelverschwendung einhergehenden Energieverluste möglich (siehe Abbildung 2).

Basierend auf den im vorhergehenden Projekt ermittelten Mengen summierte sich das Primärenergie-Einsparpotenzial durch Vermeidung von Lebensmittelverlusten und -abfällen in Bayern im Jahr 2011 für die gesamte Wertschöpfungskette zu ca. 14.400 TJ/a, bzw. 4.000 GWh/a. Dies entspricht etwa dem haushaltbezogenen Primärenergieverbrauch von 330.000 Einwohnern Bayerns.

 

Ressourcenbewirtschaftung in Baden-Württemberg - Abfall- und anthropogene Lager als Ressource
Projektlaufzeit
2011 - 2013
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
RB_BW_1Baden-Württemberg spielt als Industrie- und Technologie-Standort weltweit eine wichtige Rolle. Baden-Württemberg ist aber auch ein rohstoffarmes Land, das zur Herstellung seiner Produkte auf Importe angewiesen ist. Ziel der Studie ist die Ermittlung der benötigten (Roh-)Stoffe und Stoffmengen sowie eine Abschätzung, welche Ressourcen sich im Land selbst finden lassen, und welche importierten Stoffe sich eventuell durch heimische Ressourcen ersetzen lassen. Ein besonderer Schwerpunkt soll dabei auch auf der Rückgewinnung von Wertstoffen aus Abfall (aus Deponien etc. oder direkt aus Industriestoffströmen) liegen.

 

SEE - Stadt mit Energie-Effizienz Stuttgart
Projektlaufzeit
2009 - 2014
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

SEEVoraussetzung für eine zukunftsfähige Gesellschaft ist neben ökonomischem Wohlstand und sozialer Wohlfahrt auch eine intakte Umwelt. Hierzu ist es erforderlich, die Emissionen an Schadstoffen – insbesondere klimarelevanter Schadstoffe – deutlich zu reduzieren und den Ressourcenverbrauch effizienter zu gestalten. So unumstritten die Notwendigkeit zur Energieeinsparung und Ressourceneffizienz in Gesellschaft und Politik ist, so schwierig gestaltet sich die Festlegung auf konkrete Ziele sowie die Verständigung über die „richtigen“ Strategien und Maßnahmen. Ursachen dafür sind unter anderem die Schwierigkeiten der Wirkungsbeurteilung von Maßnahmen im Rahmen der Formulierung von politischen/planerischen Strategien (generelle Wirksamkeit als auch der Beitrag von Maßnahmen zur treffsicheren Erreichung der Ziele) und die Unsicherheit über Art und Umfang von Opportunitätskosten im Falle der Zielerreichung und möglichen sozialen Verteilungswirkungen von Kosten. Ein geeignetes Werkzeug kommunaler Strategieplanung können Modelle sein, mit denen die Wirkungen verschiedener Maßnahmen im Hinblick auf ihre individuelle wie auch kumulative Wirksamkeit bewertet werden können. Vor diesem Hintergrund soll mit dem Projekt SEE ein makro- und mikroskopisches Bilanz- und Strategiemodell zur Flankierung der kommunalen Strategie- und Maßnahmenplanung entwickelt werden.

Das Projekt SEE verfolgt dazu folgende Ziele:

  • Entwicklung eines makroskopischen Bilanzmodells
  • Entwicklung eines mikroskopischen Strategiemodells
  • Identifizierung von Optimierungspotenzialen
  • Erstellung einer Road Map „Energie“ bis zum Jahr 2050
  • Umsetzung identifizierter Maßnahmen
  • Evaluierung der Maßnahmen und Erfolgskontrolle


Am Lehrstuhl wurde in Zusammenarbeit mit dem IER wurde die Wilhelma auf die Möglichkeiten einer möglichst weitgehenden Energiebedarfsdeckung aus erneuerbaren Energien untersucht. Kennzeichnend sind sehr unterschiedliche Versorgungsansprüche, die aus der Tierhaltung und den botanischen Anlagen resultieren sowie ein hohes und vielfältiges Biomasseaufkommen. Am ISWA der Universität Stuttgart wurde für die Wilhelma das Potential an Biomasse und deren Energieinhalt ermittelt. Am IER der Universität Stuttgart wurde der Energiebedarf der Wilhelma sowie die Möglichkeiten der Dachflächennutzung für Photovoltaik sowie der Wärmerückgewinnung untersucht.

Die Ergebnisse lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

  • Das Biomassepotential der Stuttgarter Wilhelma beträgt rund 4.500 Tonnen pro Jahr, resultierend aus der Biomasse von Grünabfällen aus 340 ha Garten- und Parkanlagen sowie den Exkrementen von 9.000 Tieren. Daraus ergibt sich bei vollständiger Verwertung ein Gesamtenergiepotential von 3.787 MWh/a.
  • Neben der Biomasse stehen für die Energieerzeugung auch ca. 3.000 m² Dachflächen zur Verfügung. Mit Hilfe von PV-Anlagen auf dieser Fläche können etwa 533 MWh/a Strom, bei zusätzlicher Nutzung von solarthermischer Anlagen auf ca. 1.700 m² Dachfläche ca. 1.415 MWh Wärme und weitere 231 MWh Strom aus PV pro Jahr zusätzlich erzeugt werden.
  • Durch die energetische Nutzung der vorhandenen Biomasse (in einer Biogasanlage und einem Hackschnitzelheizwerk) lassen sich ca. 14% des Gesamtwärme- und ca. 28% des Gesamtstrombedarfs der Wilhelma decken.
  • Durch die zusätzliche Installation von PV-Anlagen auf ca. 3.000 m² an geeigneten Gebäudedächern kann die Strombedarfsdeckung auf ca. 46% angehoben werden. Wird ein Teil der Dachflächen für Solarthermie anstelle von Photovoltaik genutzt, können insgesamt ca. 23% des Wärmebedarfs und ca. 35% des Strombedarfs gedeckt werden.
  • Die Ergebnisse zeigen damit, dass sich die Wilhelma zu nicht unbeträchtlichen Anteilen aus eigenen erneuerbaren Energien versorgen kann

 

Sortierkampagnen in Tübingen
Projektlaufzeit
2009
Ansprechpartner
Im Auftrag von
Zweckverband Abfallverwertung Reutlingen / Tübingen
Projektbeschreibung
Ziel ist die Ermittlung zusätzlich abschöpfbarer Mengen an Bioabfällen für eine künftige Verwertung in einer Biogasanlage.

 

Studie für ein Biomassekonzept für organische Siedlungsabfälle im Landkreis Calw
Projektlaufzeit
2009
Ansprechpartner
Im Auftrag von
AWG Abfallwirtschaft Landkreis Calw GmbH
Projektbeschreibung
Ziel der Studie war die Bewertung von konzeptionellen Ansätzen zur zukünftigen Behandlung der im Landkreis Calw anfallenden organischen Siedlungsabfälle. Die Bewertung erfolgt unter ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten und betrachtet die technische Machbarkeit unter besonderer Berücksichtigung bereits vorhandener Abfallbehandlungseinrichtungen (u.a. Kompostwerk).

Hauptziel der Untersuchung ist die Betrachtung von Szenarien, die die Erzeugung von Energie aus den organischen Abfällen unter Nutzung der Vergärungstechnologie beinhalten (Biogasproduktion). Ergänzend zur Untersuchung der Biomassen des Landkreises Calw wurde eine zusätzliche Bewertung unter Einbeziehung der im benachbarten Landkreis Freudenstadt anfallenden organischen Abfälle durchgeführt

 

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Technik der Abfallbehandlung

AOP-Versuche mit Real- und Modellabwässern zur Minderung der Toxizität und zur Minimierung der Behandlungskosten
Projektlaufzeit
2007 - 2011
Ansprechpartner
Auftraggeber
Eigeninitiative, Weiterentwicklung
Projektbeschreibung

Die UV-FSR-Technik bietet für die Behandlung hochbelasteter Industrieabwässer (oft ihrerseits Rückstände aus der Abwasserbehandlung) in vielen Fällen eine kostengünstige Alternative zu oft notwendigen Verfahren wie Verdampfung oder Verbrennung. Es sind bereits mit Hilfe von Mitteln der Willy-Hager-Stiftung umfangreiche Untersuchungen betreffend Reaktordesign, aber auch zu chemischen Teilaspekten (z.B. AOX-De-Novo-Synthese bei hohen Chloridgehalten) durchgeführt worden. In einem 4-jährigen Projekt sollen nun weitere Möglichkeiten zur Kostenminimierung erarbeitet, als auch die Frage der Toxizitätsminderung, oder fallweise -erhöhung durch die Behandlung untersucht werden.


Folgende Positionen werden bearbeitet:

  • Modellversuche mit Einzelsubstanzen und Substanzgemischen.
  • Realversuche mit Abwässern aus Automobil-, Papier und chemischer Industrie sowie Altlastensanierung (Militäraltlasten).
  • Einsatz verschiedener Katalysatoren zur Minimierung des Verbrauchs an Energie und Oxidationsmittel
  • Untersuchung von Radikalfängereffekten.
  • Erstellung von Reaktionskonetiken, Kostenberechnung.
  • Entwicklung, Evaluierung und Anwendung eines Toxizitätstests.

 

Rückführung von Umkehrosmose (UO)-Sickerwasserkonzentrat in den Deponiekörper
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektträger
Willy-Hager-Stiftung
Projektbeschreibung
lysimeterProjektbeschreibung:

Zur Klärung der für die Praxis bedeutsamen Fragestellung der Auswirkung einer UO-Sickerwasserkonzentrat-Rückführung, sind je sechs 1,4 m³ fassende Großlysimeter aus Stahl im Einsatz, welche sich durch Gasdichtigkeit, Niederschlagswasser-Simulation, Beheizungsmöglichkeit auf 40°C, sowie Auflast-Simulation auszeichnen.
Die Befüllung war wie folgt:
  • Lysimeter 1+ 2: Hausmüll 1985 (retro-spektive komponiert)
  • Lysimeter 3 + 4: Restmüll 2000 folgende (Stadtgebiet Stuttgart)
  • Lysimeter 5 + 6: MVA-Schlacke (MVA Stuttgart-Münster)

 

Es wird deutlich, dass nachteilige Auswirkungen der Konzentratrückführung auf die Deponiegasbildung und die Sickerwasserqualität nicht feststellbar sind, vielmehr führt diese Technik zur einer höheren Deponiegasproduktion und zu einer schnelleren biologischen Inertisierung des Deponiekörpers. Das Sickerwasser erfährt dabei keine Zunahme der Toxizität. Das Verfahren ist für die Praxis zu empfehlen.

 

Vergleichende Großlysimeter Untersuchungen zum Deponieverhalten von Rückständen aus MVA, MBA und Abfallpyrolys
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektträger
Willy-Hager-Stiftung
Projektbeschreibung
lysimeterprinzipskizzeUm das Ablagerungs- und Emissionsverhalten bzw. das Langzeitverhalten der Rückstände verschiedenartiger zeitgemäßer Abfallbehandlungs- Verfahren vergleichend zu untersuchen, wurden die vorhandenen sechs Großlysimeter (nach zwischenzeitlich erfolgtem Abschluss des erstgenannten Projekts) wie folgt befüllt:
  • Lysimeter 1: Restmüll 2002 (Stadtgebiet Stuttgart)
  • Lysimeter 2: MVA-Schlacke (MVA Stuttgart-Münster)
  • Lysimeter 3: Pyrolyserückstand (Anlage des Landkreises Günzburg)
  • Lysimeter 4: Rückstand MBA Erbenschwang, Landkreis Weilheim-Schongau
  • Lysimeter 5: Rückstand MBA Linkenbach, Landkreis Neuwied
  • Lysimeter 6: Rückstand MBA Kaiserslautern, Landkreis Kaiserslautern.

 

Die betreffenden Abfälle werden gezielt beregnet und Deponiesickerwasser und Deponiegas untersucht sowie der Wasserhaushalt und das Setzungsverhalten des Deponiekörpers festgestellt

 

Untersuchungen zur Festlegung eines optimierten Langzeit-Überwachungs- Programms betreffend Grundwasser im Umfeld der Sonderabfalldeponie Karsau (Baden-Württemberg)
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner
Projektbeschreibung
grundwasserDie Sonderabfalldeponie Karsau (Baden-Württemberg) ist eine private, seit 1972 bis dato von der Industrie betriebene Deponie, welche insbesondere durch ehemalige Ablagerungen von Chlororganika aus der PCP-Produktion gekennzeichnet ist.
Die Nachsorge der in wenigen Jahren verfüllten Deponie soll geregelt werden. Diesbezügliche Arbeiten umfassen sowohl Auswertungen als auch probenahmetechnische und analytische Arbeiten vor Ort, so u.a.
  • Zusammenfassende Dokumentation aller verfügbarer Daten betr. Sickerwasser
  • Zusammenfassende Dokumentation aller verfügbarer Daten betr. Grundwassermessstellen
  • Festlegung der zu beprobenden Grund- und Oberflächenwässer
  • Empfehlungen betreffend künftig zu ermittelnder hydrochemischer Leitparameter
  • Empfehlungen betreffend Optimierung eines hydrochemischen Langzeit-Überwachungsprogramms

 

Zukünftige Bioabfallbehandlung im Zollernalbkreis
Projektlaufzeit
2008 - 2009
Ansprechpartner
Auftraggeber
Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie beauftragt vom Zollernalbkreis, Federführung BCE Björnsen Beratende Ingenieure, Koblenz
Projektbeschreibung
Bestandsaufnahme, Marktanalyse, Evaluierung der technischen Machbarkeit verschiedener Bioabfallbehandlungsverfahren (Kompostierung, Vergärung, biologische Trocknung) an ausgewählten Standorten, vergleichende Wirtschaftlichkeitsuntersuchung.

 

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