Aktuelle Projekte

Biologische Behandlung

Optimierungspotenziale bei Abfall-Biogasanlagen in Baden-Württemberg
Projektlaufzeit
2014 - 2017
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
Labor_BioökonomieZiel des Projektes ist die Erarbeitung einer fundierten Datenbasis mit Kennzahlen zu etablierten Konzepten von Bioabfall-Vergärungsanlagen. Diese soll Projektentwicklungen und Planungsentscheidungen beim Ausbau der Vergärungskapazitäten unterstützen und Optimierungspotenziale aufzeigen.

Bereits seit einigen Jahren nimmt die Verwertung bio-gener Abfälle in Vergärungsanlagen zu. Diese Entwicklung macht eine Untersuchung der bestmöglichen Nutzung des vorhandenen Materials und die Ermittlung des Optimierungspotenzials sowohl für bestehende Anlagen als auch für die Planung von Neuanlagen notwendig. Bislang fehlen belastbare Daten über einen längeren Zeitraum bezüglich der Eignung der Konzepte für die jeweiligen Substrate sowie der tatsächlichen Leistung der Anlagen.

Im Projekt „Optimierungspotenziale bei Bioabfall-Vergärungsanlagen in Baden-Württemberg” soll daher eine umfassende, objektive, belastbare Datengrundlage über die Durchführung eines extensiven Mess- und Probenahme- und Datenerfassungsprogramms erstellt werden. Eine umfangreiche Datenbank mit Informationen für verschiedene Konzepte zum Prozessbetrieb, Energie- und Stoffstrombilanzen sowie Analysen zu Substraten und Produktqualitäten soll Stakeholder bei Projektentwicklungen und Planungsentscheidungen für den Neu- und Ausbau von Vergärungskapazitäten unterstützen. Außerdem sollen Optimierungspotenziale, wie höhere Energieausbeute, gezielter Substrateinsatz, erhöhte Energie- und Ressourceneffizienz, aufgezeigt werden.

Diese Forschungsarbeit wird durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg im Rahmen des Bioökonomieforschungsclusters und des BBWForWerts Graduiertenprogramms unterstützt.

 

 

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Emissionen

Emissionsüberwachung an der Müllumschlaganlage Dußlingen/Tübingen
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
Die Hallenabluft der Müllumladestation im Entsorgungszentrum Dußlingen wird mittels eines Aktivkohlefilters behandelt. Um die Reinigungsleistung zu gewährleisten wird monatlich eine olfaktometrische Messung nach DIN EN 13725 im Roh- und Reingas durchgeführt.

 

Energieeffiziente Abluftbehandlung 2 (EnAB 2)
Projektlaufzeit
2015-2017
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

EnABDie mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) stellt eine Basistechnologie zur Behandlung von gemischten Siedlungsabfällen dar. Der Zweck der Technologie liegt in einer Stabilisierung von organikreichen Abfällen vor der endgültigen Beseitigung auf Deponien.

Der biologische Abbau findet unter aeroben Bedingungen statt und ist mit hohen Luftumsätzen verbunden. Die Prozessabgase sind u. a. mit organischen Schadstofffrachten beladen, die vor der Abgabe an die Atmosphäre reduziert werden müssen, um die nationalen Emissionsstandards der 30. Bundes-Immissionsschutzverordnung sicher einzuhalten. Dazu kommen meistens Anlagen der regenerativ-thermischen Oxidation (RTO) zum Einsatz. Zur Aufrechterhaltung des Oxidationsprozesses ist i. d. R. eine Stützfeuerung unumgänglich.

Das Ziel des FuE-Vorhabens „Energieeffiziente Abluftbehandlung 2“ (EnAB 2) besteht in einer signifikanten Reduzierung des Energieaufwandes bei der mechanisch-biologischen Abfallstabilisierung. Dieses Ziel ist im Ergebnis des vorlaufenden Projektes EnAB insbesondere dann zu erreichen, wenn der Energieverbrauch für die biologische Prozessführung (z. B. Mietenbelüftung) und die anschließende Abgasbehandlung reduziert werden kann. Da das bei der aeroben biologischen Behandlung entstehende Abgas nur kurzfristig ausreichend Kohlenstofffracht für einen autothermen Betrieb der RTO enthält, kann ein alternatives Abgasreinigungssystem einen großen Beitrag zur Reduzierung des Energieaufwandes durch die Einsparung von Stützgas leisten.

Da die Abluft aus zahlreichen aeroben Einzelprozessen in jeweils unterschiedlichen Stadien als Gemisch zentral behandelt wird, ist das Zusammenwirken vieler Einzelprozesse für eine effiziente Prozessgestaltung der finalen Abgasreinigung von entscheidender Bedeutung. Zum Erreichen des Ziels sowohl technische Aspekte einer Abgasbehandlung als auch die konkrete betriebliche Organisation des Zusammenwirkens unterschiedlicher Einzelprozesse von Belang.

Die bislang erzielten Erkenntnisse geben Anlass zu der Prognose, dass mit einer Effizienzsteigerung der Abluftbehandlung eine Minderung des spezifischen Energieverbrauchs der MBA-Technologie nach deutschem Standard von mindestens 25 %, zu erzielen sein wird. In EnAB 2 sollen die Abluftströme der biologischen Behandlungsstufe nach Belastungsgrad unterteilt und separaten Behandlungstechniken zugeführt werden. Somit wird der Abluftvolumenstrom zur RTO erheblich reduziert. Zur Unterteilung der Abluftströme unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz ist im Vorhaben die Errichtung einer neuen Abluftsammelleitung geplant, die die Abluft eines gesamten Tunnelblocks fassen kann. Gleichzeitig wird ein Regelalgorithmus für das Prozessleitsystem entwickelt, der die Abluftströme mittels automatisierten Klappen den jeweiligen Sammelleitungen zuführt.

 

Ermittlung von Methankonzentrationen an Deponieoberflächen durch Lasermessmethode
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
Der Austritt von Methan aus einer Deponieoberfläche ist zu kontrollieren. Nach relevanten Deponie-Vorschriften, sind Schätzungen der Deponie Methan-Emissionsraten zweimal jährlich zu erbringen. Es ist allerdings notwendig, die aktuelle Messtechnik für Methanemissionen weiter zu verfeinern. Zu diesem Zweck ist eine ergänzende Technik zur Methanmessung durch die Langweg-Laserabsorptionsspektrometrie als eine innovative Methode angewendet. Mittlerweile ist ein praktisches Modell entwickelt. Durch die Verarbeitung der gemessenen Methankonzentrationen und relevanten Winddaten von dem Modell, sind Methan-Emissionsraten aus einer Deponieoberfläche schätzbar.

 

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Industrieabfälle

Untersuchungen und Optimierungen bei der UV-aktivierten Naßoxidation von Industrieabwässern bzw. Flüssig-Sonderabfällen
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
UVKask1_kleinSeit ca. 20 Jahren werden von verschiedenen Firmen im In-und Ausland Verfahren zur Behandlung von industriellen Abwässern propagiert, bei welchen UV-Strahlung in Kombination mit Wasserstoffperoxid (z.T. auch Ozon) eingesetzt werden. Die naßchemische UV-Oxidation von Abwasserinhaltstoffen mit Wasserstoffperoxid ist ein drastischer und unspezifischer Prozeß, bei dem alle oxidierbaren organischen und anorganischen Abwasserinhaltstoffe durch OH-Radikale (und durch andere hochreaktive Radikale) angegriffen werden. Für die Behandlung von Industrieabwässern mittels naßchemischer UV-Oxidation ist vom Arbeitsbereich eigens ein Reaktorkonzept entwickelt worden - der UV-Freispiegelreaktor (UV-FSR). Der UV-Strahler kommt nicht in Kontakt mit dem Abwasser und bleibt so über lange Zeit voll einsatzfähig. Das Verfahren fand und findet Einsatz unter anderem in der pharmazeutischen, chemischen, Textil- und Automobilindustrie. Bevor das Verfahren großtechnisch eingesetzt werden kann, sind Voruntersuchungen im Labor erforderlich. Es ist das Ziel der Untersuchungen, dass die optimalen und somit kostengünstigsten Reaktionsbedingungen bei der UV-Naßoxidation deutlich formuliert werden können. Hierfür wurden entsprechende Rechnerprogramme entwickelt, in welche die experimentell ermittelten reaktionskinetische Basisdaten Eingang finden. Hieraus lassen sich aus batch-Untersuchungen kontinuierliche Rührkesselreaktoren für unterschiedliche Anwendungsfälle bemessen.

 

Von Abfällen ausgehende gefährliche Reaktionen und Emissionen im Hinblick auf Behandlung und Ablagerung
Projektlaufzeit
-
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

Es wird mit einer speziell hierfür entwickelten Labor-Testmethode das Wasserstoff-Bildungspotential staubförmiger Sonderabfälle quantifiziert, um mögliche Gefahren durch Wasserstoffentwicklung in Abfall-Konditionierungsanlagen sowie auch bei der Ablagerung unter Tage, zu erkennen. Außerdem wurde vom Arbeitsbereich für entsprechende Großversuche eigens eine Gasbildungs-Prüfanlage für komplette, mit ca. 1,5 Mg Konditionierungsmasse befüllte Big Bags entwickelt. Damizt kann der tatsächliche Wasserstoffgas-Volumenstrom während der mehrtägigen Verfestigungsphase ermittelt werden. Die Apparatur befindet sich vor Ort auf dem Gelände des Salzbergwerks Bad Friedrichshall-Kochendorf in regelmäßigem Einsatz.

Weitere diesbezügliche chemisch-physikalische Untersuchungen werden laufend durchgeführt, z. B. für Rückstände aus der DSD-Pyrolyse, Aluminiumkrätzen, Schredderleichtfraktion und Strahlmittelabfälle, aber auch für biologisch aktive Abfälle wie industrielle Abwasserschlämme u.v.m.

 

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Internationale Abfallwirtschaft

 

 

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Ressourcen­kreisläufe in der Abfallwirtschaft

 

 

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Stoffstrom­management

REFOWAS - Pathways to reduce food waste - Wege zur Reduzierung von Lebensmittelabfällen
Projektlaufzeit
2015 - 2018
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung
refowasMaßnahmen, Bewertungsrahmen und Analysewerkzeuge sowie zukunftsfähige Ansätze für einen nachhaltigen Umgang mit Lebensmitteln unter Einbindung sozio-ökologischer Innovationen.

Produktion und Konsum von Lebensmitteln wirken sich auf die Umwelt aus; wir fragen speziell nach der Bedeutung von Lebensmittelabfällen in diesem Zusammenhang. Dazu analysieren wir den gesamten Agrar- und Ernährungssektor entlang der Wertschöpfungsketten. Lebensmittelabfälle könnten oftmals relativ einfach vermieden werden. In verschiedenen Fallstudien untersuchen wir Schwerpunkte und Gründe der Abfallentstehung genauer und erkunden verschiedene Wege, die Lebensmittelabfälle zu reduzieren.

Hintergrund und Zielsetzung

Ließen sich Lebensmittelabfälle reduzieren, trüge das dazu bei, Ressourcenverbrauch und Emissionen zu senken. Die Thematik beschäftigt die Öffentlichkeit seit einigen Jahren immer stärker. Bisher gibt es jedoch keine verlässlichen Daten über die Menge der Lebensmittelabfälle. Wichtig für die Bewertung ist ferner die Information, warum Abfälle entstehen, welcher Anteil dieser Abfälle durch unterschiedliche Maßnahmen vermieden werden kann und welche Kosten hiermit verbunden sind.

Ziel des Projektes ist es, insbesondere den Anteil an vermeidbaren Abfällen zu analysieren und zu quantifizieren sowie Strategien und Ansatzpunkte für Maßnahmen zur Abfallvermeidung bzw. -reduzierung zu identifizieren. Anhand von drei Fallbeispielen zu Bäckereien, Gemüse- und Obstbau sowie Schulverpflegung untersuchen wir Hemmnisse und Handlungsoptionen in der Praxis.

Auf Basis der Ergebnisse wollen wir Möglichkeiten identifizieren und bewerten, wie Lebensmittelabfälle vermieden werden können. Wir werden relevante Akteure einbeziehen und mit ihnen hierzu Strategien und mögliche Maßnahmen erarbeiten und diskutieren.

Vorgehensweise

Im Projekt werden zwei Betrachtungsebenen verknüpft. Zum einen wird a) eine ganzheitliche, sektorale Analyse des Gesamtsystems durchgeführt, zum anderen werden b) verschiedene Teilbereiche in der Praxis anhand von Fallstudien detaillierter untersucht. Auf dieser Grundlage werden Ansatzpunkte für Maßnahmen zur Abfallvermeidung bzw. -reduzierung identifiziert und praktisch erprobt.
 
Daten und Methoden

Die umfassende Analyse des Agrar- und Ernährungssektors baut auf verschiedenen Vorarbeiten der Projekt-Partner im Bereich der Umweltökonomischen Gesamtrechnungen (UGR), den Abfallstatistiken und Analysen des Verbraucherverhaltens auf. Weitere Daten stammen u.a. vom Statistischen Bundesamt, aus der Nationalen Verzehrsstudie und dem Nationalen Ernährungsmonitoring sowie aus der Literatur. Die Umweltwirkungen entlang der Wertschöpfungskette ermitteln wir auf Basis von ökobilanziellen Ansätzen.

In den Fallstudien erfassen und bewerten wir Abfallmengen mit Hilfe des sogenannten ´ResourceManagers´ der Uni Stuttgart.

Im Bereich Obst und Gemüse werden wichtige Wertschöpfungsketten in Fallstudien genauer analysiert. Bei der Auswahl der Obst- bzw. Gemüsearten spielen die Bedeutung des Anbaus sowie die Lagerfähigkeit der Produkte eine Rolle. In Experteninterviews wollen wir Erzeuger von Obst und Gemüse, den Erfassungs- und Großhandel, die Verarbeitungsindustrie und den Lebensmitteleinzelhandel befragen.

Um Handlungsoptionen zu erkennen, analysieren wir verschiedene Szenarien. Diese Handlungsoptionen werden auf Stakeholderworkshops diskutiert.

Vorläufige Ergebnisse

Unsere Analysen des Gesamtsystems zielen nicht nur auf wissenschaftliche Erkenntnis und die Politikberatung, sie sollen auch als Grundlage für die Bewusstseinsbildung in der Gesellschaft relevant werden:

  • Gründe für die Entstehung von Lebensmittelverlusten
  • Quantitativer Überblick über die Lebensmittelwertschöpfungsketten und Abfälle/Verluste
  • Ökobilanzen mit Ressourcenansprüchen und Umweltwirkungen
  • Geeignete, teilweise neu entwickelte Methoden zur Ableitung und Bewertung von Handlungsoptionen
  • Identifizierung von Ansatzstellen für Maßnahmen zum Vermeiden von Lebensmittelabfall
  • Stakeholderfeedback zu Ursachen und Maßnahmen


Indem wir die Erkenntnisse aus der Systemanalyse (Teil a) und aus der Zusammenarbeit mit verschiedenen Akteuren in den Fallstudien (Teil b) zusammenführen, wollen wir Empfehlungen ableiten und in die Praxis umsetzen. Hierunter fallen folgende Ergebnisse:

  • Konzepte und Handlungsoptionen zum Vermeiden von Lebensmittelabfällen (in den Bereichen Obst und Gemüse, Backwaren, Schulverpflegung und Konsumverhalten)
  • Einrichtung einer Kommunikations- und Informationsplattform mit Informationsmaterialien (Flyer, Plakate, Unterrichtsmaterialien und –module, Leitfäden für die Schulverpflegung)

 

Stoffstromanalyse der Reststoff- und Abfallbiomasse in Baden-Württemberg
Projektlaufzeit
2014 - 2017
Ansprechpartner:
Projektbeschreibung

Stoffstromanalyse-der-Reststoff--und-Abfallbiomasse-in-Baden-Württemberg_BöhmePilslZiel des Projektes ist es die Reststoff- und Abfallbiomassepotenziale in Baden-Württemberg räumlich zu erfassen. Das zu entwickelnde GIS-Modell ermöglicht die Identifikation von Anfallsschwerpunkten der Reststoff- und Abfallbiomassen, sowie eine Optimierung von biomassebasierten Verwertungs-systemen im Rahmen der gesamten Bioökonomie.

Reststoff- und Abfallbiomasse stellen eine noch auszuschöpfende Quelle dar um Substrate für die Energie- und Rohstoffgewinnung im Sinne einer Bioökonomie bereitzustellen. Vor allem vor dem Hintergrund, dass Abfallbiomassen keine bis geringe Nutzungskonkurrenzen aufweisen.Durch die Einführung der flächendeckenden Bioabfallsammlung nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz zu Beginn des Jahres 2015, werden weitere bisher nicht ausreichend quantifizierte Mengenströme erwartet. Ziel der Landesregierung ist es mindestens 60 kg/E*a Bioabfälle aus Haushalten zu erfassen.

Durch die Verknüpfung der räumlichen mit den abfallwirtschaftlichen Daten können räumliche Biomassepotenziale pro Fläche von Abfall- und Reststoffen für ganz Baden-Württemberg erhoben, hochgerechnet, dargestellt und analysiert werden. Hierdurch können Standorte identifiziert werden, zum einen mit Schwerpunkten der Potenziale und zum anderen zur effizienteren Biomassenutzung.

Diese Forschungsarbeit wird durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg als Teil des BBW ForWerts Graduiertenprogramms unterstützt.

 

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