Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft

Arbeitsbereich Ressourcenmanagement und Industrielle Kreislaufwirtschaft - RIK

Ressourcenmanagement, Lebensmittelabfälle, Abfallsortieranalysen, Stoffstrombilanzierung, Phosphorrückgewinnung

Betreffend Fragestellungen aus Kommunen und Industrie beschäftigt sich der Arbeitsbereich mit der Bilanzierung von Stoffströmen sowie der Entwicklung von Managementsystemen und technischen Verfahren zur Vermeidung,  Verwertung und Behandlung von Abfällen und Reststoffen mit dem Ziel, Abfallwirtschaft in echte Kreislauf- und Ressourcenwirtschaft zu überführen.

Unsere Forschungsschwerpunkte sind:

  • Bilanzierung von Lebensmittelabfällen und Vermeidungsstrategien
  • Thermochemische Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche
  • Abfallwirtschaftskonzepte und Ressourcenmanagement
  • Stoffstrombilanzierung und Systemoptimierung
  • Abfallwirtschaftliche Stoff- und Technikdatenbank
  • Bilanzierung der Entropieerzeugung als Maß für Umwelteinflüsse von technischen Prozessen

Laufende Forschungsprojekte

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Das Projekt „REFOWAS - Wege zur Reduzierung von Lebensmittelabfällen" beschäftigt sich mit dem Thema der vermeidbaren Lebensmittelabfälle in Deutschland.

Im Projekt werden zwei Betrachtungsebenen verknüpft: zum einen wird eine ganzheitliche, sektorale Analyse der Lebensmittelabfälle entlang der gesamten Wertschöpfungskette (Produktion bis zum Konsum) durchgeführt. Zum anderen werden verschiedene Teilbereiche in der Praxis anhand von drei Fallstudien und unter Beteiligung von Akteuren detaillierter untersucht. Auf diese Weise können die Ergebnisse und Handlungsoptionen hinsichtlich ihrer Auswirkungen im Gesamtsystem eingeordnet werden. Gleichzeitig sind spezifische Aussagen zu Teilsystemen und eine Bewertung der Relevanz von Handlungsoptionen durch die Akteure möglich.

Basierend auf den Ergebnissen werden Möglichkeiten zur Schaffung eines neuen Bewusstseins für nachhaltiges Handeln in Bezug auf die Vermeidung von Lebensmittelabfällen identifiziert und bewertet. Unter Einbeziehung relevanter Akteure werden Handlungsstrategien und mögliche Maßnahmen zur Anreizbildung für die Vermeidung von Lebensmittelabfällen diskutiert.

Das Forschungsprojekt wird im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) durchgeführt. Es ist Teil des BMBF-Förderschwerpunkts Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA) im Bereich der sozial-ökologischen Forschung.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)

REFOWAS: https://refowas.de/


Mittelgeber:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
BMBF - Forschung für Nachhaltige Entwicklungen (FONA)

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Gerold Hafner
Dipl.-Ing. Dominik Leverenz

Projektpartner:
Johann Heinrich von Thünen-Institut, Max Rubner-Institut
Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen e.V.

Projektlaufzeit:
06/2015 - 05/2018

Die Universität Stuttgart untersuchte zusammen mit dem bayerischen Kompetenzzentrum für Ernährung (KErn) bereits die Potenziale zur Energieeinsparung durch Vermeidung von Lebensmittelverschwendung über die gesamte Lebensmittel-Wertschöpfungskette im Freistaat Bayern. Am vielversprechendsten zeigte sich dabei das Einsparpotenzial in der Außer-Haus-Verpflegung, da hier der Energierucksack pro Tonne Lebensmittelabfall am höchsten ist. Da insgesamt betrachtet der Energieverbrauch in der Küche ebenfalls einen großen Anteil am Ressourceneinsparpotenzial einer Großküche aufweist, werden diese Aspekte ebenfalls hinsichtlich Einsparmaßnahmen untersucht.

Im Rahmen des vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderten Projektes wird diese Problemstellung aufgegriffen und durch das ISWA der Universität Stuttgart in Kooperation mit dem KErn, der Technischen Hochschule Deggendorf und der Ressourcen Management Agentur erforscht. In insgesamt drei Betriebs- und einer Schulverpflegungseinrichtungen werden durch Analyse und Bewertung der anfallenden Lebensmittelabfälle unmittelbare Einsparmaßnahmen entwickelt, zudem soll durch die Entwicklung eines Tools zur Nachfrageprognose eine weitere Reduzierung der Lebensmittelverschwendung erreicht werden. In enger Zusammenarbeit mit der betriebseigenen Haustechnik werden außerdem der gesamte Energieverbrauch der Küche und der wichtigsten Großverbraucher im Detail untersucht um daraus Optimierungspotenziale abzuleiten. Abschließend wird die inkorporierte Energie der eingesetzten Lebensmittel analysiert um daraus Optimierungsansätze durch gezielte Auswahl der Lebensmittel vorschlagen zu können.

Die beteiligten Betriebsküchen verhielten sich bereits vor dem Projekt sehr energie- und ressourcenbewusst. Nichtsdestotrotz konnten die Küchenleiter mit Ihren Teams unter Anleitung des ENKÜ-Projektteams ein teilweise erhebliches Energie- und Ressourceneinsparpotential ermitteln.

Das Projekt EnKü hat gezeigt, dass in allen Themenfeldern eine Vielzahl an Optimierungsmöglichkeiten bestehen und vielfach in den Küchen sofort umgesetzt wurde. Die Ergebnisse haben des Weiteren gezeigt, dass ein hoher Bedarf an individueller Unterstützung besteht und von den teilnehmenden Küchen sehr geschätzt wurde.

Mittelgeber:
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Gerold Hafner
Dominik Leverenz

Projektpartner:              
Kompetenzzentrum für Ernährung Bayern (Kern)
Ressourcen Management Agentur (RMA Verein)
Hochschule Deggendorf

Projektlaufzeit:
06/2016 - 12/2018

 

Für die Entfernung schwerabbaubarer Spurenstoffe ist im Projekt VERIKA die Kombination aus einer Oxidation der durch hochenergetische UV-Strahlung erzeugten OH-Radikale kombiniert mit einer nachgeschalteten biologischen Eliminierung der Oxidationsprodukte vorgesehen. In beiden Stufen kommen innovative Verfahren zum Einsatz.

Mittelgeber:
AiF, Projektträger des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Förderprogramms ZIM

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert
Dipl.-Ing. Matthias Rapf
Philipp Fuchs M.Sc.

Projektpartner:              
Stengelin Umwelttechnik GmbH

Projektlaufzeit:
06/2016 - 05/2019

 

Herausforderungen: Die Mengen an Lebensmittelabfällen, sowohl den vermeidbaren als auch den unvermeidbaren Abfällen, die täglich in der EU und in städtischer Umgebung anfallen, der Druck den die Produktion und Bewirtschaftung (Entsorgung) auf die verschiedenen Ressourcen, die Umwelt und die Wirtschaft ausüben, sowie die gesetzlichen Anforderungen zur Reduzierung der Abfälle und deren Verwertung im Rahmen der Kreislaufwirtschaft.

Lösungen: Ein ganzheitliches Managementsystem, in das alle Aspekte einbezogen sind, d.h. die Reduzierung von vermeidbarem Lebensmittelabfall, die Nutzung von unvermeidbarem Lebensmittelabfall als Rohstoff und die ordnungsgemäße Entsorgung bzw. das Management von unvermeidbarem Lebensmittelabfall.

Im Mittelpunkt des A2UFood-Projektes steht der Gastgewerbebereich (Hotels und Restaurants).

Innovativer Charakter: Eine Reihe von innovativen Tools werden eingesetzt, wie z.B. eine Software zur Unterstützung von Familien bei der Reduzierung der vermeidbaren Lebensmittelabfälle, eine Software / Hardware zur Reduzierung der vermeidbaren Lebensmittelabfälle in Restaurants / Hotels, ein Restaurant welches nicht verzehrten Lebensmitteln eine zweite Chance bietet, ein Bio-Kunststoff-Bioraffinerie-Produktionssystem für die Verwertung von unvermeidbarem Lebensmittelabfall (Herstellung von kompostierbaren Säcken), eine Reihe von hochmodernen autonomen Kompostierungsanlagen, in denen die Behandlung unter Verwendung der oben genannten kompostierbaren Säcke vor Ort, in der Nähe der Häuser, in denen die Abfälle anfallen, erfolgt.

Erwartete Ergebnisse: Reduktion der Menge an vermeidbarem Lebensmittelabfall, Nutzung des unvermeidbaren Lebensmittelabfalls als Rohstoff sowie umweltschonende und wirtschaftliche Behandlung. Außerdem werden alle Erfahrungen, Wissen, Informationen und Daten, für Jeden zur Verfügung stehen, der das A2UFood-Konzept in andere urbane Umgebungen übertragen und anwenden möchte.

A2UFood: https://a2ufood.gr/

Mittelgeber:
Région Hauts-de-France, acting as the Entrusted Entity of the UIA Initiative
Urban Innovative Actions (UIA)

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Gerold Hafner
Philipp Fuchs M.Sc.
Dipl.-Ing. Matthias Rapf

Projektpartner:              
Municipality of Heraklion, United Association of Solid Waste Management in Crete (ESDAK)
University of Crete
Technological Educational Institute of Crete
Harokopio University Athens
Enviroplan Consultants & Engineers S.A. - ENVIROPLAN S.A.

Projektlaufzeit:               
03/2018 - 02/2021

 

Das Projekt „Fortlaufende Erfassung von Lebensmittelverlusten in Bayern“ wird als eine von 17 Maßnahmen im Bündnis „Wir retten Lebensmittel!“ umgesetzt. Das Bündnis verfolgt das Ziel, gemeinsam mit den Akteuren der Wertschöpfungskette Maßnahmen und Strategien zu entwickeln und umzusetzen, um zu einer Reduzierung der Lebensmittelverluste beizutragen.

Basierend auf der IST-Analyse aus dem Jahr 2014, in welcher Daten des Jahres 2011 erhoben wurden, wird im Rahmen der fortlaufenden Erfassung von Lebensmittelverlusten in Bayern eine erweiterte Analyse des Lebensmittelsystems in Bayern durchgeführt. Zur Erhebung spezifischer Daten werden gezielt Partner aus dem Bündnis mit-einbezogen, um nicht nur ein bayernweites Monitoring, sondern insbesondere auch eine Fortschrittsdokumentation der Bündnisaktivitäten zu ermöglichen.

Ergänzend zur Datenerfassung und -analyse werden Akteure, Verbände und Unter-nehmen der verschiedenen Wertschöpfungsstufen Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitende Industrie, Handel und Konsum im Rahmen von Expertengesprächen mit eingebunden. Dadurch können Erfahrungswerte aus der Praxis in die Datenauswertung miteinfließen.

Mittelgeber:
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Gerold Hafner
Jingjing Huang

Projektpartner:              
Kompetenzzentrum für Ernährung Bayern (Kern)

Projektlaufzeit:               
04/2017 - 05/2019

 

Ressource "Lebensmittel"

Nachhaltiger Umgang mit der Ressource „Lebensmittel“:

Wir bilanzieren die Mengen der in Deutschland anfallenden Lebensmittelabfälle und erarbeiten parallel Vermeidungsmaßnahmen und Handlungsempfehlungen für die Politik. Ergänzend hierzu werden in mehreren Pilotprojekten Maßnahmen für einen optimierten und nachhaltigen Umgang mit der Ressource „Lebensmittel“ erprobt. Aktuell wird die Entwicklung einer standardisierten Methodik für die Einordnung und Bewertung von Systemen zur Lebensmittel-bewirtschaftung erarbeitet, die in ganz Deutschland und Europa in Kooperation mit anderen wissenschaftlichen, politischen und sonstigen Einrichtungen etabliert werden soll.

Phosphorrückgewinnung

Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammasche:

In einem von der EU geförderten Verbundprojekt (Projektleitung und Koordination: Montanuniversität Leoben, Österreich) wird ein innovatives thermochemisches Verfahren entwickelt, bei dem Klärschlammasche in Phosphor und andere verwertbare Stoffe zerlegt wird. Die vom Arbeitsbereich bearbeiteten Projektteile betreffen sowohl die Durchführung von Tests in einer kontinuierlich betriebenen Laboranlage als auch das qualitative und quantitative Management der eingesetzten Sekundärressourcen sowie der produzierten Produkte und Reststoffe.

Waste to Energy

Erneuerbare Energien und energetische Nutzung von Abfallströmen (waste to energy): 
Wir entwickeln Konzepte, um nicht vermeidbare Abfallströme unter technischen und ökologischen Aspekten optimal nutzen und damit fossile Energie substituieren zu können.

UV-Nassoxidation für flüssige Sonderabfälle

Praxistaugliche UV-Nassoxidationsprozesse für Flüssig-Sonderabfälle/Industrieabwässer: 
An unseren bereits mehrfach in der Industrie eingesetzten UV-Freispiegelreaktoren werden ständig technische Neuerungen mit dem Ziel der einfacheren Handhabung und der Kostenminimierung erprobt. Versuche mit realen Abwässern werden sowohl im Labor als auch im industriellen Maßstab durchgeführt. Die Versuchsanlagen und unser Personal stehen ständig zur Verfügung, um die Möglichkeit der Behandlung verschiedener flüssiger Abfälle mittels Advanced Oxidation Process (AOP) zu prüfen.

Pyrolyse

Pyrolyse von organischen Reststoffen: 
Sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern fallen in produzierenden und landwirtschaftlichen Betrieben verschiedene organische Reststoffe an, welche sich für die Produktion von Koks und energiereichem Gas mittels Pyrolyse eignen. Angepaßt an die jeweiligen örtlichen Bedingungen werden Konzepte und Reaktoren für die entsprechende Verwertung entwickelt und erprobt.

Weitere Tätigkeitsfelder:

  • Optimierung von Stoffkreisläufen in Industriebetrieben
  • Ressourcen in anthropogenen Lagern, Abfall- und Reststoffströmen
  • Abfallsortieranalysen
  • Elektro- und Elektronikschrott
  • Verwertungskonzepte für kommunale und industrielle Abwasserschlämme
  • Trocknung, thermische und biologische Verwertung von Klärschlamm
  • Untertageverbringung von Abfällen
  • von Abfällen ausgehende gefährliche Reaktionen und Emissionen
  • Selbsterhitzung und Selbstentzündung von Abfällen
  • Behandlungskonzepte für flüssige Sonderabfälle/Industrieabwässer
  • mikrobiologisch regenerierende Aktivkohle zur Eliminierung von Industriechemikalien aus Abwasser
  • Entwicklung von abfalladäquaten Analysentechniken sowie chemischen und biologischen Tests
  • Probenahme und Analytik von festen, pastösen und flüssigen Abfällen.

Abfallsortieranalysen (c)
Abfallsortieranalyse

Abgeschlossene Forschungsprojekte

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Die Universität Stuttgart untersuchte zusammen mit dem bayerischen Kompetenzzentrum für Ernährung (KErn) bereits die Potenziale zur Energieeinsparung durch Vermeidung von Lebensmittelverschwendung über die gesamte Lebensmittel-Wertschöpfungskette im Freistaat Bayern. Am vielversprechendsten zeigte sich dabei das Einsparpotenzial in der Außer-Haus-Verpflegung, da hier der Energierucksack pro Tonne Lebensmittelabfall am höchsten ist. Da insgesamt betrachtet der Energieverbrauch in der Küche ebenfalls einen großen Anteil am Ressourceneinsparpotenzial einer Großküche aufweist, werden diese Aspekte ebenfalls hinsichtlich Einsparmaßnahmen untersucht.

Im Rahmen des vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderten Projektes wird diese Problemstellung aufgegriffen und durch das ISWA der Universität Stuttgart in Kooperation mit dem KErn, der Technischen Hochschule Deggendorf und der Ressourcen Management Agentur erforscht. In insgesamt drei Betriebs- und einer Schulverpflegungseinrichtungen werden durch Analyse und Bewertung der anfallenden Lebensmittelabfälle unmittelbare Einsparmaßnahmen entwickelt, zudem soll durch die Entwicklung eines Tools zur Nachfrageprognose eine weitere Reduzierung der Lebensmittelverschwendung erreicht werden. In enger Zusammenarbeit mit der betriebseigenen Haustechnik werden außerdem der gesamte Energieverbrauch der Küche und der wichtigsten Großverbraucher im Detail untersucht um daraus Optimierungspotenziale abzuleiten. Abschließend wird die inkorporierte Energie der eingesetzten Lebensmittel analysiert um daraus Optimierungsansätze durch gezielte Auswahl der Lebensmittel vorschlagen zu können.
Die beteiligten Betriebsküchen verhielten sich bereits vor dem Projekt sehr energie- und resssourcenbewusst. Nichtsdestotrotz konnten die Küchenleiter mit Ihren Teams unter Anleitung des ENKÜ-Projektteams ein teilweise erhebliches Energie- und Ressourceneinsparpotential ermitteln.
Das Projekt EnKü hat gezeigt, dass in allen Themenfeldern eine Vielzahl an Optimierungsmöglichkeiten bestehen und vielfach in den Küchen sofort umgesetzt wurde. Die Ergebnisse haben des Weiteren gezeigt, dass ein hoher Bedarf an individueller Unterstützung besteht und von den teilnehmenden Küchen sehr geschätzt wurde.

Mittelgeber: 
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)

Projektleiter:
Gerold Hafner

Projektbearbeitung:
Philipp Fuchs

Projektlaufzeit:
6/2016 bis 12/2018

Das Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart hat gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum für Ernährung im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten die in Bayern entstehenden Lebensmittverluste und -abfälle anhand einer Hochrechnung ermittelt und erstmals in Deutschland die gesamte Wertschöpfungskette von der Erzeugung bis zum Privathaushalt einbezogen. Vermeidungspotentiale wurden identifiziert und erste Maßnahmen initiiert.

Mittelgeber: 
Kompetenzzentrum für Ernährung (KErn) Bayern

Projektleiter:
Gerold Hafner

Projektbearbeitung:
Jakob Barabosz
Dominik Leverenz

Projektlaufzeit:
7/2013 bis 12/2013

Findet ein Lebensmittel nicht seine beabsichtigte Verwendung beim Endverbraucher, steht der oftmals hohe Energieaufwand für die Bereitstellung in keinem Verhältnis zur alternativen Verwertung der vermeidbaren Lebensmittelabfälle und -verluste. Die primärenergetische Bewertung dieser theoretisch vermeidbaren Lebensmittelabfälle und -verluste im Freistaat Bayern entlang der gesamten Wertschöpfungskette ergab ein Primärenergie-Einsparpotenzial von ca. 14.400 TJ/a. Dabei war die Summe der Energieverluste durch Lebensmittelabfälle auf der Ebene der Haushalte besonders hoch, weshalb die Implementierung von Vermeidungsmaßnahmen hier empfehlenswert ist. Noch geeigneter für Vermeidungsmaßnahmen erscheint jedoch der Bereich der Außer-Haus-Verpflegung, da hier ein signifikant höheres spezifisches Energieeinsparpotenzial pro vermiedenem Mg Lebensmittelabfall erzielt werden könnte und zudem die Anzahl der einzelnen Vermeidungsmaßnahmen geringer wäre.

Mittelgeber: 
Kompetenzzentrum für Ernährung (KErn) Bayern

Projektleiter:
Gerold Hafner

Projektbearbeitung:
Jakob Barabosz
Dominik Leverenz

Projektlaufzeit:
2/2014 bis 9/2015

Kontakt:

Dieses Bild zeigt Hafner
Dr.-Ing.

Gerold Hafner

Arbeitsbereichsleiter "Ressourcenmanagement & industrielle Kreislaufwirtschaft" (RIK)