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3 | 2015

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Abfal und Recycling Ein

Abfal und Recycling Ein neues Verfahren verbessert die Energiebilanz und die Verarbeitungskapazitäten von Kompostwerken. Beim bisher üblichen Kompostierungsprozess wird Energie vor allem für die erforderliche mechanische Belüftung verbraucht. Im hier vorgestellten Verfahren werden vorab die flüssigen, organischen Bestandteile des Bioabfalls abgetrennt und zur Biogaserzeugung genutzt. So lässt sich in den Werken auch Energie gewinnen. Kompost und Biogas kombinieren Uwe Milles Für das Projekt wurde ein Biofilmfermenter neu konzipiert, der gegenüber anderen Vergärungsverfahren Kostenvorteile aufweist. Wird Bioabfall über Biotonnen gesammelt und entsorgt, dann führt der Weg in große, zentrale Kompostwerke. Der Abfall wird vorbehandelt, aufgeschichtet, im Prozess mehrfach umgesetzt, kontinuierlich mechanisch belüftet, und das Sickerwasser wird erfasst und dem Prozess wieder zugeführt. Das kostet Energie und bedeutet technischen Aufwand. Aber nur so entsteht Kompost in einer verlässlichen Qualität, wie sie die Landwirtschaft fordert. Sutco RecyclingTechnik hat in Zusammenarbeit mit der Entsorgungs-Gesellschaft Westmünsterland (EGW) und dem Fachgebiet Siedlungswasser- und Abfallwirtschaft der Universität Duisburg-Essen ein Verfahren entwickelt, das Kompostieren mit einer Biogaserzeugung kombiniert: Dabei trennt eine Schneckenpresse organische Bestandteile aus dem vorbehandelten frischen Biomüll ab. Der feste, von Organik entfrachtete Anteil wird dem herkömmlichen Kompostierungsprozess zugeführt. Durch diese Vorstufe des Abpressens wird zusätzliche Behandlungskapazität geschaffen, und die Werke können so mit den vorhandenen Anlagen mehr Material verarbeiten. Der spezifische Energieverbrauch pro Tonne Bioabfall reduziert sich dabei um 10 bis 15 Prozent. Die abgepresste Flüssigkeit wird in einer neuen Vergärungsanlage behandelt; daraus entsteht in den Fermentern Biogas. Dieses kann in Motoren zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt oder als Biomethan ins Erdgasnetz eingespeist werden. Biogas aus Bioabfall zu erzeugen statt aus nachwachsenden Rohstoffen wie zum Beispiel Mais hat den Vorteil, dass keine landwirtschaftlichen Anbauflächen benötigt werden. Bioabfall energetisch nutzen Bestehende Kapazitäten besser nutzen In Deutschland fielen 2012 etwa 9 Millionen Tonnen (t) Bio- und Grünabfälle getrennt vom Restabfall (graue Tonne) an. Die erfasste Menge pro Einwohner schwankt innerhalb der Bundesländer von 37 kg in Brandenburg bis 151 kg in Niedersachsen. Seit dem 1. Januar 2015 schreibt das novellierte Kreislaufwirtschaftsgesetz flächendeckend die getrennte Entsorgung von Biomüll vor. Nach Prognosen wird die Menge da- Unabhängig ob Biogas aus Anlagen zur Behandlung von Bioabfall oder von landwirtschaftlichen Reststoffen stammt, ist es zuerst nur ein Rohgas. Je nach Ausgangsmaterial besteht es lediglich zu 50 bis 75 Prozent aus dem für die Energieerzeugung benötigten Methan. Der Rest entfällt auf Kohlendioxid und Spurengase wie Schwefelwasserstoffe, Wasserstoff, Sauerstoff und – bei Einsatz von Bioabfällen – langkettigen Kohlenwasserstoffen. Außerdem ist es zu 100 Prozent wassergesättigt. Ein Teil dieser Begleitgase wird in einer Gasaufbereitung beim Kondensieren des Wasserdampfs mit entfernt, andere müssen in einer eigenen Reinigungsstufe entzogen werden. Durch diese Vorbehandlung werden Korrosion und Schäden an Motoren und Armaturen vermieden sowie eine emissionsarme Verbrennung möglich. Für die Energieerzeugung aus Biogas kommen neben den seit Jahren bewährten Blockheizkraftwerken (BHKW) zukünftig auch Gasturbinen in Betracht. Langfristig ist auch der Einsatz von Biogas in Brennstoffzellen eine technische Option. Oft wird Biogas an Standorten erzeugt, an denen die örtliche Wärmenachfrage nicht ausreicht, um ein BHKW wirtschaftlich betreiben zu können. Dann ist es sinnvoll, aufbereitetes Biogas ins Erdgasnetz einzuspeisen. Die Gasnetzzugangsverordnung von 2010 hat hierfür den Weg geöffnet. Das Erdgasnetz kann jederzeit große Mengen Biomethan aufnehmen. Nach einem Bericht der Bundesnetzagentur an die Bundesregierung haben Ende 2013 in Deutschland 150 Biogasanlagen rund 602 Millionen m3 Biogas in das Gasversorgungsnetz eingespeist. Ein Jahr zuvor lag dieser Wert bei 413 Millionen m3. Biogas als klimafreundlicher Energieträger leistet damit einen Beitrag zur Versorgungssicherheit und kann im Verbund mit einem BHKW die schwankende Einspeisungen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen ausgleichen. 42 UmweltMagazin März 2015

Abfall und Recycling durch um bis zu 30 Prozent wachsen, weil bisher ein großer Teil des Bioabfalls vermischt mit Restabfall entsorgt wurde. Daher sind Konzepte gefragt, um die Kapazitäten der rund 1 000 deutschen Kompostwerke zu erhöhen. Das neue Verfahren zum Kompostieren mit zusätzlicher Biogasstufe soll in möglichst vielen der bestehenden Kompostwerke einsetzbar sein. Damit werden die beim Kompostieren bisher ungenutzt gebliebenen Kohlenstoffanteile vor ihrer Umwandlung in CO 2 energetisch erschlossen. Nach dem Abpressen der flüssigen, organischen Kohlenstoffverbindungen (Organik) wird der Bioabfall wie bisher unter aeroben Bedingungen kompostiert, wobei die Qualität des Komposts nahezu unverändert bleibt. Für die Behandlung des Presswassers wurde ein Biogasprozess ausgewählt, der möglichst robust, betriebssicher und wirtschaftlich ist. Das ist erforderlich, um den Aufwand im Betrieb zu begrenzen und die Entsorgungssicherheit garantieren zu können. Weiterhin wollen die Entwickler vermeiden, dass extern zu entsorgende Gärreste anfallen. Die Gasausbeute wurde diesen Zielen untergeordnet. Die beiden Biofilmfermenter in Gescher sind 12,5 m hoch und verfügen über einen Durchmesser von 3 m. In Praxis und Labor testen Der Praxistest des kombinierten Verfahrens läuft im Kompostwerk Gescher der EGW. Dieses setzt jährlich etwa 55 000 t Bioabfall um, der im bundesweiten Vergleich einen niedrigen Gehalt an Organik aufweist. Das begrenzt die mögliche Gasausbeute. Unter Laborbedingungen betrug die Gasproduktion 74 Nm 3 /t Input in die Vergärung, auf der Anlage lag sie im Mittel bei 50 m 3 . Die Umrüstung des Werks dauerte etwa vier Wochen und wurde im laufenden Betrieb durchgeführt. Dabei wurden zwei Schneckenpressen und zwei in Reihe geschaltete, zylindrische und schlanke Fermenter installiert sowie ein vorhandener Rührkesselbehälter als Nachfermenter umgerüstet. Eine verkleinerte Gesamtanlage wurde im Labormaßstab an der Universität Duisburg-Essen nachgebaut. Hier werden die Daten ermittelt, die in der Großanlage nur mit unverhältnismäßigem Aufwand zu messen wären, wie zum Beispiel die Aktivitäten sowie Art und Umfang der Mikrobiologie auf dem Festbett in den einzelnen Stufen. Diese Untersuchungen dienen dazu, den Prozess weiter zu optimieren, sowie wechselnde Betriebsphasen qualitativ und quantitativ schneller zu erfassen. Ein Ziel ist, den Prozess im thermophilen (54 bis 55 °C) statt wie bisher im mesophilen (35 bis 40 °C) Bereich ablaufen zu lassen. Dies hätte Vorteile für das Hygienisieren des Gärrests.

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