Upload
hathu
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Ökobilanz der Bioabfallverwertung –Schlussfolgerungen für das Recycling von Bioabfällen
ifeu – Institut für Energie- undUmweltforschung Heidelberg
Florian Knappe
BGK Humustag 29. November 2012 in Dresden
Florian KnappeRegine Vogt
Optimierung der Verwertung organischer Abfälle(FKZ 3709 33 340)
Unter Mitarbeit von:
Dr. Silke HökeDr. Silvia Lazar
Projektbeirat:
Unter Mitarbeit von:
Hr. Döhler (KTBL Darmstadt), Hr. Dr. Dominik (TU Berlin), Hr. Prof. Dr. Guggenberger (Universität Hannover), Hr. Dr. Kehres (BGK Köln), Hr. Prof. Dr. Köpke (Universität Bonn), Hr. Dr. Reinhold (Bioplan Potsdam), Hr. Prof. Dr. Wilke (TU Berlin)
Aufgabenstellung
- Bislang nicht quantifizierbare Wirkungen der Kompostausbringung (v.a. durch Humuszufuhr) auf ackerbaulich genutzte Böden für die Ökobilanz aufbereiten
- Vergleichende Bilanzierung auf Basis der neuen Erkenntnisse auch gegenüber einem Verbleib von Bioabfall in der Restmülltonne
Impulse � Prozesse � Wirkungen im Boden � Folgewirkungen auf Umweltmedien
Kohlenstoff - organische Substanz:Humusreproduktion durch Kompost Humusanreicherung anhand Wiederfindungsraten; Bedingung Unterversorgung => 2 Szenarien
Wirkung – Ökobilanz Szenario 1(Annahme: zu 80% Praxis in D)
Szenario 2(Annahme: zu 20% Praxis in D)
Humusreproduktion Berücksichtigung in Ökobilanz durch Äquivalenzprozesse:
- 50% Zwischenfruchtanbau
- 50% Strohnutzung
Das Humusreproduktionspotenzial der Komposte wird zu 50% durch einen „mittleren“ Zwischenfruchtanbau und zu 50% durch eine Strohnutzung abgebildet.
-
Wirkungsanalyse Boden => Anpassungen
HumusanreicherungBerücksichtigung in der Ökobilanz durch Anrechnung C-Senke im Treibhauseffekt
- Als C-Senke wird der Anteil des Corgim Kompost angerechnet der der Wiederfindungsrate entspricht:
47% Bioabfall-Fertigkompost , kGR
59% Grüngut-Fertigkompost
26% Bioabfall-Frischkompost
Nutzbare Feldkapazität Berücksichtigung in Ökobilanz durch Äquivalenzprozess:
- eingesparte Bewässerung
- Wasserbedarf reduziert sich um 30 m³/ha bzw. um 3 m³/t TS Kompost
Wirkungsanalyse Boden => Anpassungen
Wirkung – Ökobilanz Szenario 1(Annahme: zu 80% Praxis in D)
Szenario 2 (Annahme: zu 20% Praxis in D)
StickstoffAnpassung bisherige Berechnung:
- NH3-N-Verluste nur 1%
- Düngewirksamer N aus N-Bilanz neu berechnet
keine Humusanreicherung; Nmin Bestimmung unterstellt � N im Kompost abzgl. gasförmige Verluste wird voll als langfristig mineraldüngeräquivalent angerechnet (89% des N im Kompost statt bisher 20%)
Mineraldüngeräquivalenter Anteil N neu abhängig von Kompostart wegen unterschiedlichem Humusaufbau in Abh. Wiederfindungsrate
Sonstige Nährstoffe Wie bisher werden die im Kompost enthaltenen Mengen an P, K, Ca zu Sonstige NährstoffeWie bisher Anrechnung durch Äq-Prozess Mineraldünger;neu Korrektur Mg 10%
Wie bisher werden die im Kompost enthaltenen Mengen an P, K, Ca zu 100% als mineraldüngeräquivalent angerechnet
Mg aufgrund neuer Erkenntnisse nur noch zu 10%
Schadstoffeintrag in BodenWie bisher 100%ige Akkumulation;neu PAK als Indikator
Wie bisher 100% Anreicherung von Schwermetallen und organischen Schadstoffen
Zusätzlich zum bisherigen Indikator Cadmium wird neu PAK als Indikator für den Eintrag organischer Schadstoffe ausgewertet
Erosionsminderung durch Zufuhr mineralischer SubstanzIn Ökobilanz berücksichtigt durch Äquivalenzprozess
- Ausbringung Bodenaushub
Zufuhr mineralischer Bestandteile (anorganischer Anteil im Kompost abzgl. CaCO3)
� Gutschrift alternative Aufbringung von Bodenaushub
Was ändert sich an der ökologischen Bewertung der Verwendung von Komposten in der Landwirtschaft?
Szenarien zum Vergleich der Kompostverwendungswege
1. E-Gbau: Kompostanwendung zu 100% im Erwerbsgartenbau
2. Erdenw: Kompostanwendung zu 100% in Erdenwerken
3. Garten: Kompostanwendung zu 50% im Garten- und Landschaftsbau 3. Garten: Kompostanwendung zu 50% im Garten- und Landschaftsbau und 50% im Hobbygartenbau
4. LW alt: Bisherige Bilanzierung, Kompostanwendung zu 100% in der Landwirtschaft
5. LW Sz1: Neue Bilanzierung Kompostanwendung in der Landwirtschaft für Szenario 1, Humusreproduktion
6. LW Sz2: Neue Bilanzierung Kompostanwendung in der Landwirtschaft für Szenario 2, Humusanreicherung
=> In dieser Betrachtung erfolgt die Herstellung der Komposte immer aerob
Netto ohne C-Senke
Netto mit C-Senke
Belastungen
Kompost
Anlage
Gutschrift
Treibhauseffekt
111
0
100
200
300
400
-Äq
/t B
ioab
fall-
Fer
tig
kom
po
st
199 oh
ne C
-Sen
ke161 m
it C-S
enke
Beispiel Bioabfall-Fertigkompost
GS C-Senke
GS Mineralboden
GS Bewässerung
GS Zwischenfrüchte
GS Stroh
GS Mineraldünger
GS Rindenhumus
GS Torf
-225 -252
-172
-600
-500
-400
-300
-200
-100
E-Gbau
Erden
w
Garte
n
LW a
lt
LW S
z 1
LW S
z 2
in k
g C
O2-Ä
q/t
Bio
abfa
ll-F
erti
gko
mp
ost
199 oh
ne C
-Sen
ke161 m
it C-S
enke
185 oh
ne C
-Sen
ke-41 m
it C-S
enke
Was ändert sich an der ökologischen Bewertung der unterschiedlichen Verwertungsansätze?
Szenarien zum Vergleich der Verwertungsansätze
1. Biomix-Fertigk: Durchschnittliche Bioabfallkompostierung in Deutschland, Erzeugung von 100% Fertigkompost Deutschland, Erzeugung von 100% Fertigkompost
2. Biomix-Frischk: Durchschnittliche Bioabfallkompostierung in Deutschland, Erzeugung von 100% Frischkompost
3. Verg kGR: Durchschnittliche Bioabfallvergärung in D, Erzeugung von 100% kompostiertem Gärrest
4. Verg Gärrest: Durchschnittliche Bioabfallvergärung in D, Erzeugung von 100% Gärrest
5. Grüngut-Fertigk: Durchschnittliche Grünabfallkompostierung in D, Erzeugung von 100% Fertigkompost
14
Netto ohne C-Senke
Netto mit C-Senke
Belastungen
Kompost
Anlage
Gutschrift
GS C-Senke
Treibhauseffekt
0
50
100
150
200
-Äq
/t B
io-,
Grü
nab
fall
23 oh
ne C
-Sen
ke11 m
it C-S
enke
Vergleich der Verwertungsansätze
-45-28
-86-89
GS C-Senke
GS Wärme
GS Strom
GS Mineralboden
GS Bewässerung
GS Zwischenfrüchte
GS Stroh
GS Mineraldünger
GS Rindenhumus
GS Torf
-300
-250
-200
-150
-100
-50
Biom
ix-F
ertig
kBio
mix
-Fris
chk
Verg k
GR
Verg G
ärre
stGrü
ngut-Fer
tigk
in k
g C
O2-Ä
q/t
Bio
-,G
rün
abfa
ll
-32 oh
ne C
-Sen
ke-39 m
it C-S
enke
-90 oh
ne C
-Sen
ke-99 m
it C-S
enke
-93 oh
ne C
-Sen
ke-106 m
it C-S
enke
-49 oh
ne C
-Sen
ke-57 m
it C-S
enke
Vergleich der Verwertungsansätze
26
Netto
Belastungen
Kompost
Anlage
Gutschrift
GS Wärme
Eutrophierung, terrestrisch
59
83
50
100
150
200
-Äq
/t B
io-,
Grü
nab
fall
-53-35
-95-102
GS Strom
GS Mineralboden
GS Bewässerung
GS Zwischenfrüchte
GS Stroh
GS Mineraldünger
GS Rindenhumus
GS Torf
-7
-30 -23
-200
-150
-100
-50
0
Biom
ix-F
ertig
kBio
mix
-Fris
chk
Verg k
GRVerg
Gär
rest
Grüngut-F
ertigk
in g
PO
4-Ä
q/t
Bio
-,G
rün
abfa
ll
Ist die getrennte Sammlung von Bioabfällen aus ökologischer Sicht sinnvoll?
Entsorgungsoptionen für Bioabfall
• Komp D: Durchschnittliche Situation der Kompostierung in D
• Verg StdT: Vergärung in einer Anlage nach Stand der Technik
• MVA D: Mitverbrennung in einer MVA, • MVA D: Mitverbrennung in einer MVA, durchschnittliche Situation in Deutschland
• MBA aerob D: Mitbehandlung in einer aeroben MBA, durchschnittliche Situation in Deutschland
• MBA anaerob D: Mitbehandlung in einer anaeroben MBA, durchschnittliche Situation in Deutschland
• MBS : Mitbehandlung in einer MBS, durchschnittliche Situation in Deutschland
• MPS : Mitbehandlung in einer MPS, durchschnittliche Situation in Deutschland
Netto ohne C-Senke
Netto mit C-Senke
Belastungen
EBS-Verbrennung
Kompost
Anlage
Treibhauseffekt
0
100
200
-Äq
/t B
ioab
fall
-7 oh
ne C
-Sen
ke-16 m
it C-S
enke
Vergleich der Entsorgungsoptionen
Anlage
Gutschrift
GS C-Senke
GS Mitverbrennung
GS Wärme
GS Strom
GS Humuswirkung
GS Mineraldünger
GS Organik
-131-105
-141
-400
-300
-200
-100
Komp
DVer
g Std
T
MVA D
MBA a
erob
DM
BA ana
erob
D
MBS D
MPS D
in k
g C
O2-Ä
q/t
Bio
abfa
ll
-7 oh
ne C
-Sen
ke-16 m
it C-S
enke
-185 oh
ne C
-Sen
ke-194 m
it C-S
enke
+73 o
hn
e C-S
enke
-139 mit C
-Sen
ke
-29 oh
ne C
-Sen
ke-246 m
it C-S
enke
Vergleich der Entsorgungsoptionen
Netto
Belastungen
EBS-Verbrennung
Kompost
Anlage
Eutrophierung, terrestrisch
3141
59
30
1
3750
100
150
-Äq
/t B
ioab
fall
Gutschrift
GS Mitverbrennung
GS Wärme
GS Strom
GS Humuswirkung
GS Mineraldünger
GS Organik
1
-16
-150
-100
-50
0
Komp D
Verg S
tdT
MVA D
MBA a
erob D
MBA a
naerob D
MBS D
MPS D
in g
PO
4-Ä
q/t
Bio
abfa
ll
• Für die Gewichtung nach ökologischer Bedeutung wird die bisherige UBA-Methode herangezogen, die durch Arbeiten des IFEU ergänzt wurde
• Neubewertet ist die ökologische Bedeutung der Inanspruchnahme
Vergleich der Entsorgungsoptionen
=> Normierung und Gewichtung der Einzelergebnisse
• Neubewertet ist die ökologische Bedeutung der Inanspruchnahme der mineralischen Ressource Rohphosphat (C statt bisher D)
• Die Berechnung des spezifischen Beitrages erfolgt auf Basis aktueller Gesamtfrachten und -verbräuche in DeutschlandEDW - Einwohnerdurchschnittswerte
A = sehr groß B = groß C = mittel D = gering
Nettoergebnisse normiert zu Einwohnerdurchschnittswerten (EDW)berechnet für 4 Mio. t max. zusätzlich getrennt erfassbaren Bioabfall
-1.000.000
-500.000
0
500.000
ED
W f
ür
4 M
io.
t B
ioab
fall
Komp D
Entsorgungsoptionen
-2.500.000
-2.000.000
-1.500.000
-1.000.000
Tre
ibha
usef
fekt
ohne
C-S
enke
Tre
ibha
usef
fekt
m
it C
-Sen
ke
KE
A,
foss
il
Ver
saue
rung
Eut
roph
ieru
ng,
terr
estr
isch
Eut
roph
ieru
ng,
aqua
tisch
Kre
bsri
siko
(Hum
anto
xizi
tät)
PM
10 R
isik
o(H
uman
toxi
zitä
t)
Res
sour
ceP
hosp
hate
rz
Bod
enei
ntra
gC
adm
ium
ED
W f
ür
4 M
io.
t B
ioab
fall
Verg StdT
MVA D
MBA aerob D
MBA anaerob D
MBS D
MPS D
Tre
ibh
au
seff
ek
t
oh
ne
C-S
en
ke
KE
A,
foss
il
Ve
rsa
ue
run
g
Eu
tro
ph
ieru
ng
terr
est
risc
h
Eu
tro
ph
ieru
ng
aq
ua
tisc
h
Kre
bsr
isik
o
(Hu
ma
nto
xiz
itä
t)
PM
10
-Ris
iko
(Hu
ma
nto
xiz
itä
t)
Re
sso
urc
e
Ph
osp
ha
terz
Ein
tra
g B
od
en
Ca
dm
ium
Tre
ibh
au
seff
ek
t
mit
C-S
en
ke
Entsorgungsoptionen
Nettoergebnisse normiert zu Einwohnerdurchschnittswerten (EDW)berechnet für 4 Mio. t max. zusätzlich getrennt erfassbaren Bioabfall
50.000
100.000
150.000
ED
W f
ür
4 M
io.
t B
ioab
fall
Komp D
Verg StdT
MVA D
MBA aerob D
MBA anaerob D
MBS D
MPS D
-100.000
-50.000
0
Tre
ibhau
seffe
ktohn
e C
-Senk
e
Tre
ibha
usef
fekt
m
it C
-Senke
KE
A, f
oss
il
Ver
saueru
ng
Eut
rophie
rung,
terr
est
risch
Eut
rophie
rung,
aqu
atis
ch
Kre
bsr
isik
o(H
uman
toxi
zitä
t)
PM
10 R
isik
o(H
uman
toxi
zitä
t)
Bode
nein
trag
Cadm
ium
ED
W f
ür
4 M
io.
t B
ioab
fall
MPS D
Tre
ibh
au
seff
ek
t
oh
ne
C-S
en
ke
KE
A,
foss
il
Ve
rsa
ue
run
g
Eu
tro
ph
ieru
ng
terr
est
risc
h
Eu
tro
ph
ieru
ng
aq
ua
tisc
h
Kre
bsr
isik
o
(Hu
ma
nto
xiz
itä
t)
PM
10
-Ris
iko
(Hu
ma
nto
xiz
itä
t)
Tre
ibh
au
seff
ek
t
mit
C-S
en
ke
Ein
tra
g B
od
en
Ca
dm
ium
Fazit
� Die getrennte Sammlung und Verwertung der Bioabfälle ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Nutzung in der Kaskade erfolgt = energetisch (Biogas) / stofflich
� Nachrüstung von Kompostierungsanlagen mit Vergärung ist sinnvoll und oft geübte Praxis
� Hohe Energieeffizienz (Nutzung Überschusswäre) ist auch bei Nachrüstung möglich=> hohe Wirkungsgrade in der Verwertung von Biogas=> hohe Standards in der Emissionsminderung
� Die Ergebnisse einer Ökobilanz über die verschiedenen Entsorgungsvarianten hängen immer stark von den spezifischen Verhältnissen vor Ort ab
Treibhauseffekt
-50
0
50
100
150
200
-Äq
/t B
ioab
fall
Eutrophierung, terrestrisch
59
50
100
150
200
-Äq
/t B
ioab
fall
Netto ohne C-Senke
Belastungen
Kompost
Anlage
Gutschrift
GS C-Senke
GS Wärme
GS Strom
-185
-90
-300
-250
-200
-150
-100
-50
Verg S
tdT
Verg D
in k
g C
O2-Ä
q/t
Bio
abfa
ll
1
-150
-100
-50
0
Verg S
tdT
Verg D
in g
PO
4-Ä
q/t
Bio
abfa
ll-182
-86 GS Strom
GS Mineralboden
GS Bewässerung
GS Zwischenfrüchte
GS Stroh
GS Mineraldünger
GS Rindenhumus
GS Torf
Optimierung des Systems der Bio- und
Grünabfallverwertung
Projektpartner
Ressource Abfall
Im Auftrag des Umweltministeriums Baden-Württemberg, 2012
Biogas-produktion
BHKW
hohe Ausbeutenhohe Emissionsstandards
ggf. Gasleitung
Optimierungsansätze
Komposterzeugung
hohe Emissionsstandards- Fertigkompost -
hohe Ausbeutenhohe Emissionsstandards
Hackschnitzel
= immer das Gesamtsystem im Fokus haben =
Optimierungsansätze
1. Hebung der Mengenpotenziale
2. Kaskadennutzung mit hohen Wirkungsgraden
3. Hochwertige Kompostverwertung3. Hochwertige Kompostverwertung
4. Sammlung von Bio- und Grünabfall
Checkliste zur Einordnung der bestehenden Situation
= Prüfung notwendig =
Grünabfallsammlung Nur in Herbst und Frühjahr
An wenigen Tagen
Erster Optimierungsansatz: Hebung der Mengenpotenziale
Vorbild öffentliche Hand Grüngut wird nur im Einzelfall abgegeben
Kein vorrangiger Bezug von Kompostprodukten
Öffentlichkeitsarbeit Keine gezielten aktuellen Kampagnen und Maßnahmen für Bio- und Grünabfälle
• Nutzung des Wärmeanteils
– Biogasbezug vereinbart ab September 2007
– Transport des Biogases von Hillerse nach
Braunschweig Ölper, wo die Wärme genutzt
werden kann (PTB)
Deutschlands erstes Biogas-Netz
Kaskadennutzung
• 20 km Biogas-Transportleitung
– optionaler Anschluss weiterer Biogasproduzenten,
der Kläranlage Steinhof und des Nahwärme-
Netzes Ölper
– Unterquerung der Autobahn A2
und des Mittellandkanals
– Technische Spezifizierung:
PE DN 250 da = 280 mm
Fazit
�Die Verwertung von Bioabfällen aus Haushalten verlangt ein engagiertes Vorgehen
� Eine Verwertung ist nicht per se sinnig und ökologisch vorteilhaft
� Es gilt die im Abfall enthaltenen Potenziale zu heben� Es gilt die im Abfall enthaltenen Potenziale zu heben� möglichst große Mengen dem System zuzuführen
- auch tlw. zu Lasten der Eigenkompostierung -� und auf Minderung der Emissionen im Verwertungssystem
zu achten
� Der Verzicht auf die getrennte Sammlung ist in der Regelökologisch nachteilig
� Auf die spezifischen Randbedingungen im Einzelfall ist zu achten
Nr. Gegenstand [€/a] [€/(E*a)] [%] [€/a] [€/(E*a)] [%] [€/a] [€/(E*a)] [%]
[1]Restabfallentsorgung zukünftig
-1.590.000 -1.590.000 -1.590.000
[2]Restabfallsammlung bisher
-3.016.000 10,91 -3.016.000 10,91 -3.016.000 10,91
[3]Restabfallsammlung, zukünftig
1.357.200 4,91 1.281.800 4,64 2.412.800 8,73
[4]Kapitaldienst, neue Behälter
207.207 0,75 207.207 0,75 207.207 0,75
[5]Bioabfallsammlung,
1.872.000 6,77 2.504.667 9,06 2.357.333 8,53
Variante Sommer-Service Plus
32,4%13,9%
BasisvarianteVergleich der Jahreskosten bei Einführung Biotonne
65,0%
Variante Service Total
Mit Einführung der Biotonne zu erwartende MehrkostenKalkulationsbeispiel Ldkr. Ravensburg
[5]Bioabfallsammlung, zukünftig
1.872.000 6,77 2.504.667 9,06 2.357.333 8,53
[6]=[3]+[4]+[5]Zwischensumme
Sammlung3.436.407 12,43 3.993.674 14,44 4.977.341 18,00
[7]Personalkosten Bioabfallberatung
60.000 60.000 60.000
[8]Bioabfallverwertung (Menge an Bioabfall aus Restmüll)
800.000 800.000 800.000
[9]
Zusatzmengen an vergärbarem Abfall in Biotonne (krautiger Anteil des Grünabfalls)
560.000 560.000 560.000
[10]=[1]+[2]+ [6]+[7]+[8]+[9]
250.407 0,89 < 3% 807.674 2,88 < 10% 1.731.341 6,18< 21
%Änderungen der Jahreskosten
Die bestehenden vertraglichen Randbedingungen sind zu beachten=> es gilt den richtigen Zeitpunkt abzupassen
- Wirtschaftlich zumutbar zu gestalten -