Arbeitsfelder - Kreislaufwirtschaft

Integriertes Abfallmanagement

Mit einem weltweiten Bevölkerungswachstum und einer wachsenden Weltwirtschaft wächst auch die Abfallmenge sowohl im Wohn- als auch im Gewerbe-/Industriebereich. Dies führt dazu, dass die Entsorgungsbranche massiv unter Druck gesetzt wird, da falsch oder nicht behandelte Abfallströme ein erhebliches Risiko für Gesundheits- und Umweltbelange darstellen. Unsachgemäße Behandlung von Abfällen insbesondere in Verbindung mit unkontrollierter Deponierung verursacht diverse Probleme (z. B. verschmutztes Trinkwasser, erhöhte Treibhausgasemissionen).

Eine Möglichkeit diesen Problemen entgegen zu treten, stellt die Anwendung eines integrierten Abfallmanagementsystems dar, in welchem unsere Kernkompetenzen und Erfahrungen aus den Arbeitsfeldern "Energiewirtschaft" und "Kreislaufwirtschaft" optimal mit einander kombiniert werden.

Wie diese Kombination aussehen könnte, haben wir in Zusammenarbeit mit unseren Partnern aus Indien (MSc. Shivali Sugandh Green Grahi) beispielhaft dargestellt und ein Modell zur Optimierung von Waste-to-Energy-Anlagen in Indien entwickelt.

Mit unseren weltweit agierenden Partnern und globalen Netzwerken unterstützen wir Sie bei der Entwicklung und Umsetzung Ihrer Waste-to-Energy-Projekte.

Nehmen Sie doch einfach Kontakt zu uns auf.

Optimierung von Waste-to-Energy-Anlagen in Indien

In diesem Artikel können Sie erfahren

  • mit welchen Schwierigkeiten Abfallbehandlungsanlagen in Indien konfrontiert sind und
  • wie Waste to Energy Anlagen in Indien zukünftig effizienter gestaltet werden können.

Die größte Fraktion des kommunalen Abfalls (MSW) in Indien ist organischen Ursprungs. Die Zusammensetzung des gesamten Abfalls variiert stark von Stadt zu Stadt, wobei die Organik in jedem Fall aber den größten Anteil des kommunalen Abfalls ausmacht (vgl. Abbildung 1).

Abbildung 1: Zusammensetzung der Abfälle in Indien

In Indien ist dieser organische Anteil in den meisten Fällen unvermeidbar, da er nicht separat gesammelt wird. Trockene Wertstoffe wie z. B. Kunststoffe, Papier oder Metalle sind zum Teil für informelle Sammler oder "Kabadiwalas" von Interesse und werden oft an informelle Recycler verkauft bevor sie über die offiziellen Wege abgeholt werden. Da diese ursprünglich trockenen Wertstoffe nicht separat erfasst werden, kommen sie häufig mit organischen Abfällen in Kontakt, sodass diese kontaminiert bzw. so stark verschmutzt werden und die einstigen Wertstoffe schlussendlich unbrauchbar werden und im Abfallstrom landen.

Daher liegt die Grundschwierigkeit für Anlagen zur Behandlung dieses Abfallstroms in Indien primär darin, mit diesem stark durchmischten Abfall umzugehen. Dies führt häufig zu Schwierigkeiten im Betrieb der Anlagen und daraus resultierend in der Regel auch zu wirtschaftlichen Problemen. Es entsteht eine Kausalkette, die in Abbildung 2 vereinfacht dargestellt ist:

Das Grundproblem der Kausalkette stellt die beschriebene Mischung des Abfalls (Müllmix) dar. Eine Folge des hohen organischen Anteils ist, dass der gesamte Abfallstrom einen hohen Feuchtigkeitsanteil besitzt. Dadurch werden Lagerung, Transport und die weitere Verarbeitung des Abfalls erschwert. Hinzu kommt, dass sich Abfälle aus indischen Städten abhängig von der Jahreszeit (z. B. Einfluss des Monsuns) und auch dem sozioökonomischen Umfeld auch räumlich stark unterscheiden, sodass die Müllcharakteristika wechseln (Speier 2018).

Abbildung 2: Kausalkette im indischen Abfallsektor

Aus den Grundproblemen resultieren für den Betrieb von Abfallbehandlungsanlagen in Indien daher die folgenden Betriebsrisiken:

  • Verringerte Sortiereffizienz:
    Dadurch, dass der Abfall unsortiert gesammelt und transportiert wird, bilden sich durch den hohen Feuchtigkeitsgehalt Konglomerate aus Abfall. Diese bestehen aus unterschiedlichen Komponenten des Abfalls, welche aneinanderkleben und eine Sortierung des Abfalls sowie die weitere Verwertung (z. B. Recycling) stark erschweren.
  • Komplexe Verfahrenstechnik:
    Bevor der nasse Abfall einer mechanischen Behandlung zugeführt werden kann, ist eine Trocknung erforderlich. Dieser Behandlungsschritt ist jedoch energieintensiv, erhöht den technischen Aufwand, die verfahrenstechnische Komplexität, die zeitliche Dauer der Behandlung sowie die Behandlungskosten.
  • Erhöhter Verschleiß:
    Inerte Bestandteile (Bauschutt) und faserige Materialien (z. B. Textilien) erhöhen die Beanspruchung und den Verschleiß der mechanischen Komponenten (z. B. Zerkleinerungsmaschinen). Dies reduziert die Lebensdauer und erhöht die Behandlungskosten.
  • Verringerte Produktqualität:
    Eine Homogenisierung des äußerst heterogen zusammengesetzten Abfalls ist erforderlich, um eine gleichmäßige Größe und Zusammensetzung des Abfalls zu erhalten und Konglomerate aufzubrechen. Gleichzeitig werden Schadstoffe (z. B. Schwermetalle) im gesamten Abfall verteilt, sodass keine Kompost- oder Düngemittelprodukte nach einer biologischen Behandlung aus diesem Abfall generiert werden können. Produkte müssen auf einer Deponie entsorgt werden.

In der weiteren Folge der Kausalkette kommt es zu schwerwiegenden ökonomischen und ökologischen Auswirkungen:

Der verfahrenstechnische Aufwand zur Abfallbehandlung wird erhöht und der Energiebedarf sowie die Kosten für die Behandlung steigen an. Nebenprodukte, die bei einer Mülltrennung gewinnbringend vermarktet werden könnten, müssen auf Grund der verringerten Produktqualität dagegen auf einer Deponie entsorgt werden. Dadurch ist der Strom, der durch die Abfallbehandlung erzeugt wurde, nicht wettbewerbsfähig.

In Indien sind diese Probleme grundsätzlich erkannt worden, sodass u. a. durch neue gesetzliche Rahmenbedingungen eine Trennung von nassen und trockenen Abfällen zukünftig vorgesehen werden soll. Wir von u&i GmbH finden: Ein Schritt in die richtige Richtung! Es bleibt aber abzuwarten, wie die Vorgaben umgesetzt werden!

Um ausgehend von der aktuellen Situation in Indien die bestehenden Waste-to-Energy Anlagen zu optimieren, bieten wir unsere umfangreichen Erfahrungen an, die wir in den vergangenen mehr als 25 Jahren weltweit gesammelt haben.

Abbildung 3: Das 3 Ebenen-Modell für ein integriertes Abfallmanagement

Die Ebene von industriellen Symbiosen

Eine Industrielle Symbiose liegt vor, wenn innerhalb einer Region ein Unternehmen ein Nebenprodukt (z. B. Energie) erzeugt und dies einem anderen Unternehmen als Ressource zur Verfügung stellt. Diese Symbiose kommt sowohl der Umwelt als auch der Wirtschaft zugute, da Logistikwege sowie der Einsatz von fossilen (endlichen) Ressourcen minimiert wird (Karlundborg Industrial Symbiosis Network). Beispiele können u. a. die Verwendung von Lebensmittelabfällen als Futter für Nutztiere oder die Verwendung von nicht wiederverwertbaren, brennbaren Abfällen zur Energiegewinnung sein.

Vor diesem Hintergrund sollte eine Anlage zur Behandlung von Abfällen nicht als individuelle Anlage gesehen werden, die unabhängig auf einer grünen Wiese errichtet wird. Vielmehr sollte berücksichtigt werden, wie die Anlage in der Region integriert werden kann, sodass verschiedene Arten von Abfall in Produkte umgewandelt werden können, die an anderen Stellen im Markt als Ressourcen wieder eingesetzt werden können. Ein erster Schritt in diese Richtung wurde von der indischen Regierung unternommen, indem die Co-Verarbeitung von EBS in Zementwerken innerhalb einer Grenze von 100 km um eine Anlage gefördert wurde (CPHEEO, 2018). Dieser Einsatz von EBS in der Zementindustrie kann voraussichtlich einige Probleme der aktuell durchgeführten Deponierung von Abfällen sowie der Kohleverbrennung geringfügig reduzieren, jedoch sind weitere Kopplungen von Industriezweigen mit der Abfallwirtschaft erforderlich.

Weitere Möglichkeiten zur Versorgung der nahegelegenen Industrie können auch dort genutzt werden, wo z. B. Bedarf an Prozessdampf besteht. Beispielsweise können Chemie-, Papier- und Reifenfabriken den Prozessdampf aus einer Waste-to-Energy Anlage nutzen. In vielen europäischen Ländern werden Waste-to-Energy Anlagen daher in Industriegebieten betrieben, um Synergieeffekte bestmöglich auszunutzen. So haben wir von der u&i GmbH aktuell für einen unserer Kunden in den Niederlanden eine Erweiterung einer Waste-to-Energy Anlage in einem Industriegebiet mit entsprechenden Schnittstellen zu Dampf abnehmenden Firmen in der Umgebung geplant und während der Errichtung betreut.

Darüber hinaus zeigt die aktuelle Entwicklung in Deutschland, dass überschüssige Wärme aus Verbrennungsprozessen effizient zur Trocknung von Klärschlämmen oder Gärresten genutzt werden kann.

Solche symbiotischen Beziehungen sollten jedoch in der Planungsphase bereits identifiziert werden, um die Kosten zu reduzieren und die verfahrenstechnischen Prozesse bestmöglich aufeinander abzustimmen.

Gerne unterstützen wir Sie bei der Erstellung von Konzepten, um Synergieeffekte auszunutzen!

Die Ebene einer integrierten Abfallwirtschaft

Einfache Lösungen reichen in der Abfallwirtschaft Indiens nicht mehr aus, um die stetig wachsenden Probleme der kommunalen Feststoffabfälle zu lösen. Daher ist es empfehlenswert, mehrere geeignete Behandlungsmethoden zu kombinieren, um ein angemessenes und ausgewogenes Management von Siedlungsabfällen zu gewährleisten. Dieser Ansatz wird Integrated Solide Waste Management (Menikpura et al., 2013) genannt. Ein Beispiel ist die Erzeugung von Biogas durch eine anaerobe Vergärung von Abfällen kombiniert mit dem anschließenden Einsatz des erzeugten Brennstoffes als LPG in Haushalten. Auf diese Weise kann fossiles Gas ersetzt werden und die Treibhausgasemissionen deutlich reduziert werden.

Die Nutzung von Synergien zwischen verschiedenen Prozessen in einer kommunalen Abfallaufbereitungsanlage kann die Möglichkeiten der Material- und Energierückgewinnung aus Abfall verbessern. Da Waste-to-Energy-Anlagen eine lange Lebensdauer haben (20 - 30 Jahre) und enorme Investitionen erfordern, kann die Rückgewinnung von Ressourcen als ein wichtiges Kriterium für die Investition angesehen werden. Solche Prozesseffizienzen sind insbesondere für eine integrierte Abfallbehandlungsanlage interessant.

Einige Beispiele können sein:

  • Verwenden der Abwärme aus der thermischen Behandlung zum Trocknen von Gärresten eines anaeroben Faulbehälters, um die Transportkosten von Gärresten zu reduzieren. Gleichzeitig kann die kontaminierte Abluft aus den Behandlungsräumen oder Abfallbunkern in der Verbrennungsanlage entsorgt werden, ohne dass eine zusätzliche Behandlungsanlage errichtet werden muss.
  • Eine integrierte Abfallaufbereitungsanlage bietet eine gemeinsame Infrastruktur (z. B. Sozialgebäude), um die Infrastrukturkosten zu optimieren.

Durch die Integration verschiedener Technologien an einem Standort wird das unternehmerische Risiko minimiert und die Effizienz des gesamten Standortes erhöht. Wir von der u&i GmbH haben in diesem Zusammenhang umfangreiche Erfahrungen in der Planung von integrierten Abfallbehandlungsanlagen. Darüber hinaus besteht Kontakt zu Hochschulen und Universitäten in der Region, die sich in Forschungsprojekten u. a. zur verbesserten Kaskadierung von verfahrenstechnischen Behandlungen von Bioabfall befassen. (Grüne Kaskade)

Gerne unterstützen wir Sie bei der Planung ihres Standortes, um verfügbare Verfahrenstechnik optimal einzusetzen!

Die Ebene eines modularen und flexiblen Designs

Mit der rapiden Urbanisierung, der Einführung neuer Gesetze und dem Übergang zur Infrastruktur für das Abfallmanagement erlebt Indien einen kontinuierlichen Wandel. Solche Veränderungen treten zwar über einen Zeitraum von 5 - 10 Jahren auf, erfordern jedoch immer noch eine Anlagengestaltung, die sich flexibel an sich ändernde Rahmenbedingungen anpassen lässt. Daher sollte die Wahl der Maschinen und des Designs der Anlage so modular sein, dass eine kontinuierliche Verbesserung, Anpassung – aber auch eine Erweiterung der Anlage möglich sind.

Die u&i GmbH hat an verschiedenen Projekten gearbeitet, in denen verschiedene Rohstoffe kombiniert, Prozesse gekoppelt und marktfähige Produkte hergestellt wurden. Mit der Absicht, die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in den Abfall-Energie-Prozess zu integrieren, sehen wir Abfallverbrennungsanlagen nicht nur als Entsorgungsanlage, sondern auch als Upcycling-Anlage mit maximaler Effizienz.


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