Best Available Techniques, die Effizienz von Verbrennungsanlagen und die Behandlung von Klärschlämmen waren nur drei Themen auf der langen Vortragsliste des ICCR-Kongresses Waste-to-Energy am 1. und 2. Oktober 2018 in Wien. Die Tagung, deren Redebeiträge im Folgenden skizziert werden, bot einen profunden Überblick über den internationalen Waste-to-Energy-Markt.
Die neueren EU-Regularien – insbesondere die Abfallrahmen-, Deponie- und Verpackungsabfall-Richtlinien – eröffnen der Energiegewinnung aus Abfällen – mit verbesserten Zielsetzungen, Bilanzierungsmethoden und Definitionen – zukünftige Möglichkeiten und spielen eine wichtige Rolle in der Kreislaufwirtschaft, fasste Ella Stengler (CEWEP e.V., Deutschland) ihren Vortrag zusammen. Um das volle Potenzial auszuschöpfen, sollte die Gesetzgebung aber auch auf andere Ströme wie Gewerbe- und Industrieabfälle achten. Hilfreich wird sich auch das Referenzdokument zur am besten verfügbaren Technik (BAT-BREF) erweisen, dessen endgültiger Entwurf nach Aussage von Frederik Neuwahl (EU-Kommission, Joint Research Centre, Belgien) in diesem Frühjahr erscheinen soll. Hinsichtlich Abfallverbrennung soll das Papier Vorgaben für Energieeffizienz, Emissionsüberwachung und Schadstoffverminderung enthalten. Welche Funktion der WtE-Sektor für die EU-Strategie zur langfristigen Treibhausgas-Reduktion übernehmen soll, verdeutlichte Patrick Clerens (ESWET, Belgien) anhand von Anlagen-Beispielen aus der Praxis. Dabei sei ein vorrangiger Zugang des Sektors zu Strom- und Wärme-Netzwerken erforderlich, da Energie als Beiprodukt der Verbrennungsanlagen nicht gespeichert werden könne.
Lösungen auch für andere Ökosysteme
Von der Möglichkeit, mit deutschem Know-how die Energieeffizienz der chinesischen Abfallwirtschaft zu steigern, berichteten Karl-Heinz Müller und Peter Werz (EEW Energy from Waste GmbH, Deutschland). Angesichts sich entwickelnder städtischer Zentren und fehlender Abfall-Infrastruktur sei die Energiegewinnung aus dem Abfallsektor für China eine Problemlösung, die weltweit auch andere Ökosysteme vor weiterer Belastung bewahren könne. Inwieweit dieses Argument zutrifft, verdeutlichten Mar Edo und Inge Johansson (RISE, Schweden) in ihrem Vortrag über internationale Herausforderungen und Trends für die Branche: Sie untersuchten weltweit Schwachstellen (z. B. fehlendes Material, Umwelteinflüsse oder hohe Investitionskosten) und Möglichkeiten (politische Einflussnahme, finanzielle Anreize oder Verbrennungssteuern oder -verbote) und skizzierten Entwicklungschancen.
Eine komplexe Infrastruktur
Großprojekte im Verbrennungssektor könnten allerdings auch scheitern, warnte Tobias Faber (Hogan Lovells International LLP). Anhand mehrerer Beispiele illustrierte er, wie solche Unternehmungen durch unsachgemäßes Nachforderungsmanagement, falsch eingeschätzte Marktbedingungen, fehlerhaftes Timing oder ungeeignete Streitbeilegung scheitern könn(t)en. Die Infrastruktur der Abfallverbrennungs-Industrie sei ein komplexer Mechanismus mit vielfachen Faktoren, in dem nicht einfach die üblichen Firmenkundengeschäfte wie bei anderen Energieproduktionsarten getätigt werden können, erklärte Christophe Cord`homme (CNIM Gruppe, Frankreich). W-t-E-Anlagen seien langfristige, sowohl öffentlich wie privat orientierte Projekte, deren Betreiber die besten Management-Kompetenzen besitzen und den besten Nutzen-Risiko-Ausgleich versprechen sollten.
Den Umständen der Länder angepasst
Die Sektion „Länderporträts“ startete mit einem Vortrag von Mika Pekkinen (Tammervoima Oy, Finnland), der einen Einblick in die öffentliche und private Abfallentsorgung, die gegenwärtige und zukünftige Verbrennungsbranche in Finnland sowie den Nationalen Abfallplan 2030 gab. Die aktuelle Situation sowie Perspektiven der Abfallwirtschaft in Bosnien und Herzegowina – ein potenzielles Kandidatenland für die EU-Mitgliedschaft – schilderte Mehmed Cero (Umweltministerium Bosnien und Herzegowina). Er hofft, dass durch ausländische Hilfen der inländische Abfallsektor in Einklang mit dem EU-Abfall-Acquis gebracht werden kann. „Die Türkei hat einen ebenso generellen Ansatz zur Abfallwirtschaft wie die EU-Mitgliedstaaten im unteren Mittelfeld und verfolgt – bedenkt man die relevanten EU-Prinzipien einschließlich Abfallhierarchie – einen akzeptablen und realistischen Pfad in Richtung einer fortgeschrittenen Bewirtschaftung fester Abfälle, den Umständen des Landes angepasst“, lautete das Fazit von Oktay Tabasaran (Universität Stuttgart, Deutschland).
Kraftstoffe aus Biomasse zunehmend wichtiger
Über aktuelle Entsorgungswege, Abfallqualitäten, politische Maßnahmen sowie ein WtE-Projekt im kuwaitischen Kabd informierte Manfred Graf (EVN Umweltholding und Betriebs-GmbH, Österreich). In Indien, stellte Atul N. Vaidya (CSIR – National Environmental Engineering Research Institute, Indien ) klar, waren 2016 zwar 33 WtE-Anlagen mit einer Kapazität von 275 Megawatt in Betrieb; aber er kritisierte auch die Rolle der dortigen Bürokratie und verwies auf Lücken in der Abfall-Infrastruktur. In China – erörterte Rundong Li (Sheyang Aerospace University, China) – herrscht zwar in der Energieversorgung noch der Einsatz von fossilen Kraftstoffen vor. Doch bestehe ein dringender Bedarf nach Kraftstoffen aus Biomasse, sodass langfristig Bioethanol, Biodiesel und Biogas eine zunehmend wichtigere Rolle spielen werden.
Trend zur Vergrößerung oder Aufrüstung
Die Sektion „Abfallverbrennung“ begann mit einem Beitrag über Bioabfälle und ihr Potenzial in Myanmar und anderen asiatischen Ländern. Nach Darstellung von Maw Maw Tun und Dagmar Juhelková (Technische Universität Ostrava, Tschechische Republik) ist für den wirtschaftlichen Betrieb von Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle ein Organikgehalt von 50 Prozent, ein Inertgehalt von 15 Prozent und ein Energiegehalt von mindestens 2,326 Megajoule pro Kilogramm notwendig. Diese Margen werden in den asiatischen Entwicklungsländern nicht erreicht; allerdings gewinnen in den dortigen Großstädten Technologien zur Rückgewinnung von Brennstoffen aus Abfällen zunehmend an Attraktion. Es gibt einen steten Trend, existierende WtE-Anlagen aufzurüsten oder neue, größere Anlagen zu errichten, wie Reto Strobel (Hitachi Zosen Inova AG, Schweiz) am Beispiel von Mexico City und Dubai verdeutlichte. Wie solch eine Aufrüstung oder Modernisierung einer Anlage im Detail geplant werden kann, legten Ales Blaha und Norbert Eickhoff (Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik, Deutschland) am Beispiel des Projekts „Golem“ offen.
Fernwärme: ein „heißes Thema“
Die Gewinnung von Fernwärme aus Abfällen, die zwar zurzeit die am wenigsten genutzte Energiequelle darstellt, aber eine große Kapitalrendite abwirft, unterstrich Tomas Caha (GE Power Services Steam Power Systems, Tschechische Republik); Fernwärme-Produktion sei ein „heißes Thema“. Ein regelrechtes Erfolgsmodell einer öffentlich-privaten Partnerschaft zur Fernwärme-Gewinnung präsentierte Mika Pekkinen (Tammervoima Oy, Finnland): Das dortige Energiekonzept für die Tammervoima-Anlage besitzt eine Betriebseffizienz von über 95 Prozent, liefert einen jährlichen Wert von 30 Millionen Euro und sorgt für die geringsten Abfallgebühren Finnlands. „Alternative thermische Behandlungssysteme fordern vielfach ein, eine ökologisch und energetisch bessere und manchmal preiswertere Lösung zur konventionellen WtE-Gewinnung zu sein.“ Der Vortrag von Frans Lamers (DNV GL Group, Niederlande) versuchte, Marktpräsens, Leistung und Bewährungsgrad von Technologien wie Gasifizierung mit Verbrennung, nur Gasifizierung, Plasma-Gasifizierung und Pyrolyse zu bilanzieren.
Keine allein wirksame Reinigungstechnologie
[1]Foto: Dr. Jürgen Kroll
Wie die Heizkessel-Reinigung im laufenden Betrieb optimiert werden kann, stellte eine Forschergruppe um Franziska Graube (Technsche Universität Dresden) vor: Ihr Konzept sieht die Interferenz von Prozesskontrolle, die Verwendung von Sensorsystemen sowie den Einsatz mathematischer Kalkulationsmethoden vor. Da es zur Entfernung von Aschenablagerungen keine allein wirksame Technologie gibt, schlägt Martin Ellebro (Wave Impact Heat Management AB, Schweden) den jeweiligen Einsatz folgender Methoden vor: HISS zur Optimierung der Rußbläser, akustische Reinigung mit Ultraschall und die Analyse der Anlagen-Parameter über Big Data. Nach Ansicht von Kaspar Ninck (Explosion Power GmbH, Schweiz) hat sich die Installation des Stoßimpuls-Generators, der auf dem Prinzip von kraftvollen Schockwellen durch die Entzündung von komprimierten Gas basiert, in über 70 Anlagen weltweit als effektiv erwiesen.
Auf Notwendigkeit, Betrieb und Vorteile eines mobil einsetzbaren Kollektors für ultra-feine Stäube machte Michael W. Seitz (Blue Sky Global, USA) aufmerksam. In welchen Mengen Asche Nichteisen- und Edelmetalle enthält, wo sie zu finden sind und wie sie gewonnen werden können, skizzierte Jan-Peter Born (N.V. HVC, Niederlande). In einer detaillierten Analyse fanden Forscher des bifa Umweltinstituts (Deutschland) um Hermann Nordsieck heraus, dass keinerlei Schlacke, die aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen resultiert, der Klassifizierung HP14 nach Abfallrahmenrichtlinie entspricht und damit als ökotoxisch einzustufen ist.
Ersatzbrennstoffe international gefragt
Die folgende Session zur mechanisch biologischen Behandlung und Ersatzbrennstoffen spezialisierte sich weitgehend auf internationale Beispiele. Dabei kam eine Forschergruppe um Renato Sarc (Montanuniversität Leoben, Österreich) zu dem Schluss, dass in Kroatien zwar keine WtE-Anlage für Kommunalabfälle existiert, aber in den mechanisch-biologischen Behandlungsanlagen Ersatzbrennstoffe hergestellt werden, die nicht nur in den dortigen vier Zementwerken Verwendung finden, sondern von einer Qualität sind, die auch für den europäischen Markt geeignet ist.
Agostino Calgagno (Ruths S.p.A., Italien) berichtete über zwei WtE-Projekte in Pozzilli und San Vittore del Lazio zur Herstellung von Ersatzbrennstoffen, deren technische Besonderheiten und den Einsatz von rechnergestützter Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics; CFD) zur Rauchgas-Prognose. Dass auch in Polen für die Herstellung und Verwendung von Ersatzbrennstoffen Möglichkeiten bestehen, zeigte Piotr Krawczyk (Technische Universität Warschau, Polen): Immerhin stehen dort an gemischten Kommunalabfällen jährlich geschätzte 2,5 bis sechs Millionen Tonnen als Potenzial für Brennstoffe zur Verfügung. Über ein neues System zur Beseitigung von Quecksilber während der Klinker-Produktion in Zementwerken berichtete schließlich Holger Reinhold (Scheuch GmbH): Nach ersten Erfahrungen in den Zementwerken Wietersdorf und Allmendingen konnte dort die Quecksilber-Konzentration durch einen speziellen Vorwärmer um über 80 Prozent gesenkt werden.
Verfahren zur Klärschlamm-Verwertung: vielfältig
Die Vortragsreihe zu Klärschlamm startete mit einem umfassenden Überblick über die gegenwärtige Situation und Perspektiven zur Energie- und Phosphat-Rückgewinnung. Wie Martin Guthaar (wandschneider + gutjahr ingenieurgesellschaft mbh, Deutschland) und Johannes Müller-Schaper (PFI Planungsgemeinschaft GmbH & Co. KG, Deutschland) ausführten, gilt kurz- und mittelfristig in Zentral- und Nordeuropa die Monoverbrennung als „goldener Standard“, während in Süd- und Osteuropa als unbedenklich eingestufte Klärschlämme für agrarwirtschaftliche Zwecke als eine akzeptable Lösung angesehen werden. Klärschlämme können humifiziert, thermisch getrocknet oder thermisch genutzt werden, doch gibt es bislang kein bestes Phosphor-Rückgewinnungsverfahren und die Qualitäten zur Düngerherstellung differieren. Es müssten noch viele Maßnahmen getroffen werden, um vielversprechende Verfahren zur Behandlung und Phosphor-Gewinnung im industriellen Stil anwenden zu können, bilanzierte Christoph Ponak (Montanuniversität Leoben, Österreich).
Das konnte Andreas Schönberg (S-PEC e.U.) in seinem Beitrag über Phospor-Verbindungen, -Recyclingkonzepte, -Produkte und -Materialeinsatz nur bestätigen: Er listete allein 24 Verfahren zur Rückgewinnung aus Ab- und Prozesswasser, 25 Verfahren für Klär- und Faulschlämme und 22 Verfahren für Klärschlamm-Aschen auf. Thomas Gröbl (EVN Wärmekraftwerke GmbH, Österreich) schlägt daher Lösungen zu Klärschlammverwertung und Phosphorrecycling vor, die sich an den örtlichen Gegebenheiten orientieren, und verdeutlichte dies an drei Beispielen der thermischen Materialnutzung in Dürnrohr, Halle-Lochau und Tubli (Bahrain). Welche Vorteile insbesondere bei der Monoverbrennung von Schlämmen das Wirbelschichtverfahren aufweist, erörterte Josef Langen (Standardkessel Baumgarte GmbH, Deutschland): Der Prozess sei erprobt, verlässlich und zukunftsfähig. Eoin Butler (Kopf SynGas GmbH & Co. KG, Deutschland) schließlich stellte in seinem Beitrag heraus, inwieweit bei der thermalen Gasifizierung von Klärschlämmen die Energiebilanz der Kläranlage durch optimierte Konfiguration verbessert werden kann.
Thermochemische Neuerungen
Auch in Biomasse verarbeitenden Kraftwerken laufen thermochemische Prozesse ab, die zu Ablagerungen und Korrosion führen können. Schuld daran sind in erster Linie Schwermetalle, Chloride und Bromide sowie Laugen und Erdalkalien, auf die das Material vor der Verfeuerung untersucht werden sollte, riet Wolfgang Spiegel (CheMin GmbH, Deutschland). Auf Korrosion des Dampfkessels durch Kalium-, Blei- und Zink-Chlorid wies auch der Arbeitskreis um Patrik Yrjas (Åbo Akademi University, Finnland) hin und berichtete von Labortests, in denen die Korrosion durch Einsatz von Schwefeldioxid vermindert werden konnte.
Welche Vorteile die Verwendung von keramischen Verkleidungen in Überhitzer-Rohren anstelle von Schutzschichten auf Nickel-Basis bietet, untersuchte Eddie Marcarian (CNIM Group, Frankreich) in den WtE-Anlagen im spanischen Zabalgarbi und im britischen Stoke-on-Trent. Verschiedene Varianten neuer Siliziumnitrid-gebundener Siliziumkarbid-Fliesen machen nach Ansicht von Jos van der Hoeff (Van der Hoeff Refractories BV, Niederlande) unterschiedliche Konzepte von thermischer Leitfähigkeit in WtE-Anlagen möglich. Markus Horn (Jünger+Gräter GmbH, Deutschland) verdeutlichte in seinem Vortrag, welche Herausforderungen an die Feuerfest-Technik von WtE-Anlagen gestellt werden und wie sie – unter jeweils werksspezifischen Bedingungen – durch Einsatz beispielsweise interner Drohnen zu bewältigen sind.
BREF, BATAEL, SNCR und BEMO
Die Teilnehmer der Session „Rauchgas-Reinigung“ erfuhren als erstes die Historie jener belgischen Abfallverbrennungsanlage, die die interkommunale Abfallwirtschaftsorganisation IVOO seit 1981 betreibt. Fons Doms (IVOO, Belgien) schilderte, wie seitdem mehrfach in die Anlage investiert wurde, um – unter anderem – den Umweltschutzauflagen Genüge zu tun. Die Revision der Abfallverbrennungs-BREF (Best Available Reference Documents) und die Festlegung der mit Bestverfügbaren Techniken verbundenen Emissionsniveaus (Best Available Techniques Associated Emission Levels, kurz: BATAELs) wird Auswirkungen auf die zukünftige Rauchgasreinigung haben; welche, erklärte Rüdiger Margraf (Luehr Filter GmbH). Die SNCR-Technik zur Selektiven nicht-katalytischen Reduktion wurde hinsichtlich Injektions-Leistung, Temperaturmessung bei laufendem Betrieb und Automation stetig verbessert. Mit dem Kalkulations-System Opti-Link und neuen Modulen – so Wolfgang Schüttenheim (WS Management & Engineering, Deutschland) – kann das Rostfeuerverfahren derart modelliert werden, dass ein vielversprechendes Potenzial zur Kontrolle durch zusätzliche Informationen über Abfall-Eintrag, Feuerungssystem und SNCR-Betrieb zur Verfügung steht. Die Brom-erweiterte Quecksilber-Oxidations-Technologie (kurz: BEMO) ist als Bestverfügbare Technik anerkannt. Ihre Anwendung und Wirkung in einer deutschen sowie einer französischen Verbrennungsanlage für Gefahrstoffe (Leverkusen-Bürrig bzw. Sedibex) beleuchtete Bernhard W. Vosteen (Vosteen Consulting GmbH, Deutschland).
Ein Tagungsband für viele und vieles
Mit dem 8. Band der Waste Management-Reihe ist dem Thomé-Kozmiensky-Verlag ein Sammelband gelungen, der vieles vereint: Beiträge zu aktuellen politischen und gesetzgeberischen Entwicklungen in der EU, detaillierte Länderporträts aus aller Welt, Ergebnisse aus der wissenschaftlichen Forschung, Erfahrungsberichte aus der Anwenderperspektive, praktische Verbesserungsvorschläge, hilfreiche Anlagen-Steckbriefe, Grafiken zur Verfahrensverläufen und vieles mehr.
Die Palette der Themen deckt das gesamte Gebiet der Energiegewinnung aus Abfällen ab und reicht von volkswirtschaftlichen Betrachtungen über Anlagenkonstruktion und -optimierung sowie unterschiedlichen Rückgewinnungsverfahren bis hin zu Einzelheiten von Klärschlammbehandlung, Korrosionsvermeidung und Rauchgas-Reinigung. Der Band empfiehlt sich allgemein interessierten Lesern, die sich über juristische Neuerungen oder nationale Besonderheiten informieren wollen, ebenso wie Fachleuten und Spezialisten, die sich in Details von Abfallbehandlung oder Anlagenoptimierung einarbeiten wollen. Wie auch schon die vorherigen Bände der Reihe bietet auch diese Ausgabe insgesamt nicht nur einen profunden Überblick über den derzeitigen Stand der Energiegewinnung aus Abfällen, sondern eignet sich ebenso als zukünftiges Nachschlagewerk.
Waste Management Vol. 8, im November 2018 herausgegeben von Olaf Holm, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Peter Quicker und Stefan Kopp-Assenmacher, 574 Seiten stark, ist zum Preis von 75 Euro unter der ISBN 978-3-944310-43-5 beim Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH per E-Mail unter tkverlag@vivis.de, online unter www.vivis.de [2] oder im Buchhandel erhältlich.
Foto: pixabay
(EU-Recycling 02/2019, Seite 8)
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