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Substitution von Regelbrennstoffen durch Ersatzbrennstoffe - Aufbereitung von Abfallfraktionen

Das Ziel des Projektes besteht darin, das Potential einer auf den Anwendungsfall abgestimmten Herstellung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfällen zu ermitteln. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Clausthal und mit der Bauhaus-Universität Weimar bearbeitet. Die Nutzung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfallfraktionen gewinnt u.a. vor dem Hintergrund der Öffnung des Abfallmarktes und der Einsparung von Primärenergieträgern zunehmend an Interesse. Aus wenigen bekannten Beispielen ist jedoch ersichtlich, dass ein wirtschaftlicher Erfolg der Ersatzbrennstoffherstellung in Kombination mit Abfallbehandlungsverfahren nicht zwangsläufig mit einem ökologischen Vorteil verbunden ist und unter Umständen auch negative Auswirkungen im Vergleich zur klassischen Restabfallverbrennung zur Folge haben kann. Im Rahmen dieser Studie wurde das Hauptaugenmerk auf die Optimierung der Herstellung von Sekundärbrennstoffen aus energetischer Sicht gerichtet; Fragen bezüglich angereicherter Schadstoffgehalte in Ersatzbrennstoffen und Fragen bezüglich der Herstellungskosten von Ersatzbrennstoffen wurden nur ansatzweise berücksichtigt. Die Ergebnisse dieser Studie lassen den Schluss zu, dass die mechanisch-biologische Herstellung von Ersatzbrennstoffen unter Beachtung der oben getroffenen Annahmen aus energetischen Gründen in jedem Fall einer Behandlung von originären Abfällen in einer Müllverbrennungsanlage vorzuziehen ist. Diese Feststellung lässt sich zwar in Anbetracht einer alleinigen energetischen Bilanzierung bejahen, ist aber unter Berücksichtigung einer gesamtheitlichen Betrachtung des MBA-Verwertungsweges zu relativieren. Eine verlässliche Gesamtbewertung ist nur unter Einbeziehung weiterer ökologischer, aber auch ökonomischer Gesichtspunkte zu treffen. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei den Schadstoffgehalten der EBS zu widmen, da diese emissionsseitig durch die gesetzlichen Einschränkungen den Einsatz in den Mitverbrennungsanlagen limitieren.

Medizinische Einmalgebrauchsprodukte in der Kreislaufwirtschaft - Wege von der Beseitigung zur stofflichen Verwertung, TV: Produktstrom- und Sicherheitsanalyse

Medizinische Einmalgebrauchsprodukte in der Kreislaufwirtschaft - Wege von der Beseitigung zur stofflichen Verwertung, TV: Koordination, Materialanalysen und Umwelt- sowie Wirtschaftlichkeitsbewertung

Optimierung der Waldhackgutbereitstellung

Zur Strom- und Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Ressourcen wird in Zukunft mehr Energieholz notwendig sein. Als Hauptquellen kommen in Frage: Holz minderwertiger Qualitäten, Schlagrücklass sowie Holz aus Durchforstungen, aus Niederwäldern und von Kurzumtriebsflächen. Die Herausforderung besteht in einer effizienten Bereitstellung des Brennstoffes, wobei technische und logistische Verbesserungen bei Ernte, Hacken und Transport Schlüsselfaktoren sind. Basierend auf Arbeitsstudien (klassische Zeitstudien aber auch automatische Maschinen-aufzeichnungen) und statistischen Analysen sollen Produktivitätsmodelle entwickelt werden. Diese Modelle erlauben eine Analyse des Arbeitsablaufes, eine Prognose der Produktivität und können Eingang in Kostenkalkulationen liefern. Untersucht werden einzelne Maschinen (z.B. Moipu 300 ES, Silvatec u.a) aber auch gesamte Produktionssysteme. Als Ergebnis liegen Evaluierungen von Maschinen und gesamten Produktionssystemen vor. Über Kostenträgerrechnungen können unterschiedlichste Wertschöpfungsketten miteinander verglichen werden. Basierend auf Literaturstudien im Bereich der Energieholz- und Waldhackgutbereitstellung wird der Bedarf an notwendigen Feldstudien zur Verbesserung der Datengrundlage abgesteckt und der Test von neuen Verfahren bzw. Maschinen vorgeschlagen. Zur Dokumentation der Praxiseinsätze werden Zeitstudien durchgeführt. Für die wesentlichen Prozesse werden Produktivitätsmodelle erstellt. Der Evaluierung neuer Bereitstellungsketten in Praxisversuchen bzw. der Einsatz alternativer Transportsysteme unter österreichischen Verhältnissen wird bei den Versuchseinsätzen besondere Bedeutung beigemessen. Dabei soll sich zeigen, ob diese Verfahren geeignet bzw. welche Rahmenbedingungen für deren Einsatz notwendig sind. Die Ermittlung geeigneter Standorte für einen Biomassehof erfolgt mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems und unter Berücksichtigung diverser Nebenbedingungen. Lage, Größe und Ausstattung sind im Hinblick auf das Energieholzpotenzial, der infrastrukturellen Voraussetzungen sowie Standort und Bedarf der Heizwerke zu optimieren. Erwartete Resultate sind eine bessere Optimierung verschiedener Bereitstellungssysteme, eine Minimierung der Transportkosten durch Reduktion von Wartezeiten und Ausnutzen der Transportkapazität sowie eine Reduktion des administrativen Aufwandes für die Steuerung und Abwicklung der Geschäftstätigkeiten. Weiters wird die Ermittlung der Kosten, der notwendigen infrastrukturellen Ausstattung sowie die logistische Optimierung der Lage von potenziellen Biomassehöfen erwartet. Die Ergebnisse werden in Verfahrenshandbüchern sowie in einem Pflichtenheft dargestellt.

Einsatz von heizwertreichen Siebresten aus der Mechanisch-Biologischen Restabfallbehandlung bei der Klinkerherstellung

Zementwerke verfuegen ueber Produktionsanlagen (u.a. Drehrohroefen), deren Hauptzweck die Erzeugung von qualitativ hochwertigem Zement darstellt. Dabei handelt es sich um einen sehr energieintensiven Prozess, weshalb neben dem Primaerenergietraegereinsatz auch der Einsatz von ausgewaehlten Alternativbrennstoffen zur thermischen Verwertung in Oesterreich dem Stand der Technik entspricht. So werden beispielsweise derzeit bereits getrennt gesammelte und aufbereitete Kunststoffe sowie Kunststoff-Produktionsabfaelle in den Zementwerken Wietersdorf, Wopfing, Leube, Retznei und Mannersdorf sowie Altoele und halogenfreie Loesungsmittel in den Zementwerken Peggau und Gmunden eingesetzt. Im vorliegenden Pilotprojekt soll deshalb untersucht werden, welchen Beitrag die Firma Baufeld-Austria zu einer oekologisch vertretbaren und oekonomisch sinnvollen Loesung der Restabfallproblematik leisten kann. Insbesondere soll die Frage geklaert werden, ob der Einsatz von heizwertreichen Siebresten (SNr.: 91102 und 91103) aus der mechanisch-biologischen Restabfallbehandlung (MBR) bei der Klinkerproduktion technisch moeglich, umweltvertraeglich und oekonomisch sinnvoll ist. Folgende Arbeitsschwerpunkte wurden definiert: Materielle und chemische Charakterisierung der Siebreste aus der MBR Untersuchungen zur mechanischen Aufbereitung der Siebreste zu einem qualitativ hochwertigen Alternativbrennstoff mit definierten Eigenschaften Feststellung der Eignung der bestehenden Feuerungsanlage (Drehrohrofen zur Klinkererzeugung) fuer die thermische Verwertung von Siebresten aus der MBR Moegliche betriebswirtschaftliche Konsequenzen eines thermischen Verwertungskonzeptes Vorrangiges Ziel des Projektes ist die Beurteilung der Substitution von Primaerenergietraegern durch die Nutzung der Energieinhalte von Siebresten mit den damit verbundenen oekonomischen und oekologischen Vorteilen.

Abfallaufkommen: Deutschland, Jahre, Art der Abfallentsorgung, Abfallarten

Öle und Fette

Pflanzliche Öle werden als energiereiche Reservestoffe in Speicherorgane von Pflanzen eingelagert. Sie sind chemisch gesehen Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren. In Deutschland konzentriert sich der Ölsaatenanbau auf Raps, Sonnenblume und Lein. Im Freistaat Sachsen dominiert auf Grund der Standortbedingungen und vor allem der Wirtschaftlichkeit eindeutig der Raps. Der maximal mögliche Anbauumfang von Raps liegt aus anbautechnischer Sicht bei 25 % der Ackerfläche und ist noch nicht ausgeschöpft (Sachsen 2004: 17 %). Für den landwirtschaftlichen Anbau kommen eine Reihe weiterer ölliefernder Pflanzenarten oder spezieller Sorten in Betracht. Interessant sind sie aus der Sicht der Verwertung insbesondere, wenn sie hohe Gehalte einzelner spezieller Fettsäuren aufweisen. Bei der Verarbeitung können dann aufwändige Aufbereitungs- und Trennprozesse eingespart und die Synthesevorleistung der Natur optimal genutzt werden. Der Anbauumfang ist jedoch meist noch sehr gering. Beispiele sind Nachtkerze und Iberischer Drachenkopf, aber auch Erucaraps und ölsäurereiche Sonnenblumensorten. a) stoffliche Verwertung In der stofflichen Verwertung reichen die Einsatzfelder pflanzlicher Öle von biologisch schnell abbaubaren Schmierstoffen, Lacken und Farben, über Tenside, Kosmetika, Wachse bis zu Grundchemikalien, aber auch Bitumen. b) energetische Verwertung Desweiteren können Pflanzenöle in Fahrzeugen, stationären oder mobilen Anlagen energetisch verwertet werden. Für den breiten Einsatz ist derzeit vor allem Biodiesel geeignet. Dieser kommt als reiner Kraftstoff zum Einsatz, seit 2004 auch in Beimischung zu Dieselkraftstoff. Eine weitere Möglichkeit eröffnet sich durch die Verwendung von reinem Rapsöl.

Biomassebefeuertes Heizkraftwerk Warendorf

Holz, einschließlich Altholz, kommt eine wichtige Rolle als erneuerbarer Energieträger zu. Die energetische Nutzung von Biomasse kann wichtige Beiträge zur nachhaltigen Energieversorgung und zum Klimaschutz liefern. In Deutschland werden zur Zeit jährlich ca. 5 Mio. t Altholz ohne weitere stoffliche oder energetische Nutzung deponiert, rund 2 Mio. t werden exportiert. Es werden daher aus heutiger Sicht zusätzliche Kapazitäten zur energetischen Nutzung von Altholz benötigt. Hinzu kommt, dass nach Auslaufen der Übergangsregeln der TA Siedlungsabfall im Jahr 2005 die Deponierung von Altholz nicht mehr gestattet sein wird. Die Bio-Energiewerk Warendorf (BEW) GmbH & Co. KG beabsichtigt, regional anfallendes Aufkommen an unzerkleinertem Industrierestholz und Strauchschnitt in einem neu zu errichtenden 13 MW-Biomasse-Heizkraftwerk energetisch zu verwerten. Das emissionsseitig und energetisch optimierte Heizkraftwerk soll in einem Energieverbund mit dem ortsansässigen Industriebetrieb Warendorfer Hartsteinwerke, einer noch zu errichtenden Klärschlamm- und Strauchschnitttrocknungsanlage und der örtlichen, kommunalen Kläranlage betrieben werden. Das Biomasse-Heizkraftwerk wird die Warendorfer Hartsteinwerke mit Prozesswärme und Strom, die Kläranlage mit Strom und die Trocknungsanlage mit Niedertemperaturwärme versorgen. Überschussstrom wird in das öffentlich Stromnetz eingespeist. Zur Vermeidung von Geruchsemissionen wird die Abluft der Trocknungsanlage im Heizkraftwerk als vorgewärmte Verbrennungsluft genutzt. Der in der Trocknungsanlage behandelte Strauchschnitt wird im Heizkraftwerk als Brennstoff eingesetzt, der getrocknete Klärschlamm wird an das örtliche Klärwerk zurückgeführt und extern verbrannt. Durch die energetische Verwertung von jährlich 27.000 t Industrierestholz und 3.000 t Strauchschnitt in der geplanten, dezentralen Anlage zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung sollen ca. 88 Mio. kWh/a fossile Energieträger substituiert und pro Jahr ca. 40.000 t CO2-, 10 t Staub-, 213 t SO2-, 85 t NOx- und 33 t CO-Emissionen vermieden werden. Das Vorhaben wird einen wichtigen Beitrag zur Gestaltung einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien leisten. Zudem trägt das Projekt zur Verminderung von Treibhausgasemissionen bei. Dabei ist insbesondere auf den vorgesehenen Energieverbund im Sinne einer kooperativen Kraft-Wärme-Wirtschaft hinzuweisen. Das Vorhaben wird durch ein umfangreiches Messprogramm begleitet und somit Erkenntnisse liefern, wie Altholz in feuerungs- und emissionsseitig optimierten, dezentralen Holzheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung im Verbund mit anderen Anlage genutzt werden kann und mit welcher Wirtschaftlichkeit dies machbar ist.

Höhere Wertschöpfung von Betonschalungen durch internes Recycling zur Herstellung von Holzschäumen für Anwendungen bei der Betonfertigteilherstellung, Teilvorhaben 1: Herstellung Holzschaum und EPS-Ersatz

Bei der Herstellung von Betonfertigbauteilen werden Schalungen, z.B. aus Brettschichthölzern verwendet. Diese Schalungen werden nach mehrmaligen Gebrauch kostenpflichtig entsorgt. Auf Grund von Beschichtungen besteht diese aus der thermischen Verwertung, eine höherwertige Nutzung ist bis heute nicht möglich. Zusätzlich zu den Schalungsbrettern werden bei der Herstellung der Fertigbauteile Styrolschäume (EPS) für Aussparungen in den Betonwänden eingesetzt, die ebenfalls nach einmaliger Verwendung kostenpflichtig entsorgt werden müssen. Am Fraunhofer WKI wurde ein Verfahren entwickelt, mittels denen sich Holz und andere Lignocellulosen gezielt zu Schaumstoffen verarbeiten können. Das Material kann hinsichtlich der mechanischen Stabilität, der Porenstruktur und der Dichte gezielt eingestellt werden und besteht vollständig aus Holz. Positive Eigenschaften des entwickelten Holzschaumes wie geringes Gewicht, geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Schallabsorption und gute mechanische Festigkeiten zeigen, dass vielfältige Einsatzmöglichkeiten, wie Dämmung oder Verpackung möglich sind. Durch den Herstellungsprozess ist der Holzschaum vollständig recyclebar und kann anschließend erneut zu Holzschäumen verarbeitet werden. Da auch Rest- und Altholz für die Herstellung von Holzschaum genutzt werden kann, bietet sich die Nutzung von Holzschaum in der Fertigbauteilherstellung an: Zum einen können die Schalungsbretter direkt verarbeitet und zum anderen kann der daraus gewonnene Holzschaum als Ersatz für EPS-Aussparungskörper genutzt werden. Die kostenintensive Entsorgung beider Materialien entfällt. Für eine Optimierung der Fertigung werden zunächst einzelne Prozessschritte betrachtet. Zusammen mit dem Projektpartner werden unterschiedliche Möglichkeiten der Faserherstellung aus den Schalungsbrettern, der Aufschäumung als auch der Nutzung als Aussparungskörper betrachtet. Die Wirtschaftlichkeit einer Pilotanlage im Unternehmen soll anhand der Prozessschritte konzipiert werden.

Höhere Wertschöpfung von Betonschalungen durch internes Recycling zur Herstellung von Holzschäumen für Anwendungen bei der Betonfertigteilherstellung

Bei der Herstellung von Betonfertigbauteilen werden Schalungen, z.B. aus Brettschichthölzern verwendet. Diese Schalungen werden nach mehrmaligen Gebrauch kostenpflichtig entsorgt. Auf Grund von Beschichtungen besteht diese aus der thermischen Verwertung, eine höherwertige Nutzung ist bis heute nicht möglich. Zusätzlich zu den Schalungsbrettern werden bei der Herstellung der Fertigbauteile Styrolschäume (EPS) für Aussparungen in den Betonwänden eingesetzt, die ebenfalls nach einmaliger Verwendung kostenpflichtig entsorgt werden müssen. Am Fraunhofer WKI wurde ein Verfahren entwickelt, mittels denen sich Holz und andere Lignocellulosen gezielt zu Schaumstoffen verarbeiten können. Das Material kann hinsichtlich der mechanischen Stabilität, der Porenstruktur und der Dichte gezielt eingestellt werden und besteht vollständig aus Holz. Positive Eigenschaften des entwickelten Holzschaumes wie geringes Gewicht, geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Schallabsorption und gute mechanische Festigkeiten zeigen, dass vielfältige Einsatzmöglichkeiten, wie Dämmung oder Verpackung möglich sind. Durch den Herstellungsprozess ist der Holzschaum vollständig recyclebar und kann anschließend erneut zu Holzschäumen verarbeitet werden. Da auch Rest- und Altholz für die Herstellung von Holzschaum genutzt werden kann, bietet sich die Nutzung von Holzschaum in der Fertigbauteilherstellung an: Zum einen können die Schalungsbretter direkt verarbeitet und zum anderen kann der daraus gewonnene Holzschaum als Ersatz für EPS-Aussparungskörper genutzt werden. Die kostenintensive Entsorgung beider Materialien entfällt. Für eine Optimierung der Fertigung werden zunächst einzelne Prozessschritte betrachtet. Zusammen mit dem Projektpartner werden unterschiedliche Möglichkeiten der Faserherstellung aus den Schalungsbrettern, der Aufschäumung als auch der Nutzung als Aussparungskörper betrachtet. Die Wirtschaftlichkeit einer Pilotanlage im Unternehmen soll anhand der Prozessschritte konzipiert werden.

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