Auch in Zukunft wird die zu entsorgende Menge an Klaerschlamm weiter wachsen. Da der Klaerschlamm nach TASI spaetestens ab dem Jahre 2005 nicht mehr deponiert werden darf, muessen alternative Verwertungs- bzw. Entsorgungswege betrachtet werden. Eine Moeglichkeit der stofflichen Verwertung ist die Mitbehandlung von Klaerschlamm in Kompostierungsanlagen. Ziel des Vorhabens war es, zu pruefen, inwieweit sich Klaerschlamm gemeinsam mit Bioabfaellen sowie Gruenabfaellen ueber eine gezielte Kompostierung in einen einsatzfaehigen Sekundaerrohstoffduenger umsetzen laesst. Dabei wurden die Versuche nur mit Klaerschlaemmen durchgefuehrt, die hinsichtlich ihrer Inhaltsstoffe zur Kompostierung geeignet waren. Die Untersuchungen teilten sich in Vorversuche im Labor und Versuche in halbtechnischem Massstab. Ziel der Vorversuche war es, in Phase I mit den Rotteausgangsstoffen Klaerschlamm, Gruenschnitt/Holzhaecksel und Bioabfall ein optimales Mischungsverhaeltnis im Hinblick auf den erforderlichen Wassergehalt abzuschaetzen. Es wurden drei Rotteansaetze mit verschiedenen Klaerschlammarten zusammengestellt, in denen der Rotteverlauf ueber die Temperatur in Abhaengigkeit vom Wassergehalt beobachtet und aufgezeichnet wurde. Hinsichtlich der Bewertung wertgebender Eigenschaften wurden die untersuchten Bioabfall/Klaerschlammkomposte mit anderen Bioabfallkomposten verglichen. Der Bioabfall-/Klaerschlammkompost erfuellt dabei ebenso wie der Bioabfallkompost weitestgehend die Anforderungen des LAGA Merkblattes M 10. Der erzeugte Bioabfall-/Klaerschlammkompost stellt einen qualitativ hochwertigen Kompost dar, der gut landwirtschaftlich verwertet werden koennte. Da auch in Zukunft neue Verwertungswege sowohl fuer Bioabfall als auch fuer Klaerschlamm gesucht werden muessen, bietet die gemeinsame Kompostierung von Bioabfall und Klaerschlamm eine sicherlich vorteilhafte Alternative zu den herkoemmlichen Verfahren.
Die mineralische Dichtung stellt eine unverzichtbare Komponente einer Kombinationsdichtung gemäß TA Siedlungsabfall oder gemäß der bauaufsichtlichen Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik mit Asphaltbeton dar. Ihr Karbonatgehalt ist nach TA Siedlungsabfall auf 15 Prozent beschränkt. Dahinter steht die Befürchtung, dass saure Sickerwässer die Karbonate lösen und sich daraus unzulässige Setzungen und eine Beeinträchtigung der Dichtewirkung ergeben. Vorversuche zeigen, dass bei einer Auflast von 40 kN/m2 auch nach signifikanter Karbonatlösung und Setzungen über 20 Monate hinweg die Durchlässigkeit eines mineralischen Dichtungsmaterials mit ehemals ca. 35 Gewichtsprozent Karbonat im Bereich von 10 10m/s bleibt, was im Widerspruch zu anderen Vorversuchen ohne Auflast steht. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, dieses Phänomen unter Variation des Versuchsmaterials, der Auflast und des Perkolates sowohl unter geochemischen als auch unter bodenmechanischen Gesichtspunkten zu untersuchen, um die Berechtigung der Vorschrift in der TA Siedlungsabfall zu überprüfen und gegebenenfalls eine wissenschaftlich abgesicherte Änderung vorzuschlagen.
In der holzverarbeitenden Industrie und in der Forstwirtschaft fallen grosse Mengen an Holzabfaellen an, deren Verbrennung oftmals sehr hohe Emissionen an Rauch, bestehend aus unverbrannten Stoffen, Partikeln und Stickstoffoxiden, verursacht. In diesem Projekt sollen erstmals bei Holz- und Holzabfall-Feuerungen mit Hilfe der numerischen Verbrennungssimulation die guenstigste Feuerraumgestaltung hinsichtlich optimaler Verbrennung und minimaler Schadstoffemission gefunden werden. Fuer die verbleibenden Partikelrestemissionen soll die Abscheidetechnologie an Holzfeuerungsabgase angepasst und optimiert werden. Dadurch kann die in Baden-Wuerttemberg ansaessige holzverarbeitende Industrie die anfallenden Holzreste umweltfreundlich und energiegewinnend verwerten und zukuenftige Entsorgungskosten (TA Siedlungsabfall) einsparen.
Organische Industrie- und Gewerbeabfaelle duerfen zukuenftig nach Vorgaben der TA Siedlungsabfall unbehandelt nicht abgelagert werden. Eigene Behandlungsanlagen sind aus logistischen, technischen und wirtschaftlichen Gruenden haeufig nicht sinnvoll, die Mitbenutzung kommunaler Kompostierungsanlagen dagegen aufgrund rechtlicher oder kapazitiver Zwaenge nicht moeglich. Insofern ergibt sich die Notwendigkeit, fuer einen Abfallstrom Verwertungstrategien und -moeglichkeiten auszuarbeiten und aufzuzeigen.
Ein gegenwaertig verstaerkt diskutiertes Problem ist die Klaerschlammentsorgung. Der steigende Anfall von Klaerschlamm einerseits und die staendige Verknappung und somit Verteuerung von Deponieraum stellen die Kommunen vor wachsende Entsorgungsprobleme. Hinzu kommt eine Verschaerfung der TA Siedlungsabfall. Die thermische Verwertung von Klaerschlamm stellt diesbezueglich eine energetische und wirtschaftlich sinnvolle Moeglichkeit dar, mit der man diesem Problem unter Einhaltung der anspruchsvollen Forderungen der gesetzlichen Bestimmungen zum Umweltschutz begegnen kann. Besonders fuer kleine und mittlere Klaeranlagen mit ca. 40000 EW, fuer die eine stationaere Verbrennungsanlage unrentabel ist, bietet eine mobile bzw. semimobile Schlammtrocknungs- und Verbrennungsanlage, eine guenstige Alternative zu den bisherigen mit hohem Transportaufwand verbundenen Loesungen. Die Klaerschlammverbrennungsanlage KSR 1000 zeichnet sich durch ein energieautarkes Betriebsregime ab einem Heizwert des Klaerschlammes von 11000 kJ/kgTS aus. Die Anlage kann bei einem Platzbedarf von etwa 5x6 m und 5 m Hoehe sowohl semimobil als auch stationaer ausgefuehrt werden. Bei einem Durchsatz von 1 t/h Klaerschlamm mit ca. 30 Ma. Prozent TS belaeuft sich der Ascheanfall lediglich auf 150 kg/h. Durchgefuehrte Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zeigen, dass sich bei 8000 Betriebsstunden/Jahr die spezifischen Entsorgungskosten auf nur 315 DM/t tief Ts gegenueber 345 DM/t tief Ts bei landwirtschaftlicher Verwertung und 445 DM/t tief Ts bei Deponierung belaufen. Das bedeutet eine jaehrliche Senkung der Entsorgungskosten um 72000 DM bzw. 312600 DM in Bezug auf die derzeitige Entsorgungssituation.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die oekonomischen Auswirkungen des Einbindens von biogenen Siedlungsabfaellen (Bioabfall und Klaerschlamm) insbesondere auf den landwirtschaftlichen Sektor zu untersuchen. Zunaechst werden kuenftige Naehrstoffueberschussgebiete identifiziert und in das Modellsystem RAUMIS eingebunden. Unter der Voraussetzung flaechendeckend ausgeglichener regionaler Naehrstoffbilanzen sind kostenoptimale Loesungen fuer die entsorgungspflichtigen Koerperschaften zu erstellen. Dabei ist die Frage zu stellen, inwieweit durch das Zusammenspiel der Duengeverordnung und der TA Siedlungsabfall Viehabstockungen ein realistisches Instrument in Zukunft sein werden.
Die im Rahmen der bisherigen Arbeiten beschriebenen physikalischen Phänomene umfassen das gekoppelte hydraulische und mechanische Verhalten von Bentonit-Sand-Gemischen, die zur Erstellung von Dichtelementen für untertägige Deponien und Verschlüsse verwendet werden. Darüber hinaus besteht jedoch eine signifikante Evidenz für die notwendige Berücksichtigung zusätzlicher physikalischer und chemischer Effekte (Temperatureinfluss, Zeiteffekte wie Kriechen und Alterung, mineralische Phasenübergänge, Gasfreisetzung und Migration, Wechselwirkungen mit freigesetzten Schadstoffen), die sich durch teilweise vorhandene experimentelle Beobachtungen unterlegen lässt. Die Forschungsschwerpunkte der zweiten Projektphase sind nicht-isotherme Effekte, transiente Deformationsprozesse, Veränderungen von Permeabilitäten infolge von THMC Prozessen. Dabei geht es insbesondere um Fragen der Langzeitstabilität von Dichtelementen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse werden wie in dem bisherigen Projekt in wissenschaftlichen Fachzeitschriften und auf internationalen Fachtagungen publiziert. Daneben werden eigenständige wissenschaftliche Veranstaltungen in Form von Workshops durchgeführt.
Im Hinblick auf den zu erwartenden zunehmenden Einsatz von Ersatzbrennstoffen aus Abfall in unterschiedlichen Verbrennungsprozessen im Zuge der Umsetzung der TASi ab dem 1.6.2005, kann die Einschätzung, ob ein Ersatzbrennstoff in einer Industriefeuerung verwendet werden kann, durch die Kenntnis seines Verbrennungsverhaltens im Vergleich zu einem Regelbrennstoff wesentlich erleichtert werden Auch bei der konventionellen Müllverbrennung in Rostfeuerungsanlagen helfen Kenntnisse über das Verbrennungsverhalten von festen Abfällen dabei einzuschätzen, wie eine Abfallcharge in den Verbrennungsbetrieb optimal zu integrieren ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Ansatz gefunden, das Verbrennungsverhalten von festen Abfallbrennstoffen zu charakterisieren und Charakterisierungsgrößen zu bestimmen, die im Hinblick auf den Einsatz fester Abfallbrennstoffe in Großfeuerungsanlagen zur Anwendung kommen sollten. Dazu wurde zunächst die bestehende Technikumsverbrennungsanlage (TVA) hinsichtlich energetischer Fragestellungen im Zusammenhang mit der Verbrennung fester Abfälle weiterentwickelt. Die Methodik der Heizwertbestimmung fester Brennstoffe durch eine Verbrennungsbilanz an der TVA wurde derart weiterentwickelt, dass sie die bessere Alternative zur klassischen Feststoffanalyse ist, die bei der Heizwertbestimmung für heterogene Brennstoffe deutlich präzisere Ergebnisse (Variationskoeffizient kleiner als 3 Prozent) liefert. Die Methodik erfordert zwar eine anspruchsvolle und zeitaufwändige Versuchsdurchführung, doch unter Berücksichtigung des Analyseaufwandes unter Einbeziehung der Probenahme, ergibt sich gegenüber der klassischen Feststoffanalyse nur ein geringfügiger Mehraufwand. Die Methodik der Verbrennungsbilanz ließ sich dahingehend weiterentwickeln, dass auch das Verbrennungsverhalten von festen Brennstoffen näher charakterisiert werden kann. Dazu wurden sieben Monofraktionen untersucht, die im Prinzip alle in Siedlungsabfällen vorkommenden brennbaren Fraktionen repräsentieren. Die semi-kontinuierlichen Verbrennungsversuche unter gleichen Prozessbedingungen ermöglichen auf der Basis der messtechnisch erfassten Energieoutputströme die Bestimmung charakteristischer Energiefreisetzungskurven, aus denen der Energiefreisetzungswert (EFW) als dimensionslose Kennzahl hergeleitet wurde und der eine direkte qualitative Vergleichbarkeit ermöglicht. Der EFW ist ein Maß für die Masse der flüchtigen Bestandteile, die in der Anfangsphase des Verbrennungsprozesses verbrannt wird, und damit für die Verbrennungsrate der flüchtigen Bestandteile zu Beginn der Verbrennung. Auf der Basis der EFW ließen sich die untersuchten Fraktionen in drei Festbrennstoffgruppen, die als langsam Verbrennende, schnell Verbrennende und schnellst Verbrennende bezeichnet wurden, einteilen. Als zweite Charakterisierungsgröße für das Verbrennungsverhalten neben dem EFW ergibt sich die Zeit t, die eine Brennstoffcharge bei dem Versuchsaufbau benötigt, um voll ständig zu verbrennen usw.
Innerhalb der Sanierung der Hausmuelldeponie Karlsruhe-West ist geplant, die gesamte Deponieflaeche sukzessiv mittels eines Oberflaechenabdichtungssystems abzudecken. Die Gesamtmassnahme ist erforderlich, da die Deponie keine Basisabdichtung besitzt und daher Emissionen direkt in das Schutzgut Grundwasser (Oberes Kieslager der Oberrheinebene) gelangen. Aufgrund spezifischer Standortbedingungen (steile Boeschungswinkel) kann das Regelabdichtungssystem der TA Siedlungsabfall (TASi) nicht zur Anwendung kommen. Das pojektierte alternative Abdichtungssystem zur Versiegelung der Deponieoberflaeche besteht im Kern aus einer mineralischen Dichtungsschicht mit einer untenliegender Kapillarsperre. Fuer dieses alternative System ist gemaess TASi der Nachweis der Gleichwertigkeit gegenueber dem Regelsystem zu erbringen. Im Rahmen dieses Nachweises kommt der Betrachtung der Wasserbilanz des Systems eine massgebliche Rolle zu. Der Lehrstuhl fuer Angewandte Geologie, Bereich Hydrogeologie, erstellt fuer dieses Abdichtungssystem eine Wasserbilanz, die eine qualitative Bewertung der Funktionsfaehigkeit erlaubt. Innerhalb eines Grosslysimeters werden saemtliche relevante Abfluesse, Sickerraten und meteorologische Eingangsparameter erfasst, so dass Wasserhaushaltsbetrachtungen durchgefuehrt werden koennen. Aufgrund dieser Ergebnisse und der weiteren Messungen, die nunmehr seit 1993 laufen, hat das Regierungspraesidium Karlsruhe das alternative Abdichtungssystem genehmigt. Der Genehmigungsbescheid beinhaltet Auflagen, die bei der Bauausfuehrung des naechsten Teilbabschnittes im Fruehjahr 1997 erfuellt werden muessen. Dies ist unter anderem die Erhoehung der Rekultivierungsschicht auf 2 Meter Maechtigkeit, die Verdoppelung der Maechtigkeit der Drainageschicht und die Optimierung der Kapillarschichtmaterialien. Zur Ueberwachung dieser Modifikationen auf den Wasserhaushalt wird ein zweiter Grosslysimeter installiert werden. Desweiteren werden die Messungen an dem alten Lysimeter I fortgefuehrt, so dass eine Kontinuitaet der bereits vorhandenen Messungen gewahrt bleibt und eine direkte Vergleichbarkeit zu den neuen Messungen gewaehrleistet ist.