Projekt 08449/01

Entwicklung eines Verfahrens sowie Bau und Erprobung einer Container-Versuchsanlage zur nassmechanischen Trennung von Biomasse und Inertstoffen einschließlich Erarbeitung von Möglichkeiten der Inertstoffverwertung

Projektdurchführung

EcoEnergy GmbH
Blankenburger Str. 56
37445 Walkenried

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

EcoEnergy hatte ein innovatives Verfahren zur nassmechanischen Aufbereitung von Abfällen in ersten Versuchen und in der Theorie entwickelt. Dieses Verfahren sollte in dem Projekt in der Praxis in einem kleinen technischen Maßstab untersucht und demonstriert werden. Verfahrensziel war die Erzeugung von Wertstofffraktionen - Biomasse, Sand, Kies, und Steine - aus Bioabfall- und Restabfallfraktionen < 80 mm. Durch eine nassmechanische Trennung (NMT) und Waschung sollten schadstoffreduzierte Wertstoffe erzeugt werden. Eine nassmechanische Aufbereitung erfolgte bis dato üblicherweise zum Schutz der Anlagentechnik in Naßvergärungsverfahren, eine Verwertung und gezielte Schadstoffabreicherung der festen Biomasse- und Inertstoff-Fraktionen wurde nicht durchgeführt. Feststoffvergärungsverfahren konnten sich aufgrund technischer Probleme mit Schwimmschichten, Sandablagerungen und Verschleiß nicht durchsetzen. Bei dem zu untersuchenden NMT-Verfahren wurden neben der Verfahrenseignung auch die Verwertungsmöglichkeiten der Outputfraktionen untersucht.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZum Nachweis der Verfahrenseignung wurde eine Containerversuchsanlage im Demonstrationsmaßstab geplant, gebaut und in Betrieb genommen. Mit verschiedenen Abfallfraktionen erfolgte der Probebetrieb. Zur Optimierung der Qualität der Wertstoffe wurden umfangreiche Umbauten und Verfahrensoptimierungen anhand der Probebetriebserfahrungen durchgeführt. Nach den Verfahrenoptimierungen erfolgten Versuche zur Massenbilanzierung und Energiebilanzierung und zum Nachweis der Verwertbarkeit der Reststoff-Fraktionen aus dem NMT-Verfahren. Neben der verfahrenstechnischen Qualitätsoptimierung und Analytik der Organikfraktionen und der Inertstoff-Fraktionen Sand, Kies und Steine wurden auch weiterführende Aufbereitungsverfahren getestet und mit den Ergebnissen des NMT-Verfahrens verglichen. Die Trennbarkeit von nativer Organik bzw. Biomasse von fossiler Organik, wie z. B. Kunststoffe, wurde erst nach Abschluss des Forschungsprojektes entdeckt, aber dennoch in die Projektdokumentation aufgenommen. Die separierte Biomassefraktion wurde für die Eignung zur stofflichen Verwertung als Kompost und Dämmstoff sowie zur energetischen Verwertung in Kohlekraftwerken in Kooperation mit der swb Erzeugung GmbH & Co. KG, Bremen untersucht. Zur Integration des NMT-Verfahrens in ein Abfallwirtschaftskonzept wurden diverse Studien zum Stand der Technik und Weiterentwicklungen zur Verwertung der vom NMT-Verfahren nicht erfassten Grobfraktion zur Wertstoffgewinnung und optimierten energetischen Verwertung durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

Die Projektergebnisse konnten trotz oder gerade wegen des über die Planungsansätze hinausgehenden sehr hohen zeitlichen und finanziellen Aufwands die Erwartungen weit übertreffen. Es konnte nicht nur die Trennung von Organik und Inertstoffen erfolgreich durchgeführt werden, die Organik konnte darüber hinaus in drei Organikgruppen:
- leichtabbaubare Organik zur Biogaserzeugung
- native Organik als Biomasse zur stofflichen oder energetischen Verwertung der Faserstoffe
- fossile Organik, Kunststoffe zur weiteren Wertstoffsortierung und energetischen Verwertung
hocheffektiv aufgetrennt werden.
Die in der Planung vorgesehene Abscheidung von drei Inertfraktionen - Sand, Kies und Steine - konnte erfolgreich durchgeführt werden. Überraschend war der sehr hohe Inertstoffanteil < 100 µm, der durch einen Umbau der Anlage als neue Schluff-Fraktion Inert 4 abgeschieden werden konnte. Eine weitere Aufbereitung der Schluff-Fraktion zur Verwertung ist bei der Weiterführung der Versuche geplant.Die Schadstoffbilanzen zeigen eine deutliche Schadstoffreduzierung durch Waschung, Pressung und Fraktionierung von Biomasse und Kunststoffen mit der Weiterentwicklung der Zelllysetechnik.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Verfahren wurde erstmals im September 2006 mit Auslaufen des Förderprojektes in einem Expertenforum vor ausgewähltem Fachpublikum vorgestellt und diskutiert.Seit Ende des Förderprojektes ist EcoEnergy verstärkt auf Messen und Tagungen präsent und vertreibt das NMT-Verfahren intensiv. Im Anschluss an das Forschungsprojekt werden Versuche zur Anlagenauslegung und Erweiterung des NMT-Verfahrens zur Energieerzeugung und Produktentwicklung aus nachwachsenden Rohstoffen durchgeführt und konkrete Anlagen geplant.


Fazit

Das NMT-Verfahren wurde nach den Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit entwickelt und stellt sich in dieser positiven Form auch im Vergleich zur konventionellen Bioabfallvergärung oder zur Vergärung nachwachsender Rohstoffe dar. Das NMT-Verfahren ist herkömmlichen MBA Verfahren mit nur der Hälfte der Gesamtkosten und einer über 95%igen Verwertungsquote weit überlegen. Kompostierungsverfahren mit hohen Abluftvolumenströmen, hohem Energieverbrauch, ungenutzten CO2-Emissionen und nicht zuletzt der fehlenden Möglichkeit zur Schadstoffentfrachtung sind nicht mehr Stand der Technik. Ökologisch und nach der Novellierung der EU-Abfallrahmenrichtlinie ist eine Maximierung der stofflichen und energetischen Verwertung gefordert, bei gleichzeitiger Ressourcenschonung, Schadstoffentfrachtung und Reduzierung der zu versiegelnden Flächen. Eine Anlage nach dem NMT-Verfahren benötigt nur 1/10 der Fläche einer herkömmlichen MBA mit Vergärungsverfahren mit anschließender Rotte oder Bioabfallkompostierungsanlagen bzw. Vergärungsverfahren mit anschließender Nachrotte. Die Abluftemissionen einer herkömmlichen MBA betragen pro Tonne Abfall 5.000 - 10.000 m³ belastete Abluft aus der biologischen Behandlung, die über erdgasbetriebene, energieintensive RTO-Anlagen behandelt werden muss. Beim NMT-Verfahren wird keine biologische Behandlung von Feststoffen durchgeführt, lediglich eine anaerobe und aerobe Abwasserreinigung, wobei die Abluftströme aus der aeroben Abwasserreinigung so gering sind, dass diese in der Biogasverwertung als Zuluft verwendet werden können. Die Trocknung wird in einem weitgehend geschlossenen Kreislauf mit Brüdenkondensation durchgeführt, wodurch ebenfalls nur geringe Restbrüdenmengen entstehen, die ebenfalls in der Biogasverwertung verwendet werden können. Es findet eine fast vollständige Verwertung der Stoffströme statt, mit Ausnahme von 1% Klärschlamm als Schadstoffsenke. Eine maximale Energierückgewinnung und Energiegewinnung wird durch Vergärung der leichtabbaubaren organischen Fraktion erreicht. Die Abwärme aus der Biogasverstromung wird teilweise zur Trocknung sowohl der Biomassefraktion als auch der Grobfraktion zur Konditionierung für eine stoffliche Verwertung entsprechend dem von EcoEnergy entwickelten Niedertemperatur-Tunneltrockner verwendet. Es wird nach der Verstromung und Wärmenutzung für eine Gesamtanlage sogar noch ein Wärmeüberschuss als Heiz- oder Prozesswärme erzeugt. Ebenfalls können nach Abzug des elektrischen Eigenbedarfs 50% der mit dem Biogas produzierten elektrischen Energie eingespeist werden. Mit dem NMT-Verfahren liegt die Biogasausbeute nur 20% - 25% unter dem Biogasertrag einer Vollstromvergärungsanlage, wobei die Probleme mit Feststoffen umgangen werden und vor der biologische Behandlung saubere Faserstoffe abgeschieden werden, die als Holzpellet-Ersatz in Steinkohlekraftwerken mit sehr hohen Qualitätsansprüchen sogar mit Produktzuzahlungen vermarktet werden können. Der energetische Wirkungsgrad des Verfahrens ist höher als bei konventionellen Vergärungsverfahren. Dies drückt sich auch in dem höheren Methangehalt des Biogases aus, da nur biologisch leichtabbaubare Organik in den Gärbehälter gelangt.