Projekt 08765/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung (4): Bewertung und Koordinierung von Vorhaben zur Co-Fermentation von Bioabfällen

Projektdurchführung

Kuratorium für Technik und Bauwesen in derLandwirtschaft (KTBL) e. V.Abteilung Umwelt und Energie
64289 Darmstadt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Koordinierung der von der DBU geförderten Projekte im Bereich Kofermentation beinhaltet u. a. die Betreuung der Projekte, die Organisation des Erfahrungsaustauschs zwischen den Projekten sowie die abschließende Gesamtdarstellung. Zwei Projekte werden wie folgt bewertet:
· ökonomisch, mit dem Ziel der Analyse der bestimmenden Einflussfaktoren sowie kritischer Werte, welche die wirtschaftliche Basis bestimmen;
· ökologisch, mit dem Ziel der Minimierung von Umweltbelastungen durch den Vergleich der unterschiedlichen Modellvorhaben;
· technologisch, mit dem Ziel der Verfahrensoptimierung (Kooperationspartner FAL)


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projektverlauf waren Änderungen der Zielsetzung erforderlich, da im Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt nicht die erwartete Anzahl von Projekten im Bereich Kofermentation durchgeführt wurde. Aus diesem Grund konnte die vergleichende Bewertung verschiedener Anlagenkonzepte nicht anhand tatsächlich existierender Anlagen erfolgen, sondern wurde mit modellhaft zusammengestellten Anlagen durchgeführt (ökonomische und ökologische Bewertung). Die technologische Bewertung wurde für das Projekt Rhadereistedt (Rotenburger Konzept) und die Kofermentationsanlage auf der Insel Mainau (in Planung) durchgeführt.
Für drei Modelle der Kofermentation in einem Landkreis (zentral, dezentral, Rotenburger Konzept) wurden die Kosten von Sammlung und Transport, Kofermentation und landwirtschaftlicher Verwertung der Gärrückstände sowie die Einnahmen durch Energieertrag und Nährstoffzufuhr berechnet. Die wichtigsten Einflussparameter wurden identifiziert und in den Modellberechnungen variiert. Weiterhin wurden die drei Modelle ökologisch bewertet; es wurden jeweils der Kumulierte Energieaufwand abgeschätzt und die energiebedingten Emissionen kalkuliert.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitforschung wurden die Anlage Rhadereistedt sowie vier landwirtschaftliche Anlagen im Rotenburger Konzept technologisch bewertet, die Gärsubstrate der Anlagen Rhadereistedt und Mainau wurden hinsichtlich ihrer Vergärungseigenschaften untersucht.


Ergebnisse und Diskussion

Das Rotenburger Konzept zur zentralen Bioabfallaufbereitung und dezentralen landwirtschaftlichen Verwertung konnte in seiner ursprünglich geplanten Form nicht realisiert werden. Um sich der veränderten Marktsituation anzupassen, wurden vermehrt schwer zu verarbeitende oder hygienisch bedenkliche Stoffe eingeworben. Die Anlage in Rhadereistedt wurde erweitert, um Speisereste aufnehmen zu können. Die installierte Anlagentechnik arbeitet nach Optimierung der einzelnen Verfahrensstufen zufriedenstellend. Bezüglich elektrischer und thermischer Energie arbeitet die zentrale Anlage autark. 1999 konnten ca. 70 % des erzeugten Stroms ins öffentliche Netz eingespeist werden.
Die Gärversuche mit potentiellen Substraten der Biogasanlage auf der Insel Mainau zeigten, dass sich sowohl die Sommer- als auch die Wintermischung in einer einstufigen, mesophilen Nassvergärung gut anaerob abbauen lassen. Das eingesetzte Material aus Pflegeflächen trägt jedoch nur geringfügig zur Biogasausbeute bei und ist besonders in der Wintermischung problematisch. Eine Substitution dieses Materials durch externes Flotatfett ist möglich, ohne dass es zu Problemen im Prozess kommt.
Die Kosten für Sammlung und Antransport der Bioabfälle liegen in den drei untersuchten Modellkonzepten (dezentral, zentral, Rotenburger Konzept) bei ca. 140 DM/t Bioabfall. Dabei haben die Besiedelungsstruktur, die effektive Nutzlast der Sammelfahrzeuge und insbesondere der Sammelrhythmus einen großen Einfluss auf die Kosten.
Für die gewählte Größenordnung von 6.000 t Bioabfällen pro Jahr liegen die Vollkosten der Aufbereitung und Kofermentation der Bioabfälle - für die den Modellen zugrunde liegenden, hinsichtlich ihrer Kosten weitgehend optimierten Kofermentationsanlagen - zwischen 59 DM/t Bioabfall und 65 DM/t Bioabfall. Wird ein in der Praxis nicht ungewöhnlicher, um 60 % höherer Investitionsbedarf angesetzt, so belaufen sich die Vollkosten auf 102 - 117 DM/t Bioabfall.
Den größten Kostenfaktor bei der Aufbereitung und Kofermentation der Bioabfälle stellen in allen drei Modellen die Kapitalkosten dar. Entsprechend groß ist der Einfluss der Investitionssumme auf die Gesamtkosten des Verfahrens. Weitere Parameter mit großem Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Kofermentationsanlagen sind die jährliche Arbeitszeit und der Jahresdurchsatz an Bioabfällen.
Insgesamt betragen die Kosten für die Verwertung von Bioabfällen im Modelllandkreis 207 DM/t (dezentrales Modell), 211 DM/t (zentrales Modell) bzw. 225 DM/t Bioabfall (Rotenburger Konzept). Die etwas höheren Kosten des Rotenburger Konzepts werden u.a. durch die höheren Transport- und Ausbringungskosten bedingt. Bei 60 % höheren Investitionen der Kofermentationsanlagen (s.o.) würden die Gesamtkosten der Bioabfallverwertung im Modelllandkreis auf 247 DM/t (dezentrales Modell), 258 DM/t (zentrales Modell) bzw. 278 DM/t Bioabfall (Rotenburger Konzept) ansteigen.
Bei der ökologischen Bewertung der Modelle hinsichtlich ihrer energiebedingten Emissionen von fossilem CO2, SO2 und NOx und ihrer Primärenergiebilanz zeigte sich, dass die Ergebnisse stark von den unterschiedlichen Gesamtmengen an Gärsubstraten in den Modellen bestimmt werden. Daher hat das Rotenburger Konzept einen deutlich höheren Energieertrag und wegen des dadurch höheren Zündölverbrauchs der Blockheizkraftwerke auch einen höheren Verbrauch an fossiler Energie und damit die höchsten ener-giebedingten Emissionen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Diverse Veröffentlichungen und Vorträge (DECHEMA-, VDLUFA-, VDI-MEG-, AgEnergy-Tagung u. a.), Präsentation auf dem DBU-Stand bei der Grünen Woche 2001


Fazit

Kofermentationsanlagen können technisch sicher die Aufbereitung und Verwertung von Bioabfällen er-möglichen. Neue agroindustrielle Kosubstrate bedürfen einer Untersuchung hinsichtlich Gaserträgen und Vergärbarkeit. Gegenüber Angeboten für die Entsorgung von Bioabfällen von unter 80 DM/t können Ent-sorgungskonzepte mit landwirtschaftlicher Kofermentation bezüglich der Kosten kaum konkurrieren. Dennoch kann die landwirtschaftliche Kofermentation hinsichtlich Ökologie und Arbeitsplätzen Vorteile für einen Landkreis bieten. Die Datenbasis für Wirtschaftlichkeitsberechnungen von Kofermentationsanlagen ist unzureichend; insbesondere hinsichtlich des Investitionsbedarfs, des Arbeitszeitbedarfs und der Auf-wendungen für Wartung und Reparatur besteht die Notwendigkeit, gezielt Daten zu erheben.