Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5857

Vergleich stofflicher und energetischer Wege zur Verwertung von Bio- und Grünabfällen unter besonderer Berücksichtigung der Verhältnisse in Baden-Württemberg

Kurzfassung

Mit welchen Verfahren nicht vermeidbare Bio- und Grünabfälle behandelt werden sollten, ist sowohl aus wissenschaftlicher als auch politischer Sicht eine interessante, nicht einfach zu beantwortende Frage. Wichtigster Grund hierfür ist, daß organikhaltige Abfälle nach 2005 nicht mehr deponiert werden dürfen. Viele Kommunen stehen deshalb vor der Notwendigkeit, eine Entscheidung über die zukünftige Art der Behandlung organischer Abfälle zu treffen, die mit teilweise sehr hohen Investitionen verbunden ist. Auf der Basis eines systemanalytischen Vergleichs verschiedener stofflicher und energetischer Behandlungswege für Bio- und Grünabfälle entwickelt die vorliegende Arbeit hilfreiche Entscheidungshilfen für Politik, Verwaltung und Wirtschaft. Die verglichenen Verfahren sind die Garten-, Flächen-, Pflanzenabfall- und Bioabfallkompostierung, die Bioabfallvergärung und die energetische Nutzung von pflanzlichen Abfall- und Reststoffen in Biobrennstoffanlagen.

Die verfahrenstechnische Eignung, die Kosten und die Umweltbewertung der Behandlungsoptionen sind von der Zusammensetzung und Menge der zu behandelnden Abfallfraktionen abhängig. Die erforderlichen Daten über Herkunft, Menge und regionale Verteilung des organischen Abfallaufkommens werden beispielhaft für Baden-Württemberg dargestellt. Durch die Feinauflösung auf Kreisebene werden die Unterschiede beim Abfallaufkommen sichtbar und die Ergebnisse einfacher auf andere Regionen ähnlichen Zuschnitts übertragbar. Den Mengenabschätzungen folgen Ausarbeitungen zu den verfahrensspezifischen Abfall- oder Biobrennstofferfassungssystemen, zur verfahrenstechnischen Eignung der einzelnen Verfahren und zu den damit verbundenen Erfassungs- und Behandlungskosten sowie Umwelteinflüssen.

Abschließende Aussagen über die ökologischen Aspekte der Verfahren sind ohne Bewertungshilfen nicht möglich, da die einzelnen Behandlungsverfahren sowohl Umweltvorteile als auch Umweltnachteile besitzen. Zur besseren Beurteilung von Umweltaspekten werden auf der Basis quantitativ oder qualitativ gewichtender Kriterien verschiedene Bewertungshilfen für zehn wichtige umweltrelevante Merkmale ausgearbeitet. Der Flächenverbrauch, die Abwasser-, Geruchs- und Keimbelastung sowie die Nährstoffgehalte und der verfahrensspezifische Beitrag zur Verringerung der CO₂-Emissionen werden auf der Basis des Vermeidungskostenansatzes bewertet. Das Torfsubstitutionspotential und die Umweltbelastungen durch organische Schadstoffe und Schwermetalle werden einer vergleichenden qualitativen Gewichtung unterzogen.

In der Gesamtbewertung stellt sich die energetische Nutzung in Biobrennstoffanlagen als das aus Kosten- und Umweltgründen zu bevorzugende Behandlungsverfahren für Grünabfälle mit hohen TS-Gehalten dar. Dies wird im wesentlichen bedingt durch die volkswirtschaftlich kostengünstige Netto-CO₂-Einsparung und die Verringerung der ubiquitären Umweltbelastung durch organische Schadstoffe und Schwermetalle. Die Präferenzen zur Behandlung von strukturschwachen, feuchten Bio- und Grünabfällen sind komplexer. In der Arbeit werden anhand der verfahrenstechnischen Eignung, der Kosten und der Bewertungshilfen für umweltrelevante Aspekte Behandlungsempfehlungen für verschiedene Abfallfraktionen abgeleitet.

Intercomparison of Approaches to Biowaste and Green Waste Utilization for Material and Energy Production with Particular Consideration of the Situation in Baden-Württemberg

Abstract

It is of interest to know the methods which should be applied to treat unavoidable biowaste and green waste, but this question cannot be answered easily both from the scientific and political points of view. The most important reason of dealing with this problem is that after the year 2005 wastes containing organic matter can no longer be deposited in a dump. So, many municipalities are facing the necessity of reaching a decision about the future treatment of organic wastes which is associated with very high capital investments in a number of cases. In this work helpful tools will be developed for decision making in policy, administration and economy, starting from systems analytical comparison of different approaches of biowaste and green waste treatment with a view to material and energy production. The methods included in the comparison are composting in the backyard, on agricultural fields, in special plants treating only green waste or biowaste and green waste, biowaste treating in biofermentation plants as well as the utilization of green waste and crop residues as biofuel in biomass power plants.

The suitability in terms of process engineering, the costs and the assessment under environmental aspects of the options of treatment depend on the compositions and amounts of waste fractions to be treated. The necessary information on origin, amount and regional distribution of organic waste arisings will be described by the example of Baden-Württem-berg. Thanks to fine resolution at district level, the differences in waste arisings become evident and the results can be transferred more conveniently to other comparable regions of similar size and structure. Indication of the estimated amounts is followed by deriving conclusions on the process specific waste or biofuel acquisition systems, the suitability of the individual methods in terms of process engineering, and the related costs of acquisition and treatment as well as on environmental influences.

Conclusions regarding the ecological aspects of the methods cannot be made without assessment tools because the individual methods of treatment imply both advantages and disadvantages with a view to the environment. To be able to better judge environmental aspects, a number of assessment tools for ten important features relating to the environment will be elaborated taking into account criteria involving quantitative as well as qualitative weighting. Land consumption, sewage loading, affliction by odor, bacterial load as well as the nutrient content and the process specific contribution to reducing CO₂ emissions are evaluated on the basis of an estimate of costs of avoidance. The peat substitution potential and environmental pollution by organic pollutants and heavy metals are subjected to comparative qualitative weighting.

In the general assessment utilization in biomass power plants for energy production is found to be the preferred method of treatment of green wastes with high contents of dry matter. This is due mainly to the economically advantageous net savings in CO₂ and the reduction of the ubiquitous environmental impact through organic pollutants and heavy metals. The preferred methods of treating low-structured humid biowaste and green waste are more complex. The suitability in terms of process engineering, the costs incurred and the tools of assessment serve to derive methods of treatment recommended for various fractions under environmental aspects.