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1 Theoretische Grundlagen der Kompostierung, Vergärung und MBA Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme 1.Workshop Abfallwirtschaft 18. - 19.06.2008 Vologda.

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1 1 Theoretische Grundlagen der Kompostierung, Vergärung und MBA Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme 1.Workshop Abfallwirtschaft Vologda

2 Gliederung Allgemeines Kompostierung Vergärung Mechanisch Biologische Abfallaufbereitung

3 Biologische Abfallbehandlung Ziel: Biologische Behandlung aus Umwandlung der organischen Bestandteile und deren Mineralisierung; Kompost: pflanzenverträgliches Bodenverbesserungsmittel Allgemeines Verwertung von Bio- und Grünabfällen stofflich stofflich/ energetisch energetisc h Kompostierung (aerob) direkte Verwertung Vergärung (anaerob) Dünge- und Bodenverbes- serungsmittel Energie und/oder Wärme Dünge- und Boden- verbesserungsmitte l Energie und/oder Wärme Verbrennung (thermisch)

4 Möglichkeiten der Kompostierung Kompostierung

5 Vielzahl von Einflussgrößen Anforderungen / Verwertungswege / Absatzmöglichkeiten Ersatz des mineralisierten bodenbürtigen Humus Verbesserung der chemisch-physikalischen Bodeneigenschaften (Erhöhung des Porenvolumens, der Wasserkapazität, Verminderung von Erosion und Verschlämmung etc.) Steigerung der biologischen Aktivität der Böden Ertragsteigerung Positiver Einfluss auf die Qualität der erzeugten Produkte Gebietsstruktur Gebührenordnung Behältersystem Teilnehmerquote Anteil Eigenkompostierer ( 30 – 60 kg/(E T * a)) abschöpfbar Kompostierung

6 Anforderungen Allgemeine Qualitätsansprüche an die Kompostqualität: reich an wertbestimmenden Inhaltsstoffen (org. Substanz, Nährstoffe) arm an wertmindernden Inhaltsstoffen (Störstoffe, Schadstoffe) hygienische Unbedenklichkeit Gütezeichen Kompost Kompostierung

7 Absatzmöglichkeiten Für den Einsatz von Bio- und Grünabfallkomposten sind zahlreiche pflanzenbauliche und andere Anwendungsbereiche vorhanden, wobei der Mengenbedarf in den einzelnen Bereichen sehr unterschiedlich ist und regionalen Einflüssen unterliegt Anwendungsbereiche für Bio- und Grünabfallkompost Landwirtschaft Erwerbsgartenbau Garten- und Landschaftsbau Baumschulen Hobby- und Kleingartenbau Wein- und Obstbau Forstwirtschaft Öffentliche Grünanlagen Rekultivierungsmaßnahmen Kompostprodukte (erden- und substratherstellende Industrie) Technische Bereiche (Kompostfilter etc.) Kompostierung

8 Kompostierung

9 Zielsetzung Bundesweiter Verbrauch von ca. 9 Mio. m³/a Torf; bei vollständiger Ausschöpfung der möglichen Substitutionsfelder Bedarf von 2,5 Mio. m³ Kompost (ca % der Kompostgesamtmenge). Marktwert von Kompost in Deutschland Über alle Vermarktungsbereiche beträgt der durchschnittliche Erlös von RAL-Kompost (gesiebt, ab Werk) ca. 5,80. In der Landwirtschaft sind die Erlöse geringer. Im Landschaftsbau, Erdenwerken, Hobbygartenbau etc. werden höhere Erlöse erzielt (BGK, 2006). Einsparungen von Ressourcen hier: Torfersatz Kompostierung

10 Kompostierung

11 Unterscheidung in drei Rottephasen Abbauphase/thermophile Phase Durch intensive Abbautätigkeit wärmeliebender (thermophiler) Mikroorganismen Temperaturanstieg auf °C. Vollständige Hygienisierung, wenn das gesamte Material über einen Zeitraum von 3 Wochen Temperaturen von > 55°C ausgesetzt war. Umbauphase/mesophile Phase Temperaturen sinken unter 45°C mesophile Bakterien und Pilzarten werden aktiv. Je nach Kompostierungsverfahren hält diese Phase mehrere Wochen an. Aufbauphase/Abkühlungs- oder Reifephase Weitere Abkühlung, Besiedlung durch Bodentiere (Zerkleinerung von Pflanzenteilen, Durchmischung und Durchlüftung des Substrates, Stabilisierung der Humusstoffe). Bildung von Ton-Humus-Komplexen, Beginn der Mineralisation. Phase sollte möglichst nicht während der Kompostierung abgeschlossen sein. Kompostierung

12 Kompostierungsverfahren Kompostierung

13 Kompostierung

14 Intensivrottesysteme für Bioabfälle Intensivrottesysteme der Bioabfallkompostierung (Kern, 1992) Kompostierung

15 Kompostierung Tunnelkompostierung

16 Kompostierung Containerkompostierung

17 Zeilenreaktor mit Umsetzer (Thomé- Kozmiensky, 1995) Kompostierung Zeilenkompostierung

18 Kompostierung

19 Grundlagen der Vergärung Vergärung: anaerobe biologische Mineralisierung organischer Rückstände (z. B. Bioabfälle), basierend auf der Nutzung der Methangärung. Diese ist ein mehrstufiger biologischer Prozess, bei welchem durch die mikrobiellen Stoffwechselvorgänge Biogas gebildet wird. Der verbleibende Feststoff wird als Gärrückstand bezeichnet. Vergärung

20 Verfahren der Bioabfallvergärung Vergärung

21 (nach Biener, 2002) Vergärung Verfahrenschema einer Vergärungsanlage

22 Vergleich/Kombination von Kompostierung und Vergärung Vergärung

23 Vergärung Vergleich aerobe und anaerobe Behandlung von Bioabfällen

24 Verfahren zur Restabfallbehandlung Seit dem ist in Deutschland eine Ablagerung von unbehandelten Siedlungsabfällen ohne vorherige Behandlung nicht mehr möglich. Die Einhaltung der Vorgaben der Abfallablagerungsverordnung für die Deponieklasse II insbesondere hinsichtlich der organischen Bestandteile erfordert eine thermische oder mechanisch-biologische Vorbehandlung, dadurch: eine Minimierung der Deponiegasbildung, eine Minimierung der Sickerwassermenge und Verbesserung der Sickerwasserqualität und eine Minimierung der durch Deponiegas- und Sickerwasserbildung bedingten Setzungen im Deponiekörper Zur Behandlung von Restabfällen eignen sich mechanisch - biologische Abfallbehandlungsanlagen (MBA) sowie Müllverbrennungsanlagen (MVA). Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage

25 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage Restabfallbehandlungskonzepte (Flamme et al., 2005)

26 Ziele der mechanisch-biologischen Behandlung Einhaltung der Kriterien der Abfallablagerungsverordnung im abzulagernden Rest Ziele der mechanischen Aufbereitung optimaler Input für die biologische Stufe Produktion von Fraktionen zur energetischen und stofflichen Verwertung Separierte Stoffströme Fraktion zur biologischen Behandlung: organikreich Fraktion zur energetischen Verwertung: heizwertreich Fraktion zur stofflichen Verwertung (z. B. Metalle, ggf. Kunststoffe) Fraktion zur thermischen Behandlung in MVA (Störstoffe) Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage

27 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage

28 Mechanische Stufe [1] Grundkonzeption mit und ggf. mit weiteren Aggregaten Vorsortierung Zerkleinerung Fe-Abtrennung Siebung NE-Abscheider Ballistischer Separator Windsichter Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage

29 Hausmüll (100 %) Trommelsieb I FE (2 %)Überbandmagnet Trommelsieb II NE (0,5 %)NE-Abscheider NIR Rotte Ballenpresse, Verladung zur Brenn- stoffproduktion HKF (22 %) Verladung zur MVAReste (55%) Feinkorn Mittelkorn Reste HKFReste Überkorn Besonderheit Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage Mechanische Stufe [2]

30 Verfahren der Biologischen Stufe: siehe Grundlagen der Kompostierung / Vergärung Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage Biologische Stufe [1] Mengenstrom einer MBA einschließlich Vergärung

31 Beispiele für Mengenströme einer mechanisch - biologischen Behandlung Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage


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