Bernhard Hartleitner, bifa Umweltinstitut Netzwerkmanagement Ressourcensicherung durch Recycling Wizzard of environment: Das europäische Unternehmensnetzwerk 21. bis 22. November 2012 in München Organisiert durch die Bayerische Forschungsallianz GmbH Bernhard Hartleitner, bifa Umweltinstitut Netzwerkmanagement

Geschichte der Abfallverwertung in Deutschland Sekundärrohstoffe Herausforderungen Ökologischer Gewinn durch Recycling 21/03/17

Geschichte des Abfallverwertungssystems 1972: Abfallverwertungs-gesetz Vorher: ungefähr 50.000 unkontrollierte „Müllkippen“ 1980 bis 1990 Geschichte: verhindern wiederverwendung entsorgen Noch ungefähr 2.000 kontrollierte Mülldeponiern vorhanden Müllverbrennung wird verstärkt durchgeführt heute Neue Ziele: Produktverant-wortung Eco-Design RoHS Materialfluss Management 160 Mülldeponien mit strikten Standards Müllverbrennungsanlagen müssen speziellen Anforderungen genügen Zusätzliche Sortierungs- und Behandlungsanlagen Eine Recyclingquote von 65% bei Produktionsabfällen (31 Millionen Tonnen) Recyclingquote von 87% bei Bauabfällen Beeinflusste Signifikant die Entwicklungen auf europäischer Ebene. Innerhalb Deutschlands: Standardisierung (Umweltgesetzbuch) 21/03/17

Haushaltsmüll in Deutschland Bio-/Gartenabfälle: 31,5 % Papier, Pappe …: 24 % Mineralik, Feinanteile: 13,3 % Textilien, Holz, Leder, gummi: 9,6 % Plastik: 8 % Glas: 8 % Metalle: 5,6 % ~ 65-70 % des Mülls ist organisch 1980 1990 39 % 17 Mio. Tonnen 9,2 6,6 2,4 8,1 2009 61 % 26,4 Mio. tons 87 % 34 Mio. Tonnen 2 1,3 1,6 Quelle: BMU 13 % 5 Mio. tons Pictures: BMU, 2011; Data: Statistisches Bundesamt, 2011 21/03/17

Verpackungen: Sortierung mit NIR-Technik Anlagenkapazität zwischen einer und zehn Tonnen pro Stunde Reinheitsgrad durchschnittlich zwischen 90 und 93%; bei einigen Anwendungen bis zu 98% Ausbringung 80 – 90% (materialabhängig), in manchen Fällen sogar noch höher 21/03/17

Masse von recycelten Material in Deutschland 66 % 83 % 80 % 21/03/17

Potenziale im Restmüll Sortieranalysen: Werstofffraktionen in der Restmüllsammlung 21/03/17

Wertstoffe im Haushaltsmüll Vorhandene Wertstoffe in Haushaltmüll Wertstoffe gelten für Bayern (bifa Evaluation). Alle Werte sind in Kilogramm je Jahr angegeben 21/03/17

Recycling, ein Wachstumsmarkt?? Was bietet die Branche zukünftig? Recycling, ein Wachstumsmarkt?? "Wir brauchen Rohstoffe, damit wir in Deutschland aus Spitzenideen auch zukünftig Spitzenprodukte machen. Nur so bleiben Wertschöpfung und Arbeitsplätze im Land. Die Rahmenbedingungen für das Recycling müssen weiter verbessert und Sekundärrohstoffe als heimische Rohstoffe stärker genutzt werden“ Ex-Bundeswirtschaftsminister Brüderle 2010 wirtschaftlicher Faktor Sekundärrohstofferzeugung : Entsorger und Verwerter in 25 EU- Mitgliedsstaaten Umsatz von jährlich über 100 Mrd. Euro Unternehmen beschäftigen rund 1,5 Mio. Menschen Bei Papier, Stahl und Glas stammen 40 bis 50 Prozent der Rohstoffe aus dem Recycling [Friedl C., 2006] 21/03/17

Möglichkeiten des Recyclings Schließen des Materialkreislaufs Recycling sichert die Versorgung von seltenen Materialien Durch die Nutzung von Sekundärrohstoffen müssen diese gesammelnt, gereingt, konzentriert und umgewandelt werden um neue seltene Materialen aus diesen gewinnen zu können Recycling kann einen erheblichen Einfluss auf den Klimaschutz haben Die Aufgabe jedes Recyclingvorhabens ist es, die seltenen Materialien für spätere Wiederverwertung aufzukonzentrieren, um ein “sekundäres” seltenes Material zu produzieren und somit die Entropie des Systems 21/03/17

Was ist die Basis zukünftiger Prozesse? Steigende Rohstoffpreise Steigende Energiepreise Verfügbarkeit von Rohstoffen Reduzierung Abhängigkeit von Rohstoffen Stärkerer Wirtschaftsfaktor Effiziente Rückführung der Rohstoffe in die Materialkreisläufe 21/03/17

Nachfrage an seltenen Materialien (sog. “Elektro-Metalle”) Potentiale in der Prozess- und Recyclingtechnik Nachfrage an seltenen Materialien (sog. “Elektro-Metalle”) Seltenes Material Produktion 06 (t) Nachfrage 06 (t) Nachfrage 2030 (t) Indikator 06 Indikator 2030 Quelle: Rohstoffe für Zukunftstechnologien, Anger et al. 21/03/17

Herausforderungen in der Ressourcenwiedergewinnung? Materialien mit sehr begrenzten Vorkommen wie Indium oder seltenen Erden Werden derzeit noch nicht recycelt Weltweit verteilt in unterschiedlichen Lagerstätten Verhindern der Entropy– durch spezielle Sammel- und Recyclingsysteme 21/03/17

Recyclingquoten von Metallen End of life – Recyclingquoten für 60 Metalle: Das Periodensystem mit dem globalen EoL (post-consumer) funktionellen Recycling. Funktionelles Recycling ist Recycling bei welchem die physikalischen und chemischen Eigenschaften für die anschließende Verwendung erhalten bleiben UNEP (2011): Recycling Rates of Metals. United Nations Environment Programme 21/03/17

Wie internationale Unternehmen die Situation beurteilen Als Beispiel: Elektronik, hier macht die Masse den Unterschied Weltweite Verkäufe 2008 (2009) sehr geringe Anteile an Edelmetallen je Einheit, allerdings hohe Menge über die Gesamtmasse Kumulierte Verkaufszahlen von Handys im Jahr 2009: 2100 t Ag, 200 t Au, 80 T Pd ~ 8,5 Mrd.€ Doch wie viel davon wird wirklich recycelt? 21/03/17

Kupfer kann perfekt recycelt werden Kupferrecycling Kupfer kann perfekt recycelt werden Globale Recyclingquote: 30% - 35% Recycling Quote in Deutschland: 54% (2005) Deutliche Reduzierung des Energiebedarfs im Vergleich zu der Primärherstellung aus Erzen Energiebedarf der Primärherstellung: 98 GJ / t Energieverbrauch für sekundäres Kupfer: 14 GJ / t Einsparungen von 85% Quelle: BMU 21/03/17

Vorraussetzungen für Recyclingtechnik Herausforderung Vielfalt und Komplexität der Abfallprodukte und die Vielfalt der Materialien sind deutlich angestiegen Die Ansprüche an moderne Materialrückgewinnungsprozesse sind: Immission von Schadstoffen muss verhindert werden Energie- und Ressourceneffizienz muss ähnlich derer im Produktionsprozess sein Adaptierbar hinsichtlich der Vielfalt im Aufbau Maximale Nutzbarmachen von seltenen Materialien bei maximalen raw material utilisation, maximaler Wertschöpfung 21/03/17

Unklare Einkommenssituation (in aller Kürze) Preisschwankungen Herausforderung 1. Markt- und Preisschwankungen “Der HWWI Index stellt die Veränderungen in der Preisentwicklung von importierten Gütern in Industrieländer dar und ist somit ein Indikator für die Kostenentwicklung bei importierten Rohstoffen. " HWWI index (excluding energy) 2005-2009, 2000 = 100, U.S. dollar terms Unklare Einkommenssituation (in aller Kürze) Quelle: HWWI 21/03/17

Sekundärrohrstoffe benötigen Unterstützung Marktbasierte Systeme von heute stellen die Kosten für den Einsatz von Rohstoffen und Ressourcen noch nicht richtig dar. Die Potenziale der Recycling-Technologie werden noch immer unterschätzt Für ein nachhaltiges Wachstum wird folgendes benötigt: Etablierung von (minimalen) Stnadards Systeme mit ökonomischen Anreizen Die Weiterentwicklung zum Stand der besten verfügbaren Technologien (BAT) Verbesserung der Standards der Ressource-Forschung Moderner Umweltschutz bedeutet steigende Ressourceneffizienz und die Verringerung der Abhängigkeit von Ressourcen und damit einhergehend Vorteile im globalen Wettbewerb 21/03/17

Hochwertiger Recyclingprozess für kristalline PV-Module Solarmodulrecycling Hochwertiger Recyclingprozess für kristalline PV-Module Vorbereitung der kristallinen Photovoltiakmodule Höchstreines Silizium (99.998%) und Glas (100%) Hohe Durchsatzmengen (2.3 t / h) 21/03/17

Kombination von Mahlung und Klassierung ist essentiell Solarmodulrecycling Kombination von Mahlung und Klassierung ist essentiell 21/03/17

Behandlung von CFK sowie die Wiedergewinnung von Fasern CFK-Abfälle Faserversorgung Freilegung der Fasern High-quality Anwendungen für die Fasern 21/03/17

Recyclingfasern unter dem Elektronenmikroskop 30 Minuten bei 400 °C 30 Minuten bei 500 °C 30 Minuten bei 600 °C 21/03/17

Es gibt derzeit keine Standards in Recyclingprozessen Derzeitige Situation Herausforderungen Es gibt derzeit keine Standards in Recyclingprozessen Prozesse können unterschiedlich geartet sein, Aggregate können individuell kombiniert werden Beides basiert dabei auf die Form und Struktur des Materials sowie der erforderlichen Vorbereitung des Materials 21/03/17

Life-Cycle Analyse und ökoeffizienz Bewertung Bilanzierung und Bewertung von neuen Behandllungs- und Rückgewinnungsprozessen 21/03/17

Netto GHG Emissionen für MSW in US WT Weitz K. et al.The Impact of Municipal Solid Waste Management on Greenhouse Gas Emissions in the United StatesVolume 52 September 2002 Journal of the Air & Waste Management Association 1011 Der Vergleich der Netto-Treibhausgasemissionen für das MSW-Management stellt die technologische Veränderungen, von Deponien und Ressourcenschonung für die USA dar 21/03/17

Material und Energie-Lebenszyklusse und die damit verbundenen THG-Quellen und Senken Greenhouse Gas Emissions from Management of Selected Materials in Municipal Solid Waste; EPA-530-R-98-013; Office of Solid Waste and Emergency Response, U.S. Environmental Protection Agency: Washington, DC, September 1998. 21/03/17

Potenziale der verschiedenen Varianten des WT-Systeme Treibhausgasemissionen durch Entsorgungssysteme 1.800 1.600 Source: bifa environmental institute Quelle: bifa Umweltinstitut 1.400 Balancing period: 50 years Bilanzperiode: 50 Jahre 1.200 CO 2 Äquivalent in kg je Tonne Müll 1.000 800 600 400 200 -200 Kompostierung ohne Nutzung als Dünger Kompostierung & Fe Recycling Kompostierung + Waste to energy Müllverbrennung Deponie (mit Deponiegas- system) Wilde Deponien 21/03/17

LCA Ergebnisse für die stoffliche Verwertung Positive Treibhausgasbilanzen für die stoffliche Verwertung Source: IFEU, 2009, unpublished: Strategy Proposals for Optimising German Development Cooperation 21/03/17

Beitrag zum Klimaschutz durch Recycling-Aktivitäten Treibhausgasbilanz für Recycling in Nordeuropa, Australien und den USA plastic Quellen: ISWA 2009; RMIT 2009; US EPA 2006 21/03/17

Was sind die Herausforderungen? Geeignete Recycling Technologien Erschließen von Sekundärrohstoffen: Schlämme, Aschen,… Einsatz von Sekundärrohstoffen Wirtschaftlichkeit, aber auch Klimaschutz und Umweltschutz Bereitstellen von Expertise für Stofferhalt, Recycling und Waste Management Erschließen von qualifizierten Informationen und Know-How zur zukünftigen Rohstoffsicherung Realisierung hochprofessioneller Technologien Lösungen für die Vielzahl an Fragestellungen 21/03/17

Entwicklungen von Recyclingprozessen am bifa Umweltinstitut Labore und Technikum mit aktuellster Technologie Herstellung von Recyclingmaterial mit höchster Reinheit Entfernung von Störstoffen automatische Sortierung Erkennungs- und Entfernungssystem 21/03/17

Kurz- bis mittelfristige Zielsetzung neue Ansätze für Recyclingverfahren von kritischen Rohstoffen, für die bisher keine praktische Lösung existieren Weiterentwicklung der bestehenden Kompetenzen und Methoden auf dem Gebiet der Recyclingtechnik Produkte statt Abfall Reduktion von Unsicherheit (Nebenprodukte…) Erweiterter Zugang zu Wirtschaftskreisläufen verstärktes Augenmerk auf die Entwicklung und Bereitstellung hochwertiger qualitätsgeprüfter Sekundärrohstoffe 21/03/17

Thank you for being an attentive audience Bernhard Hartleitner bifa Environmental Institute Am Mittleren Moos 46 86167 Augsburg Germany Tel.: +49 821 7000-126 Fax: +49 821 7000-100 E-Mail: bhartleitner@bifa.de Thank you for being an attentive audience 21/03/17