Stoffstrommanagement von Biomasseabfällen mit dem Ziel der Optimierung der Verwertung organischer Abfälle

Angesichts der Verknappung der Ressourcen und des Klimawandels ist es wichtig, die Ressourceneffizienz zu steigern. Eine wichtige Rolle spielt die Kreislaufwirtschaft in der Abfallwirtschaft. Abfälle sollen noch so weit wie möglich genutzt werden. Biomasseabfälle werden zur Energieerzeugung genutzt. Es kommt auf einen nachhaltigen Umgang mit Abfällen an, was auch Biomasseabfälle betrifft. Ein wichtiges Ziel ist die Steigerung der Ressourcenproduktivität.

Paradigmenwechsel in der Abfallwirtschaft

In Deutschland vollzieht sich ungefähr seit Mitte der 1980er Jahre ein Paradigmenwechsel in der Abfallwirtschaft. Abfälle wurden bis dahin fast ausschließlich beseitigt. Inzwischen entwickelt sich die Abfallwirtschaft sukzessive zu einer Kreislaufwirtschaft, die ressourcen- und klimaschonend ist. Eine hochwertige Verwertung von Abfällen wird angestrebt, hin zu umweltverträglichen Verwertungsarten.

Das Potenzial zu einer nachhaltigen Abfallwirtschaft im Hinblick auf Klimaschutz, Ressourcenschutz und Energieeffizienz ist in Deutschland noch nicht vollständig ausgeschöpft.

Ein solches Potenzial ergibt sich auch bei der Verwertung von Biomasseabfällen, zu denen Bioabfälle aus Haushalten und Reststoffe aus der Tierkörperbeseitigung zählen.

In Deutschland vollzieht sich ungefähr seit Mitte der 1980er Jahre ein Paradigmenwechsel in der Abfallwirtschaf | Foto: ©ansyvan #501128544 – stock.adobe.com

Identifikation von Stoffströmen bei Biomasseabfällen

Aus der Sicht des Klima- und Ressourcenschutzes müssen Stoffströme bei den Biomasseabfällen identifiziert werden, um Optimierungspotenzial festzustellen. Die Kreislaufwirtschaft soll hin zu einer ressourcenschonenden Stoffwirtschaft optimiert und weiterentwickelt werden. Einen positiven Beitrag zum Klimaschutz leistet die Bioabfallkompostierung. Da die Deponierung von Bioabfällen durch die Kompostierung vermieden wird, lassen sich erhebliche Methanemissionen vermeiden. Das hat einen positiven Einfluss auf die Umwelt.

Landwirtschaftliche Reststoffe stellen im juristischen Sinne keine Abfälle dar. Auch hier kommt es darauf an, die Verwertung zu optimieren. In der Verwertung organischer Abfälle ergeben sich verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Sie erfordern zum Teil die entsprechende Entwicklung der Technik, was mit Kosten verbunden ist. Um die Biomasse zu nutzen, sind innovative und betriebssichere Technologien erforderlich. Ein Beispiel für die Nutzung von Biomasseabfällen ist die Rückgewinnung von Phosphat. Heute sind die Rohphosphatpreise noch niedrig, doch angesichts der Verknappung der Ressourcen könnte die Phosphatrückgewinnung in ihrer Bedeutung steigen.

Die Optimierung des Stoffstrommanagements von Biomasseabfällen darf sich nicht negativ auf andere Schutzgüter wie Luftreinhaltung und Bodenschutz auswirken.

Aus der Sicht des Klima- und Ressourcenschutzes müssen Stoffströme bei den Biomasseabfällen identifiziert werden, um Optimierungspotenzial festzustellen | Foto: ©Rokas #355941692 – stock.adobe.com

Analyse von aktuellen Stoffströmen

Die Analyse von aktuellen Stoffströmen bei Biomasseabfällen in verschiedenen Bereichen zeigt unterschiedliche Möglichkeiten und Potenziale auf.

Stoffströme in Forst-, Holz- und Papierwirtschaft

Wie eine Analyse der Stoffströme aus Forst-, Holz- und Papierwirtschaft von 2006 zeigt, werden die anfallenden Reststoffe bereits nahezu vollständig stofflich oder energetisch verwertet. Die hohen Verwertungsquoten resultieren in den vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten von Papier und Holzprodukten. Holz und Papier können stofflich genutzt werden. Holzabfälle eignen sich beispielsweise noch als Rindenmulch. Altpapier kann recycelt werden. Abfälle von Holz und Papier können in Kleinfeuerungsanlagen und Kraftwerken zur Energiegewinnung verbrannt werden, was rentabel ist.

Trotz einer nachhaltigen Waldbewirtschaftung gibt es in der Forstwirtschaft noch ungenutzte Potenziale für die Erzeugung von Industrie- und Stammholz. Dieses Wirtschaftsholz muss künftig stärker erschlossen werden. Bei der Holzverarbeitung fallen weitere Resthölzer und Reststoffe an. Sie können als Ersatz für nicht erneuerbare Ressourcen genutzt werden.

Zellulosedämmstoffe aus Altpapier können verstärkt genutzt werden, um konventionelle Dämmstoffe aus Polystyrol und Mineralwolle zu ersetzen.

Das Altpapier für die Herstellung von Zellulosedämmstoffen kann durch erhöhte Waldrestholzmengen kompensiert werden.

Sägespäne und Holzpellets können verstärkt energetisch in Kleinfeuerungsanlagen genutzt werden und fossile Brennstoffe ersetzen. Die bislang in der Holzwerkstoffindustrie genutzten Sägespäne lassen sich durch eine verstärkte Waldrestholznutzung kompensieren.

Stoffströme in der Landwirtschaft

In Ackerbau und Viehzucht fallen Biomassereststoffe an. Bei der Behandlung von Reststoffen in der Tierhaltung bestehen noch Optimierungsmöglichkeiten. Tierexkremente eignen sich als Wirtschaftsdünger für landwirtschaftliche Flächen. Sie wurden 2006 noch in einem Umfang von nur 10 Prozent als Düngemittel genutzt, während sie hauptsächlich energetisch verwendet wurden.

Ernterückstände in der Ackerwirtschaft verbleiben direkt auf dem Feld und werden untergepflügt. Zu einem geringen Teil werden sie für eine weitere Nutzung geborgen. Am bedeutendsten ist in Deutschland die Halmfrucht beim Getreideanbau. Stroh fällt als Ernterückstand an und wird nur noch zu einem geringen Anteil als Einstreu für Tiere verwendet. Ohne Gefährdung einer ausreichenden Humusreproduktion der Böden in der Landwirtschaft könnten ungefähr 10 Prozent des Strohs energetisch genutzt werden.

Stroh kann in Kohlekraftwerken zur Energieerzeugung genutzt werden und den fossilen Brennstoff Kohle ersetzen.

Flüssige Wirtschaftsdünger sind über Biogasanlagen energetisch nutzbar. Die Vergärungsrückstände können als Biogas energetisch sowie als Düngemittel genutzt werden.

Durch die Biotop- und Landschaftspflege fällt auch auf Flächen, die nicht land- oder forstwirtschaftlich genutzt werden, Biomasse an. Sie wird von Flächen wie Streuobstwiesen, kommunalen Gärten, Sportplätzen, Friedhöfen, Grünland, Randstreifen, Parks oder Feuchtbiotopen zumeist nicht entfernt, sondern verbleibt als Mulchmaterial auf den Böden. Einige dieser Rückstände können noch für die Herstellung von Tierfutter oder als Sekundärrohstoffe in anderen Wirtschaftsbereichen verarbeitet werden.

Flüssige Wirtschaftsdünger sind über Biogasanlagen energetisch nutzbar | Foto: ©Guntar Feldmann #280692647 – stock.adobe.com

Potenzial von weiteren Bioabfällen

Optimierungspotenzial ergibt sich auch noch bei weiteren Bioabfällen, darunter bei Bioabfall aus Haushalten. Der Bioabfall aus Haushalten kann kompostiert werden. Wird der biologische Prozess mit der Biogaserzeugung verbunden, lässt sich eine gute Kompostqualität erzielen.

Der Biomassestrom lässt sich mit Vergärung und der Vermarktung von Kompost in hochwertigen Anwendungsbereichen optimieren. Kompost ist eine umweltfreundliche Alternative zu Produkten auf Torfbasis.

In Österreich werden bei den Bioabfällen aus Haushalten Altspeisefette bereits getrennt erfasst. Sie können in Biogasanlagen als Co-Substrat genutzt werden und müssen dann nicht in die Restmülltonne gegeben werden. Bei einer Entsorgung in der Restmülltonne werden sie in der Müllverbrennungsanlage beseitigt. Altspeisefette könnten aufbereitet und direkt in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.

Potenzial bei der Nutzung von Tiermehl

Um die mineralischen Ressourcen zu schonen, zu denen Phosphat gehört, wurde das Potenzial von kommunalem Klärschlamm und von Tiermehl untersucht. Zum Schutz der Böden kann Klärschlamm in Kraftwerken thermisch behandelt werden. Bei Tiermehl geht es um eine schadlose Beseitigung.

Über die Asche kann bei Tiermehl und Klärschlamm Phosphat gewonnen werden. Die Ziele einer schadlosen und sicheren Entsorgung werden dadurch nicht gefährdet. Die Asche kann als Düngemittel genutzt werden.

Für eine optimierte Verwertung von Tiermehl und Klärschlamm sind mehrere Szenarien möglich:

• Mitverbrennung von Tiermehl in der Monoklärschlammverbrennung und Aufbereitung der Asche als Düngemittel
• Monoverbrennung von Tiermehl zur Energieversorgung von Tierkörperbeseitigungsanlagen, Rückgewinnung von Phosphat aus der Asche
• Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm und Abwasser und thermische Behandlung von Klärschlamm im Kraftwerk
• Entsorgung von Klärschlamm in der Monoklärschlammverbrennung und Rückgewinnung von Phosphat aus der Asche

Tiermehl und Klärschlamm haben ein hohes Potenzial und können für die Rückgewinnung von Phosphat genutzt werden. Die nach der Rückgewinnung von Phosphat verbleibenden Rückstände können zur Energiegewinnung genutzt werden.