Vorlesung 2 Flashcards
Recycling and Landfill Mining Theorie
Welche zwei Punkte der 17 SDGs sind für das Recycling and Landfill Mining relevant?
- 6: Clean Water and Sanitation
- 12: Responsible Consumption and Production
Was macht EU weit den größten Anteil am Abfallaufkommen aus?
- Bau- und Abbruch (34,7 %)
- Berg- und Tagebau (28,2 %)
Wie viel Abfall fällt jährlich in der EU an? Wie viel ist das pro Kopf?
- 2502,9 Millionen Tonnen Abfall
- 4931 kg/E
Ab welchem Heizwert wird Abfall energetisch verwertet? Warum?
- Heizwert > 11.000 kJ/kg
- geringerer Heizwert lohnt sich nicht und wird deopniert
Welche Stoffe (aus Deponien) werden energetisch verwertet?
- Holz, Kunststoffe, Textilien
Nenne einen weiteren Grund warum Abfall energetisch verwertet wird.
Vorbereitung auf die Ablagerung (Volumenreduzierung)
Nenne technische Verfahren, mit denen Abfall energetisch verwertet werden kann.
- Drehrohrofen
- Wirbelschichtfeuerung
- Rostfeuerung
Welche Arten der stofflichen Verwertung gibt es?
- Wiederverwendung: behält seinen vorherigen Verwendungszwecke und es findet keine Gestalt- oder Formänderung statt
- Weiterverwendung:
dient einem anderen Verwendungszweck, unterliegt aber keiner Gestalt- oder Formänderung - Wiederverwertung:
behält seinen vorherigen Verwendungszweck, unterliegt aber einer Gestalt- und Formänderung - Weiterverwertung:
dient einem anderen Verwendungszweck und unterliegt einer Gestalt- und Formänderung
Welchen Sonderfall der Abfallbehandlung gibt es?
Welche Abfälle werden dort behandelt?
Welche Ansätze gibt es?
Sonderfall: Mechansich-biologische Behandlung
- Reduzierung des Volumens durch mikrobielle Prozesse
- Organischer Abfall:
- Küche/Gastronomie
- Garten
- Einzelhandel (Produkte nach Erreichen des Mindesthaltbarkeitsdatums)
- grundsätzlich zwei Ansätze mit geringen Änderungen zwischen mehreren Untertypen (abhängig von Ursprung und Wasseranteil)
Welche anorganischen Verunreinigungen fallen beim mechanischen Abtrennen an?
- Metalle
- Kunststoffe
- Glas
- Papier
- Textilien
Wie werden anorganische Verunreinigungen abgetrennt?
- Zerkleinerung
- Siebung
- Metallabschneidung
- Magnetisch (FE)
- Wirbelstromverfahren (N-FE)
- Windsichtung
- Mischen
Woraus besteht der Rest, der bei anorganischen Verunreinigungen anfällt?
z.B.:
- Gummi
- Dachpappe
- nicht identifizierbares
Was ist die Kompostierung?
- In Anwesenheit von O2
- Belüftung über statische Rohre/Lanzen oder dynamische Umschichtung
- Organische Trockensubstanz wird um 40 - 50 % reduziert
- CO2 und H2O werden freigesetzt
Was ist die Fermentation/Gärung?
- Unter Ausschluss von O2
- Reduzierung der organischen Trockensubstanz um 40-60%
- Produktion von CH4 und CO2
Welche allgemeinen Abfallbehälter gibt es?
- Papier
- Biomüll
- Kunststoffe/Metalle (“Recycables”)
- Glas (begrenzt)
- Restmüll (=MSW)
Woraus besteht MSW?
MSW = Municipal solid waste/Siedlungsabfälle
- Holz
- Textilien
- Spezialglas (Bor, Blei, …)
- Asche/Sand/Steine/Mineralien (=inert)
- Verbundmaterialien
- Kleinstabfälle undefinierter Herkunft
Wieso ist Überwachung von kontaminierten Materialen wichtig?
Nenne Beispiele.
Beispiele:
- 1 grüne Flasche in 500 kg weißen Flaschen macht das gesamte Volumen für das Weißglasrecycling unbrauchbar
- Stelle dir vor, jemand liefert organischen Abfall ab, der giftige Verbindungen enthält, die biologische Abbaubetriebe stören
- Bau- und Abbruchabfälle sollen für den Straßenbau wiederverwertet werden, enthalten aber einen hohen Gehalt an Schwermetallen
Was ist das ELFM?
ELFM = Enhanced Landfill Mining
- Idee der Verarbeitung alter Ablagerungen für:
- Wiederverwendung von früher deponiertem Material
- Reduzierung des Ablagerungsvolumens
- Reduzierung des Umweltgefährdungsrisikos der Deponie
Welche kritischen Faktoren birgt das Enhanced Landfill Mining, die es zu erfüllen gilt?
- Eignung für den Zweck
- Niedrige Kosten für die Verarbeitung
- Geringer Grad an notwendiger Verarbeitung
- Niedriger Gehalt an Schadstoffen
- Hoher Gehalt an wertvollen Materialen
-> Derzeit abgelagerter Abfall entspricht nicht den Vorschriften von morgen
Nenne die häufigsten Kontaminanten.
- Schwermetalle
- BTEX-Aromate
- Polychlorierte Biophenyle (PCB)
- Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
- Petroleum derived Hydrocarbons (PDH)
Welche Einzelsubstanzen ohne Zugehörigkeit zu einer Gruppe zählen zu Kontaminanten?
- Asbest
- Dioxine
- Furane
- Fluorkohlenwasserstoffe (HFC)
- Passive Bestimmung (F)
- z.B. Haarspray oder Kühlmittel
Was war die erste umfassende Regelung?
Die erste umfassende Regelung war die EWG-Richtlinie 75/442/EWG über Abfälle aus dem Jahr 1975, die sich zunächst mit verschiedenen Abfallarten, ihrer Herkunft, ihren Erzeugern und der Art ihrer Verwertung oder Beseitigung befasste.
Wird heute nicht mehr so formuliert
Welche verschiedene Aktualisierungen der Vorschriften gab es?
Verschiedene Aktualisierungen, insbesondere Ende der 2000er Jahre, z.B.
- 2006/12/EG
- 2008/98/EG
Welche Fachrichtlinie bezieht sich auf die Deponierung von Abfällen?
- Einführung der Fachrichtlinie 1999/31/EG über die Deponierung von Abfällen
Welche Fragestellungen wurden mit dem 1999/31/EG über die Deponierung von Abfällen aufgestellt?
- Welche Abfälle sollen abgelagert werden?
- Wie sind welche Abfälle vorzubehandeln?
- Verbrennung?
- Biologische Behandlung?
- Mechanische/physikalische/chemische Behandlung
- Welche Anforderungen muss die Deponie selbst haben, wo muss sie gebaut und wie muss sie betrieben werden?
Wie lautet die Definition von Deponien?
- “Deponien dienen der dauerhaften Ablagerung von nicht mehr verwertbaren Abfällen. Sie sind das letzte Glied in der Kette der Abfallentsorgung. […]”
(Offizielle Definition vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, 2019)
Was sind die Grundsätze der Abfallwirtschaft?
- Vermeidung
- Wiederverwertung
- Sichere Entlagerung
Welche Arten an Deponien gibt es?
- DK 0: Oberirdische Deponie für Inertabfälle
- DK I & II: Oberirdische Deponie ohne großen Überwachungsbedarf
- DK III: Oberirdische Deponie mit großem Überwachungsbedarf
- DK IV: Unterirdische Speicherabfälle (nukleare Abfälle)
Welche Phasen von Deponien gibt es?
- Planungs-, Genehmigungs- und Bauphase
- Ablagerungsphase
- Stilllegungsphase
- Nachsorgephase
Welche Deponieklasse macht den größten Anteil aus?
DK 0
Wie ist die Basisabdichtung aufgebaut?
Von oben nach unten:
- waste
- separating fleece
- Drainage layer with seepage pige (50 cm)
- protective layer
- plastic sealinng sheet d >= 2,5 mm
- mineralsealing layers (installation thickness 25 cm)
- Geological barrier k_f < 10^-7 m/s
Wie ist die Oberflächenabdichtung aufgebaut?
Von oben nach unten:
- Vegetation
- Recultivation layer (100 cm)
- Drainage layer with seepage pipe
- Protectiv layer
- Plastic sealing sheet d >= 2,5 mm
- Mineral sealing layers (installation thickness 25 cm)
- leveling layer or gas drainage layer
- waste
Was ist der k_f-Wert?
- Parameter für hydraulische Leitfähigkeit in m/s
- Abgeleitet von Darcys Gesetz und vereinfacht k_f = Q/(A*i)
Warum steigt mit abnehmender Gesamten Porosität die effektive Porosität?
- Die meisten Tonminerale haben eine geladene Oberfläche (Haftung von Wasser)
- Wenn die Lücken geschlossen sind, beginnen Kapillarkräfte zu wirken
Was führte zu einer wachsenden Abfallmenge im 18. Jahrhundert?
- Die industrielle Revolution im 18. Jahrhundert führte zu einer wachsenden Bevölkerung und damit zu einer wachsenden Abfallmenge.
Was führte zu langfristig vorhandenen Abfall?
Insbesondere die breite Einführung von Kunststoffen im 20. Jahrhundert lieferte langfristig vorhandnen Abfall
Wann und wo begann das erste Deponieabbauprojekt. Wann in Deutschland?
- Im Jahr 1953 begann das erste Deponieabbauprojekt auf der Deponie Hiriya in der Nähe von Tel Aviv, Israel.
- Das erste Projekt in Deutschland startete 1993.
Welche Verfahren des Landfill Minings gibt es?
Erkundung:
- Wo ist eine Deponie?
- Was wurde wann hinterlegt?
- Literaturrecherche und physikalsiche Forschung
Prüfung:
- Sammeln einer repräsentativen Menge an Material
- Charakterisierung des Materials
- Abschätzung des Kontaminationspotentials
Auswertung:
- Ist das Material für Recycling geeignet und wenn ja, für welchen Zweck mit welchen Einschränkungen?
- Ist es unter ökologischen Gesichtspunkten wirtschaftliich vertretbar?
Welcher Teil der Deponie bringt das meiste Geld ein?
Nicht die Metalle!
- Metalle waren schon immer wertvoll und wurden daher von den Abfällen aus der Wiederverwertung getrennt
Wodurch kann bei Deponien enorme Geldmengen eingespart werden?
Durch Reduzierung des Volumens von Anfang an können enorme Geldmengen eingespart werden:
- Weniger Pacht des Grundstücks (die sich im Laufe der Zeit summiert)
- Weniger Dichtfläche (oben und unten)
- Weniger Gehälter für benötigte Mitarbeiter vor Ort
- Weniger Geld für die Wartung der Deponie
Was verfolgt der Ansatz “Closed Cycle Consrtuction” - (Bauen mit geschlossenem Kreislauf)?
- Fokussiert auf Bau- und Abbruchabfälle
- Reduktion von Wasser in Zement und Tonsteinen durch thermische Behandlung ( ca. 700 °C) und Zufuhr von mechanischer Energie
- Zementbestandteile wurden in akzeptabler Qualität gewonnen
- Ganze Tonziegel wurden gesammelt, ebenso wie verwertbarer Tonschutt (Tonschutt kann in Kombination mit “frischem” Ton zur Herstellung neuer Steine verwendet werden
- Der größte Teil der benötigten Wärmeenergie wurde von der nicht inerten Fraktion geliefert
Was beinhaltet der Ansatz “Harvesting Gas (=Gassammlung)”?
- Biologisch abbaubare Prozesse innerhalb der Deponie von Metsässairila (Finnland) erzeugen große Mengen an Methan
- ABER: Dieser Ansatz verfehlt die Hauptziele des Deponieabbaus:
- Keine aktive Reduzierung des Volumens (nur passiv durch den Abbau)
- Kein zusätzlicher Basisschutz
- Zusätzlich müssen die Strukturen für ein solches Vorhaben installiert werden
- Oberflächenversiegelungen zur Vermeidung unkontrollierter Entgasung
- Spezielle, entgasende Stützkonstruktionen wie Brunnen oder Seitenlanzen
- “Gaswaschanlagen” zur Abtrennung möglicher Vorkommen von H2S oder R-X (halogenierte, insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe)
Welche Ansätze zu ELFM: Die “RENE-Technik” gibt es?
- REcycling von NichtEisen-Metallen
- Der Schwerpunkt liegt auf der Rückgewinnung von nicht(eisen)-Metallen mit Korngröße <6 mm aus Rostasche.
- Hohe wirtschaftliches Potential für Nichteisenmetalle (Al, Zn, Cu)
- Trockenmechanische Verfahren für Bauteile > 1 mm (Mahlen/Sieben; Magnet/Wirbelstrom-Trennung)
- Nassmechanische Verfahren für Komponenten > 0,1 mm
- Nassmechanische Verfahren mit mehreren Lösungs- und Fällungsschritten für die verschiedenen Metalle
- Flexibler Einsatz durch Modularität
Welche Ansätze zu ELFM: Testgelände “Pohlsche Heide” gibt es?
- Bewertung verschiedener Bearbeitungstiefen auf ihren ökonomischen und ökologischen Wert
- Grundlegende Verfahren mit geringem Aufwand:
- Ballistische-Trennung
- Mahlen und Sieben
- Magnetische Trennung
- Verfahren mit höherem Aufwand:
- Biologische Behandlung
- Wirbelstrom-Trennung
- Windsichtung
- Nassmechanische Aufbereitung der Feinfraktion
ABER: Hohe Anstrenungen lohnen sich nicht im Moment!
Warum wird der Abfall nicht ausgegraben , verbrannt und wieder abgelagert?
- Bis zu 75 Gew.-% der Abfälle sind bereits inert
- Zudem kommen Fragen wie “Wie hoch ist der Wert?”, “Gibt es Metalle?”
- Die Abfälle sind nicht die gängigen Wertstoffe
