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AWT 2008
Neues aus Technik und Wissenschaft
Helmut RechbergerTechnische Universität Wien
CONGRESS.CENTER.VILLACH 2. – 4. April 2008
Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagementund Abfallwirtschaft
Übersicht
• Forschungsergebnisse aus Deutschland • Forschungsergebnisse aus Deutschland Österreich
• Forschungsergebnisse der TU Wien
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 2
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
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Rückmeldungen aus Deutschland
Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft, Lehrstuhls für Abfallwirtschaft und Abluft
TU Hamburg-Harburg, Institut für AbfallRessourcenWirtschaft
Fachhochschule Lippe und Höxter, Fachbereich Technischer Umweltschutz, Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik
BTU Cottbus, Fakultät Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl Abfallwirtschaft
TU Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung
F hh h h l Mü t F hb i h B i i L b fü
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 3
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Fachhochschule Münster, Fachbereich Bauingenieurwesen, Labor für Abfallwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft, Umweltchemie
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung
Bearbeitete Themen (DE)
• Konditionierung salzkonservierter Abfälle für die Untertageverbringung • Aerobe In-Situ Stabilisierung von Altdeponien • Mikrobielle Methanoxidation in aktiv durchströmten Biofiltern und Deponieabdeckschichten • Hydrologische Anforderungen an Deponieoberflächenabdichtungssysteme • Anforderungen an Planung, Bau und Betrieb von Deponien in Entwicklungs- und
Schwellenländern Schwellenländern • Ermittlung geeigneter Parameter zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit von Abfällen• Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen• Bestimmung des biogenen Anteils in gemischten Abfällen (selektiver Aufschluss)• Pyrolyse heizwertreicher Fraktionen• Biogasgewinnung aus bioverfügbaren Stoffen• Optimierte Bewirtschaftung von Grünabfällen• Bewertung abfallwirtschaftlicher Maßnahmen• Abfallwirtschaft in Tourismusgebieten• Integrierte Konzepte zur dezentralen Abwasser- und Abfallbehandlung • Geruchsmanagement • Transponder-Technologie im Abfallmanagement und Recycling
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Transponder Technologie im Abfallmanagement und Recycling • Emissionsrechtehandel in der Abfallwirtschaft• REACH und mögliche Konsequenzen für Kreislauf- und Stoffwirtschaft• Onlinebilanzierung von Biomasse- und Müllverbrennungsanlagen• Optimierung der Biologie in MBA-Anlagen zur Erreichung der Ablagerungsparameter• E-Schrott und Einhaltung der Quoten• Abfallwirtschaftliche, baustoffliche und technologische Aspekte des Recyclings von
Bauabfällen
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Smart Labels (RFID)
Stoffidentifikation erfolgt nicht durch außen, sondern durch den Gegenstand selbst
SenderEmpfänger Austrag
Ener
gie
Cod
iert
esSig
nal
Dat
en
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Innovationen bei der Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen
• Aufbereitung von Abfällen – AVE: Pellets aus verschiedenen Fraktionen
TBS: Kunststoffe aus– TBS: Kunststoffe ausShredderleichtfraktion
• Werkstoffliche Verwertung– PET Bottle-to-Bottle Recycling für färbige Flaschen
• URRC – Technologie• VACUREMA – Technologie
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
• Rohstoffliche Verwertung– Hochofen: Voest Alpine Stahl
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Innovationen bei der Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen
• Hochkalorische MBA-Fraktion, • Gewerbe- und Kunststoffabfälle
Abfall-Aufbereitungs-
Anlage
Pellets (76 %)
Wasser (15%)
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Schwerteile (3%)
Hartstoffe (3%)
Ne-Fe-Teile, Filterstaub (3%) Einblasen in Hochofen
Innovationen bei der Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen
Der Hochofen-prozess hält die Grenzwerte der
Emissionen aus Kunststoff-verwertung im Hochofen und österr.
MVAsSchwermetall-missionen in die Abluft ein.
Genauso wie bei Müllverbrennungs-
MVAs
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
anlagen werden diese zum Teil deutlich unterschritten.
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Fourier Transform Infrarot Spektroskopie
4000 cm-1
Wellen
zah
l
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 9
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
400 cm-1
Probe Spektrum
Quelle: Meissl et al., 2008
Ergebnis
0 2
0.2
0.3
MBA
-0.1
0.0
0.1
0.1
0.2
PC
3
Altablagerungen
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 10
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
-0.2
-0.1
-0.25 -0.15 -0.05 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45
PC1
Kompost
Quelle: Meissl et al., 2008
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6
Methode
1630ab
sorb
ance
2920 2850
9 weeks
6 weeks
2 weeks
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
400900140019002400290034003900wavenumber (cm-1)
1560 1320Cellulose1740
0 weeks
2 weeks
Quelle: Meissl et al., 2008
Ergebnis
AT4 Vorhersagemodell75 ProbenR2 = 0.88
GS21 Vorhersagemodell41 ProbenR2 = 0.69
15
20
25
30
35
40
45
50
55
pred
icte
d [O
2/g D
M]
10
15
20
25
30
pred
icte
d [N
l/kg
DM
]
., 2
00
8
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 12
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
0
5
10
15
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
AT4 measured [O2/g DM]
AT 4
p
0
5
0 5 10 15 20 25 30
GS21 measured [Nl/kg DM]
GS 2
1 p
Qu
elle:
Meis
sl e
t al
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Optimale Recyclingraten
Au
fwan
d
Um
welt
sch
utz
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 13
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
0 % 100 %Recyclingrate 0 % 100 %Recyclingrate
Optimale Recyclingrate am Bp. Kühlgeräte
run
g
Al
Cu
Fe Gla
sPS PU
R
1,5
1 0
ssio
nen
Ein
spar
[ - ]
KEAODP
1,0
0,5
0,0
-0,5
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 14
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Em
is ODPGWPAP
-1,0
-1,50 20 40 60 80 100
Recyclingquote [%]Quelle: Laner & Rechberger 2007
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Optimale Recyclingraten sind…
… abhängig von der Produkt(e)zusammensetzung (= f(t))RecyclingtechnologieRecyclingtechnologiePrimärtechnologieRohstoffverfügbarkeit
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2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Entwicklung der Abfallwirtschaft
„Erdkruste“1,0
0.8Güter-Kupfer-E
ntr
op
ie
0.6
0.4
0.2
Güter-produktion Konsum
Kupferproduktion
ati
ve S
tati
stis
che E Entsorgung
Erz
Produkte
Abfälle beh. Abfälle
K i l f
AufwandAufwand
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 16
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Lebenszyklus von Kupfer
„Kupfer pur“Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5
0,0
Rela
Quelle: Rechberger & Graedel, 2002
KupferK r e i s l a u f
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Hochentwickelte Sortierprozesse
Kupfer [t/a] n n n le
Systemgrenze „Recycling-Betrieb“
Metallhandel
85 15 80 2 20 7 125
EEA: Elektrische und elektronische Altgeräte
440 370
EEA
nsts
toffe
bel
erse
s
NF-F
rakt
ione
n
Leite
rplat
ten
Traf
o/Mo
tore
n
Misc
hfra
ktio
nMe
ssin
g
Stau
bSc
hwer
met
all
SortierungManuelle Demontage Maschinelle Auftrennung
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 17
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
301570
Kun
Kab
Dive
Weitere Aufarbeitung KVAQuelle: Suter et al., 2003
Entwicklung der Abfallwirtschaft
„Erdkruste“1,0
0.8Güter-Kupfer-E
ntr
op
ie
0.6
0.4
0.2
Güter-produktion Konsum
Kupferproduktion
ati
ve S
tati
stis
che E Entsorgung
Erz
Produkte
Abfälle beh. Abfälle
EEA
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 18
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Lebenszyklus von Kupfer
„Kupfer pur“Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5
0,0
Rela
Kupfer
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Rückgewinnung von Wertstoffen aus Aschen
80
100
20
40
60
Anteil dermetallischen Fraktion
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 19
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Quelle: Skutan et al., 2007
0
20
V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Ag Cd Sn Sb Pb
mineralischen Fraktionam Gesamtgehalt der Schlacke
Rückgewinnung von Wertstoffen aus Aschen
Cu – Konzentration in Schlackemg/kg TS
Schachermayer et al. 1995: 1500 M f t l 1997 2400Morf et al. 1997: 2400Zeltner 1998: 8300
Skutan et al. 2007: 11700
Aufkommen in der Schlackekg/t
Cu 2,3Messing 3,5Al 12
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 20
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Quelle: Skutan et al., 2007
Al 12Fe 37VA-Stahl 3,5Zink 1,2
ca. 40 €/t
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Restmüllverbrennung: “grüner” Anteil
EnergieträgeranteileCO2 - Emissionen
100 000 Fossile Zusatzbrennstoffe(Heizöl, Erdgas)
0,8%Biomasse(Papier, ..)
46,5±2,0%Fossile
Energieträger(Kunststoffe)52,7±2,0%
81.900 ±3.900 72.700 ±3.100
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
CO
2-E
mis
sio
nen
[Ton
nen/
Jahr
]
52,9% 47,1%
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 21
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
0biogen fossil
Quelle: Fellner et al., 2007
Restmüllverbrennung: “grüner” Anteil
60
70
ssio
nen
Bilanzenmethode (TU Wien) C14 (EMPA)
20
30
40
50
der
foss
ilen
CO
2E
mi
[%]
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 22
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Quelle: Mohn et al., 2008
0
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mittelw.
An
teil d
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Restmüllverbrennung: “grüner” Anteil
80%
90%
100%
ntei
l Linie1
Linie2
30%
40%
50%
60%
70%
80%m
asse
bürt
iger
Hei
zwer
tan
[%]
Linie2
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 23
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
0%
10%
20%
12. Nov. 19. Nov. 26. Nov. 3. Dez. 10. Dez. 17. Dez.
Bio
m
Restmüllverbrennung: “grüner” Anteil
200 14CO2 Vermunt14CO2 Jungfraujoch
180
160
120
140
14C
[p
MC
]
14CO2 tree rings[Stuiver and Quay, 1981]
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 24
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Quelle: Levin et al., 2003
100
1950 19701960 1980 20001990Year
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Work in progress
Zusammensetzung VW Golf
Stahl und Eisen
Blei
Kupfer
Sonstige Schwermetalle (Chrom,Nickel, Zink)Aluminium
Sonstige Leichtmetalle (Titan,Magnesium)Kunststoffe
Zusammensetzung NOKIA HandyEisen (Fe)
Kupfer (Cu)
Nickel (Ni)
Aluminium (Al)
Glas
Siliziumdioxid (SiO2) ?AWT 2008Helmut Rechberger
Folie 252. – 4. April 2008
CONGRESS.CENTER.VILLACH
Kunststoffe
Kraftstoff/Öl/Fett
Gummi
Glas
Kabel, E-Technik
Dämmstoffe
Lacke
Sonstige
Polymethylmethacrylate (PMMA)
Polycarbonate (PC)
Polystyrol (PS)
Silikon
Epoxid
Flüssigkristallpolymer
Sonstige
?
Work in progress
Projekt PILASEntwicklung eines Tools zur Dokumentation der stofflichen
Zusammensetzung von Gebäuden & Infrastruktur- Anforderung: Integration in den konventionellen Anforderung: Integration in den konventionellen
Planungsprozess (min. Zusatzaufwand für BI & Architekt)- Forschung: Was, wie, wo, wann - Resultat: Datenbank, Kenntnis des Rohstoffpotenzials,
Grundlage für „Bewirtschaftung“ und Modellentwicklung
Entwicklung eines Tools zur recyclinggerechten Gestaltung von Gebäuden & Infrastruktur
Anforderung: wie 1
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 26
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
- Anforderung: wie 1- Forschung: Modellentwicklung für Recyclingfähigkeit,
Entwicklung von Bewertungen (ökol. und ökon.)- Resultat: Bewertungsmaß für Gebäude, Planung für Betrieb
und Entsorgung
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Work in progress
VSOEUrban Mining
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 27
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
ASHDECTU Wien
Work in progress
LuftAbgas mit
Schwermetallchloriden
850-1000 °C
LuftDrehrohrofen
Klärschlammasche
Schwermetallchloriden
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 28
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
Quelle: Adam et al., 2007
Mg-/CaCl2
Phosphorgranulate
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Work in progress
Klä hl
Reingas I Reingas II0,60 n.b.
Atmosphäre
Klärschlammtrocken KS-Asche
Granulat
Rohgranulat Rauchgas
1 0,45
0,45
0,52 0,07Monover-brennunginkl. RGR
Mischer Drehrohr
Dünge-mittel-
konfektio-nierung
Rauchgas-reinigung
Sys
tem
gren
ze
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 29
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
[t TS/t KS]
Mehrnährstoff-dünger
AdditiveAdditive SM-konzentration
DolomitAdditive0,6-1,3 0,15-0,9 0,070,050,070,07
HandelUntertage-
deponie
Work in progress
Klärschlamm
Reingas I Reingas II<< <<
Atmosphäre
Klärschlammtrocken KS-Asche
Granulat
Rohgranulat Rauchgas
1 1
0,95
1 0,05Monover-brennunginkl. RGR
Mischer Drehrohr
Dünge-mittel-
konfektio-nierung
Rauchgas-reinigung
Sys
tem
gren
ze
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 30
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
[tP/tP in KS]
Mehrnährstoff-dünger
AdditiveAdditiveSM-
konzentrationDolomitAdditive0,95 << 0,05<<<<<<
Handel Untertage-deponie
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Work in progress
Klärschlamm
Reingas I Reingas II<< <<
Atmosphäre
Klärschlammtrocken KS-Asche
Granulat
Rohgranulat Rauchgas
1 1
0,1
1 0,9Monover-brennunginkl. RGR
Mischer Drehrohr
Dünge-mittel-
konfektio-nierung
Rauchgas-reinigung
Sys
tem
gren
ze
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 31
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH
[tCu/tCu in KS]
Mehrnährstoff-dünger
AdditiveAdditiveSM-
konzentrationDolomitAdditive0,1 << 0,9<<<<<<
Handel Untertage-deponie
Work in progress
Weiterentwicklung von STAN
1500 Downloads
25 Länder
65/87 EFB
Universitäten
Betriebe?
AWT 2008Helmut RechbergerFolie 32
2. – 4. April 2008CONGRESS.CENTER.VILLACH