Reduzierung von Treibhausgasen in der Abfallwirtschaft

Auch in der Abfallwirtschaft müssen weltweit die Emissionen von Treibhausgasen reduziert werden. Nach wie vor wird der größte Teil der weltweit anfallenden Abfälle – kontrolliert oder unkontrolliert – deponiert.

Abfallverbrennungsanlagen sind Teil des biogenen Kohlenstoffkreislaufs und emittieren eine Mischung aus biogenem und fossilem CO2. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wird Kohlenstoff freigesetzt, der seit Millionen von Jahren im Boden eingeschlossen ist, während bei der Verbrennung von Biomasse Kohlenstoff freigesetzt wird, der Teil des biogenen oder biobasierten Kohlenstoffkreislaufs ist.

Heute Teil sechs unserer Serie zum Thema Dekarbonisierung mit dem Fokus auf die Abfallwirtschaft.

Nach wie vor wird der größte Teil der weltweit anfallenden Abfälle deponiert.

Reduktion von Methanemissionen durch Recycling und thermische Verwertung

Auf Mülldeponien wird in einem erheblichen Umfang Methan (CH₄) emittiert, ein Treibhausgas, das rund 25-mal klimaschädlicher ist als Kohlenstoffdioxid (CO₂). Um das Nettonullziel zu erreichen, müssen die Methanemissionen aus Deponien möglichst vollständig beseitigt werden. Dies ist durch ein ganzheitliches Recycling und die thermische Verwertung von nicht recyclebaren Materialien möglich. In Deutschland und einigen weiteren europäischen Ländern gelingt dies aufgrund einer hohen Recycling-Rate und einem effektiven Netz von thermischen Verwertungsanlagen.

Grafik einer integrierten Rohstoffrückgewinnungsanlage.(1)

Grafik einer integrierten Rohstoffrückgewinnungsanlage₁

Sensorlösungen für ein ganzheitliches Recycling

Rohstoffe brauchen wir für fast alles: Häuser, Straßen, Fahrzeuge, Unterhaltungsmedien. Doch die Rohstoffe sind endlich. In einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft haben Vermeidung, Recycling, energetische Verwertung und die sichere Vermeidung von Abfällen mit der Ausschleusung von Schadstoffen oberste Priorität. Dadurch können Sekundärrohstoffe der Wirtschaft wieder zur Verfügung gestellt und natürliche Ressourcen geschont werden. Die Abfälle werden nachverfolgt, kontrolliert, sortiert und wiederverwertet. Dabei kommen zahlreiche Sensoren zum Einsatz.

Flaschen auf Förderband, die von einem SICK Sensor gescannt werden.

Förderbänder transportieren Abfälle innerhalb der Recyclinganlage. Fehlfunktionen bei Förderbändern können zu signifikanten Verzögerungen mit erheblichen Kostenauswirkungen führen. Deshalb müssen der Betrieb aller Förderbänder und das korrekte Aufladen, Abladen und Positionieren von Materialien überwacht werden. Der Inkremental-Encoder DFS60 liefert die Informationen über Transportgeschwindigkeit, während der Durchflusssensor Bulkscan® LMS511 berührungslos und verschleißfrei Volumenstrom, Beladungsschwerpunkt und Beladungshöhe erfasst.

Durchflusssensoren

Berührungslos und wartungsfrei Volumenstrom erfassen

Bulkscan

Inkremental-Encoder

Hochauflösender, programmierbarer Encoder für anspruchsvolle Anwendungen

DFS60

Fehlfunktionen bei Förderbändern können zu signifikanten Verzögerungen mit erheblichen Kostenauswirkungen führen.

Energetische Verwertung nicht recyclebarer Materialien

Die in den thermischen Verwertungsanlagen entstehende Energie wird in Form von Fernwärme und Strom dem öffentlichen Versorgungsnetz zugeführt. Des Weiteren wird die Energie direkt vor Ort in alternative Kraftstoffe wie Wasserstoff weiterverarbeitet.

Beispiel: Kontinuierliche Emissionsüberwachung aller Schadstoffkomponenten im Abgas

Zur Reduzierung von Emissionen wird in verschiedenen Prozessen die Abluft gereinigt. Intelligente Sensorlösungen von SICK ermöglichen die effektive Verbrennung und den optimalen Betrieb der Abluftreinigungsanlagen.

Sensorlösungen von SICK ermöglichen die effektive Verbrennung und den optimalen Betrieb der Abluftreinigungsanlagen.

Kontinuierliche Emissionsmesssysteme (CEMS) wie das MCS200HW oder das MCS100FT messen simultan bis zu zwölf Schadstoffkomponenten im Abgas und überwachen die Grenzwerte zuverlässig. Das Gasanalysesystem MERCEM300Z misst Quecksilber im Roh- und Reingas. Staubkonzentrationen werden zuverlässig durch die Staubmessgeräte DUSTHUNTER ermittelt, Durchflussmengen von den Gasdurchflusszählern FLOWSIC100.

Für das Erfassen, Speichern, Normieren, Auswerten, Anzeigen und Weiterleiten der Emissionsdaten ist der Messwertrechner MEAC300 zuständig.

Digitale Analysenlösungen

Übersichtliches und kosteneffizientes Emissionsdatenmanagement

MEAC300

Durchflussmessgeräte

Volumenstrommessgeräte zur kontinuierlichen Emissionsüberwachung

FLOWSIC100

Gasanalysatoren

Bewährte Messtechnik zur Rauchgasüberwachung

MCS200HW

Mit bewährter FTIR-Messtechnik die Kontrolle behalten

MCS100FT

Leistungsfähige Quecksilbermessung in Rauchgasen

MERCEM300Z

Mithilfe des Condition Monitoring werden die Zustandsdaten der Analysatoren in Echtzeit visualisiert und interpretiert.

Mithilfe des Condition Monitoring werden die Zustandsdaten der Analysatoren in Echtzeit visualisiert und interpretiert. Jede signifikante Veränderung des Analysators wird angezeigt und bei Bedarf in einem browserbasierten Dashboard übersichtlich aufbereitet. Lösungen und empfohlene Maßnahmen werden direkt angezeigt. Die Monitoring Box ermöglicht Betreibern von Abfallverbrennungsanlagen die digital unterstützte Predictive Maintenance. Dadurch wird die Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit erhöht und Kosten für ungeplante Serviceeinsätze reduziert.

CCUS in der Abfallwirtschaft

Es gibt erste Pilotanlagen für die Kohlenstoffabscheidung (Carbon Capture). Rund 50 % der Abfälle in thermischen Verwertungsanlagen sind biogene Materialien. Durch die Abscheidung und Verwertung von CO2 aus fossilen und biogenen Abfällen können die Anlagen einen negativen CO2-Beitrag einbringen. Bei der Kohlenstoffabscheidung, -verwertung und -speicherung (Carbon Capture Utilization and Storage) kommen Gasanalyse-, Staubkonzentrations- und Durchflussmesssysteme von SICK zum Einsatz.

Bedeutung der biogenen CO2 Messung

Emissionshandelssysteme (ETS) wie das EU ETS, die Pollution Inventory Guidance der UK Environment Agency, das deutsche BEHG und China Certified Emission Reduction (CCER) sind in Betrieb. Alle Gesetze unterscheiden zwischen fossilem und erneuerbarem Kohlenstoff.

Thermische Abfallbehandlungsanlagen mit Kohlenstoffabscheidungsanlagen werden aufgrund des biogenen Anteils des heterogenen Ausgangsmaterials einen großen Beitrag zu negativen CO2-Emissionen leisten. Netto-Null-THG-Emissionen sind nur dann erreichbar, wenn die verbleibenden THG-Emissionen (z. B. aus der Landwirtschaft) durch erhebliche negative CO2-Emissionen ausgeglichen werden. Es ist wünschenswert, die negativen CO2-Emissionen mit größtmöglicher Genauigkeit zu kennen. Für die weitere Nutzung des abgeschiedenen CO2 ist der grüne Anteil für die ökologische, biobasierte Bewertung wichtig.

In einigen europäischen Städten basiert die Bewirtschaftung der Abfälle pro Kopf auf dem fossilen Anteil. Auch hierfür ist die Bestimmung des fossilen und biogenen CO2-Anteils erforderlich.

Aus diesen Gründen startete SICK die Kooperation mit der Genius5-Instruments GmbH für den weltweiten Vertrieb und Service des biogenen CO2-Messsystems PmCTrace, einem zukünftigen Bestandteil von CEMS in Müllverbrennungsanlagen.

Quellen

₁https://eswet.eu/recovering-the-non-recyclable-the-integrated-resource-recovery-facility/