Bioabfallwirtschaft
Wie viele biologische Abfallbehandlungsanlagen gibt es in Deutschland?
Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes sind rund 1.200 biologische Behandlungsanlagen in Betrieb (Stand 2019)
Wie viel Biobfall wird in Deutschland verarbeitet?
In Deutschland wurden 2019 rund 15,26 Millionen Tonnen (Mio. t) biogene Abfälle biologisch behandelt.
Ist die Getrenntsammlung von Küchen- und Grünabfällen verpflichtend?
Ja, seit 2015 besteht die Pflicht, Ihren Bürgern Systeme zur getrennten Sammlung von biologischen Abfällen anzubieten.
Was darf als biologischer Abfall entsorgt werden?
Diese Frage kann nicht eundeitig beantwortet werden, da Städte und Komunen frei in ihrer Weisungsbefugnis sind, was in die biologischen Sammlung entsorgt werden darf.
Für weitere Informationen erkundigen Sie sich bei ihrer regionalen Abfallberatung.
Welches sind die wichtigsten Prozesspunkte bei der biologischen Abfallbehandlung?
- Zu Beginn werden die frisch angeliferten Bioabfälle überwiegend einer mechanischen Aufbereitung durch Zerkleinerung, und Siebung sowie einer Störstoffentfrachtung durch Magnetabscheider, Steinfalle, Windsichtung oder händische Sortierung unterzogen.
- Anschließend werden die aufbereiteten Bioabfälle in der Regel für mehrere Wochen einer biologischen Behandlung durch Kompostierung und / oder Vergärung unterzogen.
- Am Ende der biologischen Behandlung wird das Rottegut aus der Kompostierung zum abgabefertigen Produkt abgesiebt. Auch hier werden durch mechanische und pneumatische Verfahren Fremdstoffe ausgeschleust.
Fakten
In Deutschland sind rund 1.200 biologische Abfallbehandlungsanlagen (BABA) in Betrieb. Den größten Anteil mit 635 Anlagen bilden reine Grüngut-Kompostierungsanlagen. Zudem gibt es 290 Anlagen, welche Biogut kompostieren. Hinzu kommen 136 Vergärungsanlagen, welche Biogut verwerten sowie 57 kombinierte Vergärungs- und Kompostierungsanlagen. Die restlichen Anlagen bilden Klärschlammkompostierungsanlagen oder Vergärungsanlagen, in denen überwiegend Bioabfälle aus Gewerbe und Industrie verarbeitet werden.
(Abbildung 1: Statistisches Bundesamt, Fachserie 19 Reihe 1 – 2017; eigene Darstellung)
Im Jahr 1985 begann die getrennte Sammlung biogener Küchen- und Gartenabfälle über die Biotonne in Deutschland und somit die Behandlung in speziellen BABA. Im Jahr 2015 wurde im Kreislaufwirtschaftsgesetz für die Kommunen die Pflicht verankert, für Bioabfälle aus privaten Haushaltungen die getrennte und flächendeckende Sammlung anzubieten. .
Von 1985 bis 2002 ist die Menge der behandelten Bioabfälle nach Angaben des Statistischen Bundesamtes stark angestiegen Danach wuchs die gesammelte Menge nur noch langsam weiter an. Im Jahr 2019 wurden in Deutschland etwa 15,26 Millionen Tonnen biogene Abfälle biologisch behandelt.
Die Bioabfallmengen in Deutschland setzten sich aus rd. 30 % Grüngut und 30 % Biogut zusammen. Die übrigen 40 % entfallen auf sonstige biologische Abfälle wie Abfälle aus der lebensmittelverarbeitenden Industrie sowie dem Lebensmitteleinzelhandel.
(Abbildung 2: Statistisches Bundesamt, Fachserie 19 Reihe 1 – Abfallentsorgung verschiedene Jahrgänge)
Sammeln
Seit Anfang 2015 gibt das Kreislaufwirtschaftsgesetz vor, dass Städte und Kommunen ihren Bürger*innen eine Möglichkeit zur getrennten Sammlung von Bio- und Grünabfällen bieten müssen. Die Art und Weise der getrennten Sammlung ist den Städten und Kommunen überlassen und stellt sich demnach regional unterschiedlich dar. Hierbei variieren die Möglichkeiten von gemeinsamen Sammelplätzen, über die Entsorgung über Wertstoffhöfe bis hin zur Bereitstellung von Biotonnen, deren Inhalte in unterschiedlichen Zeitintervallen durch Abfallsammelfahrzeuge bei den Haushalten abgeholt werden. Die Motivation derartige Angebote zu nutzen und die Abfälle getrennt zu sammeln liegt jedoch nach wie vor bei dem Bürger*innen. Studien zufolge werden weitaus weniger Bioabfälle getrennt erfasst und verwertet als potenziell möglich.
Bundesweite Abfallanalysen aus dem Jahr 2018 zeigen, dass im Restabfall sich im Durchschnitt immer noch 39.3 % organische Abfälle befinden, die grundsätzlich bei getrennter Erfassung verwertet werden können.
Was in die Biotonne gehört und was nicht, regeln ebenfalls die Gemeinden, Städte oder Kreise über ihre Abfallsatzungen individuell. Um herauszufinden, was in Ihrer Region über den Bioabfall entsorgt werden darf, ist es demnach ratsam, Ihre regionale Abfallsatzung oder Abfallberatung zu Rate zu ziehen. Über den Naturschutzbund Deutschland e.V. können Sie Ihre zuständige Abfallberatung ganz einfach über die Eingabe Ihrer Postleitzahl finden.
Verfahrenstechnik - Aufbereitung
Die Verfahrenstechnik von biologischen Behandlungsanlagen setzt sich aus mehreren Prozessstufen zusammen, die je nach Anlagentyp variieren können. Im Vordergrund steht hierbei die mechanische Verfahrenstechnik, die dazu dient, das Ausgangsmaterial (Grüngut/Biogut) durch mechanische Prozesse in einen Zustand zu überführen, der für die biologischen Verfahrensschritte geeignet ist und um das biologisch behandelte Material final zu einem Produkt aufzubereiten.
Die verfahrenstechnischen Schritte können in folgende Punkte gegliedert werden:
- Aufbereitung
- Biologische Behandlung – Vergärung
- Biologische Behandlung – Kompostierung
- Konfektionierung
Die Verfahrenstechnischen Prozesse werden auf Anlagen zumeist in Prozessmodellen (Fließbildern) dargestellt, die den Fluss des Materials durch die Anlage darstellen und die relevanten Prozessstufen aufführen. Eine beispielhafte Darstellung ist in der Abbildung Fließschema dargestellt.
Aufbereitung
Einer der verfahrenstechnisch wichtigsten Prozesse bei der Verarbeitung von Biogut und Grüngut ist die Aufbereitung des Materials. Das Ziel der Aufbereitung ist einerseits ein besonders reines Produkt am Ende der Verwertung, andererseits ein möglichst ungestörter Verwertungsprozess. Denn Fremd- und Störstoffe können Anlagenteile beschädigen.
Die Aufbereitung setzt sich in der Regel aus verschiedenen Aufbereitungsaggregaten zusammen. Diese Zusammensetzung hängt von diversen anlagenspezifischen Parametern ab. So sind die Art und Größe der Anlage, die Art der Einsatzstoffe und die Menge des zu verarbeitenden Materials entscheidend für die Planung der Aufbereitungstechnik.
Ein Überblick über mögliche Aufbereitungsschritte gibt die folgende Auflistung:
- Zerkleinerung:
Verfahrensschritt, bei dem der Parameter Korngröße gezielt verändert wird. Abhängig von den weiteren Verfahrensschritten und vom Verwendungszweck wird das Material in einem zerkleinerten Zustand benötigt. Die Korngröße ist je nach Aufbereitungstechnik variabel.
- Siebung:
Bei der Siebung werden Komponenten anhand ihrer Korngröße voneinander getrennt. Durch das Bewegen des Aufgabematerials über einen Siebboden mit Öffnungen definierter Größe, bleiben größere Bestandteile auf dem Siebboden zurück (Siebüberlauf), während die kleineren Bestandteile passieren können (Siebdurchgang).
- Abscheidung:
Es existieren diverse Verfahren, um Störstoffe aus dem Abfallmaterial abzuscheiden, die nicht mit in das Endprodukt gelangen sollen. Nur beispielhaft zu nennen wären
- Windsichtung
- Steinfalle
- Magnetabscheider
- Siebung
- NIR-Spektroskopie
Spezielle Aufbereitung Vergärung
Insbesondere die kontinuierliche Nassvergärung von Biogut ist auf ein besonders Störstofffreies Biogut angewiesen. Um auch kleinere Fremdstoffe abscheiden zu können, werden unter anderem
Insbesondere die kontinuierliche Nassvergärung von Biogut ist auf ein besonders Störstofffreies Biogut angewiesen. Um auch kleinere Fremdstoffe
Insbesondere die kontinuierliche Nassvergärung von Biogut ist auf ein besonders Störstofffreies Biogut angewiesen. Um auch kleinere Fremdstoffe abscheiden zu können, werden unter anderem
- Sandabscheider
- Zyklone
eingesetzt.
Verfahrenstechnik - Vergärung
Während der Vergärung werden leicht abbaubare organische Bestandteile unter Sauerstoffausschluss teilweise zu Biogas umgewandelt. Die Vergärung von Abfällen kann als Teilstromverfahren einer Kompostierung vorgeschaltet sein, oder auch als Vollstromverfahren alleinstehend Bioabfälle verwerten, Insbesondere Speiseabfälle und gewerblicher Bioabfall werden bedingt durch ihr hohes Energiepotential vergoren. Wenn der Vergärung keine hygienisierende Kompostierung nachgeschaltet wird, muss die Hygienisierung entweder durch z.B. Pasteurisierung (mind. 70° C über 1 Stunde) vor der eigentlichen Vergärung oder durch Temperaturen über 50° C während der Vergärung sichergestellt werden.
Vergärungsverfahren werden über die Prozessführung, die Prozessstufen, der Prozesstemperatur sowie dem Trockensubstanzgehalt im Fermenter klassifiziert.
Die Prozessführung kann entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Die kontinuierliche Prozessführung erfordert ein ununterbrochenes Beschicken des Vergärungsreaktor mit Biomasse. Diskontinuierliche Vergärungsanlagen werden zunächst befüllt und nach der Vergärungszeit erneut geöffnet und entleert.
Weiter können Vergärungsverfahren in Nass- und Trockenverfahren unterteilt werden. Für die Nassvergärung muss das Material vor der biologischen Behandlung mit der Zugabe von Wasser oder flüssigen Substanzen auf einen 15-% TS-Gehalt angemischt werden.
Vergärungsanlagen können abhängig von Prozessführung thermophil bei circa 55° betrieben werden oder mesophil bei 35°.
Bei der Vergärung werden die nachfolgenden vier biochemischen Prozessstufen durchlaufen:
- Hydrolyse (Aufspaltung der leicht abbaubaren organischen Substanzen
- Acidogenese (Abbau zu organischen Säuren)
- Acetogenese (Bildung von Essigsäure sowie Wasser, Kohlendioxid und Wasserstoff
- Methanogenese (Metan- bzw. Biogasbildung)
Wobei dies in einem oder mehrere Reaktoren stattfinden kann.
Anschließend wird das gewonnene Biogas beispielsweise in Blockheizkraftwerken verstromt. Angefallenes Prozesswasser wird aufbereitet und ggf. als flüssiger Gärrest genutzt. Feste Gärrückstände können entwässert werden und der Kompostierung hinzugeführt werden.
Verfahrenstechnik - Kompostierung
Die Kompostierung ist ein aerobes Verfahren, in welchem organische Substanz durch mikrobiellen Abbau zu einem humushaltigen Produkt umgesetzt wird. Kompostierungsverfahren werden anhand ihres Rotteprozesses definiert.
Generell wird bei der Kompostierung zwischen Rottesystemen ohne Zwangsbelüftung (offene Kompostierung) und mit Zwangsbelüftung (geschlossene Kompostierung) unterschieden. Diese können in dynamischer (mit Umsetzen) sowie statischer Prozessführung (ohne Umsetzen) geführt werden.
Für jedes System (Baumuster-Prüfung) bzw. Anlage (Prozessprüfung muss der Nachweis erbracht werden, dass unter Einhaltung bestimmter Kriterien die Hygienisierung der Bioabfälle gewährleistet werden kann.. Hierbei spielen folgende Kriterien eine wichtige Rolle:
- Belüftung:
Da es sich bei der Kompostierung um einen aeroben Prozess handelt, ist Sauerstoff zwingend erforderlich. Die Belüftung dient dazu, anaerobe Verhältnisse im Rottegut zu vermeiden und den biologischen Prozess zu beschleunigen, sodass in möglichst kurzer Zeit der erwünschte Kompostreifegrad erreicht wird. Bei offener Mietenkompostierung muss zumeist keine Zwangsbelüftung stattfinden. Geschlossene Rottesysteme (z.B. Tunnel) werden über ein Belüftungssystem mit dem benötigten Sauerstoff versorgt.
- Bewässerung:
Bakterien und Pilze benötigen für ihre Aktivität ein wässriges Milieu. Eine ausreichende Bewässerung des Materials ist daher notwendig.
- Temperatur:
Die Temperatur ist ein wichtiger Steuerungsparameter während des Rotteprozesses. Sie spiegelt die Aktivität der Mikroorganismen wider und ist ein Indikator für den biologischen Abbau des Materials. Um eine Hygienisierung des Rottegutes gewährleisten zu können, muss eine Temperatur über 55 °C für mehrere Tage auf das gesamte Rottegut einwirken. Dadurch werden pathogene Keime sowie Samen abgetötet. Ab Temperaturen über 75 °C findet bei den meisten Mikroorganismen eine Inaktivierung statt, was die Abbauprozesse zum Erliegen bringen kann.
- Umsetzen
Durch regelmäßiges Umsetzen des Rottegutes findet eine Homogenisierung des Materials statt. Durch die intensive Versorgung mit neuem Sauerstoff werden die mikrobiellen Prozesse angeregt, wodurch in der Regel ein rascher Temperaturanstieg zu verzeichnen ist.
- Geometrie des Rottekörpers
Die Geometrie des Rottekörpers (Dreiecksmiete, Tafelmiete, Höhe, Breite) wird überwiegend durch die verfahrensspezifischen Vorgaben wie zum Beispiel Rottevolumen und den Anlagendurchsatz bestimmt.
Verfahrenstechnik - Konfektionierung
Zur Erzeugung von Kompostprodukten in verschiedene Korngrößen dient die Konfektionierung (Feinaufbereitung). Hierbei wird durch Siebung das feine Material von gröberen Bestandteilen und unerwünschten Stoffen getrennt.