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Die Entwicklung der Abfallverbrennung

von J. Vehlow

Solange Menschen in größeren Siedlungen leben, ist die Entsorgung ihrer Abfälle, besonders deren organischer Komponenten, ein Problem. War es zunächst nur die Geruchsbelästigung, so wurde bald klar, dass die bloße Ablagerung auch eine Gefährdung der Versorgung mit sauberem Wasser darstellt. So wird in der Bibel berichtet, dass bereits zur Zeit der Nachfolger Salomons, also etwa um 1000 vor Christus, in Jerusalem das Abfallproblem durch Müllverbrennung gelöst wurde: aus einem Stadttor, das noch heute Dungtor heißt, wurde der Abfall an den Bach Kidron gebracht, wo er in einem ständig unterhaltenen Feuer verbrannt wurde [1]. Die Asche wurde auf dem Ölberg oder den Feldern von Bethlehem verstreut und somit verwertet. Auch im Industal und später im Römischen Reich wurde der Abfallentsorgung große Aufmerksam- keit gewidmet. Allerdings gerieten alle Errungenschaften auf diesem Gebiet mit dem Verfall des Römischen Reiches im Mittelalter in die völlige Vergessenheit. In den inzwischen meistens kleinen europäischen Städten wurde der Müll aus dem Fenster auf die Straße geworfen , von wo ihn der Regen aus der Stadt spülte, höchstens aber wurde er vor der Stadtmauer abgelagert. So stapelte sich um 1400 der Abfall vor den Mauern von Paris so hoch, dass er die Verteidigung der Stadt behinderte [2].

Im 16. Jahrhundert rollte eine Serie von Seuchen wie Pest und Cholera über Europa hinweg, weite Bereiche wurden praktisch entvölkert. Vereinzelt kam der Gedanke auf, dass der sorglose Umgang mit Müll und die mangelnde Hygiene einen direkten Einfluss auf die Epidemien haben könnte, wie der Physicus Dr. Johannes Bökel 1507 während einer Pestepidemie in Deutschland in seiner 'Pestordnung für Hamburg' andeutete[3]. Diese Pestordnung veranlasste andere europäische Städte, ihreAbfallablagerung zu reorganisieren, nicht jedoch Hamburg. Hier bedurfte es einer weiteren Epidemie um 1597 um eine kontrollierte Abfallentsorgung einzuführen: Gefangene sammelten den Abfall ein und transportierten ihn in die umliegenden Dörfer, wo er als Dünger auf den Feldern verwendet wurde. Diese Art der Abfallentsorgung etablierte sich neben der einfachen Ablagerung auf 'Müllkippen' als Standardmethode bis weit in das Industriezeitalter hinein. Je größere aber die Städte mit der Zeit wurden, desto schwieriger war es, den Müll in der Nähe unterzubringen. Die Geruchsbelästigung und der Verdacht, dass diese Art der Entsorgung der Hygiene und eventuell der Gesundheit nicht zuträglich sein könnte, gaben Anlass, nach anderen und vor allem nach industriellen Behandlungsmöglichkeiten zu suchen. So wurde in 1874 in Nottingham die erste Abfallverbrennungsanlage, der 'Destructor', in Betrieb genommen, andere Städte wie London und Manchester folgten schnell. Obwohl der geringe Brennwert des Abfalls zu niedrigen erbrennungstemperaturen führte, der unvollständige Ausbrand Geruchsbelästigungen mit sich brachte und die Anlagen mitten in den Städten standen, insistierten besonders die Ärzte, dass diese Unannehmlichkeiten hinzunehmen seien, da die Ablagerung unbehan- delten Mülls erheblich gesundheitsgefährdender sei [4]. Bereits bei diesen ersten Anlagen wurde zum Teil auch Wärme abgegeben um die hohen Kosten für Konstruktion und Betrieb zu reduzieren. Die Entdeckung des Cholera-Bakteriums durch Robert Koch im Jahre 1884 und eine weitere Cholera-Epidemie in Deutschland führten schließlich auch in Hamburg zum Bau der ersten Abfallverbrennungsanlage auf dem europäischen Festland.

Anlage Hamburg Bullerdeich mit Verwaltungsgebäude, 1894
Anlage Hamburg Bullerdeich mit Verwaltungsgebäude, 1894

Obwohl diese zunächst wenig Aufmerksamkeit erregte, kam es bald zu Protestaktionen, die den Bau von Anlagen in weiteren europäischen Städten um Jahre verzögerten. Ähnlich wie in Deutschland vollzog sich die Ent- wicklung in Nordamerika. 1885 baute New York eine Verbrennungsanlage auf Governor's Island und andere Städte folgten dem Beispiel. 1909 jedoch wur- den mehr als 100 Verbrennungsanlagen geschlossen wegen Geruchsbelästigung [5]. Auch Japan mit sei- ner dichten Besiedlung setzte früh auf Abfall- verbrennung und errichtete die erste Anlage 1897 in Tsuruga [6]. Allerdings ist hier eine ständige Weiterentwicklung zu verzeichnen. Da der Engpass an Deponieraum weiter stieg, erfuhr in den ersten beiden Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts die Abfallverbrennung in mehreren euro- päischen Großstädten trotz der schlechten Erfah- rungen mit den ersten Anlagen erneut Befürworter und es wurde eine neue Anlagengeneration eingeführt, die gegenüber der alten eine Reihe von technischen Fortschritten aufwies [3, 4]:

  • es wurde Strom erzeugt, und zwar als Betrieb der Anlage notwendig war,
  • von einigen Anlagen wurde außerdem Wärme abgegeben,
  • die Schlacke wurde zum Teil im Straßenbau eingesetzt, zum Teil zu Steinen verarbeitet, und
  • die Flugaschen dienten als Füllmaterial für Decken und Wände.

Hier ist besonders die Abfallverbrennung in Frederiksberg, heute Teil Kopenhagens, hervorzuheben (siehe Abb. 4), die 1903 in Betrieb genommen wurde und eine der ersten Anlagen mit Kraft- Wärme-Kopplung war. Ein Teil des erzeugten Dampfes wurde verstromt, ein Teil als Wärme über Tunnel an ein neben der Anlage errichtetes Krankenhaus, ein Kinderheim und ein Armenhaus abgegeben. Außerdem wurde die Schlacke zu Steinen verarbeitet, die im Bauwesen Verwendung. Der erste Weltkrieg brachte in Europa eine Zäsur. Die hohen Kosten und der energieärmere Abfall führten zur Stilllegung fast aller Anlagen und der Rückkehr zur Deponierung. Nur vereinzelt war es möglich, die Heizwertrückgang durch Zufeuerung von Kohle zu kompensieren. Die Situation än- derte sich grundlegend erst in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts. Eine rapide wachsende Be- völkerung und der wirtschaftliche Aufschwung führten zum anfangs zögerlichen Bau neuer Anla- gen in Europa. Einen wesentlichen Anteil dürfte der wachsende Gebrauch an Kunststoffen in allen Bereichen unseres Lebens gewesen sein, der zu einer deutlichen Erhöhung des Heizwerts von Hausmüll führte, wie Abb. 6 an Hand von Daten aus Deutschland und dem Vereinigten Königreich ausweist [7].

In Europa, besonders in der Schweiz, den Nieder- landen, Dänemark und Deutschland begannen die Ballungszentren wegen des Engpasses an Depo- nieraum vermehrt auf Abfallverbrennung zu set- zen. In etlichen Städten wurden Fernheiznetzwer- ke eingerichtet, die von Abfallverbrennungsanla- gen beliefert wurden. Einige Länder, allen voran Japan, in geringerem Maße auch Frankreich und die USA, folgten früh- zeitig dem Prinzip, den Abfall möglichst nah an seiner Quelle zu entsorgen. Es wurden größere Gebäudekomplexe und öffentliche Einrichtungen wie Schulen und Krankenhäuser mit Klein- und Kleinstverbrennungsanlagen ausgerüstet, die auch zur Gebäudeheizung genutzt wurden. Nach Schät- zungen liefen in den frühen 70er Jahren des letzten Jahrhunderts in Japan ca. 200 000 solcher Müllöfen, die natürlich alle im Chargenbetrieb arbeiteten. Daneben existierten Großanlagen, die ebenfalls nicht kontinuierlich betrieben wurden. War Japan ein Extremfall, so wurde eine ähnliche Tendenz zeitweilig auch in anderen Ländern beobachtet. So waren in New York Jahre im Jahr 1963 ebenfalls stattliche 17000 Verbrennungsanla- gen in Gebäuden und 22 Großanlagen in Betrieb [8]. In der Aufbruchzeit in den 50er und 60er Jahren war die Beseitigung – möglichst unter Energie- gewinnung - das Leitmotiv der Abfallverbrennung. Der Deponieraum war knapp und teuer, der Durchsatz musste erhöht werden und der Begriff 'Umweltverträglichkeit' war noch nicht erfunden. In den 70er Jahren gab es einen Aufschwung für die Abfallverbrennung zumindest in den USA: als Auswirkung der ersten Erdölkrise wurde ein umfangreiches Programm 'Waste to Energy' gestartet, dessen Finanzierung aber bald wieder gestoppt wurde, nachdem der Schock verflogen und der Öl- preis wieder akzeptable Werte erreicht hatte. Ein weiteres Ereignis in dieser Zeit erwies sich allerdings für die Situation der Abfallverbrennung von entscheidender Bedeutung: das Seveso-Unglück mit seiner Freisetzung großer Dioxinmengen [9]. Bei den folgenden Forschungen nach Dioxinquellen wurden in den Filterstäuben holländischer Verbrennungsanlagen nicht unbeträchtliche Mengen an polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen entdeckt [10]. Waren in Deutschland bereits 1976 mit der ersten TA Luft erste Einschränkungen der Staubemission verfügt worden, so rückte ab ca. 1980 der Aspekt der Emissionen an Schadgasen und vor allem an Dioxinen mehr und mehr in den Vordergrund. In den 80er Jahren wurden weltweit schärfere Emissionsstandards erarbeit und zum Teil bereits eingeführt. Damit einher gingen umfangreiche Forschungsaktivitäten, die sich der Aufklärung der physikalisch-chemischen Vorgänge in Verbrennungsanlagen widmeten und zum Ziel hatten, die Emissionen zu reduzieren und auch die Qualität der Rostaschen zu verbessern. Diese Aufgaben wurden in kurzer Zeit sehr erfolgreich abgearbeitet und die Erkenntnisse sofort in die Praxis umge- setzt, so dass die schließlich in den folgenden Jahren erlassenen und im Prinzip weltweit einheitlich gültigen Emissionswerte sofort von allen Neuanlagen und mit einer Übergangsfrist nach Aufrüstung auch von den Altanlagen eingehalten werden konnten. Der Druck der gesetzlichen Auflagen, in Deutschland die ursprünglich 1991 erlassene und 2003 re- vidierte 17. BImSchV [11] und in der EU die Waste Incineration Directive [12] von 2000 führten in der ersten Zeit zu sub-optimalen und teuren Lösungen: das Gasreinigungssystem wurde durch wei- tere Komponenten zur sicheren Abreinigung einzelner Komponenten wie den Dioxinen, Stickoxi- den oder Quecksilber ergänzt, so dass um 1995 vor allem deutsche Verbrennungsanlagen einer chemischen Fabrik mit vorgeschaltetem Ofen ähnelten. Die Folge dieser Entwicklung waren vor allem in Deutschland enorme Kosten, gegen die die Bür ger, die trotz fortlaufend verkündeter neuer Weltrekorde im Bereich der Emissionen am Kamin in der Mehrzahl keine Freunde der Müllverbrennung geworden waren, nicht zu tragen bereit waren. Daher bestand in der Zeit um den Jahrtausendwechsel die Aufgabe vor allem darin, den Aufwand der Abfallverbrennung zu vereinfachen und die Kosten zu senken. Eine weitere Entwicklung, die der Abfallverbrennung Auftrieb gab, war die in den letzten Jahrzehnten wachsende Erkenntnis, dass unbehandelter und damit in der Regel reaktiver Hausmüll wegen der Klimawirksamkeit der Emissionen und des Risikos der Grundwasserkontamination nicht depo niert werden sollte. In Deutschland fand diese Erkenntnis bereits 1993 mit der TA Siedlungsabfall Eingang in das gesetzliche Regelwerk [13]. Eine zügige Umsetzung wurde allerdings durch die lan- ge Übergangszeit von 12 Jahren behindert. Im europäischen Rahmen gibt die Landfill Directive Vorgaben für einen schrittweisen Ausstieg aus der Deponierung unbehandelten Abfalls [14]. Das erste Land, das diese Regelungen umsetzte, war die Schweiz, in der seit dem 1. 1. 2000 alle Abfälle verbrannt werden müssen, für die keine Verwertung möglich ist. Deutschland folgte mit der endgültigen Einführung der TA Siedlungsabfall am 1. 6. 2005.

Einen interessanten Artikel über die Entwicklung der Anlagentechnik finden sie hier.

Literatur

  1. Die Bibel 1. Buch der Könige, 15, 13;
  2. U.S. EPA (2005) Milestones in Garbage.
  3. Zwahr H. (1996) 100 Jahre thermische Müllverwertung in Deutschland. VGB Kraftwerkstechnik, 76, 126
  4. de Fodor E. (1911) Elektrizität aus Kehrricht. Budapest: K.U.K. Hofbuchhandlung von Julius Benkö
  5. Danish Board of District Heasting (2005) The Danish District Heating History.
  6. Gilmore D. & Schmidt-Pathman P. (2005) Waste Incineration, Waste-to-Energy, or Thermal Re- cycling™: The Evolution of Waste-to-Energy. WASCON 2005, 27. 09. 2005, Austin, TX
  7. Vehlow J (1998) Waste Management Systems in Industrialized and Developing Countries - Generation, Quality, Disposal. In: Environmental Engineering and Renewable Energy (ed. Ga- vasci, R. & Zandaryaa S.) Elsevier, Amsterdam, NL, 405
  8. Hiraoka M. & Okajima S. (1994) Source Control Technologies in MSW Incineration Plants. Organohalogen Compounds, 19, 275
  9. Buser H.R. (1982) The Seveso accident - an environmental application of mass spectrometry. Trends in Analytical Chemistry, 1, 318
  10. Olie, K., Vermeulen, P.L. & Hutzinger, O. (1977), Chlorodibenzo-p-Dioxins and Chlorodibenzofurans are Trace Components of Fly Ash and Flue Gas of Some Municipal Incinerators in the Netherlands, Chemosphere, 6, 455
  11. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1990), 17. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (Verordnung über Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen - 17. BImSchV) vom 14. August 2003, Bundesgesetzblatt, Teil 1, 41, 19.8.2003, 1633
  12. European Parliament and Council (2000) Directive 2000/76/EC of the European Parliament and of the Council of 4 December 2000 on the incineration of waste. Official Journal of the Europe- an Communities, 28.12.2000, L332/91
  13. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1993), Dritte Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz (TA Siedlungsabfall), Technische Anleitung zur Ver- wertung, Behandlung und sonstigen Entsorgung von Siedlungsabfällen vom 14. Mai 1993, Bun- desanzeiger Jahrgang 45, Nr. 99a
  14. European Council (1999) Council Directive 1999/31/EC of 26. April 1999 on the landfill of waste. Official Journal of the European Communities, 16.7.199, L182

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