Büchner: Evolution der Anlagentechnik

Die Abfallwirtschaft in Deutschland hat sich im letzten Jahrzehnt, nach Einführung des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes erheblich gewandelt. Heute leistet die Abfallwirtschaft einen wesentlichen Beitrag zu Ressourcenschonung und Umweltschutz. Die thermische Abfallbehandlung ist, nach Inkrafttreten des Deponierungsverbotes für unbehandelte Siedlungsabfälle, von zentraler Bedeutung.

1. Einleitung

Die Abfallwirtschaft in Deutschland hat sich im letzten Jahrzehnt, nach Einführung des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes erheblich gewandelt. Heute leistet die Abfallwirtschaft einen wesentlichen Beitrag zu Ressourcenschonung und Umweltschutz. Die thermische Abfallbehandlung ist, nach Inkrafttreten des Deponierungsverbotes für unbehandelte Siedlungsabfälle, von zentraler Bedeutung. Die primäre Aufgabe von Müllver-brennungsanlagen besteht in der sicheren und umweltgerechten Abfallbehandlung. Der Aspekt der Energieerzeugung aus Abfall gewinnt vor dem Hintergrund der Endlichkeit fossiler Energieträger und der CO2-Problematik zunehmend an Gewicht. Es soll ein Blick auf die Historie der Müllverbrennung, auf heutige Anlagenkonzepte in Deutschland, sowie die spezifischen Erfahrungen und die Evolution der Anlagentechnik bei der BKB AG geworfen werden.

2. Entwicklungsweg der Abfallverbrennung

Im Laufe der letzten 100 Jahre hat sich die Müllverbrennung bis heute als geeignete Form der Abfallbeseitigung durchgesetzt. Die thermische Behandlung hat wechselnden Rahmenbedingungen widerstanden. Auf neue Herausforderungen, wie z.B. die Anforderungen der 17. BImSchV, wurden technische Antworten gefunden.

Historie
Schon in steinzeitlichen Siedlungen wurden große Abfallhaufen aus Knochen, Scherben, Asche und organischen Materialien gefunden, die von Zeit zu Zeit angezündet wurden [1]. In der Bibel wird berichtet, dass bereits zur Zeit der Nachfolger Salomons in Jerusalem das Abfallproblem durch Müllverbrennung gelöst wurde[1]. [2] Spätere Kulturen entsorgten feste oder flüssige Abfälle über Abwasserkanäle[2] [1]. Im Mittelalter wurden Fäkalien und Abfälle wieder einfach auf die Straße geworfen. Zahlreiche Seuchen (darunter Pest und Cholera) waren die Folge. Ab dem 15. Jahrhundert wurde in vielen Städten die Straßenreinigung an Fuhrunternehmen übertragen, die mit Karren bereits eine „Müllabfuhr“ organisierten [3].

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts schließlich gewann die öffentliche Hygiene immer mehr an Bedeutung. Die Entdeckung des Tuberkuloseerregers und die Erkenntnis, dass Infektionskrankheiten durch schlechte hygienische Bedingungen hervorgerufen werden, brachten zur Mitte des Jahrhunderts einen weiteren Entwicklungsschub. Die Kanalisation wurde ausgebaut, Abwässer und feste Abfallstoffe wurden getrennt behandelt. Je größer aber die Städte wurden, desto schwieriger wurde es den eingesammelten Müll unterzubringen. Es wurde nach anderen Behandlungsmöglichkeiten gesucht. [3]

1870 und 1874 wurden in Paddington [4] und Nottingham [1] die ersten Abfallverbrennungsanlagen der Welt in Betrieb genommen. Städte wie London und Manchester folgten. Eine weitere Cholera-Epidemie in Deutschland führte 1892 schließlich in Hamburg zum Bau ersten Abfallverbrennungsanlage auf dem europäischen Festland. Am 1. Januar 1896 nahm die Müllverbrennungsanstalt Bullerdeich in Hamburg den Betrieb auf (Abbildung 1).

Die Verbrennungshalle bestand aus zwei Ebenen. Auf der oberen Ofenplattform arbeiteten die ‚Stopfer’. Sie schaufelten den Müll in die Einschüttöffnungen der Zellöfen, nachdem die Ofenarbeiter in der unteren Ebene die Schlacke entfernt hatten (Abbildung 2). Insgesamt 36 Ofenzellen verbrannten den Hausmüll der Stadt[3]. [5]

Verbrennungshalle Müllverbrennungsanstalt Hamburg Bullerdeich

Abbildung 2: Verbrennungshalle Müllverbrennungsanstalt Hamburg Bullerdeich

Es folgten schnell Anlagen in verschiedenen deutschen Städten. Der geringe Brennwert des Abfalls führte damals oft zu unvollständigem Ausbrand und Geruchsbelästigungen, so dass das Hauptaugenmerk der technischen Weiterentwicklung zum Ende des 19. Jahrhunderts der Reduzierung der Rauch-, Ruß- und Geruchsbelästigungen, sowie einem besseren Ausbrand galt. Die Verbrennungstemperaturen wurden zunächst auf 700 °C: später auf 800-1100 °C angehoben und das Verbrennungsluftangebot durch Gebläse und höhere Kamine verbessert. [4]

Das Befüllen, Schüren und Entschlacken der Zellöfen früherer Anlagen erfolgte manuell. Es wurde jedoch bald ein mechanisierter Betrieb mit kontinuierlicher Müllaufgabe und Schlackeabzug angestrebt. In den 20er- und 30er-Jahren wurden dann dementsprechend beweglichen Rostsystemen und Schachtöfen entwickelt. Damit einher ging eine Steigerung der Durchsatzleistung von 0,25 t/h auf ca. 6 t/h (moderne Müllverbrennungsanlagen mit Rostfeuerung arbeiten heute mit einem Durchsatz von ca. 3 t/h bis 25 t/h). [6]

In den 50er-Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts kam es durch die rapide wachsende Bevölkerung und den wirtschaftlichen Aufschwung zum Bau vieler neuer Anlagen in Europa. Der zunehmende Gebrauch von Kunststoffen im Alltag führte zudem zu einem höheren Heizwert im Hausmüll. Bis in die späten 60er-Jahre stand die Abfallverbrennung zunächst hauptsächlich im Zeichen der Beseitigung von Abfällen gesehen (knapper Deponieraum). Dementsprechend galten technische Neuerungen in erster Linie der Erhöhung des Anlagendurchsatzes. Umweltschutz wurde allenfalls als Randthema wahrgenommen. [2]

Vor dem Hintergrund der Ölkrise 1973/74 und erwachenden Energie- und Ressourcenbewusstsein begann man Anfang der 70er-Jahre mit der Suche nach unkomplizierten Verfahren, die auch bei geringen Durchsatzleistungen kostengünstig arbeiteten, eine bessere Energieausnutzung, sowie Rohstoffrückgewinnung ermöglichten und energetisch nutzbare Produkte erzeugten. Im Mittelpunkt stand die Weiterentwicklung von Pyrolyse- und Vergasungsverfahren die aus anderen Anwendungsgebieten der Verfahrenstechnik bereits bekannt waren. [8] Die mit diesen neuen Verfahren verbundenen Hoffnungen haben sich in Bezug auf Energieausbeute und Verfügbarkeit nur bedingt erfüllt. Vor allem die Zuverlässigkeit solcher Anlagen ließ zunächst zu wünschen übrig, so dass derartige Verfahren bis heute über das Stadium technischer Großversuche nicht hinausgekommen sind [7]. In neuerer Zeit wird auch die aus der chemischen Industrie bekannte Wirbelschichttechnik zur Abfallverbrennung eingesetzt. Diese Technologie wurde zeitweise aufgrund der guten Energieausbeute (hohe Dampfparameter) in Japan bevorzugt, ist aber dort auf dem Rückzug, da für Großanlagen die, im Bezug auf die Abfallaufbereitung, anspruchslose Rosttechnik bevorzugt wird und bei kleineren Anlagen Pyrolyse- und Vergasungsanlagen auf dem Vormarsch sind. [2]

Mit der beginnenden breiten Umweltdiskussion der 70er-Jahre wird die Abfallbeseitigung zu einem politischen Thema. Ein wichtiges Ziel war es, die Schließung der vielen kleinen Müllkippen zu erreichen[4]. Vor diesem Hintergrund wurde dann in den folgenden Jahren die Emissionen aus den Müllverbrennungsanlagen zu reduzieren und so einen Weg zur umweltverträglicheren Müllbeseitigung zu finden. In Deutschland waren seit 1976 mit der TA Luft erste Grenzwerte der Staubemissionen festgelegt worden. [6] In den 80er-Jahren konzentrierte man sich dann verstärkt auf die Emissionen an Schadgasen, vor allem auf die Dioxine und Furane. Die in Deutschland ursprünglich 1991 erlassene und 2003 revidierte 17. BlmSchV führte dazu, dass das Rauchgasreinigungssystem der Anlagen nachträglich um weitere, teure Komponenten zur sicheren Behandlung spezifischer Schadfrachten wie Dioxine, Stickoxide oder Quecksilber erweitert werden musste. Daher besteht die Zielsetzung in neuerer Zeit eher darin, den Aufwand der Abfallverbrennung zu vereinfachen und die Kosten zu senken. Das in den letzten Jahrzehnten gewachsene Wissen um die Klimawirksamkeit der Emissionen und der möglichen Grundwasserkontamination hat dazu geführt, dass unbehandelte Abfälle nicht mehr auf die Deponien verbracht werden sollten und somit der Abfallverbrennung zusätzliche Bedeutung gegeben. In Deutschland wurde diese Zielstellung bereits 1993 in der TA Siedlungsabfall verankert.[5] [2]

Anlagenkonzepte in Deutschland heute
Die heute noch immer meistverbreitete Technologie ist die Verbrennung auf dem Rost. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der kommunale Abfall ohne Vorbehandlung verarbeitet kann.[6] Je nach Heizwert der einzusetzenden Abfälle kann er luft- oder wassergekühlt ausgeführt werden. Auf dem Markt existieren eine Reihe verschiedener Typen von Vorschubrosten, dazu der Martin-Rückschub- und der Walzenrost. Drehrohröfen mit Nachbrennkammer werden demgegenüber eher für die Verbrennung industrieller und überwachungsbedürftiger Abfälle, nicht aber für kommunalen Abfall eingesetzt. Die Wirbelschichttechnik wird in Deutschland für die Reststoffbehandlung spezieller Stoffströme wie z. B. kontaminiertem Altholz, Bodenaushub oder Papierschlamm eingesetzt. Die Rauchgase werden im Bereich des Abhitzekessels bei neueren Anlagen auf unter 200 °C abgekühlt. In der Regel wie Abwärme zur Strom- und Fernwärmeerzeugung genutzt. [8]



[1] Aus einem Stadttor, das noch heute Dungtor heißt, wurde um etwa 1000 vor Christus der Abfall an einen Bach gebracht, wo er in einem ständig unterhaltenen Feuer verbrannt wurde. Die Asche wurde auf den Feldern von Bethlehem verstreut und somit verwertet.
[2]Bekannt ist die römische Cloaka Maxima.
[3]Die Anstalt verbrannte im ersten Jahr mehr als 45.000 Tonnen Müll. Die bei der Verbrennung entstehenden Nebenprodukte wurden bereits damals vermarktet. Die Schlacke diente schon als Belag für Wege und Straßen. Die mit dem Dampf erzeugte Energie wurde bereits für den Eigenbedarf eingesetzt. Zurückbleibende Eisenreste wurden mit Hilfe eines Magneten von der Schlacke getrennt und verkauft. Flugasche wurde als Füllmaterial mit guter Dämmwirkung vermarktet. [5]
[4] 1972 waren ca. 50.000 Müllkippen, 130 geordnete Deponien, 30 Müllverbrennungsanlagen in Betrieb, die schätzungsweise 18 Mio. t Hausmüll bewältigen mussten. [6]
[5] Weitere rechtliche Meilensteine der Abfallbeseitigung in Deutschland sollen der Vollständigkeit wegen erwähnt werden. 1935 wurde in der deutschen Gemeindeordnung der allgemeine Anschluss- und Benutzungszwang für die Müllabfuhr und die Abwasserkanalisation festgelegt. 1972 wurde das Abfallbeseitigungsgesetz verabschiedet, das für Deponien Abdichtung, Deponiegas- und Sickerwassererfassung vorschrieb. Es wurde 1986 novelliert: die Abfallvermeidung wurde erstmals aufgenommen, die Verwertung erhielt Vorrang vor der Deponierung oder Verbrennung. 1991 beschloss die Bundesregierung die Verpackungsverordnung. Als Folge gründeten die Hersteller die Duale System Deutschland GmbH, die Verpackungsmüll mit dem sogenannten 'Grünen Punkt' sammeln und verwerten soll. Fünf Jahre später trat das vom Bundestag beschlossene Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz in Kraft. 1993 trat die Technische Anleitung Siedlungsabfall in Kraft, die allerdings erst im Jahr 2005 durch das Inkrafttreten der Abfallablagerungsverordnung im Sinne ihres Inhaltes umgesetzt wurde. Seither ist die Ablagerung unbehandelter Abfälle auf Deponien nicht mehr möglich.
[6] Die Rostfeuerung wird daher im Englischen auch als European Mass Burner bezeichnet.

Artikelaktionen