Anlagen zur thermischen Abfallbehandlung

Die thermische Abfallbehandlung ist in Deutschland eine der tragenden Säulen der Abfallentsorgung. Je nach Art der Abfälle (zum Beispiel Siedlungsabfälle, gefährliche Abfälle, Klärschlamm, Abfälle aus dem medizinischen Bereich) stehen geeignete und dafür zugelassene Anlagen zur thermischen Behandlung zur Verfügung. Neben der Entsorgungsaufgabe wird in fast allen Anlagen auch der Heizwert des Abfalls in Form von Strom, Wärme und/oder Prozessdampf genutzt.

Thermische Behandlungsanlagen für Siedlungsabfälle

Im Jahr 2011 waren in Deutschland etwa 70 Anlagen zur thermischen Behandlung von Siedlungsabfällen mit einem Jahresdurchsatz von rund 19 Tg (Mio. Mg) in Betrieb (siehe Tab. „Auflistung der thermischen Abfallbehandlungsanlagen mit dem hauptsächlichen Einsatzstoff Siedlungsabfall auf einem Rostsystem“) [1].

Alle bestehenden Abfallverbrennungsanlagen (MVA) verfügen über eine Energienutzung (Strom, Prozessdampf und/oder Fernwärme). Der Gesamt-Nutzungsgrad liegt im Durchschnitt aller Anlagen oberhalb von 50 %. Die bestehenden Anlagen könnten deutlich mehr Energie, insbesondere in Form von Dampf, zum Beispiel als Fernwärme abgeben, sofern die Rahmenbedingungen an den Anlagenstandorten hinsichtlich der Ab/Annahmemöglichkeiten verbessert werden könnten.

In einigen der Anlagen wird Siedlungsabfall zusammen mit kommunalem Klärschlamm thermisch behandelt.

Alle Abfallverbrennungsanlagen verfügen über Abgasreinigungen, die technisch so ausgestattet sind, dass sie den Anforderungen der 17. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen – 17. BImSchV) einhalten. Mit Ausnahme von zwei Verbrennungsanlagen werden alle Abgasreinigungseinrichtungen abwasserlos betrieben.

In der Regel werden die Rostaschen und -schlacken einer Aufbereitung mit dem Ziel der Verwertung im Straßen- und Wegebau zugeführt und darüber hinaus werden metallische Anteile wie Eisenschrott und NE-Metalle abgetrennt und einer stofflichen Verwertung zugeführt.

In Burgau (Landkreis Günzburg) wird seit 1987 die bisher einzige Pyrolyse-Anlage zur Behandlung von Siedlungsabfall und Klärschlamm im Entsorgungsmaßstab mit einem Jahresdurchsatz von etwa 25 000 Mg betrieben.

Thermische Behandlungsanlagen für Ersatzbrennstoffe

Neben den klassischen Abfallverbrennungsanlagen werden in Deutschland sogenannte Ersatzbrennstoff-Kraftwerke betrieben. Ersatzbrennstoffe (EBS) sind in der Regel mittel- bis hochkalorische Abfallfraktionen, die in vorgeschalteten Aufbereitungsanlagen behandelt und zu Einsatz als „Brennstoff“ konfektioniert werden. Derzeit sind 30 Anlagen mit einer mittleren Jahreskapazität von insgesamt ca. 4,5 Tg in Betrieb (Stand: Ende 2011). EBS-Kraftwerke sind in der Regel mit anderen Industrieanlagen am selben Standort gekoppelt und beliefern diese mit Prozesswärme (Dampf) oder elektrischer Energie. Sie ersetzen dadurch die sonst notwendige Erzeugung von Wärme und Strom aus Regelbrennstoffen (zum Beispiel Kohle und Gas).

Weitere EBS-Kraftwerke befinden derzeit im Bau, so dass bis Ende 2012 voraussichtlich eine Jahreskapazität dieser Anlagen von etwa 5,4 Tg zur Verfügung stehen wird (siehe Tab. “Thermische Abfallbehandlungsanlagen mit Ersatzbrennstoff (mittel und hochkalorische Fraktion) als hauptsächlichen Einsatzstoff“ und Abb. „Entwicklung der Kapazitäten von Abfallverbrennungsanlagen mit dem Haupteinsatzstoff Ersatzbrennstoff“) [2].

Thermische Behandlungsanlagen für Klärschlamm

In Deutschland fallen laut Statistischem Bundesamt jährlich etwa 2 Tg (Mio. Mg) Klärschlammtrockensubstanz aus kommunalen Kläranlagen an [3]. Davon werden etwa 1 Tg Klärschlamm verbrannt, dies entsprach für 2008 erstmalig einem Anteil von über 50 % (52,5 %) an der Gesamtmenge [4]. Die Verteilung auf die verschiedenen Entsorgungspfade im Jahresvergleich ist der Abbildung „Klärschlammentsorgung“ zu entnehmen [5].

Zwar sind im Jahr 2007, laut Angaben des Statistischen Bundesamtes, noch 50,4 % des anfallenden Klärschlamms in der Landwirtschaft, der landbaulichen Verwertung oder zur Kompostierung eingesetzt worden, die Tendenz ist jedoch seit Jahren rückläufig. Bei der Klärschlammentsorgung findet eine langsame Schwerpunktverschiebung zu Lasten der stofflichen Verwertung statt. Im Jahr 2010 ist bereits im dritten Jahr in Folge mehr als die Hälfte (53,2 %) des bei der biologischen Abwasserbehandlung von kommunalen Kläranlagen entstehenden Klärschlamms in Verbrennungsanlagen thermisch entsorgt worden [3].

Für die Zunahme der Verbrennungskapazitäten in den letzten Jahren ist vor allem der Ausbau der Mitverbrennung in Kohlekraftwerken von Bedeutung. Die Verbrennung in Monoverbrennungsanlagen für Klärschlamm und die Mitverbrennung in Abfallverbrennungsanlagen ist in den letzten Jahren kaum ausgeweitet worden.

Für die Verbrennung von Klärschlamm ist bedingt durch das gewählte Verbrennungsverfahren häufig eine vorherige Trocknung erforderlich. Dabei ist die Trocknung am Standort der Verbrennungsanlage, zum Beispiel mittels Abwärmenutzung als energetisch günstig zu betrachten [6].

Entscheidenden Einfluss auf den Entsorgungsweg des Klärschlamms kann die Phosphor-Rückgewinnung aus den Verbrennungsrückständen nehmen, wenn die zurzeit erprobten Verfahren zukünftig in großtechnischem Maßstab realisiert werden. Die Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlammaschen ist verfahrensbedingt nur für die Monoverbrennungsanlagen relevant [7].

Seit dem Jahr 2010 wird kein Klärschlamm dem Entsorgungsweg Deponie zugeordnet. Infolge der Anforderungen der Abfallablagerungsverordnung ist eine Deponierung von unbehandeltem Klärschlamm seit Juni 2005 nicht mehr zulässig und frühere Sondergenehmigungen kommen hinsichtlich einer Ablagerung von Klärschlamm laut Statistik nicht mehr zur Anwendung. Klärschlamm, der nicht verwertet wird, ist thermisch oder gemeinsam mit Siedlungsabfall mechanisch-biologisch zu behandeln, bevor eine Ablagerung des vorbehandelten Klärschlamms entsprechend der Annahmebedingungen der Deponien möglich ist [3].

Gegenüber der landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlamm gibt es Bedenken von Vertretern der Fachbehörden einiger Bundesländer, sowie von Teilen der Umweltschutzverbände. Es ist damit zu rechnen, dass die Qualitätsanforderungen an die zu verwertenden Klärschlämme zukünftig steigen werden - eine dementsprechende Novelle der Klärschlammverordnung ist vorgesehen [8].

Thermische Behandlungsanlagen für gefährliche Abfälle

Die theoretisch nutzbare Verbrennungskapazität der etwa 30 in Deutschland betriebenen thermischen Behandlungsanlagen für gefährliche Abfälle liegt bei ca. 1,5 Tg (Mio. Mg) pro Jahr (siehe Tab. „Thermische Behandlungsanlagen für gefährliche Abfälle“), tatsächlich genutzt werden davon aber in Abhängigkeit der wirtschaftlichen Aktivitäten und durch Änderungen oder Auslagerungen von Produktionsverfahren oft nur 70 bis 80 % der vorhandenen Kapazitäten, wobei der Auslastungsgrad einzelner Anlagen dabei auch noch unterschiedlich ist.

Sonstige Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfällen

Neben den genannten Abfallverbrennungsanlagen existieren noch weitere Anlagen, in denen Abfälle mit anderen thermischen Verfahren (zum Beispiel Vergasung, Einschmelzung) behandelt werden können. Diese Anlagen spielen allerdings unter abfallwirtschaftlichen Gesichtspunkten auf Grund der noch nicht ausgereiften Technik und der damit bisher verbundenen geringen Durchsatzleistungen eine nur untergeordnete Rolle.

Zukünftige Entwicklung der Kapazitäten

Eine weitere Zunahme der vorhandenen Verbrennungskapazität durch den Bau von Neuanlagen ist nicht zu erwarten. In der Tendenz ist eher von einer Reduzierung der vorhandenen Verbrennungskapazitäten an einzelnen Standorten auszugehen. Im Einzelfall kann es auch zu einer Erhöhung der jährlichen Anlagendurchsatzmengen kommen, da die verbrannte Abfallmenge mit dem Heizwert der eingesetzten Abfälle in Korrelation steht. Für einzelne Anlagen kann dies bedeuten, dass als Folge niedrigerer Heizwerte der angelieferten Abfälle eine jährliche Durchsatzleistung oberhalb der nominalen Anlagenkapazität erreicht wird. Diese allgemeine Tendenz bei den Abfallverbrennungsanlagen muss nicht in gleicher Weise für die Klärschlammmonoverbrennungsanlagen gelten, sofern die aus Sicht des Schutzes der natürlichen Ressourcen sinnvolle Nutzung der Verbrennungsaschen zur Phosphatrückgewinnung zukünftig diesen Entsorgungsweg stärken wird [8].

[1] Umweltbundesamt: Übersicht Abfallverbrennungsanlagen; eigene Zusammenstellung allgemein zugänglicher Daten, Stand Dezember 2009 (o. Veränderung Stand 2011)

[2] Umweltbundesamt: Übersicht Ersatzbrennstoff-Kraftwerke, eigene Zusammenstellung allgemein zugänglicher Daten, Stand Dezember 2011

[3] Statistisches Bundesamt (Hrsg.): Pressemitteilung Nr.480 vom 21.12.2011, Wiesbaden

[4] Statistisches Bundesamt (Hrsg.): Pressemitteilung Nr.504 vom 22.12.2009, Wiesbaden

[5] Umweltbundesamt: Klärschlammentsorgung, Zusammenstellung aus Daten des Statistischen Bundesamtes, 2011

[6] Beckmann, M.: Stoff- und Energiebilanzen bei der Verbrennung von Klärschlamm. Sammelband zur VDI-Fachkonferenz „Klärschlammbehandlung – Technologie, Wertstoffrückgewinnung, Entwicklung (Hrsg. VDI), Oktober 2010

[7] Umweltbundesamt (Hrsg.): Anpassung des Standes der Technik in der Abwasserverordnung; Forschungsvorhaben 370726300, April 2009

[8] Umweltbundesamt (Hrsg.): Klärschlammentsorgung in der BRD 2012, Veröffentlichung in 2012 geplant