Energieeffiziente Abluftbehandlung – EnAB

 

Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi – Anwendungsorientierte nichtnukleare FuE im 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, Bereich: Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe, Handel und Dienstleistungen

Laufzeit: 01.08.2012 – 31.07.2015

Kooperationspartner:
Institut für Aufbereitung und Recycling der RWTH Aachen

Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Abt. Biologische Abluftreinigung

Materialkreislauf- und Kompostwirtschaft GmbH & Co. KG, Großefehn

Kurzfassung:
Die mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) stellt eine Basistechnologie zur Behandlung von gemischten Siedlungsabfällen dar, die in ganz Europa für derzeit ca. 33 Mio. Mg Input in mehr als 330 Anlagen zum Einsatz kommt. Die bei der Erzeugung eines stabilisierten Deponats auftretende Abluft einer MBA muss nach der dreißigsten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (30. BImSchV) gefasst und einer Behandlung zugeführt werden. In derselben Verordnung sind u. a. Grenzwerte für Staub-, Kohlenstoff- und Distickstoffoxid-Emissionen aus MBA festgelegt. Besonders der Grenzwert für den Kohlenstoff, der auf 55 g pro Mg Input begrenzt wird, stellt die MBA-Betreiber vor große Herausforderungen. Zur Einhaltung der Grenzwerte kommen überwiegend Kombinationen aus Biofiltern, sauren Wäschern und regenerativ-thermischen Oxidationsanlagen (RTO) zum Einsatz. Das RTO-Verfahren ist jedoch nicht für die Abluft aus MBA ausgelegt, daher ist der Einsatz einer RTO in MBA mit Nachteilen verbunden. Der Kohlenstoffgehalt in der Abluft einer MBA reicht für den eigentlich autotherm ablaufenden Prozess in der RTO nicht aus, daher muss zum Betrieb Stützgas (z. B. Erdgas) zugefeuert werden. Der eigentliche Anwendungsbereich von RTO-Anlagen ist in der lösungsmittelverarbeitenden Industrie, da dort hohe Kohlenstoffkonzentrationen vorliegen. Ab einer Kohlenstoffkonzentration von ca. 1.500 mg/m³ erfolgt die Abluftreinigung in der RTO autotherm, d. h. dem Prozess muss keine Energie zugeführt werden. Aufgrund der schwankenden und vergleichsweise geringen Kohlenstoffkonzentration in der Abluft von mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlagen, ist der Wirkungsgrad von RTO Anlagen niedrig und führt damit zu einem erhöhten Energiebedarf. Um eine ausreichende Emissionsminderung zu erreichen, muss exotherme Energie z. B. in Form von Erdgas zugeführt werden.

Mit dem Forschungsvorhaben EnAB wurde als Gesamtziel die Steigerung der Energieeffizienz und des Verfahrenswirkungsgrads von MBA verfolgt. Dazu wurden großtechnische Versuchsreihen auf dem Anlagenstandort der MBA Großefehn durchgeführt. Für die Bewertung der Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs wurden alle relevanten Daten aufgezeichnet. Die Prozesse in MBA sind komplex. So können sich Eingriffe zur Reduzierung des Energieverbrauchs in einem Anlagenteil negativ auf andere Anlagenteile auswirken. Durch die Konstellation der Verbundpartner konnten die, für die erfolgreiche Durchführung des Vorhabens notwendigen Bereiche abgedeckt werden.
Es konnte gezeigt werden, dass die Anwendung des im Vorhaben erarbeiteten Abluftmanagements grundsätzlich möglich ist und zu nennenswerten Energieeinsparungen führen kann. So kann nach ersten Abschätzungen der Primärenergiebedarf der untersuchten MBA, durch den Einsatz des modifizierten Abluftmanagements, von derzeit 99 kWh/Mg auf ca. 65 kWh/Mg gesenkt werden, d. h. die Energieeffizienz der MBA könnte so um 35% gesteigert werden. In EnAB konnte bereits mit den im Vorhaben auf Teilbereiche angewendeten Modifikationen der spezifische Primärenergieverbrauch der MBA Großefehn von 99 kWh/Mg auf 89 kWh/Mg reduziert werden, dies führte in 2014 zu einer PE-Einsparung von mehr als 600.000 kWh. Durch die Übertragung der Ergebnisse aus dem Vorhaben auf die gesamte MBA ist mit weiteren erheblichen Energieeinsparpotentialen zu rechnen.

Schema
Schematische Darstellung der Anlage; 1: Düsenbodenwäscher (Abtrennung von organischen Kohlenstoffen), 2: Füllkörperwäscher: Abtrennung von anorganischen Verbindungen, 3: Nicht-thermisches Plasma: Neutralisation von Geruchsstoffen

Aufstellung
Aufstellung der Technikumsanlage in Großefehn

Im Container
Technikumsanlage im Container

Publikationen:

Coskun, Erdogan; Feil, Alexander; Pretz, Thomas; Bruggmoser, Leonie; Reiser, Martin; Kranert, Martin; Joost Christina; Dörnath, Hans Hermann; Glocker, Bernd; Marienfeld, Silke; Dobslaw, Christine:
„Schlussbericht zum Forschungsvorhaben Energieeffiziente Abluftbehandlung – EnAB“
Abschlussbericht über ein Entwicklungsprojekt, gefördert unter den Förderkennzeichen 03ET1053A-D vom BMWi. Institut für Aufbereitung und Recycling der RWTH Aachen, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart, Materialkreislauf- und Kompostwirtschaft GmbH & Co. KG, Großefehn und PlasmaAir AG, Weil der Stadt, März 2016

BMWi-LogoISWA MKW I.A.R. PlasmaAir