MBR-Restabfall: Deponieverordnung

Die Studie beginnt mit der Feststellung, dass Österreich trotz seiner führenden Rolle im europäischen Umweltschutz und der Fortschritte in der Abfallvermeidung und -verwertung, immer noch vor dem Problem der direkten Restabfalldeponierung steht. Dies führt zu bekannten Umweltproblemen wie Deponiegas, Sickerwasser und der Altlastenproblematik. Jährlich werden ca. 55% (fast 1 Mio. Mg) der kommunalen Restabfälle und etwa 200.000 Mg entwässerte kommunale Klärschlämme (30% TS) ohne Vorbehandlung deponiert. Dieser Zustand stellt die zentrale Problemstellung dar, die die Notwendigkeit einer effizienten und umweltfreundlichen Restabfallbehandlung unterstreicht. Die Studie konzentriert sich auf die mechanisch-biologische Restabfallbehandlung (MBR) als mögliche Lösung.

Ein wichtiger Aspekt ist der Einfluss der Getrenntsammlung auf die Restmüllmenge. Durch die nahezu flächendeckende Einführung der Getrenntsammlung von biogenen Abfällen und Altstoffen (Glas, Papier, Metalle, Verpackungen) ist die Restmüllmenge in Österreich in den letzten Jahren deutlich gesunken (von ca. 1,9 Mio. Mg im Jahr 1990 auf geschätzte 720.000 Mg im Jahr 2000 laut UBA, wobei die Studie selbst von ca. 1 Mio. Mg ausgeht). Die Studie untersucht, welchen Einfluss die Getrenntsammlung auf die Zusammensetzung des verbleibenden Restabfalls hat. Dies geschieht durch Restmüllsortierungen und Analysen, die im Detail im Kapitel 6 beschrieben werden. Die Veränderung der Restmüllzusammensetzung ist entscheidend für die Optimierung der MBR-Prozesse.

Die Studie beschreibt ein breites Spektrum an geeigneten Restabfallarten für die MBR. Als Beispiel wird die größte österreichische MBRA in Salzburg-Siggerwiesen mit einer Kapazität von 160.000 Mg/a genannt. Die konkreten, für die Verarbeitung zugelassenen Restabfälle sind im Anhang A aufgeführt. Die Studie schätzt die Anfallmengen wichtiger, für die MBR geeigneter Restabfälle für das Jahr 2000 ab (1,7 bis 2,4 Mio. Mg/a). Diese Schätzungen basieren auf Daten des BAWP 1995, mit Einschränkungen aufgrund von Datenlücken aus dem Jahr 1991. Der BAWP 1998 soll diese Lücken schließen. Die Angaben zu den Anfallmengen sind mit Unsicherheiten behaftet, was die Notwendigkeit weiterer Daten betont. Die Kapazitäten und die Art der behandelten Abfälle in verschiedenen österreichischen MBRA sind ein zentraler Aspekt der Untersuchung.

Ein wichtiger Aspekt der Studie ist die Einhaltung der Deponieverordnung. Der österreichische Gesetzgeber hat den oberen Heizwert (Ho) als neuen Grenzwert für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle eingeführt. Die Studie weist auf das Fehlen einer allgemein anerkannten Methode für die Probenahme, Probenaufbereitung und Ho-Bestimmung hin. Eine vom Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie (BMUJF) initiierte Arbeitsgruppe im Österreichischen Normungsinstitut, an der auch das Institut für Entsorgungs- und Deponietechnik (IED) beteiligt ist, soll eine entsprechende Analysenvorschrift erarbeiten. Die Bestimmung des Ho-Wertes ist entscheidend für die Beurteilung der Deponierbarkeit des behandelten Materials und steht im Zentrum der analytischen Untersuchungen. Die Einhaltung des Ho-Grenzwertes ist ein zentrales Ziel der Studie.

Die einfachste Variante der MBRVV umfasst eine grobe Vorzerkleinerung des Restabfalls (z.B. mit Sackaufreißern oder Langsamläufern) und anschließende Homogenisierung. Es folgt eine aerobe biologische Trocknung über 7 bis 10 Tage, bei der leicht verfügbare organische Substanzen abgebaut werden. Die entstehende Wärme unterstützt die Trocknung. Das resultierende Rottegut weist einen höheren unteren Heizwert (Hu) auf als der Eingangsmüll und wird in dieser Grundvariante vollständig einer thermischen Behandlungsanlage zugeführt. Dieser Prozess zielt auf eine Reduktion des organischen Anteils und eine Vorbereitung für die Verbrennung ab. Die einfache Ausführung ermöglicht einen kostengünstigen, wenn auch möglicherweise weniger effizienten, Behandlungsprozess.

Das Restabfallsplitting stellt eine komplexere Variante der MBRVV dar und kombiniert verschiedene Behandlungsschritte. Vor der biologischen Behandlung wird mittels eines groben Siebschnitts (80-100 mm) heizwertreiches Material abgetrennt, welches anschließend direkt der thermischen Verwertung zugeführt werden kann. Nach der biologischen Behandlung folgt eine weitere Aufbereitungsstufe (Siebung, Sichtung, ballistische Separation), um nicht deponierbare Anteile zu entfernen. Die MBRA Allerheiligen und Zell am See werden als Beispiele für Anlagen mit dieser Verfahrensweise genannt. Die Anlage in Zell am See wurde modernisiert, und laufende Untersuchungen am IED fokussieren auf die Optimierung der Biologie und die effektivere Abtrennung heizwertreicher Fraktionen. Die Optimierung des Splittingprozesses ist entscheidend für die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der gesamten MBRVV.

Die Bestimmung des Glühverlusts nach ÖNORM S 2023 (Verglühen bei 550°C) dient der Ermittlung des gesamten organischen Anteils im behandelten Material. Jedoch ist der Glühverlust nicht ideal zur Bestimmung der biologischen Restaktivität, da er durch Verluste von Wasser und die Zersetzung anorganischer Bestandteile beeinflusst wird. Der österreichische Gesetzgeber hat in der Deponieverordnung den oberen Heizwert (Ho) als Grenzwert für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle eingeführt. Es mangelt jedoch an einer standardisierten Methode für die Ho-Bestimmung. Eine vom BMUJF initiierte Arbeitsgruppe, an der auch das IED beteiligt ist, arbeitet an der Entwicklung einer entsprechenden Analysenvorschrift. Die zuverlässige Bestimmung des Ho-Wertes ist essentiell für die Beurteilung der Deponierbarkeit und die Optimierung des MBRVV-Prozesses.

Ein zentraler Punkt der Analytik ist die Bestimmung des Glühverlusts. Dieser Parameter, ermittelt durch Verglühen einer Probe bei 550°C nach ÖNORM S 2023, dient der Bestimmung des gesamten organischen Anteils. Die Studie betont jedoch, dass der Glühverlust allein nicht ausreicht, um die biologische Restaktivität des Rottegutes zu beschreiben. Verluste von Kristallwasser und die Zersetzung anorganischer Bestandteile können zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Trotz dieser Einschränkungen bleibt der Glühverlust aufgrund seiner einfachen und schnellen Bestimmung sowie der Verfügbarkeit vieler Vergleichsdaten eine wichtige Bezugsgröße. Die Studie verdeutlicht die Notwendigkeit einer differenzierten Betrachtung und die Grenzen der alleinigen Verwendung des Glühverlusts für die Beurteilung der Qualität des Rottegutes.

Die Deponieverordnung führt den oberen Heizwert (Ho) als neuen Grenzwert für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle ein. Die Studie hebt die fehlende Standardisierung der Probenahme, Probenaufbereitung und der Ho-Bestimmung hervor. Um diese Lücke zu schließen, wurde eine Arbeitsgruppe im Österreichischen Normungsinstitut eingerichtet (auf Initiative des BMUJF), an der auch das Institut für Entsorgungs- und Deponietechnik (IED) beteiligt ist. Diese Gruppe soll eine praktikable Analysenvorschrift erarbeiten, die auch den Einsatz von Kleinkalorimetern (1g Einwaage) und einem Großkalorimeter (15kg Einwaage) umfasst. Die Bestimmung des Ho-Wertes ist für die Einhaltung der Deponieverordnung und die Bewertung der Deponierbarkeit des behandelten Materials unerlässlich. Die Entwicklung einer standardisierten Messmethode ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Analytik.

Die Studie beinhaltet umfassende Schadstoffanalysen des Rottegutes aus verschiedenen österreichischen MBRA. Insbesondere werden die Schadstoffgehalte im Eluat untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei den untersuchten Proben keine Grenzwertüberschreitungen festgestellt wurden. Es werden jedoch Ausnahmen erwähnt, wie beispielsweise relativ hohe Abdampfrückstände bei einigen Anlagen (Siggerwiesen, Ort im Innkreis, Pöchlarn) und ein erhöhter Chrom(VI)-Gehalt in Roppen. Diese Beobachtungen unterstreichen die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Schadstoffgehalte. Die Einhaltung der Grenzwerte der Deponieverordnung ist ein wichtiges Kriterium für die Bewertung der Rottegutqualität und die Zulassung zur Deponierung. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der regelmäßigen Analytik zur Sicherstellung der Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben.

Die Studie analysiert die Betriebsführung der untersuchten MBRA. Es wird festgestellt, dass bisher keine Anlage auf eine Minimierung des oberen Heizwerts (Ho) optimiert ist. Die Anlagen unterscheiden sich in den behandelten Abfällen (kommunaler Restmüll, Sperrmüll, Gewerbeabfälle, Klärschlamm) und der verwendeten Technik. Die biologischen Behandlungsstufen orientieren sich oft an betriebswirtschaftlichen Faktoren, nicht primär an der Maximierung des Abbaugrads. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einhaltung des Ho-Grenzwerts ab 2004 eine zentrale Anforderung sein wird. Die Studie verdeutlicht den Bedarf an Optimierungsmaßnahmen in der MBR-Technologie und der Betriebsführung, um die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte einzuhalten und die Ressourceneffizienz zu steigern. Die Analyse der Ergebnisse dient als Grundlage für zukünftige Verbesserungen.

Die Rotteversuche wurden an der MBRA Allerheiligen des Mürzverbandes durchgeführt, die im Frühjahr 1996 den Regelbetrieb aufgenommen hatte und deren Konzept den Anforderungen der Deponieverordnung entsprach. Der Mürzverband versorgt ca. 110.000 Einwohner mit der Müllabfuhr. Die Getrenntsammlung von Alt- und Problemstoffen ist weitestgehend abgeschlossen. Im Rahmen der Versuche wurde das Rottegut nach 6 Wochen der Hauptrotte weitere 16 Wochen auf einer unbelüfteten Rotteplatte weiterbehandelt (Fertigrotte). Aufgrund von Platzmangel konnten nach der Extensivrotte nur 10 von 13 Tunnelchargen weiter untersucht werden. Insgesamt wurden 13 Versuchsmieten mit je 20 m³ angelegt, um verschiedene Varianten zu testen. Die Firma Saubermacher war an der händischen Sortierung des Restmülls beteiligt, bevor dieser zur MBRA Allerheiligen transportiert wurde.

Vier Varianten wurden in den Versuchen untersucht. Variante 1 entspricht der Standardbehandlungsweise der MBRA, mit Ausschleusung eines Teilstroms nach 6 Wochen. Variante 2 und 3 untersuchten jeweils unterschiedliche Ansätze der Rotte, Variante 4 beinhaltete ein 2-wöchentlich wiederholtes Umsetzen und Bewässern des Materials. Die Ergebnisse zeigten, dass Variante 4 den höchsten biologischen Abbaugrad (ca. 53%) erzielte, während Variante 3 immer noch ein erhebliches Potential an biologisch abbaubarem Material aufwies (ca. 45%). Die Ergebnisse liegen innerhalb der theoretisch erwarteten Spanne von 39-59% Abbaurate. Die Versuche zeigten, dass die Optimierung der Rotteprozesse, insbesondere durch regelmäßiges Umsetzen und Bewässern, einen signifikanten Einfluss auf den Abbaugrad hat. Der obere Heizwert (Ho) und die Schadstoffgehalte wurden in allen Varianten analysiert.

Um die heizwertreichen Bestandteile abzutrennen, wurden Siebversuche mit dem vorhandenen Trommelsieb der MBRA Allerheiligen (Doppellochung 12/24 mm) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass ein Siebschnitt von 24 mm für eine effektive Abtrennung zu groß ist. Für die Einhaltung des Ho-Grenzwerts der Deponieverordnung müssten ca. 23-27% der Trockenmasse als heizwertreiche Fraktion abgetrennt werden. Die Studie empfiehlt eine leistungsfähigere mechanische Aufbereitungsstufe mit einem kleineren Siebschnitt (ca. 12-16 mm) und betont die Bedeutung des Wassergehalts bei der Siebung (optimaler Bereich zwischen 30 und 35%). Abschließend wird eine (ungenaue) Massenbilanz für die MBRA Allerheiligen unter Verwendung der Ergebnisse von Variante 4 erstellt, die die leistungsfähigste Betriebsführung darstellt. Die Massenbilanz dient als Orientierungshilfe und soll durch weitere Untersuchungen präzisiert werden.

Die Studie analysiert Klärschlamm aus vier kommunalen Abwasserreinigungsanlagen (ARA) des Mürzverbandes (Bruck, Langenwang, St. Marein, Wartberg). Von Sommer 1996 bis Sommer 1997 wurden von jeder ARA vier Proben entnommen und im umweltanalytischen Labor des IED untersucht. Analysiert wurden die Parameter der Deponieverordnung (Gesamtschadstoffgehalte, Schadstoffgehalte im Eluat, Ho-Wert). Zusätzlich wurden Parameter der Steiermärkischen Klärschlammverordnung (KSVO), organische Schadstoffe und Nährstoffgehalte bestimmt. Da die KSVO keine Grenzwerte für AOX, PAK und PCB enthält, wurden die Grenzwerte der oberösterreichischen bzw. deutschen KSVO herangezogen. Die Probenahme und Analyse zielten darauf ab, die Eignung des Klärschlamms sowohl für die Deponierung als auch für eine landwirtschaftliche Verwertung zu beurteilen. Die Kapazität der MBRA Allerheiligen war ein limitierender Faktor, da ca. 1500 Mg Klärschlamm nicht behandelt werden konnten, was die Notwendigkeit der Untersuchung unterstrich.

Die Ergebnisse der Schwermetallanalysen zeigten Werte weit unterhalb der Grenzwerte für Massenabfalldeponien nach DVO. Die ARA Bruck, Langenwang und St. Marein erfüllten die Grenzwerte der KSVO problemlos. Bei der ARA Wartberg wurde in einer Analyse eine Grenzwertüberschreitung für Kupfer um 75% festgestellt, was jedoch als Ausreißer gewertet wurde, da die anderen Analysen weit unter den Grenzwerten lagen. Die ARA Kapfenberg zeigte in drei von vier Analysen eine Molybdänüberschreitung um bis zu 500%, was auf anlagenspezifische Probleme (anschliessende metallverarbeitende Betriebe) zurückzuführen ist. Die hohen organischen Anteile (durchschnittlich 67% Glühverlust, 35,8% TOC) überschreiten die Grenzwerte der Deponieverordnung deutlich. Eine landwirtschaftliche Verwertung ist prinzipiell für Langenwang, St. Marein und Wartberg möglich, während der hohe Ho-Wert von 15.200 kJ/kg TS eine erhebliche Reduktion des Energieinhalts in der MBRA erfordert (mindestens 65%). Die Integration von Faultürmen könnte den Ho-Wert auf ca. 10.000 kJ/kg TS senken.

Die Analyse des Zusammenhangs zwischen dem oberen Heizwert (Ho), Glühverlust und TOC basiert auf einer umfangreichen Datenbasis von insgesamt 316 vollständigen Datensätzen. Diese Daten wurden aus verschiedenen Abfallfraktionen gewonnen (Feinmüll, Gartenorganik, Küchenorganik, Papier/Pappe, Kunststoffe, etc.). Die große Datenmenge soll die Erstellung belastbarer Aussagen über mögliche Korrelationen ermöglichen. Die Beziehungen zwischen Ho und Glühverlust werden graphisch dargestellt (Abbildung 10.1), wobei Mittelwerte der Fraktionen verwendet wurden. Der Zusammenhang zwischen Ho und TOC ist im Anhang J zu finden. Die Analyse der Daten zielt darauf ab, die Zusammenhänge zwischen den Parametern zu verstehen und ggf. Abschätzungen des Ho-Wertes auf Basis des Glühverlusts oder TOC zu ermöglichen. Die Datenbasis stammt aus verschiedenen Abfallfraktionen und berücksichtigt somit die Heterogenität des Restmülls.

Die Analyse der Daten zeigt eine große Spannweite der Ho-Werte zwischen den einzelnen Abfallarten und Schwankungen im Verhältnis von Ho zu Glühverlust und TOC. Das geringste Verhältnis von Ho zu Glühverlust (Ho/GV) wurde für Feinmüll (26.3) ermittelt, während Kunststoffverpackungen den höchsten Wert (450) aufweisen. Die Standardabweichung variiert zwischen den Fraktionen (6.6% für Gartenorganik bis 13.1% für Verbundstoffverpackungen), wobei Feinmüll die größte Streuung (ca. 35%) aufweist. Die Fraktionen werden basierend auf dem Ho/GV-Verhältnis in drei Gruppen eingeteilt. Für Klärschlamm beträgt das mittlere Ho/GV-Verhältnis 227. Die Ergebnisse unterstreichen die Heterogenität der Abfallzusammensetzung und die Schwierigkeit, einfache Korrelationen zwischen den Parametern zu finden. Die Analyse der Korrelationen ist wichtig für die Vorhersage des Ho-Werts und die Optimierung der Abfallbehandlung.

Die Studie schlussfolgert, dass belastbare Aussagen über Korrelationen zwischen Ho, Glühverlust und TOC nur auf Basis einer ausreichenden Datenbasis getroffen werden können. Die vorliegende Datenmenge wird als annähernd ausreichend betrachtet. Es laufen weitere Untersuchungen am IED, um eine belastbare Korrelation zwischen Ho und Glühverlust ausschließlich für Rottegut aus der MBR nachzuweisen (Ergebnisse im Frühjahr 1999 erwartet). Diese Ergebnisse werden die Anwendbarkeit einer möglichen Formel zur Abschätzung des Ho-Wertes basierend auf dem Glühverlust klären. Die Studie betont jedoch abschließend die unabdingbare Notwendigkeit der direkten analytischen Bestimmung des oberen Heizwerts (Ho) im Vollzug der Deponieverordnung, für welche eine allgemein akzeptierte Analysenorm fehlt.