Projekt 14931/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung: Verwertung von verpackten Altkosmetika und Körperpflegemitteln

Projektträger

Bayerisches Institut für Angewandte Umweltforschungund -technik (BIfA) GmbH
Am Mittleren Moos 46
86167 Augsburg
Telefon: 0821/7000-157

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens war die Erarbeitung von allgemeingültigen Prüfkriterien zur Beurteilung der anaeroben Verwertbarkeit von Abfällen in abfallwirtschaftlichen Vergärungsanlagen am Beispiel von verpackten Altkosmetika und Körperpflegemitteln. Mit Hilfe der Untersuchungen wurden Grundlagen für die Beurteilung der stofflichen Verwertbarkeit von komplexen Mischabfällen geschaffen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben gliederte sich in folgende Teilschritte:
· Prüfung, ob Altkosmetika und Körperpflegemittel nassmechanisch mittels Abfallpulper in eine Kosmetikapulpe und in Verpackungsfraktionen aufgetrennt werden können: 3 Versuche inklusive der E-stellung von Stoffstrombilanzen.
· Aufbereitung der Verpackungsfraktionen in der Technikumanlage der BIfA GmbH.
· Chemische Charakterisierung der Kosmetikapulpe: 2 Chargen wurden auf den Gehalt an wertgebenden und wertmindernden Inhaltsstoffen untersucht.
· Prüfung der Bioabbaubarkeit typischer kosmetischer Stoffe unter anaeroben Bedingungen: Faulversuche mit Stoffbilanzen (TOC und TIC im Medium, Biogasproduktion).
· Prüfung der Bioabbaubarkeit von typischen kosmetischen Stoffen unter aeroben Bedingungen (Simulation der Abwasserreinigung): Respirometerversuche mit Bilanzierung des Abbaus (TOC und TIC im Medium, Gasumsätze an O2 und CO2).
· Prüfung der Bioabbaubarkeit von typischen kosmetischen Stoffen unter Kompostierungsbedingungen (Simulation der Nachrotte des Gärrückstandes): Respirometerversuche mit Bilanzierung des Abbaus (Gasumsätze an O2 und CO2).
· Gärversuche mit Kosmetikapulpe im Labormaßstab: Belastungstests mit unterschiedlichen Mengen an Kosmetikapulpe.
· Gärversuche im Chemostaten (Simulation des Faulprozesses): Biogasproduktion und oTS-Abbau.
· Prüfung der Verwertbarkeit der Altkosmetika-Verpackungen: Technische Machbarkeit, wirtschaftliche Zumutbarkeit, Umweltverträglichkeit.


Ergebnisse und Diskussion

Für die Separation der Verpackungsmaterialien und der kosmetischen Mittel wurde eine nassmechanische Aufbereitung der Altkosmetika in dem Abfallpulper einer Bioabfallvergärungsanlage erprobt. Die Mehrzahl der Verpackungsmaterialien konnte von den kosmetischen Mitteln problemlos abgetrennt werden; lediglich die Papier- und Pappeanteile der Verpackungen wurden zerfasert und in die erzeugte Kosmetikapulpe eingetragen. Auf diese Weise wurden die Cellulosefasern der verschmutzten Papiere ei-ner biologischen Verwertung zugänglich gemacht.
Für die separierten Verpackungsmischfraktionen wurden mit Hilfe einer multifunktionalen Technikumanlage weitere Trennschritte entwickelt und erprobt, die eine Separierung der vermischten Verpackungsmaterialien in sortenarme Verpackungsmaterialfraktionen ermöglichten. Die gewonnenen sortenarmen Verpackungsmaterialfraktionen wurden nachfolgend auf ihre Verwertbarkeit überprüft und der Gesamtprozess wurde bewertet (Stoff- und Energiebilanz).
Neben den Verpackungsabfällen wurde bei der nassmechanischen Aufbereitung eine Kosmetikapulpe gewonnen. Für die Beurteilung der anaeroben Bioabbaubarkeit und Vergärbarkeit der Kosmetikapulpe und vergleichbarer Abfälle wurde ein Prüfschema konzipiert und umfassend erprobt.
Kosmetische Mittel sind komplexe Mischungen einer Vielzahl einzelner kosmetischer Stoffe. Die Prüfungen zum Umweltverhalten wurden deshalb zunächst exemplarisch an 10 relevanten kosmetischen Stoffen erprobt. Dabei zeigte sich, dass von 10 geprüften kosmetischen Stoffen 5 leicht (ready biodegradable) und 8 grundsätzlich anaerob bioabbaubar (inherent biodegradable) waren. Außerdem wurden Prüfungen zur aeroben Bioabbaurkeit durchgeführt. Von 10 geprüften kosmetischen Stoffen waren in wäss-rigen Testmedien 7 leicht (ready biodegradable) und 10 grundsätzlich (inherent biodegradable) aerob bioabbaubar; im Kompostmilieu waren 8 leicht (ready biodegradable) und 10 grundsätzlich (inherent bio-degradable) aerob bioabbaubar.
Zusätzlich wurden Prüfungen zur Vergärbarkeit von realen Kosmetikapulpen durchgeführt. Bis zum maximal geprüften Anteil am Gärsubstrat von 20 Massen-% bewirkten Kosmetikapulpen keine Hemmung der Biogasbildung in statischen Faulversuchen. Auch bei einer Covergärung von Bioabfallpulpe und Kosmetikapulpe im Mischungsverhältnis 10:1 zeigten sich keine nachteiligen Einflüsse der in der Kosmetikapulpe enthaltenen kosmetischen Stoffe auf die Stabilität der Faulung bei einer HRT von 20 d und ei-ner Raumbelastung von 2,2 g OS/(LRV ´ d). Eine Monovergärung von Kosmetikapulpe war bei vergleichbarer Raumbelastung nicht stabil durchführbar. Für die Praxis wäre daher eine Covergärung anzuraten. Orientierend durchgeführte Biotests zeigten vereinzelt auffällige Befunde bei vergorenen Gärsubstraten, die mit kosmetischen Stoffen versetzt worden waren. Diese Befunde bedürfen einer weitergehenden Abklärung.
Als Ergebnis der biologischen Verwertungsprüfungen muß eine Mitvergärung von Kosmetikapulpen in Bioabfallvergärungsanlagen oder landwirtschaftlichen Vergärungsanlagen zunächst abgelehnt werden. Dieser Befund ist durch zu hohe Schadstoffbelastungen und erhebliche Kenntnisdefizite zum Umweltverhalten von kosmetischen Stoffen - wie anderen chemischen Stoffen auch - begründet. Dazu sollten je-doch noch weitere Untersuchungen durchgeführt werden. Realisierbar ist die Mitverwertung von Kosmetikapulpen in Faultürmen von Kläranlagen, wobei die ausgefaulten Klärschlämme - wie in bayerischen Großstädten üblich - anschließend vorsorglich thermisch verwertet werden sollten.
Eine vergleichende Abschätzung verschiedener Entsorgungsvarianten zeigte, dass die weitgehende Aufbereitung mit anschließender stofflicher Verwertung der Aufbereitungsprodukte unter ökologischen Gesichtspunkten vorteilhaft wäre. Die ökonomische Sinnhaftigkeit einzelner Entsorgungsvarianten hängt stark vom Abfallaufkommen sowie den abfallwirtschaftlichen Rahmenbedingungen ab, die derzeit die energetische Verwertung oder Beseitigung favorisieren. Der Rat von Sachverständigen für Umweltfragen empfiehlt jedoch, bei der Auswahl der Entsorgungsvarianten zukünftig der umweltverträglichsten Variante das Primat einzuräumen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Posterpräsentationen bei der DR. Grandel GmbH und der BIfA GmbH; Projektpräsentation beim VDI-Workshop Vergärung organischer Stoffe, 18/19.4.2002 in Düsseldorf; Veröffentlichung in Fachzeit-schriften (in Vorbereitung)


Fazit

Im Vorhaben wurde ein Prüfschema zur Beurteilung der biologischen Verwertbarkeit organischer Rest-stoffe erarbeitet und am Beispiel von kosmetischen Stoffen erfolgreich erprobt. Das Prüfschema bietet erstmals die Möglichkeit, die biologische Verwertbarkeit von Abfällen unter standardisierten Bedingungen zu prüfen. Außerdem wurde aufgezeigt, dass auch für nicht restentleerte Verpackungsmaterialien eine stoffliche Verwertung technisch machbar und ökologisch vorteilhaft sein kann.