Projekt 08776/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung (3): Kompostierung unter semipermeablen Planenabdeckungen als emissionsarmes Low-Tech und Low-Cost-Verfahren

Projektträger

Universit√§t StuttgartInstitut f√ľr Siedlungswasserbau, Wasserg√ľte-und Abfallwirtschaft
Bandtäle 1
70569 StuttgartZielsetzung und Anlass des Vorhabens Unter dem Aspekt einfacher, kosteng√ľnstiger, flexibler, emissionsarm und nachhaltig dr√§ngen Kompostierungsverfahren auf den Markt, welche neue Perspektiven f√ľr zahlreiche Einsatzm√∂glichkeiten zu er√∂ffnen scheinen. Hier bietet der Einsatz von semipermeablen Planenabdeckungen einen interessanten und innovativen Ansatz zur Kontrolle und Minderung von Emissionen. Durch diese einfache und g√ľnstige Art der Emissionsminderung entfallen kostenintensive Bauteile wie Einhausung, Ablufterfassung und Abluftreinigung. In Verbindung mit einer einfachen Steuer- und Regelungstechnik erh√§lt man ein effektives und emissionsarmes Low-Tech- und Low-Cost-Verfahren. Die Planenkompostierung tritt damit in Konkurrenz sowohl zur offenen Mietenkompostierung als auch zu eingehausten Anlagen. Da noch keine ausreichenden Daten f√ľr die √∂kologische und √∂konomische Einordnung vorlagen, tragen die grundlegenden Untersuchungen dieser Arbeit zu einer Bewertung dieser neuen Technik bei. Ziel der Arbeit war es, die M√∂glichkeiten und Besonderheiten des neuen Verfahrens im Vergleich zu den etablierten Verfahrens-techniken aufzuzeigen. Es sollte die Frage beantwortet werden: Ist die Kompostierung unter semipermeablen Planenabdeckungen eine Alternative zu eingehausten Anlagen? Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die Kompostierung unter semipermeablen Planenabdeckungen einordnen zu k√∂nnen, wurden nachfolgend beschriebene Leistungskriterien im Labor- und Praxisma√üstab untersucht: a) Untersuchungen zum Rotteproze√ü Anhand von Kompostierungsversuchen im gro√ütechnischen Ma√üstab zu verschiedenen Jahreszeiten und mit unterschiedlichen Inputmaterialien soll der Einflu√ü der Planenabdeckungen und der gesteuerten Bel√ľftung auf den Rotteproze√ü im Vergleich zur offenen Mietenkompostierung untersucht werden. Damit sollen Leistungsdaten f√ľr den Einsatzbereich und f√ľr die Auswahl von Inputmaterialien erhalten werden. b) Beurteilung der Substrathygiene Grundvorausetzung f√ľr jedes Kompostierungsverfahren ist aus hygienischen Gesichtspunkten die Abt√∂tung aller human- und phytopathogenen Keime w√§hrend des Rotteprozesses. Die Untersuchungen sollen zeigen, ob die Planenabdeckung auch in den Wintermonaten zu einer deutlich h√∂heren Temperatur am Mietenrand f√ľhrt. Es ist zu kl√§ren, ob bis zum ersten Umsetztermin (nach 21 Tagen Intensivrotte) eine gesicherte Hygienisierung m√∂glich ist. Durch die Messung der Temperaturentwicklung in unterschiedlichen Mietenbereichen und dem Einbringen von Testorganismen soll dieser Einflu√ü n√§her quantifiziert werden. c) Untersuchungen zu den Geruchsemissionen Gerade bei √úberlegungen hinsichtlich der Verfahrens- und Standortauswahl sowie der Beurteilung der Genehmigungsf√§higkeit ist die Einhaltung und Gew√§hrleistung bestimmter Geruchsemissionsgrenzen von zentraler Bedeutung. Daher soll die Minderung von Geruchsemissionen durch die Planenabdeckung besonders eingehend untersucht werden. Anhand der Me√üergebnisse sollen dann f√ľr die einzelnen Proze√üschritte der Planenkompostierung Kennzahlen f√ľr die fl√§chenspezifische Geruchsfracht und f√ľr die Gesamtemission einer Anlage aufgestellt werden. Gezielte Untersuchungen an einer Laborkompostieranlage sollen hier Erkl√§rungen f√ľr die Funktion und den Mechanismus liefern. d) Untersuchungen zu den Keimemissionen Neben den Geruchsemissionen sind seit der Schlie√üung der ersten Kompostanlage in Deutschland aufgrund von Keimimmissionen die m√∂glichen Belastungen durch Luftkeimemissionen in den Vordergrund ger√ľckt. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen besch√§ftigt sich daher mit der Eignung und der Effizienz der Planenabdeckung als eine Quasi-Einhausung zur Minderung von Keimemissionen. e) Beurteilung der Kosten Neben der grunds√§tzlichen Leistungsf√§higkeit eines Verfahrens sind die Kosten f√ľr die Errichtung und den Betrieb einer Anlage f√ľr den K√§ufer und Betreiber der wichtigste Punkt. Um die neue Verfahrenstechnik beurteilen zu k√∂nnen, soll in bereits realisierten Anlagen eine Kostenstudie durchgef√ľhrt werden. f) Beurteilung der Nachhaltigkeit Um die Kompostierung unter Planenabdeckungen unter dem Gesichtspunkt der Umweltvertr√§glichkeit einordnen zu k√∂nnen, sollen an f√ľnf Praxisanlagen mit verschiedenen Kompostierungstechniken Untersuchungen durchgef√ľhrt werden. Dabei soll die Bewertung der √∂kologischen Auswirkungen anhand des Energieaufwandes bei der Herstellung und dem Betrieb der Anlage vorgenommen werden. Anhand von sechs gro√ütechnischen Versuchen sollten grundlegende Aussagen √ľber die Leistungsf√§higkeit des neuartigen Kompostierungsverfahrens erarbeitet werden. Durch parallele Untersuchungen an einer Laborkompostierungsanlage sollten die Ergebnisse hinsichtlich der Funktionalit√§t der Abdeckungen validiert werden. Zur √úberpr√ľfung der Repr√§sentativit√§t der Erhaltenen Kennzahlen sollten Messungen in bereits realisierten Praxisanlagen durchgef√ľhrt werden. Abschlie√üend sollten anhand einer Studie bei f√ľnf Praxisanlagen mit unterschiedlicher Verfahrenstechnik Kennzahlen √ľber Energie und Kosten ermittelt werden, um auch eine √∂kologische und √∂konomische Bewertung durchf√ľhren zu k√∂nnen. Aufgrund der dann gesammelten Erkentnisse sollten damit konkrete Aussagen zur Handhabbarkeit der neuen Technik, zu deren Einsatz f√ľr dezentrale Anlagen sowie zu Anwendungsm√∂glichkeiten in neuen M√§rkten (Ost- und S√ľdeuropa, Asien) m√∂glich werden. Ergebnisse und Diskussion Im einzelnen lassen sich als Resultate f√ľr zwei unterschiedliche Textillaminate GORE-TEX¬ģ und PLOUCQUET¬ģ folgende Aussagen festhalten: a) Rotteproze√ü Anhand von Kompostierungsversuchen im gro√ütechnischen Ma√üstab wurde der Einflu√ü der Planenabdeckung und der gesteuerten Bel√ľftung auf den Rotteproze√ü im Vergleich zur offenen Mietenkompostierung untersucht. Es zeigt sich, da√ü hier eine deutliche Optimierung und Verk√ľrzung des Rotteprozesses erzielbar ist. Unabh√§ngig von der Jahreszeit und Inputmaterial kann innerhalb von 7 - 9 Rottewochen ein hochwertiger Fertigkompost mit Rottegrad V hergestellt werden. Damit liegt das neue Verfahren im Leistungsbereich anderer Systeme. b) Substrathygiene Die Kompostierung mu√ü aus umwelthygienischen Gesichtspunkten eine sichere Abt√∂tung von Keimen gew√§hrleisten. Eine Abdeckung und Bel√ľftung von Mieten f√ľhrt zu einer schnelleren Hygienisierung. Die Abt√∂tung der human- und phytopathogenen Keime ist schon nach einer dreiw√∂chigen Intensivrotte ohne Umsetzen der Miete auch in den kritischen Rand- und Basisbereichen erreichbar. Bei der offenen Mietenkompostierung ist dies nur durch eine Umsetzung gew√§hrleistet. c) Geruchsemissionen Im Rahmen der Arbeit wurde die Erfassung und Bewertung der Minderung von Geruchsemissionen durch die Planenabdeckung besonders eingehend untersucht. Anhand der Me√üwerte konnten f√ľr die einzelnen Proze√üschritte des neuen Verfahrens sichere Kennzahlen mit Vertrauensbereichen f√ľr die fl√§chenspezifische Geruchsfracht und f√ľr die Hochrechnung auf die Gesamtemission einer Anlage aufgestellt werden. Es zeigte sich, da√ü durch den Einsatz der Planen eine Verminderung der Geruchsstoffkonzentration um 97 % erzielbar ist. Die ermittelte durchschnittliche Geruchsfracht liegt mit 1,1 GE/m¬≥Input¬∑s nahe der Emission eines gut funktionierenden Biofilters mit 0,9 GE/m¬≥Input¬∑s. Im Vergleich dazu werden bei einer offenen Mietenkompostierung in den ersten drei Rottewochen im Mittel 52 GE/m¬≥Input¬∑s emittiert. Im Vergleich mit eingehausten Anlagen lag die Effizienz der Planenabdeckung f√ľr die Gesamtgeruchsfracht in einer √§hnlichen Gr√∂√üenordnung wie die gezielte Ablufterfassung und -reinigung mittels Biofilter. Ein entscheidender Beitrag f√ľr die Gesamtfracht der Vergleichsanlagen liefert oftmals die unbel√ľftete Nachrotte oder Nachreife. Hier zeigte es sich, da√ü trotz effizienter Emissionsminderungsma√ünahmen zu Beginn der Rotte durch fehlende einfache Minderungsma√ünahmen, wie eine aktive Bel√ľftung oder kleinere Mieten, im weiteren Verfahrensablauf die positive Wirkung auf die Gesamtfracht der Anlage stark verringert wird. Die Kombination einer Abdeckung und Bel√ľftung der Intensivrotte mit einer aktiven Bel√ľftung der Nachrotte und der Nachreife ohne Abdeckung wurde ebenfalls untersucht. Es ergaben sich Emissionswerte, die einer Anlage mit Ablufterfassung und -reinigung bei unbel√ľfteter Nachreife entsprechen. Bei den Untersuchungen wurden die zwei Textillaminate GORE-TEX¬ģ und PLOUCQUET¬ģ eingesetzt. Bez√ľglich der Geruchsemissionen konnte kein Unterschied in der Wirkungsweise beider Laminate festgestellt werden. d) Keimemissionen Da es bisher keine Methode gab, um Keimemissionen zu erfassen, wurde im Rahmen der Arbeit erstmalig eine Methode daf√ľr entwickelt und angewendet. Die Methode basiert auf dem Prinzip einer aktiv bel√ľfteten Haube. Mit dieser konnten die Keimemissionen im Verlauf der Rotte von ruhenden Mieten erfa√üt werden. Festzustellen war, da√ü durch die Planenabdeckung die Luftkeimkonzentration aller untersuchten Keimgruppen um nahezu 100 % gemindert wird. Bei nicht abgedeckten ruhenden Mieten werden 90 % der Keimemissionen innerhalb der ersten acht Rottewochen freigesetzt. Dabei findet ein deutlicher Anstieg der Keimemission bis zur 4. Rottewoche und ein nachfolgendes Absinken auf den Hintergrundwert statt. Beim Einsatz von Abdeckungen √ľber die ersten sechs Rottewochen konnten die Gesamtemissionen von drei der vier untersuchten Keimgruppen im Vergleich zu einer nicht abgedeckten Miete um 40 bis 66 % reduziert werden. e) Kosten F√ľr eine √∂konomische Betrachtung sind neben der Leistungsf√§higkeit eines Verfahrens die Kosten f√ľr den Bau und den Betrieb einer Anlage von zentraler Bedeutung. Es wurde daher ein Kostenvergleich verschiedener Anlagenkonzepte durchgef√ľhrt. Die Studie belegt, da√ü sowohl die Invest- als auch die Betriebskosten der Planenkompostierung im Vergleich zu den eingehausten Anlagen erheblich geringer sind. Die Kosten liegen auf einem vergleichbar niedrigen Niveau wie bei dem einfachen Verfahren der offenen Mietenkompostierung. f) Nachhaltigkeit Zur Bewertung der Kompostierung unter Planenabdeckungen unter √∂kologischen Gesichtspunkten wurden an Anlagen unterschiedlicher Verfahrenstechnik Kennzahlen zum Energieverbrauch erhoben. Die Untersuchung ergibt, da√ü der kumulierte Energieaufwand der Planenkompostierung bei der Herstellung und im Betrieb im Vergleich zu den technisch aufwendigeren eingehausten Anlagen wesentlich geringer ist. Verglichen mit der einfachen offenen Mietenkompostierung schneidet die Planenkompostierung ebenfalls √ľberraschend gut ab. Dies liegt an der h√∂heren Durchsatzmenge der Planenanlage. Verg√§rungsanlagen schneiden dagegen unter energetischen Gesichtspunkten wesentlich besser ab, wenn der Energiegewinn durch die Strom- und W√§rmeproduktion ber√ľcksichtigt wird. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation K√ľhner, M. ; Sihler A. ; Fischer, K. (1996): M√∂glichkeiten und Perspektiven von Planenabdeckungen bei der offenen Mietenkompostierung. In: WIEMER K. & KERN, M. [Hrsg.]: Biologische Abfallbehandlung III - Kompostierung- Anaerobtechnik- Mechanisch-biologische Abfallbehandlung- Kl√§rschlammverwertung, S. 215 - 228, Baezea-Verlag, 1996, Witzenhausen K√ľhner, M. ; Sihler, A. (1996): Kompostierung unter semipermeablen Textilien, eine Alternative zu gehausten Anlagen ? In: Stuttgarter Berichte zur Abfallwirtschaft; Standort und Standpunkte zur Abfallwirtschaft als Instrument des Umweltschutzes, 70. Abfalltechnischen Kolloquiums, Band 65 , Erich-Schmidt-Verlag, Stuttgart K√ľhner M. (1997): Preiswerte Biom√ľllkompostierung unter semipermeablen Textilien. In: Abfallwirtschaft auf dem Weg zum Jahr 2005, XV. Umweltorientiertes Symposium, Dresden, 29.04.-30.04.97, Gutke Verlag K√∂ln K√ľhner, M. ; Fischer, K. (1997): Composting Below semi-permeable Covers as a Low Emissions, Low-Techand Low-Cost Procedure. In: ORBIT 97, Organic Recovery & Biological Treatment into the next millenium, International Conference, Harrogate, United Kingdom, 3.-5. 9. 1997 K√ľhner, M. ; Fischer, K. (1998): Kompostierung unter semipermeablen Planenabdeckungen als innovatives Low-Tech und Low-Cost Verfahren. In: Statusseminar zum F√∂rderschwerpunkt Bioabfallverwertung, 25/26 November 1998 K√ľhner, M. ; Fischer, K. (1999): Planenkompostierung als Alternative zur herk√∂mmlichen Bioabfallkompostierung: Theorie und Erfahrungen. In: Stuttgarter Berichte zur Abfallwirtschaft; Berichte aus der Praxis der Abfallwirtschaft, 75. Abfalltechnischen Kolloquiums, Band 71 , Erich-Schmidt-Verlag, Stuttgart K√ľhner, M. ; Zapirain, R. ; Martens, W. ; Philpp, W. ; Fischer, K. ; B√∂hm, R. (1999): Kompostierung unter semipermeablen Planenabdeckungen, eine M√∂glichkeit zur Emissionsminderung von mikrobiellen Aerosolen Stand von Wissenschaft, Forschung und Technik zu Siedlungshygienischen Aspekten der Abfallentsorgung und -verwertung, VDI-Schriftenreihe, Band 30 K√ľhner, M. ; Fischer, K. (1999): Kompostierung unter semipermeablen Planenkompostierung als Alternative zur herk√∂mmlichen Bioabfallkompostierung: Theorie und Erfahrungen. In: Stuttgarter Berichte zur Abfallwirtschaft; Berichte aus der Praxis der Abfallwirtschaft, 75. Abfalltechnischen Kolloquiums, Band 71 , Erich-Schmidt-Verlag, Stuttgart K√ľhner, M. ; Fischer, K. (1999): COMPOSTING BELOW SEMI-PERMEABLE COVERS: Applications and their ecological and economical assessment In: ORBIT 99, International Conference on Biological Treatment of Waste and the Environment, Weimar, United Kingdom, 2.-4. 9. 1999 Fazit In Anbetracht der deutlich geringeren Investitionskosten, dem wesentlich geringeren Energieaufwand und der effizienten Minderung von Geruchs- und Keimemissionen sind die Kompostierungsverfahren unter semipermeablen Planenabdeckungen eine interessante Alternative zu eingehausten Anlagen. Diese Systeme k√∂nnen sowohl als Intensiv- und Nachrotteeinheit bei der Optimierung und der Neuplanung von Anlagen als auch f√ľr eine Erg√§nzung (Nachrotteeinheit) von aeroben und anaeroben Anlagen eingesetzt werden. Haupts√§chlich die Flexibilit√§t und die vergleichsweise geringen Kosten machen diese Technik f√ľr den Markt besonders in Entwicklungs- und Schwellenl√§ndern interessant und wettbewerbsf√§hig.

√úbersicht

Telefon

0711/685-

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Bundesland

Baden-W√ľrttemberg

Fördersumme

300.677,97 ‚ā¨

Förderzeitraum

01.08.1996 - 22.06.2000