Nutzungsvarianten für Bioabfall Beschreibung der Varianten

Gesamthaft wurden 2002 von ca. 1'667'000 t biogenen Abfällen aus Haushaltungen, Gewerbe- und Dienstleistungsbetrieben ca. 748'000 t oder 45% vergärt oder kompostiert, ca. 210'000 t verfüttert und ca. 720'000 t gelangten über den Hausmüll in die Verbrennung [27].

Gastroabfälle werden in den kommenden Jahren verstärkt für eine bessere energetische Nutzung verfügbar, weil die gesetzlichen Bestimmungen keine Nutzung als Tierfutter mehr zulassen. Zusätzlich könnte mit geeigneten Massnahmen (wie z.B. Ausbau Sammelangebot, Information und Lenkungs-massnahmen) ein Teil der Grünabfälle, der heute in einer gängigen KVA entsorgt wird, einer energeti-schen besseren Nutzung zugeführt werden. Gemäss BiomassEnergie könnte rund die Hälfte der

heu-te kompostierheu-ten Mengen ebenfalls einer Vergärung zugeführt werden. Das zusätzliche Poheu-tential be-trägt ca 560'000 t oder 2.4 PJ/a.

Die funktionelle Einheit für alle Nutzungsvarianten ist „1 kg Bioabfall (mit 60% Wassergehalt)“. Ein Wassergehalt von 60% wird hier gewählt, da alle im ersten Teil dieses Projektes erstellten Datensätze ebenfalls von diesem Wassergehalt ausgehen. Damit wurden die nachfolgenden Nutzungsvarianten untersucht.

Tabelle 19 Darstellung der Varianten für den Vergleich der Nutzung von 1 kg Bioabfall in der Schweiz, sowie der resultierenden Energiemengen

Nutzung Datensätze Alternative Energieträger Menge Einheit Substituierte Datensätze Wärmeproduktion gem. Anga-ben im Kap.

MJ 1.25 Wärme &

Strom Nutzwärme, ab BHKW mit Gasmotor, Biogas, aus Bioabfall, Allokation Exergie, CH

4.2.1 kWh

0.202 Stromproduktion gem. Anga-ben im Kap.

Strom, ab BHKW mit Gasmotor, Biogas, aus Bioafall, Allokation Exergie, CH

4.2.1

Nutzwärme, ab BHKW mit Zündstrahlmo-tor, Biogas, aus Bioabfall, Allokation

Exer-gie, CH 4.2.1

kWh

0.242 Stromproduktion gem. Anga-ben im Kap.

Strom, ab BHKW mit Zündstrahlmotor, Biogas, aus Bioabfall, Allokation Exergie, CH

4.2.1 kg

0.712 gem. Angaben Kap. 4.2.5 kg

KVA, aktuell Entsorgung, Bioabfall, in

Kehrichtverbren-nung 1.0 kg

Wärmeproduktion gem. Anga-ben im Kap.

(CH-Durchschnitt)

Wärme, Bioabfall, ab Kehrichtverbrennung 0.4664 MJ

4.2.1

kWh Stromproduktion gem. Anga-ben im Kap.

Strom, Bioabfall, ab Kehrichtverbrennung 0.0405

4.2.1 -

1.0 kg Entsorgung in

KVA, modern Entsorgung, Bioabfall, in Kehrichtverbren-nung, Zukunft

Wärmeproduktion gem. Anga-ben im Kap.

2.772 MJ

(Kehrichtheiz-kraftwerk) Wärme, Bioabfall, ab

Kehrichtverbren-nung, Zukunft 4.2.1

kWh Strom, Bioabfall, ab Kehrichtverbrennung,

Zukunft Stromproduktion gem.

Anga-ben im Kap.

(Methan) Transport, Pkw, Methan, 96 Vol.-%, aus

Biogas, aus Bioabfall 4.2.2

kg 0.712

Gärgut gem. Angaben Kap. 4.2.5

kg 1.0

Entsorgungsdienstleistung -

Resultate

In Abbildung 113 ist der Nettonutzen der oben aufgeführten verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten von Bioabfall für die Umweltaspekte „Verbrauch an nicht-erneuerbaren Energieträgern“ (KEA, nicht erneuerbar) und „Treibhauspotential“ dargestellt.

- Sowohl beim KEA nicht erneuerbar, wie auch beim Treibhauspotential resultiert bei allen Nut-zungsformen (Wärme, Strom, Transport) von Bioabfall ein positiver Nutzen gegenüber der kon-ventionellen Wärme- und Stromproduktion, resp. der Transportnutzung.

- Die Verbrennung in heutigen KVA ergibt einen sehr geringen Nettonutzen bezüglich des KEA und der Reduktion der Treibhausgase, während die Vorteile der übrigen Nutzungen (BHKW und Methan für PKW) deutlich höher sind und in einer ähnlichen Grössenordnung liegen. Beim THP zeigt eine moderne KVA aufgrund ihres Wirkungsgrades leichte Vorteile gegenüber den BHKW sowie der PKW-Variante.

- Für die hier betrachtete moderne KVA zeigt sich dabei gegenüber der jüngsten Studie von Bio-masse Schweiz [45] ein klar anderes Bild: Die künftige KVA ist bezüglich KEA und Treibhauspo-tential den übrigen Varianten mindestens gleichwertig. Zurückzuführen ist dies einerseits auf un-terschiedliche Strom-und Wärmeausbeuten der zugrundeliegenden KVA (diese Studie: ther-misch 56.3%, Strom 16.7%; Biomasse Schweiz Bericht: therther-misch 55.5%, Strom 13.8%), ande-rerseits aber v.a. auf den Unterschied im TS-Gehalt (diese Studie: 40%; Biomasse Schweiz Be-richt: 20%) sowie damit verbunden, unterschiedliche Energieinhalte.

Nettonutzen (KEA, nicht-erneuerbar)

0 2 4 6 8

BHKW (Gasmotor) BHKW (Zündst'm.) KVA, aktuell moderne KVA PKW (Methan)

MJ / kg TS Grüngut

Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN

Nettonutzen (Treibhauspotential)

0 0.1 0.2 0.3

kg CO2-Äq / kg TS Grüngut

Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN

Abbildung 113 Nettonutzen (KEA nicht-erneuerbar / Treibhauspotential) der verschiedenen Nutzungsvarianten von von 1 kg Bioabfall (Wassergehalt 60%) in der Schweiz. Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energieträgerträgers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz tradi-tioneller Energieträger.

Abbildung 114 zeigt den Nettonutzen bei einer Betrachtung mit aggregierenden Methoden (UBP’06 resp. EI’99).

Nettonutzen (UBP'06 & EI'99)

-4.E-02 -3.E-02 -2.E-02 -1.E-02 0.E+00 1.E-02 2.E-02 BHKW (Gasmotor)

BHKW (Zündst'm.) KVA, aktuell moderne KVA PKW (Methan)

EI'99-Pt / kg TS Grüngut

-1200 -900 -600 -300 0 300 600

UBP-Pt / kg TS Grüngut

EI'99 MIN EI'99 MAX UBP'06 MIN UBP'06 MAX

Abbildung 114 Nettonutzen (Gesamtbeurteilung mit UBP’06 resp. Eco-indicator’99) der verschiedenen Nutzungsmög-lichkeiten 1 kg Bioabfall (60% Wasser). Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energieträgerträgers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz traditioneller Energie-träger.

- Nur gerade die Bewertung mit EI’99 der Fälle Treibstoffproduktion sowie Verbrennung in einer modernen KVA zeigt einen Nettonutzen – alle anderen Varianten zeigen für den EI’99 keinen Nettonutzen – sondern einen Nettoschaden! Begründung: Während bei den Substitutionssze-narien die durch das Gärgut ersetzten Düngemittel eine Belastung in einer ähnlichen Grössen-ordnung wie die Energieproduktion (Strom / Wärme) aufweist, so zeigt die Nutzung des Gärgu-tes aufgrund der enthaltenen Schwermetalle eine höhere Umweltbelastung als die Nutzung des produzierten Biogases.

- Der gleiche Sachverhalt führt dazu, dass bei der Betrachtung mit UBP’06 alle Szenarien einen Nettoschaden und keinen Nettonutzen aufweisen.

Abbildung 115 zeigt den Nettonutzen bei einer Betrachtung mit einer Reihe von verschiedenen Mid-point-Indikatoren.

Nettonutzen (Atemwegserkrankungen)

-2.E-03 -1.E-03 0.E+00 1.E-03 2.E-03 3.E-03 BHKW (Gasmotor)

BHKW (Zündst'm.) KVA, aktuell moderne KVA PKW (Methan)

EI-99-Punkte / kg TS Grüngut

Nettonutzen (Sommersmog)

-6.E-05 -3.E-05 0.E+00 3.E-05 6.E-05 kg C2H4-Äq / kg TS Grüngut

Nettonutzen (Versauerung)

-6.E-04 -4.E-04 -2.E-04 0.E+00 2.E-04 4.E-04 kg SO2-Äq / kg TS Grüngut

Nettonutzen (Eutrophierung)

-4.E-03 -3.E-03 -2.E-03 -1.E-03 0.E+00 BHKW (Gasmotor)

-3.E-03 -2.E-03 -1.E-03 0.E+00 1.E-03 m3 / kg TS Grüngut

Nettonutzen (Landnutzung)

-1.E-02 0.E+00 1.E-02 2.E-02 3.E-02 4.E-02 m2 * a / kg TS Grüngut

Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN

Abbildung 115 Nettonutzen (verschiedene Midpoint-Indikatoren – siehe Kapitel 2.8) der verschiedenen Nutzungsvari-anten von 1 kg Bioabfall (60% Wasser). Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energieträgerträgers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz traditioneller Energie-träger.

- Bei den Midpoint Betrachtungen ergibt sich ein sehr viel komplexeres Bild. Bei allen Nutzungsva-rianten ein negatives Bild zeigt die Eutrophierung. Auch alle anderen Faktoren – mit Ausnahme der Landnutzung – zeigen zumindest für einen Teil der untersuchten Varianten einen Netto-schaden statt einem Nettonutzen.

- Bei der Landnutzung zeigen die drei Varianten mit genutztem Gärgut einen sehr hohen Netto-nutzen aufgrund der nicht benötigten Fläche für Stroh und Torf (deren Einträge werden, neben einer Reihe von Mineraldüngern, durch das Gärgut ersetzt).

Fazit

- Die energetische Nutzung von Bioabfall ist aus der Sicht des kumulierten Energiebedarfes und des Treibhausgaspotentials gegenüber der herkömmlichen Energieproduktion sinnvoll: Sie weist

eine positive Energiebilanz auf und führt zu einer verminderten Treibhausgasbelastung. Die Nut-zung in einem BHKW, die Methanisierung mit anschliessender TransportnutNut-zung sowie das Verbrennen in einer modernen KVA sind dabei am Vorteilhaftesten.

- Grosse Vorbehalte bestehen generell bezüglich der Nutzung allerdings, wenn man die Gesamt-beurteilung nach UBP’06 resp. EI’99 betrachtet. Die Ursache dafür liegt in der Schwermetallbe-lastung des Gärgutes, welches in der Landwirtschaft eingesetzt wird.

- Ungünstig ist die Verbrennung in einer aktuellen KVA sowohl aus energetischer Sicht wie aus Sicht eine ökologischen Gesamtbeurteilung. Eine moderne KVA kommt zwar in den Bereich der BHKWs heutiger Generation, es sind jedoch auch bei der Biogas-Produktion weitere technologi-sche Entwicklungen zu erwarten.

- Es kann generell gesagt werden, dass der Wassergehalt (resp. TS-Gehalt) dieses Abfalls einen entscheidenden Einfluss auf das Resultat hat – je höher der Wassergehalt desto geringer der Energieinhalt und damit auch desto geringer der Nettonutzen bei der Verbrennung von dieser Art von Abfall in einer KVA. Die hier gezeigten Resultate haben somit nur Ihre Gültigkeit für den hier benutzten Wassergehalt – weist ein solcher Abfall einen viel tieferen oder einen viel höheren Wassergehalt auf, so lässt sich dieses Resultat hier nicht mehr anwenden.

4.4.6 Nutzungsvarianten für Klärschlamm

Im Dokument ÖKOBILANZ VON ENERGIEPRODUKTEN: (Seite 155-159)