Einﬂuss der Mitverbrennung von Abfällen in deutschen Zementwerken auf die Abgasemission

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Einfluss der Mitverbrennung von Abfällen in deutschen Zementwerken auf die Abgasemission

Harald Schönberger und Josef Waltisberg

1. Abfall-basierte Rohstoffe ...873

2. Abfall-basierte Brennstoffe ...876

2.1. Definition ...876

2.2. Rechtliche Gesichtspunkte ...877

2.3. Art und Mengen eingesetzter alternativer Brennstoffe ...878

2.3.1. Entwicklung ...878

2.3.2. Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen und seine Regulierung ...882

2.4. Ökobilanz-Betrachtungen ...893

3. Auswirkungen der Abfallmitverbrennung auf die Abgasemissionen ...894

3.1. TOC, CO und Benzol ...894

3.1.1. Rechtliche Regelung und Umsetzung ...894

3.1.2. Emissionen aus den Rohmaterialien ...900

3.1.3. Emissionen aus Abfall-basierten Rohmaterialkomponenten ...901

3.1.4. Einfluss einer Sekundärfeuerung ...901

3.1.5. TOC- und CO-Emissionen der Deutschen Zementindustrie in den Jahren 2008, 2009 und 2010 ...902

3.1.6. Benzol ...907

3.1.7. Zusammenhang zwischen der CO- und der SO₂-Emission ...908

3.1.8 Zusammenhang zwischen der CO-, der SO₂-Emission und der NO_x-Emission ...909

3.1.9. Schlussfolgerungen ...910

3.2. Quecksilber ...911

3.2.1. Generelle Erkenntnisse ...911

3.2.2. Quecksilber-Emissionen der Deutschen Zementindustrie in den Jahren 2008, 2009 und 2010 ...915

4. Schlussfolgerungen ...920

5. Literatur ...923

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Die Weltwirtschaft basiert auf riesigen Massenströmen. Die dabei hergestellten Pro- dukte werden als erwünschte Massenströme, während die Emissionsmassenströme in die Luft, ins Wasser, in den Boden (durch Abfälle) und die Abwärme als unerwünschte Massenströme betrachtet werden. Die Herstellung von Zement ist dafür ein anschau- liches Beispiel. Seine Produktion erfordert einen beträchtlichen Materialinput für den Klinkerbrennprozess. Der Klinker wird mit bestimmten Additiven gemischt wird, wodurch das Endprodukt, der Zement, erhalten wird (Bild 1).

Kühler

Zement Input

Natürliche/

herkömmliche Abfallbasierte herkömmliche (fossile) Abfallbasierte Hilfsmittel Strom

Wasser

Rohmühle

Vorwärmer

Drehrohr- ofen

Abgasemissionen Filterstaub

Klinker Zement- mühle

Additive und Abfälle

Luft Abgas

Luft

Output

Klinker- Brennprozess Roh-

stoffe

Brenn- stoffe

Zement wurde unverzichtbarer Bestandteil für den Bau von Gebäuden und Infrastruk- turelementen (Brücken, Tunnel, Dämme, Abwassersysteme, Kraftwerke usw.).Derzeit ist für ihn noch kein Ersatzstoff in Sicht.

Über die vergangenen Jahrzehnte hinweg war der Klinkerbrennprozess Gegenstand von Optimierungsbemühungen. Bezüglich des Umweltschutzes betraf das vor allem die Reduzierung des Energiebedarfs und die Minimierung der Abgasemissionen. Mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit lag der Fokus auf dem Ersatz von herkömmlichen, fossilen Brennstoffe durch billigere Alternativen, was vor allem den Einsatz Abfall- basierten Brennstoffen bedeutet, die einen hinreichend hohen Brennwert aufweisen.

Die Verbesserung des Umweltschutzes und die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit kann Hand in Hand gehen. Allerdings gibt es auch Fälle, bei denen in Abhängigkeit von den herrschenden Prozessbedingungen der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen mit erhöhten Emissionen, vor allem Abgasemissionen, verbunden ist.

Der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen wird auch als Abfallmitverbrennung bezeichnet. Dies schließt auch den Einsatz von Abfall-basierten Rohstoffen ein.

In diesem Papier werden die Abfall-basierten Rohstoffe kurz und die mengenmäßig weitaus bedeutenderen Abfall-basierten Brennstoffe etwas ausführlicher behandelt.

Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Abgasemissionen gelegt, da diese die Emis- sionssituation von Zementwerken deutlich dominieren.

Bild 1: Schema zum Input und Output von Anlagen zur Herstellung von Zement

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Mitte des Jahres 2013 sind die Emissionsdaten für die Jahre 2008-2010 aller 34 deutscher Zementwerke veröffentlicht worden¹, die die Grundlage bilden zur Klärung der Frage, welche Auswirkungen die Abfallmitverbrennung auf die Abgasemissionen hat.

Dazu wurden die veröffentlichten Emissionsdaten für die einzelnen Zementwerke ausgewertet. Wenn im Folgenden mehrfach auf die publizierten Emissionsdaten Bezug genommen wird, sind dabei stets die ausgewerteten Daten gemeint.

1. Abfall-basierte Rohstoffe

Natürliche Rohstoffe können durch geeignete, gegebenenfalls aufbereitete, Abfälle substituiert werden. In diesen Fällen spricht man von Abfall-basierten Rohstoffen, die wie folgt definiert werden können: Ausgewählte Abfälle und Nebenprodukte, die brauch- bare Mineralien wie Calcium, Aluminium oder Eisen enthalten, können in Klinkeröfen zum Einsatz kommen und natürliche Rohstoffe wie Kalkstein, Ton, Mergel, Kreide und andere ersetzen [58].

Die chemische Eignung von Abfall-basierten Rohstoffen ist wichtig, da sie den für die Klinkerherstellung erforderlichen Inhaltsstoffen entsprechen müssen. Die an erster Stelle stehenden Elemente sind Calcium (üblicherweise als Calciumcarbonat), Silicium, Aluminium und Eisen, aber auch Schwefel, Alkalien und weitere, die entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung in verschiedene Gruppen eingeteilt werden können. Der Einsatz von Abfall-basierten Rohstoffen kann auch die Substitution von Schwefel und seinen Verbindungen beinhalten [4]. Das Verhältnis von natürlichen zu Abfall-basierten Rohstoffen liegt seit langem auf niedrigem Niveau. Im Jahre 1998 betrug es 11,8 Prozent und steigerte sich bis 2010 auf 14,1 Prozent [55]; dabei machte davon allein granulierte Hochofenschlacke achtzig Prozent aus. Die Details zu dieser Entwicklung ergeben sich aus Tabelle 1.

Die Abfall-basierten Rohstoffe gelangen in den Drehrohrofen oder Kalzinator über den Rohmehlpfad, den Ofeneinlauf und/oder den Kalzinator direkt. Im Zuge der Aufheizung im Vorwärmer können daraus organische Stoffe freigesetzt werden, da diese aufgrund der anfangs noch niedrigeren Temperaturen nicht vollständig zersetzt werden [4]. Der Einsatz von Abfall-basierten Rohstoffen muss dahingehend über- prüft und die geeignete Aufgabestelle ermittelt werden. Dies erfolgt am besten mit dem sogenannten Austreibungsversuch [57, 60]. Dabei ist es für bestimmte Anfälle wie Industrieschlämme, Aschen aus Feuerungsanlagen, Gießereialtsande oder Stra- ßenreinigungsgut bedeutsam, neben dem Summenparameter TOC auch organische Einzelstoffe, wie z.B. Benzol (z.B. mittels GC/MS) zu bestimmen.

1 Der Bundesverband Bürgerinitiativen Umweltschutz e.V. (BBU) mit Sitz in Bonn hat im Sommer 2013 die Emissionsdaten aller 34 deutschen Zementwerke für die Jahre 2008-2010, für einige wenige Werke auch für 2011, unter http://www.bbu-online.de/Arbeitsbereiche/Umweltinformationesrecht/Arbeitsbereiche%20Um- weltinformationsrecht.html veröffentlicht. Bei diesen Daten handelt es sich um die Emissionsdaten, die von den deutschen Zementwerken kontinuierlich gemessen wurden und bei den zuständigen Behörden mittels des Instrumentes des Umweltinformationsrechts erhoben wurden. Sie wurden für die einzelnen Zementwerke ausgewertet. Sofern in diesem Beitrag auf die publizierten Emissionsdaten Bezug genommen wird, sind dabei stets die ausgewerteten Daten gemeint.

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Tabelle 1: Mengen an Abfall-basierten Rohstoffen, die in deutschen Zementwerken von 1998 bis 2011 zum Einsatz kamen

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Klasse Abfall-basierte Rohstoffe –

relevante Beispiele

Ca Calcium-haltige Abfälle 180 117 264 396 267 283 101

s+ALKSCHLËMMEAUSDER4RINK und Abwasseraufbereitung s+ALKHYDRAT

s0ORENBETONGRANULAT s#ALCIUMmUORID Si Silicium-haltige Abfälle

Gießereialtsand 100 140 137 111 135 148 151

Si-Al Calcium- oder Aluminium-haltige Abfälle

"ENTONIT+AOLINIT

2àCKSTËNDEAUSDER+OHLEVERARBEITUNG

Fe Eisen-haltige Abfälle aus der Eisen-

und Stahlindustrie, wie 170 170 321 198 152 131 93

s+IESABBRAND s6ERUNREINIGTES%RZ

s%ISENOXID&LUGASCHE'EMISCH s3TAHLWERKSSTËUBE

s7ALZZUNDER

Si–Al–Ca Silicium/Aluminium/Calcium-haltige Abfälle

Hüttensand 4600 4900 5200 4650 4650 4760 5110

Flugasche 390 300 329 322 327 325 378

Ölschiefer 340 356 220 186 181 149 164

4RASS

Andere Abfall-basierte Si-Al-Ca-haltige

Stoffe wie: 300 443 354 247 229 234 170

s0APIERRESTOFFE

s!SCHENAUS6ERBRENNUNGSPROZESSEN s-INERALISCHE2ESTSTOFFE

Z"ÚLVERUNREINIGTE"ÚDEN Al Aluminium-haltige Abfälle aus der

-ETALLINDUSTRIEWIE

s!UFBEREITUNGSRàCKSTËNDEVON3ALZSCHLACKEN s!LUMINUMHYDROXID

S Schwefel-haltige Abfälle

'IPSAUSDER2AUCHGASENTSCHWEFELUNG

!NDERER'IPSAUSDERCHEMISCHEN

UND+ERAMIKINDUSTRIE

F Fluor-haltige Abfälle

CaF₂&LUORHALTIGE2àCKSTËNDE

(5)

Tabelle 1: Mengen an Abfall-basierten Rohstoffen, die in deutschen Zementwerken von 1998 bis 2011 zum Einsatz kamen – Fortsetzung –

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Klasse Abfall-basierte Rohstoffe –

relevante Beispiele

Ca Calcium-haltige Abfälle 97 95 118 82 64 62 51

s+ALKSCHLËMMEAUSDER4RINK und Abwasseraufbereitung s+ALKHYDRAT

s0ORENBETONGRANULAT s#ALCIUMmUORID Si Silicium-haltige Abfälle

Gießereialtsand 117 149 164 151 101 148 159

Si-Al Calcium- oder Aluminium-haltige Abfälle

"ENTONIT+AOLINIT

2àCKSTËNDEAUSDER+OHLEVERARBEITUNG Fe Eisen-haltige Abfälle aus der Eisen-

und Stahlindustrie, wie 111 137 128 149 110 92 106

s+IESABBRAND s6ERUNREINIGTES%RZ

s%ISENOXID&LUGASCHE'EMISCH s3TAHLWERKSSTËUBE

s7ALZZUNDER

Si–Al–Ca Silicium/Aluminium/Calcium-haltige Abfälle

Hüttensand 5001 6400 6602 6430 4480 5365 5844

Flugasche 348 392 387 456 311 316 321

Ölschiefer 195 313 233 227 230 263 168

4RASS

Andere Abfall-basierte Si-Al-Ca-haltige

Stoffe wie: 173 107 91 3 50 39 21

s0APIERRESTOFFE

s!SCHENAUS6ERBRENNUNGSPROZESSEN s-INERALISCHE2ESTSTOFFE Z"ÚLVERUNREINIGTE"ÚDEN Al Aluminium-haltige Abfälle aus der

-ETALLINDUSTRIEWIE

s!UFBEREITUNGSRàCKSTËNDEVON3ALZSCHLACKEN s!LUMINUMHYDROXID

S Schwefel-haltige Abfälle

'IPSAUSDER2AUCHGASENTSCHWEFELUNG

!NDERER'IPSAUSDERCHEMISCHEN UND+ERAMIKINDUSTRIE

F Fluor-haltige Abfälle

CaF₂&LUORHALTIGE2àCKSTËNDE

Quelle: VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 1998 bis 2011

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Beispielsweise sollten die vergleichsweise hohe Gehalte an organischen Stoffen auf- weisenden Gießereialtsande in den Ofeneinlauf dosiert werden und nicht mit dem Rohmehl dem Ofensystem zugeführt werden.

Zusammenfassend sollten bei der Auswahl und Einsatz von Abfall-basierten Rohstoffen folgendes beachtet werden:

t %JF"CGBMMCBTJFSUFO3PITUPČFTPMMUFOQSJNÊSBVTEFO,MJOLFSFMFNFOUFOCFTUFIFO t %JF,PO[FOUSBUJPOBOĘàDIUJHFOVOEIPDIĘàDIUJHFO4DIXFSNFUBMMFO

(Thallium und Quecksilber) ist zwingend zu berücksichtigen

t %JFSFHFMNÊJHFÃCFSQSàGVOHEFS"CGBMMCBTJFSUFO3PITUPČFNJUUFMTSFQSÊTFOUBUJ- ver Probenahme und Analytik (einschließlich Durchführung des Austreibungsver- suchs und Bestimmung von organischen Einzelstoffen zusätzlich zum Summenpa- rameter TOC.

2. Abfall-basierte Brennstoffe 2.1. Definition

Abfall-basierte Brennstoffe sind solche, die nicht fossile oder Primärbrennstoffe sind.

Eine genauere Definition wurde vom World Business Council formuliert:

Bild 2: Zusammenstellung und Zuordnung der im Zusammenhang mit Abfall-basierten Stoffen verwendeten Begriffe

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Ausgewählte Abfälle oder Nebenprodukte mit einem verwertbaren Heizwert können in Drehrohröfen zum Brennen von Klinker zum Ersatz von fossilen Brennstoffen, wie z.B. Kohle, dann zum Einsatz kommen, wenn sie strenge Spezifikationen einhalten. In einigen Fällen können sie nur nach einer auf den Klinkerbrennprozess zugeschnittenen Vorbehandlung eingesetzt werden [58]. Bezüglich Abfall-basierter Brennstoffe gibt es im Deutschen und Englischen eine Vielzahl von Begriffen, die in deutscher Sprache in Bild 2 zusammengestellt sind. Diese Zusammenstellung ist ein Vorschlag für eine geeignete Zuordnung der verwendeten Begriffe und soll zur terminologischen Klarheit beitragen.

Nach dem vorstehenden Schema sind die Begriffe Abfall-basierte Brennstoffe, Sekun- därbrennstoffe (im Gegensatz zu Primärbrennstoffen) und Ersatzbrennstoffe (zum Ersatz von Primärbrennstoffen) synonym. ‘Refuse derived fuels (RDF)‘ ist ein im Eng- lischen vielfach verwendeter Terminus, für den allerdings keine rechtliche Definition besteht und für den unterschiedliche Interpretationen innerhalb Europa bestehen [14].

2ECHTLICHE'ESICHTSPUNKTE

Abfall-basierte Brennstoffe werden aus Abfällen gewonnen. Sie verlieren dabei ihren Abfallstatus nicht, d.h. sie bleiben Abfälle. Werden sie verbrannt oder mitverbrannt fallen sie unter die Abfallverbrennungsrichtlinie (WID) [19]². Allerdings wurde mit der europäischen Abfallrahmenrichtlinie im Jahre 2008 (WFD) [18, 61] ein neuer rechtlicher Rahmen eingeführt, nach dem ein Abfall (z.B. ein Abfallbrennstoff oder irgendein anderer Abfall), der für eine mögliche Wiederverwertung zurückgewonnen wurde oder zur Verfügung steht, seine Abfalleigenschaft verlieren kann³. Würden danach Abfall-basierte Brennstoffe die Abfalleigenschaft verlieren, würden die Anlagen zu ihrer Verbrennung oder Mitverbrennung, wie beispielsweise Zementwerke, Groß- feuerungsanlagen oder Hochöfen nicht mehr unter den Geltungsbereich der Abfallver- brennungsrichtlinie fallen. Allerdings fallen die erwähnten Anlagen in Abhängigkeit von ihrer Kapazität unter die Großfeuerungsanlagenrichtlinie (nun integriert in die IED als Kapitel III), die IVU-Richtlinie (nun integriert in die IED als Kapitel II) oder unter die nationale Gesetzgebung der Mitgliedsstaaten. Bislang hat noch kein Abfall seine Abfalleigenschaften verloren und so sind Abfall-basierte Brennstoffe nach wie vor Abfälle [18, 13].

2 Die Abfallverbrennungsrichtlinie ist zum 7. Januar 2014 aufgehoben, da sie als Kapitel IV in die Industriee- missionsrichtlinie (IED) integriert wurde [17]. Das gleiche gilt sowohl für die IVU-Richtlinie [16] als auch für die Großfeuerungsanlagenrichtlinie, die als Kapitel II bzw. als Kapitel III in die IED integriert wurde.

3 Der Wortlaut von Artikel 6 Abs. 1 der Europäischen Abfallrahmenrichtlinie lautet: „Bestimmte festgelegte Abfälle sind nicht mehr als Abfälle im Sinne von Artikel 3 Buchstabe a anzusehen, wenn sie ein Verwertungsverfah- ren, wozu auch ein Recyclingverfahren zu rechnen ist, durchlaufen haben und spezifische Kriterien erfüllen, die gemäß den folgenden Bedingungen festzulegen sind: a) Der Stoff oder Gegenstand wird gemeinhin für bestimmte Zwecke verwendet; b) es besteht ein Markt für diesen Stoff oder Gegenstand oder eine Nachfrage danach; c) der Stoff oder Gegenstand erfüllt die technischen Anforderungen für die bestimmten Zwecke und genügt den bestehenden Rechtsvorschriften und Normen für Erzeugnisse und d) die Verwendung des Stoffs oder Gegenstands führt insgesamt nicht zu schädlichen Umwelt- oder Gesundheitsfolgen. Die Kriterien enthalten erforderlichenfalls Grenzwerte für Schadstoffe und tragen möglichen nachteiligen Umweltauswirkungen des Stoffes oder Gegenstands Rechnung“.

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Nach einer Studie zur Implementierung des vorgenannten Artikels 6 Abs. 1 der Ab- fallrahmenrichtlinie erscheint es möglich, für folgende Abfall-basierte Brennstoffe, Kriterien für das Ende der Abfalleigenschaft zu definieren:

t 5JFSJTDIFT'FUU t 4QFJTFÚMVOEGFUU t "MUIPM[

t ,VOTUTUPČBCGBMM

t "MUSFJGFOVOE(VNNJBCGÊMMF t "MUQBQJFS

t "MULMFJEFSVOE5FYUJMBCGÊMMF

t Clean refuse-derived fuel (RDF) sind Abfall-basierte Brennstoffe, die aus nicht ge- fährlichen, sauberen und getrennt gesammelten Abfällen und Produktionsrück- ständen bestehen [40]. In einer von einem Forschungsinstitut der Europäischen Kommission finanzierten Studie wurden Abfall-basierte Brennstoffe als potenzielle Kandidaten für Anfälle, für den das Ende der Abfalleigenschaft definiert werden kann [25].

Österreich hat bereits Kriterien für das Ende der Abfalleigenschaft von Abfall-basierten Brennstoffen festgelegt. Dafür hat das österreichische Bundesministerium für Land- wirtschaft, Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft zunächst unverbindliche Regelungen getroffen [1]. Sie enthalten Kriterien für die Mitverbrennung von Abfällen.

Durch die Integrierung in die österreichische Abfallverbrennungsverordnung wurden die Regelungen Ende 2010 rechtlich verbindlich [2]. Diese Verordnung enthält Grenzwerte als Mediane und 80-Perzentilwerte für die Beurteilung des Endes der Abfalleigenschaft für folgende Parameter: Antimon, Arsen, Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Quecksilber, Schwefel und Chlor.

Portugal beabsichtigt ebenfalls (oder hat es schon getan), für high quality refuse-derived fuel (RDF) die Abfalleigenschaft zu beenden [34]. Italien hat gleiches für high quality solid recovered fuels vor [24]. Zwei Umwelt-Nichtregierungsorganisationen (European Environment Bureau, EEB und European Environmental Citizens Organisation for Standardisation, ECOS) haben diese Absichten stark kritisiert und die Europäische Kommission aufgefordert, die italienische Gesetzesinitiative abzulehnen [15]. Es ist nicht bekannt, ob weitere Mitgliedsstaaten mittlerweile Regelungen für das Ende der Abfalleigenschaft für bestimmte Abfälle eingeführt haben.

!RTUND-ENGENEINGESETZTERALTERNATIVER"RENNSTOFFE

%NTWICKLUNG

Der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen ist vor allem in Mittel- und Nordeuropa vorangetrieben worden. Dies ergibt sich auch aus Bild 3, die die Anteile Abfall-basierter

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Nach Bild 3 weist die Niederlande den höchsten Substitutionsgrad auf. Allerdings gibt es dort nur ein Zementwerk; insofern ist dieser Prozentsatz nicht repräsentativ. In Deutschland liegt der Mittelwert für alle 34 Standorte mit Klinkerproduktion für das Jahr 2007 bei 52 Prozent. Dabei gibt es mehrere Werke mit einer Substitutionsrate von hundert Prozent, d.h. diese setzen ausschließlich Abfall-basierte Brennstoffe ein. Vor diesem Hintergrund können aus den in Deutschland gemachten Erfahrungen und den gewonnenen Erkenntnissen wichtige Schlüsse gezogen werden. Die Substitutionsrate hat sich in Deutschland in den vergangenen 25 Jahren kontinuierlich erhöht (Bild 4).

Dabei wurde in den Jahren 2010 bis 2011 erstmals eine Stagnation registriert.

Bild 3: Anteile an Abfall-basierten Brennstoffen am thermischen Input von Anlagen zur Herstellung von Klinker in verschiedenen Industrieländern weltweit für das Jahr 2007

Quellen:

Cement Association of Canada: Canadian Cement Industry, Sustainability Report 2010, 2011

Vereinigung der österreichischen Zementindustrie (VÖZ), Emissionen aus Anlagen der österreichischen Zementindustrie, Berichtsjahr 2010, 2011

Verband der Schweizerischen Zementindustrie, Zement – Kennzahlen 2011, 2012

HeidelbergCement Northern Europe, Energy and climate; http://www.heidelbergcement.com/no/en/country/sustainability/ energy_

climate.htm, accessed 8 August 2012

VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V., Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2007, 2008 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

Substitutionsrate thermischer Energie durch den EInsatz Abfall-basierter Brennstoffe %

NiederlandeDeutschland

Schweiz

Norwegen Schweden

Polen USA Japan

Australien Italien Kanada

Europa Großbritannien Frankreich Tschechoslowakei

Österreich 0

Brennstoffe am thermischen Input als Mittelwerte für verschiedene Industrieländer weltweit für das Jahr 2007 wiedergibt.

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Bild 4: Anteil an Abfall-basierten Brennstoffen am thermischen Input der deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung von 1987 bis 2011

Quellen:

Scheuer, A., Utilization of alternative fuels and raw materials (AFRs) in the cement industry, Cement International 1, No. 1, 48-66, 2003

VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 1998, 1999 VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2011, 2012

Wirthwein, R.; Emberger, B., Burners for alternative fuels utilisation – optimisation of kiln firing systems for advanced alternative fuel co-firing, Cement International 8 (2010) No. 4, 42-47

Die wichtigsten dabei eingesetzten Abfall-basierten Brennstoffe sind in Tabelle 2 zusammengestellt und in Bild 5 visualisiert.

70 60 50 40 30 20 10

Anteil an Abfall-basierten Brennstoffen

%

0

1987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011

Tabelle 2: Art und Menge der Abfall-basierten Brennstoffe, die in deutschen Anlagen zur Klinker- herstellung im Zeitraum 1998 bis 2011 eingesetzt wurden

Abfall-basierte Brennstoffe 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 t/a

Altreifen 229 236 248 237 225 247 290

Altöl 168 181 140 128 125 116 100

&RAKTIONENAUS)NDUSTRIE'EWERBEABFËLLENWIE +UNSTSTOFFE0APIER4EXTILIENETC

:ELLSTOFF0APIERUND0APPE

+UNSTSTOFFE

6ERPACKUNGEN

!BFËLLEAUSDER4EXTILINDUSTRIE

Sonstige 250 231 269 410

(11)

Aus Tabelle 2 und Bild 5 ergibt sich, dass die Einsatzmengen einiger Abfall-basierter Brennstoffe recht konstant ist, wie für Altreifen und Abfalllösemittel, während die Mengen für andere, insbesondere für Sonstige Fraktionen aus Industrie-/Gewerbeab- fällen, Kunststoffe als Fraktion von Industrie-/Gewerbeabfällen und Klärschlämme in den vergangenen Jahren stark angestiegen sind. Im Gegensatz dazu sind die Einsatz- mengen anderer Abfall-basierter Brennstoffe, wie Tiermehle und –fette, Altöl, Altholz und Zellstoff/Papier/Pappe deutlich gesunken.

Tabelle 2: Art und Menge der Abfall-basierten Brennstoffe, die in deutschen Anlagen zur Klinker- herstellung im Zeitraum 1998 bis 2011 eingesetzt wurden – Fortsetzung –

4IERMEHLEUNDFETTE

!UFBEREITETE&RAKTIONENAUS3IEDLUNGSABFËLLEN

!LTHOLZ

Abfalllösemittel 18 24 31 33 41 48 72

Bleicherde 13 13 23 29 15 20 11

+LËRSCHLAMM

4EPPICHABFËLLE

Sonstige, wie 84 82 176 8 12 17 20

Ölschlamm

/RGANISCHE$ESTILLATIONSRàCKSTËNDE

Abfall-basierte Brennstoffe 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 t/a

Altreifen 288 265 289 266 245 253 286

Altöl 92 69 85 80 73 61 66

&RAKTIONENAUS)NDUSTRIE'EWERBEABFËLLENWIE +UNSTSTOFFE0APIER4EXTILIENETC

:ELLSTOFF0APIERUND0APPE

+UNSTSTOFFE

6ERPACKUNGEN

!BFËLLEAUSDER4EXTILINDUSTRIE

Sonstige 567 754 907 936 911 931 1.096

4IERMEHLEUNDFETTE

!UFBEREITETE&RAKTIONENAUS3IEDLUNGSABFËLLEN

!LTHOLZ

Abfalllösemittel 101 93 100 102 81 98 104

Bleicherde 11 4

+LËRSCHLAMM

4EPPICHABFËLLE

Sonstige, wie 28 32 90 175 78 146 125

Ölschlamm

/RGANISCHE$ESTILLATIONSRàCKSTËNDE

Quelle: VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 1998 bis 2011

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%INSATZVON!BFALLBASIERTEN"RENNSTOFFENUNDSEINE2EGULIERUNG

Die Zusammensetzung der in Tabelle 2 und Bild 4 genannten Abfall-basierten Brenn- stoffe ist unterschiedlich genau. Während für Altreifen, Altholz, Altöl und Klärschlamm die Zusammensetzung ziemlich genau angegeben werden kann und diese recht stabil ist, kann sie für Abfallkunststoffe und aufbereitete Fraktionen aus Siedlungsabfällen beträchtlich schwanken; besonders die sonstigen Fraktionen aus Industrie- und Gewer- beabfällen setzen sich aus einem großen Spektrum unterschiedlicher Abfälle zusammen.

In Tabelle 3 sind als Übersicht die Abfall-basierten Brennstoffe zusammengestellt, die in den 34 deutschen Standorten zur Klinkerherstellung eingesetzt werden. Diese Zusammenstellung erfolgte auf der Grundlage der verfügbaren immissionsschutzrechtlichen Genehmigungen, die zusammen mit den Emissionsdaten im Sommer 2013 veröffentlicht wurden⁴. Auf dieser Grundlage sind in Tabelle 3 die öffentlich verfügba- ren Informationen nach Bundesländern, zuständigen Behörden und den Betreibern zusammengestellt. Die Auswertung dieser Tabelle ergibt, dass:

Bild 5: Entwicklung des Einsatzes von Abfall-basierten Brennstoffen in deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung von 1998 bis 2011, die in Tabelle 2 aufgeführten weniger bedeutsamen Abfall-basierten Brennstoffe, wie z.B. Verpackungen, Abfälle aus der Textilindustrie, Teppichabfälle und Bleicherde, sind in der Graphik nicht berücksichtigt.

Quelle: VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 1998 bis 2012 Klärschlamm Altreifen

Tiermehle und Tierfette Sonstige wie Ölschlamm oder organische Destillations- rückstände

Abfalllösemittel Altöl

Altholz

Zellstoff, Papier und Pappe (Fraktionen aus Industrie-/

Gewerbeabfällen)

1998

Anteil Abfall-basierter Brennstoffe t/a

1.200

1.000

800

600

400

200

0

2000 2002 2004 2006 2008 2010

Sonstige (Fraktionen aus Industrie-/Gewerbeabfällen) Kunststoffe (Fraktionen aus Industrie-/Gewerbeabfällen) Aufbereitete Fraktionen aus Siedlungsabfällen

4 Der Bundesverband Bürgerinitiativen Umweltschutz e.V. (BBU) mit Sitz in Bonn hat im Sommer 2013 die bis 2010 verfügbaren immissionsschutzrechtlichen Genehmigungen aller 34 deutschen Zementwerke unter http://

www.bbu-online.de/Arbeitsbereiche/Umweltinformationesrecht/Arbeitsbereiche%20Umweltinformationsrecht.

html veröffentlicht.

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Tabelle 3:Informationen und Anforderungen zu den Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen, die in den 34 deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung eingesetzt werden; diese Angaben sind mittels der verfügbaren Genehmigungen zusammengestellt Lfd. Nr. Lfd. Nr. BundeslandLfd. Nr. Deutsche Anlagen zur Klinkerherstellung und der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen der Bundes-derundder länderzuständigenzuständigeStandorteName des Betreibers StandortArt der genehmigten AbfälleAnforderungen an Abfall-basierte BehördenBehördemitBrennstoffe Klinker- produktion 1 Baden- Württem- berg 20+ARLSRUHE(EIDELBERG#EMENT!',EIMEN+EINE)NFORMATIONINDENVERFàGBAREN+EINE!NFORDERUNGENINDEN 'ENEHMIGUNGENVERFàGBAREN'ENEHMIGUNGEN ,AFARGE:EMENT7ALZBACHTAL!LTREIFEN'UMMIABFËLLE&LUFF4IERMEHL+EINE!NFORDERUNGENINDENVERFàGBAREN Wössingen GmbH Genehmigungen 203TUTTGART3CHWENK:EMENT+'-ERGELSTETTEN"RENNSTOFFEAUS'EWERBEABFALLUNDWURDEEINÄBERWACHUNGSUND +OMMUNALABFALL+LËRSCHLAMM!LTHOLZ1UALITËTSMANAGEMENTKONZEPT +NOCHEN4IERnUND"LUTMEHLVORGESCHRIEBEN%SENTHËLT'RENZWERTE $INKELSPELZENFàR3CHWERMETALLEUNDDIEMAXIMALE Dosiermenge 204àBINGEN(EIDELBERG#EMENT!'3CHELKLINGEN"RENNSTOFFEAUS'EWERBEABFALLWURDEEINÄBERWACHUNGSUND +LËRSCHLAMM4IERMEHL1UALITËTSMANAGEMENTKONZEPTVORGE SCHRIEBEN%SENTHËLT'RENZWERTEFàR 3CHWERMETALLEUND"EGRENZUNGDER MAXIMALEN$OSIERMENGE (OLCIM'MB($OTTERNHAUSEN+EINE)NFORMATIONINDENVERFàGBAREN+EINE!NFORDERUNGENINDENVERFàGBAREN GenehmigungenGenehmigungen 3CHWENK:EMENT+'!LLMENDINGEN!LTREIFEN"RENNSTOFFAUS'EWERBEUNDWURDEEINÄBERWACHUNGSUND +OMMUNALABFALL'ARTENUND0ARK1UALITËTSMANAGEMENTKONZEPTVORGE ABFALL3PERRMàLLSCHRIEBEN%SENTHËLT'RENZWERTEFàR 3CHWERMETALLEUND"EGRENZUNGDER MAXIMALEN$OSIERMENGE

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Tabelle 3:Informationen und Anforderungen zu den Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen, die in den 34 deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung eingesetzt werden; diese Angaben sind mittels der verfügbaren Genehmigungen zusammengestellt – Fortsetzung – Lfd. Nr. Lfd. Nr. BundeslandLfd. Nr. Deutsche Anlagen zur Klinkerherstellung und der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen der Bundes-derundder länderzuständigenzuständigeStandorteName des Betreibers StandortArt der genehmigten AbfälleAnforderungen an Abfall-basierte BehördenBehördemitBrennstoffe Klinker- produktion 2 Bayern ,2!$ONAU-ËRKER:EMENT'MB((ARBURG!LTREIFEN!BFALLLÚSEMITTEL!LTÚLFESTER'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER 2IES"RENNSTOFFAUSDER,EDERUND4EXTILMETALLEN#HLORUND3CHWEFELUND VERARBEITUNGAUS+UNSTSTOFFUND"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIERMENGE 6ERPACKUNGSABFALL!LTHOLZ+LËRFàRVERSCHIEDENE!BFËLLE&ESTLEGUNGDER SCHLAMMMINERALÚLVERUNREINIGTEDURCHZUFàHRENDENÄBERWACHUNG Hilfsmittel ,2!-AIN3CHWENK:EMENT+'+ARLSTADT!LTREIFEN"RENNSTOFFAUS'EWERBE'RENZWERTEFàR 3PESSARTABFALL+LËRSCHLAMM4IERMEHLDEN'EHALTAN3CHWERMETALLEN#HLOR UND3CHWEFELUND"EGRENZUNGDER MAXIMALEN$OSIERMENGEFàRVERSCHIE DENE!BFËLLE&ESTLEGUNGDERDURCHZU FàHRENDENÄBERWACHUNG (EIDELBERG#EMENT!'4RIEFENSTEIN!LTREIFEN!BFALLLÚSEMITTELOHNE"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIER HALOGENIERTE6ERBINDUNGEN!LTÚLMENGEKEINE!NFORDERUNGENANDEN ZERKLEINERTEBITUMINÚSE$ACHPAPPE3CHADSTOFFGEHALTINDENVERFàGBAREN +UNSTSTOFFABFALL4EPPICHABFËLLE!BFALL'ENEHMIGUNGEN AUSDER0APIERINDUSTRIE4IERMEHL ,2!3àDBAYRISCHES0ORTLAND2OHRDORF!LTREIFEN"RENNSTOFFAUS'EWERBEABFALL"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIER 2OSENHEIM:EMENTWERK'EBR.EBENPRODUKTEAUSDER6ERPACKUNGSMENGEKEINE!NFORDERUNGENANDEN 7IESHÚCK#O'MB(PRODUKTIONmàSSIGE!BFALLBASIERTE3CHADSTOFFGEHALTINDENVERFàGBAREN "RENNSTOFFENICHTSPEZIlZIERT 'ENEHMIGUNGEN

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Tabelle 3:Informationen und Anforderungen zu den Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen, die in den 34 deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung eingesetzt werden; diese Angaben sind mittels der verfügbaren Genehmigungen zusammengestellt – Fortsetzung – Lfd. Nr. Lfd. Nr. BundeslandLfd. Nr. Deutsche Anlagen zur Klinkerherstellung und der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen der Bundes-derundder länderzuständigenzuständigeStandorteName des Betreibers StandortArt der genehmigten AbfälleAnforderungen an Abfall-basierte BehördenBehördemitBrennstoffe Klinker- produktion ,2!(EIDELBERG#EMENT!'"URGLENGENFELD!LTREIFENZERKLEINERTER'UMMIABFALL'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER 3CHWANDORF"RENNSTOFFAUS'EWERBEABFALL!LTHOLZMETALLEN#HLORUND3CHWEFELIM+LËR MIT3TEINKOHLETEERÚLIMPRËGNIERTESSCHLAMMDERàBERDEN(AUPTBRENNER (OLZ+LËRSCHLAMM#A&2HALTIGE+OHLEDOSIERTWERDENMUSS"EGRENZUNGDER ELEKTRODENMAXIMALEN$OSIERMENGEFàRVERSCHIE DENE!BFËLLE&ESTLEGUNGDERDURCHZU FàHRENDENÄBERWACHUNG ,2!0ORTLAND:EMENTWERKE3OLNHOFEN!LTREIFEN"RENNSTOFFAUS'EWERBEABFALL'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER 7EIENBURG'MB(#O+'4IERMEHLUNDnFETTMETALLEN#HLORUND3CHWEFELUND 'UNZEN"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIERMENGE HAUSENFàRVERSCHIEDENE!BFËLLE&ESTLEGUNGDER DURCHZUFàHRENDENÄBERWACHUNG 3 Brandenburg ,5!#EMEX/ST:EMENT2àDERSDORF'ROE6IELFALTUNTERSCHIEDLICHER!BFËLLE'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER "RANDENBURG'MB(WIE&LUFF!BFALLAUSDER0APIERPRODUKMETALLEN#HLORUND3CHWEFEL0#"UND TION+UNSTSTOFFABFALLAUCHVON0#0FàR"RENNSTOFFAUS+OMMUNALABFALL 6ERPACKUNGENAUSDEM2ECYCLING"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIERMENGE !LTHOLZUNDVIELEMEHRFàRVERSCHIEDENE!BFËLLE&ESTLEGUNGDER DURCHZUFàHRENDENÄBERWACHUNG 4 Hessen 20$ARMSTADT$YCKERHOFF!'!MÚNEBURG!BFALLLÚSEMITTEL"RENNSTOFFAUS+EINE!NFORDERUNGENINDENVERFàGBAREN !BFALL&LUFF 'ENEHMIGUNGEN

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Tabelle 3:Informationen und Anforderungen zu den Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen, die in den 34 deutschen Anlagen zur Klinkerherstellung eingesetzt werden; diese Angaben sind mittels der verfügbaren Genehmigungen zusammengestellt – Fortsetzung – Lfd. Nr. Lfd. Nr. BundeslandLfd. Nr. Deutsche Anlagen zur Klinkerherstellung und der Einsatz von Abfall-basierten Brennstoffen und Rohstoffen der Bundes-derundder länderzuständigenzuständigeStandorteName des Betreibers StandortArt der genehmigten AbfälleAnforderungen an Abfall-basierte BehördenBehördemitBrennstoffe Klinker- produktion 20+ASSEL:EMENTUND+ALKWERKE'ROENLàDERS&LUFF+LËRSCHLAMM4IERUND"LUTMEHL'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER /TTERBEIN'MB(#O-àSÚLHALTIGE"LEICHERDE&LUGASCHEMETALLEN#HLOR&LUORUND3CHWEFEL +''IEEREIALTSAND"EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIERMENGE !BFËLLE&ESTLEGUNGDERDURCHZUFàHREN DENÄBERWACHUNGFàRVERSCHIEDENE 3'!!(OLCIM!'(ÚVER'ROE6IELFALTUNTERSCHIEDLICHER!BFËLLE'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER (ANNOVER!BFALLSCHLàSSELNUMMERN WIEMETALLEN#HLORUND0#"0#$$&%/8 !BFALLLÚSEMITTELAUCHHALOGENIERTE "EGRENZUNGDERMAXIMALEN$OSIERMENGE !LTREIFEN4IERMEHL2UmàSSIGEFàRVERSCHIEDENE!BFËLLE&ESTLEGUNG CHEMISCHE!BFËLLEAUCHMITHALOGEDERDURCHZUFàHRENDENÄBERWACHUNG NIERTEN6ERBINDUNGEN (EIDELBERG#EMENT!'(ANNOVER"RENNSTOFFEAUS(OLZ0APIERUND0APPE'RENZWERTEFàRDEN'EHALTAN3CHWER FORMER4EUTONIA2INDENUND+ORKABFALL4EXTILABFËLLEMETALLEN&ESTLEGUNGEINES1UALITËTS :EMENT!' +UNSTSTOFFABFALL&ARBUND,ACKMANAGEMENTSYSTEMSUNDDER SCHLAMM!BFALLVOM"ESCHICHTENUNDDURCHZUFàHRENDENÄBERWACHUNG $RUCKENBELADENE!KTIVKOHLE VERBRAUCHTES)ONENAUSTAUSCHHARZ %INWEGKAMERASORGANISCHER!BFALL +LËRSCHLAMM4IERMEHL 6 Nordrhein- Westfalen ":2!RNSBERG7ITTEKIND(UGO%WITTE+EINE!NFORDERUNGENINDERVERFàG+EINE!NFORDERUNGENINDERVERFàGBAREN -IEBACH3ÚHNEBAREN'ENEHMIGUNG'ENEHMIGUNG