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Mitverbrennung Zementwerk
Wie reagieren die Zementwerksbetreiber auf die novellierte Klärschlammverordnung?
Erwin Schmidl
1. Der Zementprozess ...751
2. Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung ...753
3. Thermische Behandlung von Klärschlamm ...754
4. Eignung zur Mitverbrennung von Klärschlamm bei der Zementproduktion ...754
5. Aktueller Klärschlammeinsatz in der deutschen Zementindustrie...756
6. Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm ...757
7. Das ExtraPhos-Verfahren ...757
8. Fazit ...759
9. Quellen ...759 Die Zementproduktion ist ein extrem energieintensiver Prozess. Je nach eingesetztem Energieträger können die Brennstoffe bis zu 30 % der Herstellkosten verursachen.
Die Zementindustrie ist also gezwungen, laufend nach Möglichkeiten des Einsatzes von kostengünstigeren Brennstoffen zu suchen. Sie war eine der ersten Branchen, welche zur Reduktion des Einsatzes primärer Energieträger (Kohle, Öl oder Erdgas) Abfallstoffe als Brennstoffe einsetzte. In den 80er Jahren wurde erstmals über die Mitverbrennung von Altreifen und Altöl berichtet, denen später weitere Sekundärbrennstoffe folgten. Im Jahr 2015 wurden bereits gut 60 % der fossilen Energieträger durch alternative Brennstoffe substituiert. Einer dieser neuen Brennstoffe kann kommunaler Klärschlamm sein, der nach der novellierten Verordnung zur Klärschlammverwertung [2] zunehmend thermisch behandelt werden muss.
1. Der Zementprozess
Zement ist ein Baustoff, der infolge chemischer Reaktionen mit Wasser selbstständig erhärtet und danach sowohl an der Luft als auch unter Wasser fest und raumbeständig bleibt. Zement besteht aus fein gemahlenem Portlandzementklinker und Calciumsulfat (natürlicher Gips oder Gips aus Abgasentschwefelungsanlagen). Darüber hinaus kann Zement andere Hauptbestandteile wie unter anderem Hüttensand oder Kraftwerks- flugaschen enthalten.
Mitverbrennung Zementwerk
Der sogenannte Portlandzementklinker entsteht aus einem Rohstoffgemisch, das hauptsächlich Calciumoxid (CaO), Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Tonerde (Al2O3)) und Eisenoxid (Fe2O3) enthält (Bild 1). Kalkstein, Kreide und Ton oder deren natürlich vorkommendes Gemisch, der Kalksteinmergel, liefern diese chemischen Be- standteile. Das Calcium liegt in diesen Vorkommen in karbonatischer Form (CaCO3) vor und muss zunächst durch Kalzinierung in CaO und CO2 gespalten werden. Dies ist ein endothermer Prozess, wobei etwa 50 % der spezifischen Brennstoffenergie bei der Klinkerherstellung allein für diesen Schritt benötigt werden.
Damit der Zement die vorgegebenen Qualitätsanforderungen erfüllt, ist eine exakt definierte Rohmaterialzusammensetzung erforderlich. Abweichungen können nur in geringem Maße toleriert werden.
Beim Brennen des Rohmaterials bei 2.000 °C entstehen die charakteristischen Klin- kerminerale, die mit dem Sulfatträger im gemahlenen Zustand bei Wasserzugabe abbinden. Die Frühfestigkeit des Betons wird in erster Linie durch die Hydratation des Tricalciumsilicat (C3S, Alit) bestimmt, während das Dicalciumsilicat (C2S, Belit) für die Endfestigkeit maßgeblich ist.
Zur Herstellung von Zementklinker werden in Deutschland durchschnittlich etwa 2,9 GJ/t thermische Energie benötigt [6]. In 2015 belief sich der Brennstoffeinsatz der 55 deutschen Zementwerke bei einer Kapazität von etwa 32 Millionen t/a auf etwa 92,5 Millionen GJ/a. Etwa 63,4 % dieses Energieverbrauches wurden durch alternative Brennstoffe gedeckt [6].
Ton
Klärschlamm- asche
Sand SiO2
CaO 20
20
20 40
40
40 60
60
60 80
80
80 Al2O3 + Fe2O3
%-CaO
%-SiO
2
%-Al
2O
3 + Fe
2O
3
Mergel
Kreide Eisenerz
Bauxit Zementklinker
SiO2 17 % CaO 9 % Al2O3 + Fe2O3 12 % Na2O 1 % organischer Anteil:
50-60 % Brennstoff
Bild 1: Dreistoffdiagramm Zementklinker und Zusammensetzung der Klärschlamm-Trockenmasse Eine Erhöhung des Anteils alternativer Brennstoffe gilt in der Branche als ein wichtiger Hebel zur Minderung von CO2-Emissionen. Zum einen ist das auf den niedrigeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu Kohle zurückzuführen und zum anderen sind einige alternative Brennstoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, d.h. sie führen nicht zu einer Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre und werden als klimaneutral ge- wertet. Außerdem bietet die energetische Nutzung von alternativen Brennstoffen bei der Zementherstellung im Vergleich zu anderen Verwertungsverfahren die spezifische Besonderheit, dass sowohl der Energieinhalt als auch die mineralischen Komponenten der zurückbleibenden Aschen vollständig genutzt werden.
Mitverbrennung Zementwerk
Wie wirkt sich der in der Klärschlammasche enthaltene Phosphor auf die Klin- kerqualität aus? Die bislang bekannten Untersuchungen zum Einfluss steigender Phosphorgehalte in Klinkern auf die Klinkermineralogie, das Erstarrungsverhalten und die Festigkeitsentwicklung sind in ihren Aussagen widersprüchlich. Eindeutige Begrenzungen zum Phosphateintrag, der in der industriellen Praxis nicht überschritten werden soll, lassen sich nicht ableiten und hängen überwiegend von der chemischen Zusammensetzung des Rohmehlgemisches ab.
Ein hohes Phosphorangebot im Rohmehl führt in erster Linie dazu, dass den Klinker- phasen Calcium entzogen wird, da eine neue Verbindung (C3P) entsteht. Diese Phase führt mit dem C2S zu einer Mischkristallbildung, wobei die resultierenden Misch- phasen Calcium überstöchiometrisch einbauen können. Dieses Calcium fehlt für die Reaktion des Belit (C2S) zum Alit (C3S). Es zeigte sich jedoch, dass eine Anhebung des Kalkstandards im Rohmehl den mit einem Phosphateinbau verbundenen Rückgang an Alit kompensieren kann. Damit können also auch bei erhöhtem Phosphoreintrag qualitätsgesicherte Zemente hergestellt werden.
2. Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung
Ein Leben ohne Phosphor ist nicht möglich. Deutschland hat keine eigenen Phos- phorvorkommen, so dass die Phosphorversorgung von der Reichweite der weltweiten Phosphorvorkommen und von der politischen Stabilität einiger Länder mit solchen Vorkommen abhängig ist. Am 26. Mai 2014 hat die EU erstmals Phosphor in die Liste der 20 kritischen Rohstoffe aufgenommen. Die Bundesregierung reagierte mit einer Novellierung der Klärschlammverordnung [2] auf diese Situation.
Seit über zehn Jahren ist die Novelle der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) in Diskussion. Am 12. Mai 2017 wurde nun vom deutschen Bundestag dem vorgelegten Entwurf zugestimmt. Die Verordnung ist am 3. Oktober 2017 in Kraft getreten.
Unter anderem werden in der neuen Verordnung bereits bestehende Anforderungen an die bodenbezogene Verwertung verschärft. Es sind beispielsweise Erweiterungen des Untersuchungsumfanges von Boden und Klärschlamm (z.B. um das krebserregende Benzo(a)pyren) und Anpassungen von Schwermetallgrenzwerten enthalten und die Untersuchungshäufigkeit wurde erhöht.
Tabelle 1: Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland nach Größenklassen
Anzahl öffent- Jahresmittel- behandelte Größen- Ausbaugröße
licher Abwas- Anteil Gesamtaus-
Anteil wert der ange- Anteil Jahresab- Anteil klasse von ... bis unter ...
serbehand- baugröße
schlossenen EW wassermenge
EW lungsanlagen % Mio. EW % Mio. % Mio. m3 %
Insgesamt 9.632 100,0 152,1 100,0 119,7 100,0 9.988 100,0
Gk 1 unter 1.000 4.153 43,1 1,5 1,0 1,1 0,9 113 1,1
Gk 2 1.000 – 5.000 2.387 24,8 6,0 3,9 4,5 3,8 528 5,3
Gk 3 5.000 – 10.000 864 9,0 6,2 4,1 4,9 4,1 511 5,1
Gk 4a 10.000 – 50.000 1.657 17,2 37,9 24,9 29,5 24,7 2.740 27,4
Gk 4b 50.000 – 100.000 315 3,3 22,2 14,6 16,8 14,1 1.373 13,8
Gk 5 100.000 und mehr 256 2,7 78,3 51,4 62,8 52,5 4.722 47,3
Quelle: Statistisches Bundesamt und DWA-Arbeitsgruppe KEK-1.2: Statistik. In: Abwasser, Abfall - 2014 (61) Nr. 12, 2015 (62) Nr.1
Mitverbrennung Zementwerk
Als zentrales Element sieht die Verordnung erstmals Vorgaben zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlämmen und/oder Klärschlammverbrennungsaschen vor und verpflichtet die Kläranlagenbetreiber zu einem Phosphorrecycling, wenn der Klär- schlamm weiterhin oder erstmalig einer thermischen Behandlung unterzogen werden soll. Dabei ist nicht nur die Qualität der Klärschlämme für eine P-Rückgewinnung ausschlaggebend, sondern vor allem die Zuordnung der Kläranlagen zu bestimmten Größenklassen (GK) (Tabelle 1)
Nach einer Übergangsfrist von zwölf Jahren ist ab einer Ausbaugröße von > 100.000 Einwohnergleichwerten (EGW) und nach einer Übergangsfrist von fünfzehn Jahren von > 50.000 EGW eine thermische Behandlung und Phosphorrückgewinnung für diese Kläranlagen verpflichtend. Damit soll dem Koalitionsbeschluss der 18. Legis- laturperiode weitestgehend Rechnung getragen werden. Um den Erfüllungsaufwand zunächst in Grenzen zu halten, wurde die Größenklasse 4 in a und b getrennt und nur die GK 4b in die Verpflichtung zur thermischen Klärschlammbehandlung einbezogen.
Von den insgesamt 9.933 kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland sind also nur noch etwa 1.200 Anlagen betroffen. Diese Anlagen repräsentieren aller- dings ein Klärschlammaufkommen von etwa 61 % der knapp zwei Millionen Tonnen Trockensubstanz.
Kleinere Kläranlagen können zunächst ihren Klärschlamm weiterhin zur Düngung in landwirtschaftliche Flächen ausbringen. Werden die geforderten Grenzwerte der Düngemittelverordnung jedoch nicht eingehalten oder stehen Düngeflächen nicht ausreichend zur Verfügung, so dass der Schlamm deshalb thermisch behandelt werden muss, so gilt auch für diese Anlagen das Phosphorrückgewinnungs-Gebot der AbfKlärV.
3. Thermische Behandlung von Klärschlamm
Neben einer Entsorgung in Monoverbrennungsanlagen kann Klärschlamm auch in bestehenden Großfeuerungsanlagen wie Kohlekraftwerken, Abfallverbrennungsanlagen oder Zementwerken mitverbrannt werden.
Sowohl bei der Monoverbrennung als auch bei der Mitverbrennung muss auf ein aus- reichendes Temperaturniveau von > 860 °C geachtet werden, da bei unvollständiger Verbrennung krebserregende, erbgutverändernde und/oder fortpflanzungsgefährdende Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen können [5]. Der Klin- kerbrennprozess im Zementwerk erfüllt diese Forderung verlässlich.
4. Eignung zur Mitverbrennung von Klärschlamm bei der Zementproduktion
Der Heizwert von Klärschlamm liegt im getrockneten Zustand bei 9 bis 12 MJ/kg und ist damit nur halb so hoch wie der von Braunkohle mit 10 % Restfeuchte. Er hat jedoch mit 40 bis 50 % im Vergleich zur Kohle mit 6 bis 10 % einen deutlich höheren Anteil an mineralischen Bestandteilen.
Mitverbrennung Zementwerk
Seit 1970 hat sich die Anlagentechnik zur Zementherstellung in Deutschland deutlich verändert. Der Anteil der energiesparenden Anlagen, die nach dem Trockenverfahren arbeiten (Zyklonvorwärmer-Öfen mit und ohne Vorkalzinator), ist seit 1972 auf 84 % (Anteil an der genehmigten Klinkerleistung) gestiegen. Der Anteil der Rostvorwärmer- Anlagen (Lepol-Öfen) ging von 30 % auf 14 % zurück. Öfen, die nach dem Nassverfah- ren arbeiten, wurden vollständig stillgelegt. Neue Anlagen werden heute ausschließlich als Zyklonvorwärmer-Öfen mit Vorkalzinator gebaut [7].
Alle heute in Betrieb befindlichen Ofentypen eignen sich prinzipiell für den Einsatz von getrocknetem oder teilgetrocknetem Klärschlamm als Ersatzbrennstoff. Wobei über den Hauptbrenner vorzugsweise Klärschlamm mit > 80 % Trockensubstanz zum Einsatz kommt, während am Kalzinator auch Klärschlämme mit < 80 %TS zum Einsatz kommen können. Da entwässerter Klärschlamm mit etwa 25 %TS nur einen Heizwert von etwa 3 GJ/t Hu aufweist, spielt dieser als Energieträger praktisch keine Rolle, so dass der Einsatz dieser Qualität lediglich eine Entsorgungsdienstleistung darstellt.
Trocknen
140 °C Kamin
Wärmetauscher
Temperaturen BrenngutGas
Kalzinator
Rohmehlaufgabe
Kühler Filter
1.100 °C 850 °C
850 °C Kalzinator:
Klärschlamm < 80 %TS Hauptbrenner:
Klärschlamm < 80 %TS
1.450 °C Drehrohrofen
160 °C 1.200 °C 2.000 °C
140 °C Vorwärmen Kalzinieren Sintern Kühlen
Bild 2: Layout eines Zyklonvorwärmer-Ofens mit Kalzinator
Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass der Input von Wasser den Wärmebedarf erhöht, da für die Verdampfung und Aufheizung einer Tonne Wasser 2,15 GJ benötigt werden. Außerdem stellt bei den meisten Zementöfen das Abgasvolumen ein Bottleneck für die Produktionskapazität dar. Wenn also ein Teil des Abgases aus zusätzlichem Wasserdampf besteht, muss die Rohmehlaufgabe entsprechend reduziert werden um die verfahrenstechnisch festgelegte Abgasmenge einhalten zu können. Als Richtwert kann angenommen werden, dass man pro eine Tonne Wassereinsatz zwei Tonnen Klinkerkapazität verliert. Der Einsatz von Wasser ist also nur dann zu vertreten, wenn der Markt nicht die volle Produktionskapazität nachfragt.
Mitverbrennung Zementwerk
Die unten stehende Grafik (Bild 3) gibt einen Überblick über die Entwicklung des Brennstoff- einsatzes, mit dem der thermische Energiebedarf bei der Zementherstellung ge- deckt wird. Daraus geht hervor, dass der Anteil der Stein- und Braunkohle von etwa 87 Prozent in 1987 durch die verstärkte Verwendung alternativer Brennstoffe auf etwa 37 Prozent in 2015 deutlich zurückgegangen ist.
3.000
2.000
1.000
Spezifischer Energieeinsatz kJ/kg Zement
1998 2001 2004 2007 2010 2013
Anteil fossile Brennstoffe Anteil alternative Brennstoffe Anteil Strom 0
Bild 3: Entwicklung der Energieträger bei der Zementherstellung
Quelle: Verein Deutscher Zementwerke (VDZ): Tätigkeitsbericht 2016. VDZ Umweltdaten 2016
Die Substitutionsrate wird weiterhin zunehmen (man geht heute davon aus, dass die Substitutionsobergrenze bei etwa 85 % liegen wird) und immer häufiger wird dann beim Einsatz neu aufkommender Sekundärbrennstoffe nicht mehr ein fossiler sondern bereits ein alternativer Brennstoff ersetzt werden. Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit werden also die Lenkungsgrößen sein.
5. Aktueller Klärschlammeinsatz in der deutschen Zementindustrie
Nahezu alle deutschen Zementhersteller haben bereits eine Genehmigung oder bereiten einen entsprechenden Antrag auf Klärschlammeinsatz als alternativen Brennstoff bei der Klinkerherstellung vor. Mit 382.000 t entwässertem Klärschlamm wurde 2015 so viel mitverbrannt wie nie zuvor. Das entspricht einer Menge von etwa 95.000 t Tro- ckensubstanz und damit etwa 5 % der in Deutschland anfallenden Klärschlammmenge bzw. 1,1 % des Energiebedarfs für die Klinkerherstellung im Jahr 2015 in Deutschland.
Der Einsatz dieser Menge führte zu einer Einsparung von etwa 47.000 t Braunkohle und damit zu einer Reduktion des CO2 Ausstoßes von etwa 120.000 t/a. Ein weiterer Effekt wird durch die Nutzung der Verbrennungsasche erzielt, da das Calcium in der Asche nicht in karbonatischer Form vorliegt und somit im Brennprozess kein CO2 freisetzt. Die etwa 40.000 t Klärschlammasche, die zum Produkt wurden, enthielten 8.000 t CaO, was einer zusätzlichen CO2 Einsparung von etwa 6.000 t entspricht.
Mitverbrennung Zementwerk
6. Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm
Das erklärte politische Ziel ist es, in Zukunft den Phosphorgehalt im Klärschlamm zu reduzieren, wenn er durch Mitverbrennung thermisch behandelt werden soll. Der da- raus gewonnene Phosphatdünger soll zur bedarfsgerechten Düngung in der Landwirt- schaft eingesetzt und der Restschlamm durch Mitverbrennung sicher entsorgt werden.
Zur Phosphorrückgewinnung sagt die neue AbfKlärV wörtlich:
Zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm nach § 3 Absatz 1 Nummer 1 ist ein Verfahren anzuwenden, das eine Reduzierung des nach § 3c Absatz 1 gemessenen Phosphorgehalts des behandelten Klärschlamms
• um mindestens fünfzig Prozent oder
• auf weniger als zwanzig Gramm je Kilogramm Trockenmasse gewährleistet.
Ist bei einem Phosphorgehalt von mehr als vierzig Gramm je Kilogramm Klärschlamm Trockenmasse ein Rückgewinnungsverfahren nicht geeignet, den Phosphorgehalt des behandelten Klärschlamms auf weniger als zwanzig Gramm je Kilogramm Trocken- masse zu reduzieren, findet Satz 1 Nummer 2 keine Anwendung.
Anforderungen an ein Phosphorrückgewinnungs-Projekt sind:
• die rechtlichen Regelungen müssen erfüllt werden,
• der Phosphor muss in pflanzenverfügbarer Form vorliegen,
• weitere Aufbereitungsschritte für den Einsatz in der Landwirtschaft sollen nicht notwendig sein,
• niedrige Betriebskosten sind erforderlich um ein wettbewerbsfähiges Produkt zu erhalten,
• das Verfahren soll unter Nutzung der vorhandenen Anlagentechnik auf alle Klär- anlagen adaptierbar sein,
• der Restschlamm soll umweltgerecht und vollständig, das heißt ohne weitere Rück- stände, verwertet werden.
Diese Anforderungen werden vom ExtraPhos-Verfahren der Firma Budenheim zu- sammen mit der Mitverbrennung des Restschlammes im Klinkerbrennprozess und der Verwertung des Phosphatproduktes durch einen Agrardienstleister in der Land- wirtschaft sehr gut erfüllt.
7. Das ExtraPhos-Verfahren
Dieses Verfahren wurde von der Chemischen Fabrik Budenheim KG zum Patent angemeldet [1].
In den meisten Kläranlagen wird Phosphor chemisch durch die Zugabe von Fe-, Al- oder Ca-Verbindungen aus dem Abwasser ausgefällt. Es bilden sich Partikel, die mit dem Schlamm aus dem Belebungsbecken als Klärschlamm entfernt werden. In den meisten Fällen werden Eisenverbindungen als Fällmittel eingesetzt, wobei der Reakti- onsmechanismus zurzeit noch nicht eindeutig geklärt ist.
Mitverbrennung Zementwerk
Die Projektgruppe IWKS vom Fraunhofer ISC hat im Rahmen eines Forschungs- auftrages die Prozesse untersucht, die zur Transformation, Bindung und Lösung der jeweiligen Phosphatverbindungen führen, um die Wirkungsweise der Kohlensäure besser nachvollziehen zu können [3].
Entsprechend dieser aktuellen Untersuchungen des Fraunhofer Instituts entsteht kein Eisenphosphat (oder nur in geringem Maße) sondern Eisenhydroxid/-oxid bzw. das Al-Analogon, an das Phosphor adsorbiert bzw. eingelagert wird. Auch in eine karbo- natische Matrix wird Phosphor eingebaut und/oder an dessen Grenzflächen adsorbiert.
Dies würde die Möglichkeit zur Rücklösung von Phosphor durch CO2 bereits bei pH-Werten von etwa pH 5 erklären.
Nach der Fest-Flüssig-Trennung kann der rückgelöste Phosphor nun mit Kalkmilch [Ca(OH)2] als Dicalciumphosphat (DCP, CaHPO4) gefällt werden. DCP ist als pflanzen- verfügbarer Dünger in der Landwirtschaft als Slurry, Pulver oder Pellet ohne weiteren Aufbereitungsschritt direkt einsetzbar.
CO2 wird im Kreislauf geführt, so dass bis zu 80 % der benötigten Menge im Prozess wieder verwendet werden können. (Bild 4)
Das ExtraPhos-Verfahren kommt ohne den Einsatz von teuren Chemikalien wie Mine- ralsäuren oder Komplexbildnern aus. Die Investitions- und Betriebskosten sind gering, so dass der Klärschlamm nach dieser Methode am Ort seiner Entstehung kostengünstig behandelt werden kann. Aktuell gilt dieses Verfahren als das wirtschaftlichste und als eines der wenigen Verfahren, welches die rechtlichen Vorgaben einzuhalten verspricht.
Kommunaler Klärschlamm
CO2 -Extraktion
CO2 CO2
Wasser
Fest-/Flüssig- Trennung
Phosphatarmer Restschlamm
Phosphatdünger Dicalciumphosphat (DCP)
Fällung mit Ca(OH)2 CO2
Wasser
Bild 4: Schema des Budenheimer ExtraPhos-Verfahrens
Eine mobile Pilotanlage mit einer Behandlungskapazität von 1 m3/h Dünnschlamm wird zurzeit an der Kläranlage Mainz-Mombach betrieben. In dem durch die Deut- sche Bundesstiftung Umwelt und das Land Rheinland-Pfalz geförderten Projekt sollen Betriebsparameter gewonnen und angepasst werden, die dann als Grundlage für die großtechnische Umsetzung des Verfahrens in kommunalen Kläranlagen dienen werden.
Mitverbrennung Zementwerk
8. Fazit
Teilgetrockneter Klärschlamm eignet sich in idealer Weise für den Einsatz als Ersatz- brennstoff in der Zementindustrie.
Als Ersatzbrennstoff für den Klinker-Herstellungsprozess eignen sich Stoffe, die in großer Menge, bei annähernd gleichbleibender chemischer Zusammensetzung und konstantem Heizwert verfügbar sind. Kommunaler Klärschlamm erfüllt diese Vor- aussetzungen nahezu ideal und bietet den Zementherstellern einen kontinuierlich anfallenden Brennstoff und Planungssicherheit.
Mit dem Konzept der Rückgewinnung von Phosphor und der Verwertung von Phosphor-reduziertem Klärschlamm in der Zementindustrie liegt ein geschlossener, vollständiger Verwertungsweg vor, ohne jeglichen weiteren Reststoff und unter Nutzung des Klärschammes als Energieträger, Rohstofflieferant und Phosphorquelle.
Wenn zehn Prozent der benötigten Energie beim Klinker-Brennprozess durch Klär- schlamm gedeckt würden, könnten etwa eine Millionen Tonnen KlärschlammTS mitverbrannt werden. Zementwerke stehen im Bundesgebiet quasi flächendeckend zur Verfügung.
Die thermische und rohstoffliche Verwertung senkt die Umweltbelastungen deutlich, fossile Brenn- und Rohstoffe können eingespart, Deponieraum geschont und die CO2- Klimabilanz verbessert werden.
Zusammen mit einem wirtschaftlichen Phosphorrückgewinnungs-Verfahren ist die Klärschlamm-Mitverbrennung in der Zementproduktion eine ökonomisch und ökologisch wertvolle Lösung und wird auch in Zukunft zur Monoverbrennung eine sinnvolle Alternative darstellen.
Als weiterer Pluspunkt der Nutzung von phosphatreduziertem Klärschlamm als Ersatz- brennstoff bei der Herstellung von Zementklinker ist gegenüber der Monoverbrennung der deutlich geringere finanzielle Erfüllungsaufwand für die rechtlichen Vorgaben der neuen AbfKlärV zu nennen.
9. Quellen
[1] Chemische Fabrik Budenheim KG: Patent des ExtraPhos-Verfahrens Nummer:
DE102009020745A1
[2] Deutscher Bundestag: Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung. Drucksache 18/12495, 24.05.2017
[3] Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) Alzenau [4] Statistisches Bundesamt und DWA-Arbeitsgruppe KEK-1.2: Statistik. In: Abwasser, Abfall - 2014
(61) Nr. 12, 2015 (62) Nr.1
[5] Umweltbundesamt: Klärschlammentsorgung in der Bundesrepublik Deutschland 2014 [6] Verein Deutscher Zementwerke (VDZ): Tätigkeitsbericht 2016. VDZ Umweltdaten 2016 [7] Verein Deutscher Zementwerke (VDZ): Zementherstellung
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Bestellen Sie direkt beim TK Verlag oder unter www. .de TK Verlag GmbH Im Bereich der Kohlekraftwerke bestehen grundsätzlich Potentiale zum Ausbau der Mitverbrennungskapazitäten für Ersatzbrennstoffe und zugleich hohe wirtschaftliche Anreize durch Einsparung von Brennstoffkosten sowie Zuzahlungen der Ersatzbrennstofflieferanten.
Um Ersatzbrennstoffe aus Siedlungsabfällen herzustellen, ist ein enormer aufbereitungstechnischer Aufwand erforderlich. Die Berichte der Kraftwerksbetreiber über Nichteinhaltungen der Spezifikationen machen deutlich, dass hier zum Teil noch erheblicher Optimierungsbedarf besteht.
Zielsetzung dieser Arbeit ist die Untersuchung der Eignung von Ersatzbrennstoffen aus der mechanisch(-biologi- schen) Abfallbehandlung zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken aus verfahrenstechnischer, ökologischer und wirtschaftlicher Sicht sowie die Identifizierung der wesentlichen Einflussfaktoren und Optimierungsmöglichkeiten.
Hierzu wird zunächst der Stand der mechanisch(-biologischen) Abfallbehandlung in Deutschland hinsichtlich Anzahl, Kapazität und technischer Ausstattung der Anlagen dargestellt. Daran schließt sich eine detaillierte systemtechni- sche Analyse der Anlagen im Hinblick auf die Verfahrenskonzepte, verfahrenstechnischen Konfigurationen sowie die erzeugten Outputströme und deren Verbleib an.
Im zweiten Teil der Arbeit werden die bislang durchgeführten und derzeit vorbereiteten Projekte zur Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen aus aufbereiteten Siedlungs- und Gewerbeabfällen in deutschen Kohlekraftwerken auf der Grundlage einer Literaturrecherche und der Befragung der Kraftwerksbetreiber untersucht.
Ersatzbrennstoffe in Kohlekraftwerken
Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen aus der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung
in Kohlekraftwerken Stephanie Thiel
Ersatzbrennstoffe in KohlekraftwerkenStephanie Thiel
Autor: Stephanie Thiel Erscheinungsjahr: 2007
Hardcover: 314 Seiten
mit zahlreichen Abbildungen ISBN: 978-3-935317-29-0
Preis: 20,00 EUR
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar
Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Peter Quicker, Alexander Gosten (Hrsg.):
Energie aus Abfall, Band 15
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Copyright: Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc., Dr.-Ing. Stephanie Thiel Alle Rechte vorbehalten
Verlag: Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH • Neuruppin 2018
Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc., Dr.-Ing. Olaf Holm
Erfassung und Layout: Ginette Teske, Sandra Peters, Janin Burbott-Seidel,
Claudia Naumann-Deppe, Cordula Müller, Anne Kuhlo, Gabi Spiegel Druck: Universal Medien GmbH, München
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