Schwermetallentfrachtung am Limit - BZL Kommunikation und ...
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DEPONIE
Schwermetallentfrachtung am Limit
Stoffflußanalyse zeigt Grenzen der mechanischen Restabfallaufbereitung
im Hinblick auf die selektive Abtrennung und Konzentrierung
von Schwermetallen und Chlor
Von Barbara Zeschmar-Lahl
Schwermetalle oder Chlor sind in verschie- AbfAblV begrenzt daher den Organikge- brennungsanlagen bewegen sich derzeit im
denen Gütern wie zum Beispiel PVC (Chlor, halt im Deponiegut und verlangt, daß eine Bereich von 100 bis 400 Euro pro Tonne
Cadmium), Batterien (Blei, Nickel, Cadmi- heizwertreiche Fraktion vor der Deponie- (EUR/t) und sind daher wenig attraktiv.
um) oder Elektronikschrott (diverse) vor- rung abgetrennt wird. Zu den anderen potentiellen Abnehmern
handen. Mit einfachen mechanischen Tech- In anderen EU-Mitgliedsstaaten wie Öster- zählen industrielle Feuerungen und Zement-
niken der Abfallaufbereitung wie Zerklei- reich oder den Niederlanden wird das fak- werke. Diese haben je nach nationaler Um-
nern, Sieben, Magnetscheidung und Wir- tische Ablagerungsverbot organikhaltiger setzung der EG-Verbrennungsrichtlinie ab
belstromscheidung ist es nicht möglich, die- Abfälle noch durch finanzielle Anreize wie einem bestimmten Mindestanteil von Ersatz-
se Stoffe selektiv abzutrennen und in ein- eine Deponieabgabe verstärkt. brennstoffen an der Feuerungswärmelei-
zelnen Outputströmen zu konzentrieren. stung schärfere Emissionsgrenzwerte im Ab-
Diese einfachen Techniken sondern nach Der Markt für Ersatzbrennstoffen gas einzuhalten als bei ausschließlichem
mechanisch-physikalischen und nicht nach Einsatz von Regelbrennstoffen. Hinzu kom-
chemischen Eigenschaften aus. Nur in Ein-
aus Siedlungsabfall men auch hier Anforderungen aus der Anla-
zelfällen wie der Batterieausschleusung im Die thermische Behandlung von Siedlungs- gentechnik wie Stückigkeit, Störstoffgehalt,
Rahmen der Metallabscheidung über- abfall – vor allem Müllverbrennung – führt Chlorgehalt, und der Produktqualität, zum
schneiden sich diese Eigenschaften. Aber zu Reststoffen, welche die Anforderungen Beispiel Chlorgehalt im Zement.
auch dieser Austrag ist, wie zum Beispiel an den Organikgehalt von Deponiegut und Für Betreiber von Feuerungsanlagen und
beim Cadmium, nicht vollständig. Immer an die Reststoffe gemäß § 4 der 17. Zementwerken ist es aus ökonomischer
noch verbleiben beachtliche Mengen Cad- BImSchV (novelliert) einhalten können. Sicht interessant, Ersatzbrennstoffe einzuset-
mium in den anderen Outputmaterialien. Nicht-thermische Verfahren setzen auf eine zen. Während Regelbrennstoffe zugekauft
Auch die anderen Schwermetalle werden Trocknung und Stabilisierung des von Me- werden müssen, ist der Entsorgungsdruck
auf unterschiedliche Outputströme wie tallen und Inertien entfrachteten Siedlungs- für Ersatzbrennstoffe aus Siedlungsabfällen
heizwertreiche Leichtfraktion (Cadmium, abfalls, zum Beispiel die Trockenstabilisie- derzeit so hoch, daß die Erzeuger für die
Quecksilber, Kupfer und Zink) oder rung, oder erzeugen neben der abgetrenn- Abnahme dieses Materials in der Regel zwi-
Schwerfraktion (Blei) verteilt. Dies ist das ten heizwertreichen Fraktion eine weitere schen 50 bis 100 Euro pro Tonne zuzahlen
Ergebnis der Stoffflußanalyse an einer me- Fraktion, die nach biologischer Behandlung müssen. Andererseits sind die Abnehmer
chanischen Aufbereitungsanlage für Re- (Rotte, Vergärung) deponiert werden darf. von Ersatzbrennstoffen daran interessiert,
stabfall in Österreich. Den nicht-thermischen Verfahren ist gemein- keine Risiken für den Betrieb der Anlage
sam, daß sie thermische Kapazitäten für die oder für die Vermarktung der erzeugten Pro-
Gemäß nationalem Klimaschutzprogramm abgetrennte oder erzeugte Brennstofffrakti- dukte (Klinker, Zement) oder verwertbaren
vom 18. Oktober 2000 soll die CO2-Emissi- on benötigen. Dieser Bedarf wird allein für Reststoffe (Steinkohleflugasche für Betoner-
on in Deutschland bis 2005 um 25 Prozent Deutschland auf 4 bis 8 Millionen Tonnen zeugung) einzugehen. Als Lösung zeichnet
gegenüber 1990 gemindert werden. Die pro Jahr (Mio. t/a) geschätzt39. sich eine Qualitätssicherung für Ersatz-
Maßnahmen im Bereich Siedlungsabfälle Als Abnehmer stehen die konventionellen brennstoffe ab.
sollen dabei zu einer Reduzierung der Met- Müllverbrennungsanlagen zur Verfügung.
hanemissionen um 15 Millionen Tonnen Probleme können wegen des höheren Heiz- Qualitätssicherung für
CO2-Äquivalente führen. Erreicht werden wertes der Brennstofffraktion auftreten, denn
soll dies insbesondere durch die Umsetzung dadurch sinkt die Durchsatzkapazität. Stark
Ersatzbrennstoffe
der Abfallablagerungsverordnung (AbfA- zerkleinertes Material kann wegen seiner Seit rund zehn Jahren gibt es in Europa ver-
blV): Spätestens ab 2005 dürfen nur noch geringen Korngröße insbesondere bei Mo- schiedene Ansätze für eine Qualitätssiche-
Abfälle abgelagert werden, die das Errei- noverbrennung durch den Rost der Feuerung rung von Ersatzbrennstoffen.
chen der Emissionsminderungspotentiale fallen und im Kessel zu Anbackungen Bereits 1993 hatte in der Schweiz (kein EU-
bei Treibhausgasen nicht gefährden. Die führen. Die Annahmepreise von Müllver- Mitglied) das Bundesamt für Umwelt, Wald
MÜLLMAGAZIN 4/2003 46DEPONIE
und Landschaft (BUWAL) eine Arbeitsgrup- Die Schadstoffobergrenzen der verschiede- gen und Zementwerken durch Qualitäts-
pe „Abfälle in Zementwerken“ mit Vertre- nen Listen, die derzeit diskutiert und teilwei- sicherung
tern der Kantone, der Zementindustrie, der se auch auch schon angewendet werden, ● Verdrängung von fossilen Brennstoffen in
Abfallwirtschaft, Umweltorganisationen liegen für mehrere Elemente um eine Feuerungsanlagen und Zementwerken,
und Eidgenössischen Forschungsanstalten Größenordnung und mehr auseinander (sie- um die klimapolitischen Ziele (Reduktion
eingesetzt. Aus deren Berichten von he Tabelle 1). Die Werte der verschiedenen der Emission von klimarelevantem CO2)
199423 und 199721 sowie den Folgedis- Listen wurden dabei einheitlich auf einen zu erreichen
kussionen wurde die BUWAL-Richtlinie Ent- Heizwert von 16.000 Megajoule pro Tonne ● je nach nationaler Umsetzung der RES-E-
sorgung von Abfällen in Zementwerken ent- (MJ/t) umgerechnet. So streuen die Werte Richtlinie8: Befreiung von Steuern/Abga-
wickelt. Der Entwurf wurde im März 19965 für Antimon, Cadmium und Quecksilber ben oder Zugriff auf die Vergütung für
an interessierte Kreise zur Stellungnahme weit. Jene Listen, die vorrangig unter dem Strom, der aus im Ersatzbrennstoff ent-
versandt. Im April 1998 wurde die Richtli- Gesichtspunkt der Begrenzung des Schad- haltener oder daraus abgetrennter Bio-
nie in der endgültigen Fassung veröffent- stoffeintrags auf das Niveau der Anwen- masse erzeugt wurde.
licht6. Sie enthält drei zentrale Elemente: dung von Regeleinsatzstoffen erstellt wur-
● Positivlisten für den Einsatz von Abfällen den, zum Beispiel BUWAL- oder LAGA-Liste, Stoffflußanalyse (SFA) für die
in Zementwerken sind deutlich von denen zu unterscheiden,
● Richtwerte für maximale Schadstoffkon- die von Seiten der potentiellen Vermarkter Ersatzbrennstofferzeugung in
zentrationen in Abfällen und Verwerter erstellt wurden, wie das RAL- einer mechanischen Restabfall-
● Richtwerte für den Schadstoffgehalt in GZ 7247 oder die Positivliste der öster-
Klinker. reichischen Zementindustrie (VÖZ)37. aufbereitungsanlage
Im Jahr 2002 hat das Europäische Komitee Restabfall ist eine Schadstoffsenke. Daher
Der Einsatz heizwertreicher Fraktionen aus für Normung (CEN) von der EU-Kommission gelten für Abfallverbrennungsanlagen euro-
Restabfall ist von der energetischen Verwer- das Mandat erhalten, für den Einsatz von Er- paweit schärfere Anforderungen als für in-
tung im Zementwerk ausgeschlossen. satzbrennstoffen (sogenannten Solid Reco- dustrielle Feuerungsanlagen und Zement-
Bereits im Jahre 1997 hatte das Landesum- vered Fuels, SRF) zwecks Energierückgewin- werke beim ausschließlichen Einsatz von
weltamt Nordrhein-Westfalen Richtwerte für nung in Verbrennungs- und Mitverbren- Regelbrennstoffen. Die Aufbereitung von
Abfälle und Ersatzbrennstoffe36, Tafel V-1 vor- nungsanlagen einen Satz Technischer Spezi- Siedlungs- oder Restabfall zu Ersatzbrenn-
geschlagen, die das Bundesumweltministe- fikationen zu erarbeiten und diese in einem stoffen muß sich insbesondere dem Problem
rium für die Unterscheidung von Verwer- zweiten Schritt in Europäische Standards zu der im Restabfall vorhandenen Belastung
tung und Beseitigung herangezogen hat. überführen. Die Arbeiten führt das Technical mit Chlor und Schwermetallen stellen.
Die Länderarbeitsgemeinschaft Abfall Committee (TC) 343 des CEN durch. Der- Bislang sind nur vereinzelt Stoffflußanaly-
(LAGA)15 hat 1997 eine Übernahme und zeit wird über die Frage der Schadstoffbe- sen an mechanisch-biologischen Restabfall-
Verschärfung dieser Werte insbesondere für grenzung im TC und in den einzelnen Wor- behandlungsanlagen publiziert worden.
Quecksilber diskutiert, diese Richtwerte king Groups intensiv diskutiert. Das Aufbereitungsziel der bilanzierten An-
aber nie offiziell verabschiedet. Der Verein Die Gütesicherung und Kennzeichnung von lagen bestand in allen Fällen in der Erzeu-
Deutscher Zementwerke (VDZ) hatte bereits Ersatzbrennstoffen aus nicht gefährlichen gung eines Deponiegutes durch Rotte und
die nordrhein-westfälischen Richtwerte kriti- Abfällen ebenso wie die begonnene inter- nicht in der Erzeugung eines Ersatzbrenn-
siert, weil die in deutschen Zementwerken nationale Standardisierung von Solid Reco- stoffes.
eingesetzten Ersatzbrennstoffe diese Werte vered Fuels (SRF) verfolgt mehrere Ziele: Im Sommer und Herbst 2002 hat die Auto-
zum Teil deutlich überschritten36, S. 55. ● freie Handelbarkeit des Ersatzbrennstof- rin eine Stoffflußanalyse an einer mecha-
1999 gründete sich die Bundesgütege- fes, bis hin zur Entlassung aus dem Ab- nischen Aufbereitungsanlage für Restabfall
meinschaft Sekundärbrennstoffe (BGS). Sie fallregime in Österreich im Auftrag des Betreibers
hat sich die Gütesicherung von Ersatz- ● Erhöhung der Akzeptanz des Einsatzes durchgeführt38. Diese Stoffflußanalyse zeigt
brennstoffen zum Ziel gesetzt und ein eige- von Ersatzbrennstoffen in Feuerungsanla- die Verteilung der Schadstoffe auf die
nes Gütezeichen – RAL-Gütezeichen GZ
724 – entwickelt 7. Damit will sie unter an-
derem eine zunehmende Akzeptanz für LAGA BUWAL RAL GZ RAL GZ Italien VÖZ Abstand
Herstellung und Einsatz von gütegesicher- EBS aus EBS aus EBS aus Min-Max
ten, von ihr so bezeichneten Sekundär- Siedlungs- Gewerbe- Siedlungs- (Faktor)
abfall abfall abfall
brennstoffen erreichen.
In Italien hat das Umweltministerium vom Grenze Maximalwert 80. Perzentil Maximalwert
Februar 1998 Anforderungen an hochkalo- Element mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ
rische Fraktionen durch Verordnung festge- Antimon 0,07 0,2 3,8 2,4 – 1,3 54
legt17. Die hochkalorische Fraktion aus Ab- Arsen 1,9 0,6 0,8 0,56 0,6 0,9 3
fällen kann in hierauf spezialisierten Anla- Beryllium – 0,20 0,13 0,08 – – 3
gen eingesetzt oder in Industrieanlagen mit-
Blei 10 8 – 8 12,5 31,3 8
verbrannt werden, wobei bestimmte mas-
Cadmium 0,3 0,08 0,6 0,4 0,4 1,7 21
senbezogene Grenzwerte – Obergrenzen –
zum Beispiel für Chlor und Schwermetalle Chrom 3,7 4 – 4,8 6,3 18,8 5
einzuhalten sind. Der Einsatz dieser Frakti- Kobalt 1,2 0,8 0,8 0,48 – 6,3 13
on ist bei den jeweiligen Provinzregierun- Kupfer 3,7 4 – – 18,8 31,3 8
gen zu notifizieren. Mangan 31,3 4 25 – 8
In Finnland hat das nationale Normungsin- Nickel 3,5 4 10 2 2,5 12,5 6
stitut Grenzwerte für hochkalorische Fraktio- Quecksilber 0,02 0,02 0,08 0,048 0,4 0,6 31
nen erarbeitet29, wobei der Luftpfad und
Selen – 0,2 0,3 0,24 – – 2
die Sicherheit der Industrieanlage im Mittel-
Thallium 0,15 0,12 0,13 0,24 – 0,6 5
punkt standen. Der finnische Standard aus
dem Jahr 2000 definiert drei unterschiedli- Vanadium – 4 1,6 0,08 – 6,3 78
che Klassen an hochkalorischen Fraktionen Zink – 16 k.,A. 1,04 31,3 63 60
entsprechend den vorgesehenen Verwer- Zinn 0,4 0,4 4,4 2,8 – 4,4 11
tungszielpfaden. Die Grenzwerte für unter
anderem Chlor, Cadmium und Quecksilber Tabelle 1: Vergleich der Obergrenzen verschiedener Vorschläge zur Begrenzung des Schadstoff-
sind massenbezogen festgelegt. gehaltes in Ersatzbrennstoffen; alle Werte einheitlich berechnet für einen Hu von 16.000 MJ/t
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einzelnen Outputpfade und erlaubt Aus- Erzeugte Materialströme wird ebenfalls an einen Verwerter verkauft.
sagen über Möglichkeiten zur Steuerung Weitere Materialströme geringeren Um-
der Schadstoffflüsse durch Aufbereitungs- Mit der Anlage werden folgende Fraktionen fangs sind:
techniken. erzeugt: ● die ausgeschleuste Grobfraktion größer
● eine Leichtfraktion 50 bis 250 mm 250 mm: diese wird entweder in Contai-
Beschreibung der ● eine Schwerfraktion kleiner 50 mm ner verladen und zur Müllverbrennung
● eine Grobfraktion größer 250 mm verbracht oder aber zur weiteren Zerklei-
Aufbereitungsanlage
● eine eisenhaltige Schrottfraktion (Fe) nerung wieder dem Aufgabebereich der
Die Sortier- und Aufbereitungsanlage für ● eine nichteisenmetallhaltige Schrottfrak- Zerkleinerungseinheit (Rotorscheren) zu-
Haus- und Sperrmüll – mechanische Abfal- tion (NE) geführt,
laufbereitungsanlage – ist mit Unterbrechun- ● der Staub aus der Absaugung der ver-
gen seit Februar 2002 in Betrieb34. Ziel der Die Leichtfraktion wird derzeit in Ballen ver- schiedenen Anlagenteile: dieser wird
Aufbereitung mit der derzeit installierten preßt und anteilig in einer Müllverbren- entsorgt.
Technik ist die Erzeugung einer heizwertrei- nungsanlage unter Gewinnung von Strom
chen Fraktion zur energetischen Verwertung und Fernwärme verbrannt. Anteilig werden Abbildung 1 zeigt eine Modellierung der
in einem Wirbelschichtofen. Diese Anlage die Leichtfraktion-Ballen noch mit Kunststoff- mechanischen Abfallaufbereitungsanlage
befindet sich derzeit im Bau und soll im folie umwickelt und für die spätere energeti- für die Stoffflußanalyse.
Herbst 2003 ihren Betrieb aufnehmen. Um sche Verwertung im Wirbelschichtofen auf
im Wirbelschichtofen eingesetzt werden zu einer Deponie zwischengelagert. Zukünftig Materialbilanz
können, muß die erzeugte heizwertreiche sollen die Ballenpressung und Folierung ent-
Fraktion weitgehend frei sein von metalli- fallen. Statt dessen soll das Material in Preß- Nach Untersuchungen von Thomé-
schen Bestandteilen, eine Stückgröße im Be- container verladen und direkt an den Wir- Kozmiensky34 wies die Aufbereitungsanla-
reich von 50 bis 250 mm und einen ein belschichtofen geliefert werden. ge in den Monaten Februar bis Juni 2002
Heizwert von mindestens 11.000 MJ/t auf- Die Schwerfraktion wird in einen Verlade- die in Tabelle 2 Spalte 2 wiedergegebene
weisen. bunker abgeworfen, zur Deponie verbracht Materialbilanz auf. Auf einem Workshop
Die Abfallaufbereitung besteht aus folgen- und dort deponiert. Diese Fraktion weist op- des Betreibers am 11. Dezember 2002 hat
den Schritten: tisch insbesondere im Korngrößenbereich dieser beschlossen, zukünftig keinen Sperr-
1. Annahme der Restabfälle und Beschik- von etwa 30 bis 50 mm erhebliche Anteile müll mehr über die Abfallaufbereitungsanla-
kung der Schubbodenförderer (Walking von heizwertreichen Bestandteilen wie flug- ge zu fahren, sondern diesen in den Müll-
Floor) fähige Kunststoffe, zum Beispiel Überra- verbrennungsanlagen zu verbrennen. Wei-
2. Dosierung des Abfallgemisches auf die schungseier, und Papier sowie einen hohen terhin wird der Siebüberlauf der Abfallauf-
Steigplattenbänder vor den Zerkleinerern Anteil an regenerativer Organik wie zum bereitungsanlage (Fraktion größer 250
3. Vorzerkleinerung mit einer Rotorschere Beispiel Zitrusfruchtschalen auf. mm) fortan nicht mehr in die Zerkleinerung
4. Klassierung I mit Trommelsieben mit 50 Die Eisenmetallschrottabtrennung ist auf ei- zurückgeführt, sondern nunmehr ebenfalls
mm Rundlochung (2 Linien) ne Maximierung der Entschrottung der bei- in eine Müllverbrennungsanlage verbracht
Fraktion kleiner 50 mm (Siebdurchgang den Kornklassen kleiner 50 mm und 50 bis werden. Diese Änderungen führen insge-
I, Schwerfraktion) 250 mm ausgelegt. Grund hierfür ist neben samt zu der ebenfalls wiedergegebenen
– Vereinigung der Fraktionen kleiner 50 der österreichischen Deponieverordnung, neuen Verteilung des Outputs der Abfallauf-
mm aus beiden Linien zu einem Materi- daß der vorgesehene Verwerter der heiz- bereitungsanlage.
alstrom wertreichen Fraktion eine weitestgehende In dieser Bilanz fehlt der abgesaugte Staub,
– Abscheidung der Eisenmetallschrotte Metallfreiheit voraussetzt. Diese Auslegung dessen Aufkommen nach Angaben des Be-
aus der Kornklasse kleiner 50 mm mit geht zu Lasten der Qualität, das heißt der treibers38 mit maximal 1 Kilogramm pro
Überband- und nachgeschaltetem Reinheit des abgetrennten Schrottes, der Tonne Materialinput angegeben wird.
Kopftrommelmagnet optisch einen hohen Grad an Störstoffen,
– Abscheidung der Nichteisenmetall- insbesondere Kunststoff-Folien, aufweist. Datenbasis für die
schrotte aus der Kornklasse kleiner 50 Nach Aussagen des Betreibers wird diese
Stoffflußanalyse an der Abfall-
mm mit einem Wirbelstromscheider Fraktion an einen Metallschrottaufbereiter
– Abwurf der Schwerfraktion in einen und -verwerter verkauft. aufbereitungsanlage
Verladebunker Der Nichteisenmetallschrott weist im Ver- Für die Stoffflußanalyse ist die Konzentrati-
Fraktion größer 50 mm (Siebüberlauf I) gleich zur Eisenschrottfraktion optisch einen on an Chlor und Schwermetallen im Input
zur Klassierung II deutlich geringeren Störstoffanteil auf. Er und in den Outputströmen zu ermitteln. Die
5. Klassierung II des Siebüberlaufs größer
50 mm mit Trommelsieben mit 250 mm
Rundlochung (2 Linien)
Fraktion 50 bis 250 mm (Siebdurchgang
II, Leichtfraktion)
– je Linie: Abscheidung der Eisenmetall-
schrotte mit Überbandmagneten
– je Linie: Abscheidung der Nichteisen-
metallschrotte mit Wirbelstromschei-
dern
– Verpressung der aufbereiteten Korn-
klasse 50 bis 250 mm aus beiden Lini-
en durch eine Kanalballenpresse; op-
tional: Umwicklung der Ballen mit Folie
zur Verbesserung der Langzeitlager-
fähigkeit
Fraktion größer 250 mm (Siebüberlauf II)
– Abwurf der Kornklasse größer 250 mm
in einen offenen Container und Trans-
port zur Müllverbrennungsanlage oder
Rückführung in ein Segment des Tief-
bunkers. Abbildung 1: Modellierung der mechanischen Abfallaufbereitungsanlage
MÜLLMAGAZIN 4/2003 48DEPONIE
verschiedenen Outputströmen der MVA auf
Anteil bezogen Anteil bezogen Abfallmenge den Gesamtinput zurückgerechnet. In die-
auf den auf den ab 2003
Anlagenoutput Anlagenoutput
sem Gesamtinput sind zum Beispiel auch al-
2002 2003 le Schwermetallträger wie Batterien, Leucht-
% % t/a stoffröhren oder Stanniolkapseln enthalten.
Input: Systemmüll1) 73,3 100,0 177.000 Bei einer direkten Analyse des Restabfalls
Output, davon: 100,0 100,0 177.000
(vgl. 2, 9) sind nach den einschlägigen Vor-
schriften Eisen- und Nichteisenmetalle von
• Schwerfraktion 49,5 50,0 88.419
Hand oder mit einem Handmagneten abzu-
• Leichtfraktion 44,7 42,8 75.774 trennen, bevor die Belastung des Materials
• Grobfraktion: Siebüberlauf 250 mm 2,5 4,0 7.080 zum Beispiel mit Schwermetallen bestimmt
(keine Rückführung)
wird. Dadurch liegen die Datenwerte für
• Eisenmetallschrotte 3,5 3,0 5.258 Rohmüll, die bei Analysen in Deutschland
• Nichteisenmetallschrotte 0,3 0,3 469 ermittelt wurden, im Unterschied zu den
1) Rest in 2002: 19,9 % Sperrmüll von Mistplätzen, 4,4 % Straßenkehricht von Mistplätzen, 2,3 % Restmüll aus der Messungen an österreichischen Müllver-
Kompostaufbereitung brennungsanlagen systematisch zu niedrig.
Quelle: Zeschmar-Lahl, B.: Integration der Abfallaufbereitungsanlage der MA 48 in das Wiener Abfallwirtschaftskonzept. Daher ist es auch nicht zulässig, für diese
Leistungsteil 2: Stoffflussanalyse für die Wiener Abfallaufbereitungsanlage. Auftraggeber: Magistrat der Stadt Wien, Magi-
stratsabteilung 48. Oyten, 31. Januar 2003. Untersuchung Daten für fehlende Parameter
– Antimon, Arsen, Chrom, Kobalt, Mangan,
Tabelle 2: Materialbilanz der Abfallaufbereitungsanlage ab 2003 Nickel, Thallium, Vanadium, Zinn – aus an-
deren Untersuchungen zu übernehmen.
Stoffflußanalyse wird in dieser Untersu- dies gilt insbesondere für Chlor, Queck- Zwar dürften die Beiträge der Metallfrak-
chung auf einen als statisch eingestuften silber und Blei. tion an der Schwermetallbelastung des Ab-
Prozeß angewendet. Für statische Prozesse ● Für Schwermetalle sind die Veränderun- falls, im Vergleich zu den achtziger Jahren
gelten die Transferfaktoren in einer gegebe- gen gegenüber den Daten für das Vor- des vergangenen Jahrhunderts, heute nied-
nen Anordnung als konstant. jahr überwiegend gering: Die Verände- riger ausfallen, gleichwohl ist zu erwarten,
rungen zwischen den beiden aufeinan- daß die Abtrennung der Metalle auch heute
Ermittlung der Inputdaten der folgenden Jahren – mit einer Über- noch zu einer nicht unbeachtlichen Schwer-
Für die weitere Abschätzung wird die Mate- lappung der Monate Oktober bis De- metallentfrachtung des Restmülls führen
rialbilanz der Tabelle 2 für das Jahr 2003 zember 2000 – fallen für Kohlenstoff kann.
verwendet, da auch die im Folgenden dar- (– 20 Prozent) recht groß, für Blei, Zink Im Folgenden wird daher für die Stofffluß-
gestellten Untersuchungen der verschiede- und Quecksilber (–10 Prozent) sowie analyse lediglich mit den Daten des Restab-
nen Fraktionen bei Betrieb der Anlage aus- Cadmium (–5 Prozent) mäßig aus. Für falls aus den Analysen an der MVA Spit-
schließlich mit Systemmüll durchgeführt wur- die Elemente Chlor, Aluminium, Eisen telau aus dem Jahr 2001 gerechnet (siehe
den. Über dessen Belastung mit ausgewähl- und Kupfer können in dieser Periode kei- Tabelle 3).
ten Schadstoffen liegen Informationen über ne Veränderungen festgestellt werden.
Bilanzmessungen an der MVA Spittelau aus Ermittlung und Festlegung
den Jahren 1993, 2000 und 2001 vor19. Ein Vergleich dieser an der MVA Spittelau der Outputdaten
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind bestimmten Schwermetallgehalte von Wie- Für die Stoffflußanalyse sind die in den ein-
in Tabelle 3 zusammengestellt. Weitere Pa- ner Restabfall (Systemmüll) mit den Schwer- zelnen Outputfraktionen enthaltenen Kon-
rameter, insbesondere Schwermetalle (Anti- metallanalysen deutscher Gebietskörper- zentrationen an Chlor und Schwermetallen
mon, Arsen, Chrom, Kobalt, Mangan, schaften 2, 9 ergibt teilweise deutlich höhere zu ermitteln.
Nickel, Thallium, Vanadium, Zinn) wurden Konzentrationen (bei Umrechnung von
nicht bestimmt. Für Eisen beruhen die be- Feuchtsubstanz auf Trockensubstanz mit Grobfraktion größer 250 mm
rechneten Werte auf der Annahme, daß der 30 Prozent Feuchte). Die Wiener Daten Analysen zur stofflichen und chemischen
Schrott zu 100 Prozent aus Eisen besteht27, decken sich aber mit denen, die ebenfalls Zusammensetzung der Fraktion größer
hier Fußnote 19, was allerdings nicht der Rea- mittels Stoffflußanalyse an einer anderen 250 mm liegen nicht vor. Nach Aussagen
lität entspricht. österreichischen MVA bestimmt wurden20. des Betreibers besteht die Grobfraktion bei
Die Ergebnisse dieser Untersuchung lassen Die Ursache hierfür dürfte insbesondere in Verarbeitung von Systemmüll optisch über-
sich wie folgt zusammenfassen: den unterschiedlichen Untersuchungsmetho- wiegend aus großflächigen oder groß-
● Die Monats- und Tagesschwankungen den zu finden sein. An den österreichischen stückigen Kunststoffteilen, insbesondere
können je nach Element beachtlich sein – Müllverbrennungsanlagen wird aus den Kunststofffolien. Kunststoffabfälle weisen zu-
meist einen Heizwert auf, der deutlich ober-
Parameter Stoff- Stand.-Abw. Stoff- Stand.-Abw. Stoff- Stand.-Abw. halb des für Restabfall ausgelegten Heiz-
gehalt gehalt gehalt wertfensters von Abfallverbrennungsanla-
1993 +/- 2000 +/- 2001 +/- gen liegt (Hu > 25.000 MJ/t gegenüber
(Bezug: FS) g/kg FS g/kg FS % g/kg FS g/kg FS % g/kg FS g/kg FS % 9.000 bis 15.000 MJ/t). So wurde auch im
Chlor 6,4 4,8 0,6 13 4,9 0,8 16 Jahr 2002 auf Wunsch der Betreiber der
Eisen 40 0 2 28 2 7 28 2 7
abnehmenden Müllverbrennungsanlagen
der Heizwert der Grobfraktion abgesenkt,
Aluminium n.b. 10 1 11 10 1 12
indem kurzzeitig Material kleiner 50 mm
mg/kg FS mg/kg FS % mg/kg FS mg/kg FS % mg/kg FS mg/kg FS % (4 Kubikmeter je 25-Kubikmeter-Container)
Cadmium 8,0 1,0 13 7,1 0,8 11 6,7 0,9 13 beigemischt wurde (Mischung 1). Derzeit
Quecksilber 1,3 0,2 15 1,0 0,2 20 0,89 0,11 12 und zukünftig wird die Grobfraktion jedoch
Blei 600 100 17 330 30 9 310 50 16 wieder ohne Beimischung zur Müllverbren-
Kupfer 360 30 8 280 30 11 280 30 11 nung geliefert werden.
Zink 830 70 8 560 50 9 500 70 14
Von Interesse für die Stoffflußanalyse ist ins-
besondere die Frage nach dem Austrag von
Quelle: Morf, L; Ritter, E.; Brunner, P. H., TU Wien, Institut für Wassergüte und Abfallwirtschaft: Online-Messung der Stoffbilanz auf der Chlor durch PVC-Produkte (Chloranteil im
MVA Spittelau. Phase B - Messjahr 2001, im Auftrag der MA 22 und 48 der Stadt Wien und der Fernwärme Wien GmbH.
PVC rein: 57 Prozent). Hinzu kommen die
Additive wie Weichmacher, Stabilisatoren
Tabelle 3: Vergleich der stofflichen Zusammensetzung des Systemmülls in den Jahren 1993, 2000 und Farbmittel, die je nach Material
und 2001 nach Untersuchungen an der MVA Spittelau (Weich- oder Hart-PVC) in der Summe mehr
49 MÜLLMAGAZIN 4/2003DEPONIE
als 50 Prozent der Produktmasse ausma- Im März 200210 wurde im Auftrag des Be- (NUA), Maria Enzersdorf, eine Mischprobe
chen können und die ebenfalls Chlor, zum treibers eine Elementaranalyse von Leicht- der Schwerfraktion (0 bis 50 mm) von 20
Beispiel Chlorparaffine, oder auch Schwer- fraktion aus Hausmüll über eine Kernboh- Kilogramm, die für eine Beurteilungsmasse
metalle – insbesondere Cadmium, aber rung (100 mm) aus drei Ballen aufbereiteter von rund 10.000 Tonnen Schwerfraktion re-
auch Kupfer – in den Abfall eintragen. Um Leichtfraktion (50 bis 250 mm) erstellt. Der präsentativ ist. Tabelle 4 zeigt die Ergebnis-
zu klären, in welchem Maße Träger von Heizwert bewegte sich im Bereich von se dieser Untersuchung 22. Angaben zum
Chlor und Cadmium in der Grobfraktion 10.400 bis 11.400 MJ/t, der Chlorgehalt Wassergehalt liegen nicht vor, die Gehalte
verglichen mit dem restlichen Input in höhe- lag bei 0,2 bis 0,3 Prozent und der Gehalt an Chlor, Fluor und Schwefel wurden nicht
rem Umfang auftreten, wurde eine Mulde an Schwefel bei 0,1 bis 0,2 Prozent. erhoben. Für die Betrachtung der Frischsub-
Grobfraktion auf PVC-Träger untersucht33. Untersuchungen zur Schwermetallbelastung stanz wurde nach Angaben des Betrei-
418 Kilogramm Kunststoffe wurden hän- der Leichtfraktion liegen derzeit nicht vor, bers38 mit einem mittleren Wassergehalt
disch sortiert und optisch nach PVC oder sind aber für 2003 geplant. In dieser Unter- von 45 Prozent gerechnet.
nicht eindeutig identifizierbaren Kunststof- suchung wird daher anhand der übrigen Da der TOC-Grenzwert im Feststoff (Grenz-
fen getrennt. Die aussortierten Kunststoffe Outputströme abgeschätzt, welche Schad- wert: 50 Gramm pro Kilogramm Trocken-
wurden gewogen (26 kg) und im Labor der stoffbelastung für die Leichtfraktion zu er- substanz) mit gemessenen 287 g/kg TS
Abfallaufbereitungsanlage wurde ihr Anteil warten ist und ob dies plausibel ist. Für die überschritten wird, ist die Ablagerung der
chlorhaltiger Kunststoffe bestimmt. Parameter Chlor und Aluminium werden fol- untersuchten Schwerfraktion laut Deponie-
Der Gewichtsanteil chlorhaltiger Kunststoffe gende Daten herangezogen: VO in einer Massenabfalldeponie nicht
betrug 11,5 von 418 Kilogramm, was ei- ● Chlor: Mittelwert dreier Messungen: zulässig22. Die Grenzwerte der Deponie-
nem Anteil von 2,75 Prozent an der Probe 0,22 Prozent10 VO für Schwermetalle werden in keinem
entspricht . Der Gewichtsanteil von PVC im ● Aluminium: Mittelwert aus Angaben für Fall überschritten.
Systemmüll wurde dagegen nur mit 1 Pro- fiktive Leichtfraktion größer 40 mm und Für die Berechnung der Stoffflußanalyse
zent ermittelt30. Als chlorhaltige Kunststoff- fiktive Leichtfraktion größer 60 mm für wird die Schwerfraktion anhand der verfüg-
teile sind insbesondere Schwimmartikel Nichteisenmetalle: 0,6 Prozent30. baren Daten modelliert. Die Analysendaten
wie Schwimmreifen, Luftmatratzen oder der NUA22 sind für eine Beurteilungsmasse
Schlauchboote und Gartenschläuche, Um- Feuchte Feinfraktion – Schwerfraktion von rund 10.000 Tonnen Schwerfraktion re-
mantelungen von Elektrokabeln, Kabel- Zur Schwermetallbelastung der feuchten präsentativ. Die Analyse des Kornspektrums
rohre, Profilleisten, Vliesbeschichtungen so- Schwerfraktion liegen Untersuchungen aus der Schwerfraktion durch TBU31 bezieht
wie Verpackungen wie Blister von Werk- unterschiedlichen Betriebszuständen der An- sich auf eine Menge von etwa 8 Tonnen Sy-
zeugverpackungen oder klarsichtige Folien lage vor. Die Ergebnisse von Schwermetalla- stemmüll oder rund 4 Tonnen Schwerfrakti-
identifiziert worden. Bei einigen der iden- nalysen aus dem Jahr 200131 sind aller- on. Da die Beurteilungsmasse bei NUA
tifizierten PVC-haltigen Produkte wie dings nicht repräsentativ, da sie nur auf drei deutlich über der von TBU liegt, werden die
Schwimmreifen, Luftmatratzen, Schlauch- Proben aus einer Probenmasse mit einem Analysendaten nicht arithmetisch gemittelt,
boote ist anzunehmen, daß sie nur gelegent- Gesamtgewicht von 8 Tonnen basieren. Die sondern mit 95 : 5 gewichtet. Datenlücken
lich in den Systemmüll gelangen. Andere Analysenergebnisse streuen für einzelne Ele- werden durch Übernahme des Wertes der
wie Profilleisten und Blister dürften demge- mente stark. Die Standardabweichung der jeweils anderen Untersuchung geschlossen.
genüber regelmäßig vorkommen. Den größ- Ergebnisse für Antimon beträgt 93 Prozent
ten Anteil, so die Mitteilung des Betreibers und für Blei 52 Prozent. Für Blei deutet sich Abgeschiedene Schrottfraktionen –
der Abfallaufbereitungsanlage und des Be- eine Anreicherung in der Schwerfraktion ge- Eisenschrott, Nichteisenmetallschrott
treibers der Müllverbrennungsanlagen (zi- genüber dem Systemmüll an. Abgeschiedene Eisenschrottfraktion
tiert in Thomé-Kozmiensky 200234), machen Im Oktober 2002 untersuchte die Niederö- Die abgeschiedene Eisenmetallschrottfrakti-
aber Folien aus. sterreichische Umweltschutzanstalt GmbH on weist optisch einen hohen Grad an Stör-
Mangels belastbarer Analysedaten wird für
die Berechnung der Stoffflußanalyse ange-
Parameter Einheit Trockensubstanz mg/kg TS Frischsubstanz mg/kg FS
nommen, daß 80 Prozent der Grobfraktion
aus Folien bestehen, während sich die rest- Schwerfraktion1) Systemmüll2) Schwerfraktion1) Systemmüll2)
lichen 20 Prozent aus Blistern (2 %), PVC Antimon mg/kg b n.b. b n.b.
(8 %) und anderen Kunststoffen (Mischkunst- Arsen mg/kg 1,67 n.b. 0,9 n.b.
stoffe, 10 %), zusammensetzen. Kupferhalti- Blei mg/kg 795 443 ± 71 437 310 ± 50
ge Kabel wurden nicht berücksichtigt. Ins- Cadmium mg/kg 0,5 9,6 ± 1,3 0,3 6,7 ± 0,9
gesamt weist die Grobfraktion gegenüber
Chromgesamt mg/kg 21,4 n.b. 11,8 n.b.
dem Systemmüll nicht nur erhöhte Konzen-
Kobalt mg/kg 7,95 n.b. 4,4 n.b.
trationen an Chlor (aufgrund von PVC), son-
dern auch an Cadmium auf. Dies stimmt mit Kupfer mg/kg 120 400 ± 43 66,0 280 ± 30
den Untersuchungen von Rotter25 und Flam- Mangan mg/kg 241 n.b. 133 n.b.
me11, 12 überein. Rotter25 ermittelte je nach Nickel mg/kg 12,4 n.b. 6,8 n.b.
Aufbereitungsverfahren einen Austrag von Quecksilber mg/kg 0,304 1,3 ± 0,2 0,2 0,9 ± 0,1
Cadmium über das Grobgut von bis zu Thallium mg/kg b n.b. b n.b.
50 Prozent. Flamme11, 12 stellte fest, Vanadium mg/kg b n.b. b n.b.
daß durch die Abtrennung von PVC – hier:
Zink mg/kg 208 714 ± 100 114 500 ± 70
aus der nachzerkleinerten heizwertreichen
Zinn mg/kg b n.b. b n.b.
Fraktion aus einer MBA – mit einem NIR-
Spektrometer eine Abreicherung des Para- Eisen g/kg 7,47 40 ± 2,9 8,635 28 ± 2
meters Cadmium erreicht werden kann. Aluminium g/kg 15,7 14 ± 1,7 4,109 10 ± 1
1) geschätzter Wassergehalt der Frischsubstanz = 45 %
2)
Heizwertreiche Fraktion – Brennstoff- geschätzter Wassergehalt der Frischsubstanz = 30 %
n.b. nicht bestimmt
fraktion (Leichtfraktion) b liegt in diesem Abfall laut NUA nur in geringeren, für die Zulässigkeit der Ablagerung nicht relevanten Mengen vor,
Umfassende und statistisch abgesicherte höhere Konzentrationen sind laut NUA nicht zu befürchten, wurde daher nicht bestimmt
Analysen der in der Abfallaufbereitungsan- Quelle: NUA Niederösterreichische Umweltschutzanstalt GmbH, Maria Enzersdorf: Gesamtbeurteilung über die Restmüll-
schwerfraktion 0/50 nach der Abfallaufbereitungsanlage der MA 48, Percostr. 2, 1220 Wien. Auftraggeber: MA 48,
lage erzeugten Brennstofffraktion liegen Auftrag-Nr. AB-548-1/3-2002, 29. November 2002
nicht vor. Es gibt lediglich einzelne Untersu-
chungen, deren Ergebnisse im Folgenden Tabelle 4: Analyse einer Mischprobe der Schwerfraktion (nur SFA-relevante Parameter), im Ver-
dargestellt werden. gleich zur stofflichen Zusammensetzung des Systemmülls aus dem Jahr 2001
MÜLLMAGAZIN 4/2003 50DEPONIE
teilweise erheblich überschritten wurde
Schwermetall- Konzentration Mit der Magnetscheidung Anteil (Umweltministerium Niederlande 200035
konzentration im im Eisenmetall- abgetrennte Schwermetall- vom
Systemmüll schrott masse (ohne Batterien) Input
zitiert von Rentz et al. 200124). Gleiches
(Tabelle 3) bei einem Output von gilt für die aus früheren Jahren stammenden
26 kg Fe/t Systemmüll % Batterien, die erst jetzt von den Verbrau-
Cadmium g/t 6,7 ± 0,9 3 ± 31) 0,08 ± 0,08 1,2 chern zurückgegeben werden. Nach An-
Blei g/t 310 ± 50 3802) 9,8 3,2
gaben der EPBA, die auf Untersuchungen
von Altbatterien in den Niederlanden beru-
Quecksilber g/t 0,89 ± 0,11 k.A.
hen, liegt der Quecksilbergehalt eines typi-
Zink g/t 500 ± 70 3.6002) 92,6 18,5 schen Gemisches der Batterietypen derzeit
1) Rotter, S.: Potenzial und Verteilung von Schwermetallen in Haushaltsabfällen und Steuerungsmöglichkeiten durch Aufberei- noch bei rund 130 ppm14. Rotter25 ermittelt
tung. TU Dresden, Schriftenreihe Beiträge zu Abfallwirtschaft/Altlasten, Bd. 27, 2002, Ergebnisse stichprobenartiger Ana-
lyse von ausgewählten Schwermetallträgern im Restabfall auf ihren Gehalt an Schwermetallen, in mg/kg TS, ohne Batterien sogar einen gewichteten Mittelwert von
2) Stercken: Mündliche Mitteilung von Ergebnissen zum Einsatz von Müllschrott aus dem Abschlussbericht Recycling of Scrap
287 ppm Quecksilber.
for high Quality Products. Veröffentlichung in Vorbereitung, zit von Harant, 1999
Tabelle 6 zeigt die berechneten Konzentra-
tion der Schwermetalle Quecksilber, Cad-
Tabelle 5: Berechnung der in der Abfallaufbereitungsanlage mit der Eisenschrottfraktion abge-
mium und Nickel in der abgeschiedenen Ei-
schiedenen Masse an Schwermetallen (26 kg Fe/t Input), ohne Berücksichtigung der Batterien
senschrottfraktion und deren Austrag über
stoffen auf. Es dominierten Verunreinigun- werden (siehe Tabelle 5). Danach kann die diesen Aufbereitungsschritt.
gen insbesondere mit Kunststoff-Folien. Im Eisenschrottabtrennung für einzelne Elemen- Die Sortierung der Batterien aus der Eisen-
Folgenden wird konservativ davon ausge- te eine deutliche Schwermetallentfrachtung schrottfraktion stellt nur eine Stichproben-
gangen, daß der Eisenschrott maximal 15 des Anlageninputs bewirken und ist daher analyse dar. Ihre Ergebnisse weisen darauf
Massenprozent an Verunreinigungen nicht zu vernachlässigen. hin, daß insbesondere Cadmium über die
(Kunststofffolien, schwermetallarm) auf- Zur weiteren Absicherung der Schadstoffent- Batterieerfassung in der Magnetscheidung
weist. Diese Annahme stützt sich mangels frachtung durch die Eisenschrottabtrennung ausgeschleust werden kann, in diesem Fall
eigener Daten der Abfallaufbereitungsanla- wurde im Auftrag des Betreibers der Gehalt knapp 30 Prozent des Cadmiumgehaltes
ge auf Untersuchungen an der MBA Ober- an Konsumbatterien in der Eisenschrottfrakti- des Systemmülls. Für Quecksilber beträgt
pullendorf, in der Eisenmetallschrotte aus on nach dem Magnetscheider bestimmt32. der Austrag nur 15 Prozent. Er wird maß-
Restabfall ebenfalls mit Überbandmagneten Insgesamt wurden etwa 612 Kilogramm geblich durch die Knopfzellen bestimmt, die
abgetrennt werden. Analysen der ARGEV Metall sortiert, davon waren rund 1 Prozent zu gut 70 Prozent zum Quecksilbergehalt
zur Zusammensetzung des Eisenschrottes Konsumbatterien (6,984 kg). Dieser Wert ist der Batterien beitrugen. Da der Erfassungs-
kleiner 150 mm ergaben Störstoffgehalte laut Gutachter32 als untere Grenze anzuse- grad der Knopfzellen nach Hauer32 eher
im Bereich von 12 bis 13 Prozent1. hen, da bedingt durch die Struktur des Aus- als Untergrenze anzusehen ist, dürften die
Bei 3,0 oder 3,5 Prozent Eisenschrott, der gangsmaterials nicht alle Batterien erkannt 15 Prozent Ausschleusung der im System-
aus dem Anlageninput abgetrennt wird, werden konnten. Insbesondere für Knopfzel- müll enthaltenen Quecksilberfracht eben-
und unter Annahme eines Störstoffgehaltes len (n = 6) ist der ermittelte Wert sicher zu falls eher die Untergrenze darstellen.
(Nichteisen-Material) im Eisenschrott von niedrig32. Der Anteil an Nickel/Cadmium-
15 Prozent beträgt der Output 26 bis 30 Ki- Akkus an den aussortierten Batterien betrug Abgeschiedene Nichteisenmetallschrott-
logramm Eisenmetall pro Tonne Anla- 4 Prozent. Es wurden keine Nickel/Cadmi- fraktion
geninput. Diese Daten stimmen mit denen um-haltigen Akku-Einheiten von Mobiltelefo- In der Abfallbehandlungsanlage ist auch
der Tabelle 3 überein, nach der 1 Tonne Sy- nen oder ähnlichen Geräten gefunden. bei der Nichteisenmetallabtrennung mit ei-
stemmüll im Jahre 2001 rund 28 ± 2 Kilo- Anhand der Sortierergebnisse und der aus nem Wirbelstromscheider das Ziel der Auf-
gramm Eisen enthielt. der Literatur bekannten Daten zur Schwer- bereitung eine weitestgehende Abtrennung
Als Begleitelemente im Metallschrott werden metallbelastung der Batterien wurde die ent- der Nichteisenmetallschrotte aus den bei-
auch Schwermetalle ausgetragen. Nach Un- haltene Menge Schwermetall abgeschätzt, den Kornklassen kleiner 50 mm und 50 bis
tersuchungen an der MVA Spittelau (Tabelle für Cadmium und Nickel nach Bräutigam 250 mm. Dies geht auch hier zu Lasten der
3) liegt der Schwermetallgehalt von System- und Fellmuth4. Die Batterien, die als queck- Qualität (Reinheit) der ausgehaltenen Nicht-
müll im Bereich von knapp einem Gramm silberfrei (0 Prozent Hg) gekennzeichnet eisenmetallschrotte. Optisch ist die Nichtei-
(Quecksilber) bis einem halben Kilogramm sind, garantieren einen Quecksilbergehalt senmetallschrottfraktion aber weniger stark
(Zink) pro Tonne. Es liegen keine Angaben von unter 5 Milligramm pro Kilogramm. verunreinigt als die Eisenschrottfraktion. Es
zur Belastung des abgetrennten Eisenschrot- Nach Europa importierte Batterien enthal- liegen keine Informationen zur stofflichen
tes mit relevanten Schwermetallen wie ten jedoch noch zum Teil erheblich größere Zusammensetzung oder zur Schwermetall-
Quecksilber (zum Beispiel aus Batterien) so- Quecksilbermengen. Dies belegt eine im Ju- belastung der in der mechanischen Abfall-
wie Chrom und Nickel (beide aus nichtro- li 2000 abgeschlossene Studie im Auftrag aufbereitungsanlage abgetrennten Nicht-
stenden Stählen, wenn magnetisch) vor. An- des Niederländischen Umweltministeriums eisenmetallschrottfraktion vor.
hand der aus der Literatur bekannten Daten über Gehalte an Cadmium, Quecksilber
zur Schwermetallbelastung von Metallschrott und Blei in Batterien, die aus Asien impor- Modellierung der ausgeschleusten Eisen-
(vgl. Zeschmar-Lahl 200339), kann die mit tiert wurden. So wurden in 17 von 118 ana- und Nichteisenmetallschrottfraktion
dem Eisenschrott aus der mechanischen lysierten Batterien Quecksilbergehalte über Für die Modellierung der mit der Eisen-
Abfallaufbereitungsanlage ausgetragene 5 ppm gefunden, wodurch dieser seit und Nichteisenmetallschrottfraktion aus-
Schwermetallfracht aber grob abgeschätzt 1.1.2000 in der EU geltende Grenzwert geschleusten Schwermetallfrachten wird zu-
rückgegriffen auf die Sortieranalyse der
Eisenschrottfraktion auf Batterien an der
Einheit Quecksilber Cadmium Nickel
mechanischen Abfallaufbereitungsanlage
Gesamtgehalt in sortierter Batteriefraktion g 3,1 45,2 78,8 sowie auf Literaturdaten. Diese stammen
Konzentration in sortierter Batteriefraktion g/t 444 6.476 11.289 für die Eisenschrottfraktion von Rotter25,
Gesamtgehalt (g) in Eisenschrottfraktion g/t 5 74 129 Flamme11, Stercken28, zitiert bei Harant13,
Austrag mit der Magnetscheidung g/t 132 1.921 3.348 Hauer32, Bräutigam und Fellmuth4 sowie
in g/t Systemmüll Korfmacher14. Für die Nichteisenmetall-
Gehalt im Systemmüll (Tabelle 3) g/t 890 6.700 – schrottfraktion stammen die Literaturdaten
Austrag über Eisenschrott % 15 29 – von Flamme11 und Rotter25. In Bezug auf
die Knopfzellen in der Eisenschrottfraktion
Tabelle 6: Konzentration von Schwermetallen in der abgeschiedenen Eisenschrottfraktion und wird angenommen, daß ihre Wieder-
Schwermetallaustrag über diesen Aufbereitungsschritt findungsrate in der Untersuchung an der
51 MÜLLMAGAZIN 4/2003DEPONIE
Aufbereitungsanlage nur rund 50 Prozent nicht vor. Auf eine Analyse der Korngrößen- wurde für die mechanische Abfallaufberei-
betrug. Diese Annahme basiert auf der Ein- verteilung wurde verzichtet, da die Daten tungsanlage der Stofffluß abgeschätzt (ver-
schätzung von Hauer32, daß die bei der für eine erste Grobabschätzung verwendet gleiche Tabelle 7).
Sortieranalyse ermittelte Menge an Knopf- werden sollten. Um die maximalen Austrä- Da zum Input nicht für alle Parameter Daten
zellen die Untergrenze darstellt. ge über den Output-Pfad Staub abzuschät- vorlagen, verbleiben offene Felder. Die
Der angenommene Störstoffanteil von zen, wurde für die Berechnung die jeweils Werte der Leichtfraktion wurden mit der
15 Prozent in der Eisenschrottfraktion wird höchste gemessene Konzentration im Staub Schließung der Bilanzlücke zum berechne-
anhand der Zusammensetzung von Folien herangezogen. ten Input ermittelt.
modelliert, da dieses auch dem optischen Danach liegt die Freisetzung von Schwerme- Die einzelnen Daten in Tabelle 7 sind keine
Eindruck entspricht. Elektro- und Elektronik- tallen über den Luft- oder Staubpfad für alle absoluten Werte, sondern sie können eben-
schrott werden bei der Modellierung nicht Metalle unter 0,1 Prozent des Inputs und ist so wie beim Input in der Realität erheblich
berücksichtigt. Grund für diese Festlegung damit für die Bilanz zu vernachlässigen. streuen. Sie geben lediglich den erwarteten
ist zum einen, daß bei der Sortieranalyse Dies gilt auch für Quecksilber. Selbst unter Wertekorridor an, in welchem sich bei einer
der Eisenmetallschrottfraktion auf Batterien der Annahme, daß das gasförmig emittierte detaillierten Überprüfung anhand einer sta-
keine Elektronikakkus gefunden wurden. Quecksilber ein Zehnfaches des partikelge- tistisch abgesicherten Anzahl von Messun-
Zum anderen gilt die Elektro- und Elektro- bundenen beträgt, resultiert daraus ein gen die Ergebnisse vermutlich bewegen
nikschrottfraktion als Träger erheblicher Transfer von weniger als 1 Prozent des im werden.
Schwermetallmengen. Selbst geringe Antei- Input enthaltenen Quecksilbers in die Luft. Anhand der verfügbaren Daten konnte die
le in der Eisenschrottfraktion würden zu Dies deckt sich mit Ergebnissen von Flam- Bilanz rechnerisch für insgesamt acht Ele-
einer deutlichen Erhöhung der über die- me11. Bei ihrer Untersuchung der Aufberei- mente geschlossen werden. Für diese Ele-
sen Aufbereitungsschritt ausgetragenen tung von Spuckstoffen und gemischten Ver- mente konnten daher Transferfaktoren be-
Schwermetallmengen führen. Dies wäre für packungen kommt sie ebenfalls zu dem stimmt werden, die in Tabelle 8 wiederge-
die Aufgabenstellung dieser Untersuchung Schluß, daß das Outputgut Staub (Abgas) geben sind. Die Transferfaktoren für die
eine zu optimistische Annahme. Mit der nun für die Betrachtung der Outputpfade einer Leichtfraktion (LF) sind dabei mit Ausnahme
vorgenommenen Modellierung verbleiben Abfall- oder in diesem Fall Ersatzbrennstof- von Chlor aus der Bilanzierungslücke der
diese potentiellen Schwermetallträger in faufbereitungsanlage mengenmäßig nicht Summe der übrigen Outputpfade zum Input
der heizwertreichen Fraktion. relevant ist. errechnet und nicht anhand von Messungen
Die Aussage zur Vernachlässigbarkeit des der Leichtfraktion ermittelt.
Abgas/Staub Staubpfades bezieht sich ausdrücklich Die Transferfaktoren zeigen die Verteilung
Schwermetalle werden, abgesehen vom nicht auf die Exposition der Beschäftigten der Stoffe auf die einzelnen Outputpfade.
Quecksilber, überwiegend staubförmig in gegen Staub oder daran adsorbierte Für die Interpretation sind sie jedoch in
das Abgas freigesetzt. Daher kann man den Schwermetalle oder biologische Arbeits- Kombination mit den Massenströmen (Ta-
Austrag von Schwermetallen über Staub- stoffe. Eine Beurteilung der Abfallbehand- belle 9) anzuwenden.
analysen abschätzen. Nach Schätzungen lungsanlage unter Arbeitsschutzgesichts- Die Transferfaktoren und die Massenströme
des Betreibers liegt das spezifische Staub- punkten war nicht Aufgabe und Gegen- der bilanzierten Stoffe zeigen folgendes
aufkommen bei unter 1 Kilogramm Staub stand dieser Stoffflußanalyse. elementspezifisches Verhalten in der Abfall-
pro Tonne Input. aufbereitungsanlage:
Im Auftrag des Betreibers wurden im Okto- Abschätzung des Stoffflusses und
ber 2002 vier Staubproben auf ihren Ge- ● Chlor
der Transferfaktoren
halt an Schwermetallen untersucht. Alle vier 40 Prozent des eingetragenen Chlors wer-
Proben rochen faulig16. Angaben zur je- Ausgehend von den oben beschriebenen den mit der Schwerfraktion ausgetragen,
weils untersuchten Probenmasse liegen Meßdaten, Kennwerten und Literaturdaten die knapp 50 Prozent des Outputs aus-
Parameter Einheit Input Output
System- +/- Leicht- Grob- Schwer- Eisen- Störstoffe Nichteisen- Staub Summe
müll fraktion fraktion fraktion metall- Eisen- metall- Output
2001 50 mm 2002 schrott- schrott: schrott-
50 mm fraktion Folien fraktion
Massenverteilung kg FS 1.000 428 40 498 26 4 3 1 1.000
Wassergehalt % 30,0 29,8 45
Chlor % 0,49 0,08 0,22 4,58 0,39 0,85 ? 0,48
Eisen % 2,8 0,20 0,10 0 0,39 99 0 0,6 2,81
Aluminium % 1,0 0,12 0,60 0 0,82 0,5 0 96,6 0,7 0,97
Antimon mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 5,1 1,98 29 4,51 3,6 n.b. (2)1)
Arsen mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 0,7 1,13 11 0,81 6,6 n.b. (0,9)1)
Blei mg/kg FS 310 50 200 64,7 423 270 43,3 23 107 306
Cadmium mg/kg FS 6,70 0,90 5,0 8,3 0,30 151 2,58 0,1 0,92 6,56
Chromgesamt mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 22,8 13 313 27,1 125 n.b. (16,2)1)
Kobalt mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 2,4 4,3 23 1,66 1,5 n.b. (2,8)1)
Kupfer mg/kg FS 280 30 450 113,3 70 1.483 134 1.344 74 275
Mangan mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 8,5 134 2.330 10,3 1.353 n.b. (132)1)
Nickel mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 3,5 8 453 4 41 n.b. (16)1)
Quecksilber mg/kg FS 0,89 0,11 1,3 0,4 0,16 8,6 0,48 0,2 0,26 0,88
Thallium mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 0,2 0,00 0,2 0,29 0 n.b. (0,02)1)
Vanadium mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 3,1 6 5,3 3,79 5,4 n.b. (3,4)1)
Zink mg/kg FS 500 70 550 295,2 118 3.600 352 30.446 200 493
Zinn mg/kg FS n.b. n.b. n.b. 32,3 52 489 4,06 6,8 n.b. (40)1)
1) Werte sind unvollständig, da wegen Datenmangel nicht alle Outputpfade berücksichtigt
Tabelle 7: Stofffluß der Abfallaufbereitungsanlage – Abschätzung der Bilanz; Leichtfraktion aus Bilanzlücke zum Input errechnet
MÜLLMAGAZIN 4/2003 52DEPONIE
durch die Absiebung der Fraktion kleiner
Element Fraktion Eisenschrott NE- Staub Summe 40 mm für den Input eines Müllheizkraft-
Leicht- Grob- Schwer- Metall- Stör- Schrott
fraktion fraktion fraktion schrott stoffe
werkes – 58 Prozent Hausmüll, 25 Prozent
% % % % % % % % Gewerbeabfall, 17 Prozent Klärschlamm –
Chlor 20 37 40 0 1 0 01) 97
eine Reduktion des Bleieintrags von knapp
70 Prozent errechneten.
Eisen 2 0 7 92 0 0 0,02 100
Aluminium 26 0 42 1 0 30 0,07 100
Plausibilitätsbetrachtung
Blei 28 1 68 2 0,1 0,0 0,03 99
Cadmium 32 5 2 59 0,2 0,0 0,01 98 Es ist davon auszugehen, daß die Transfer-
Kupfer 69 2 12 14 0,2 1,4 0,03 98 faktoren und Schadstoffan-/-abreicherungs-
Quecksilber 63 2 9 25 0,2 0,1 0,03 99 faktoren für jede Anlage je nach Input vari-
Zink 47 2 12 19 0,3 18,3 0,04 99 ieren. Dennoch kann es hilfreich sein, die
1
Plausibilität der erhaltenen Ergebnisse zu
Wert fehlt, dürfte aber wegen des geringen Massenanteils des Staubes keine merkliche Veränderung bewirken.
überprüfen, indem man sie mit den Ergeb-
Tabelle 8: Geschätzte Transferfaktoren der Elemente an der Abfallaufbereitungsanlage
nissen anderer Verfahren vergleicht.
Die Modellierung des Stoffflusses an der
Abfallaufbereitungsanlage wurde in grober
Element Einheit Input Fraktion EisenschrottNE- Staub Abschätzung anhand verschiedener Da-
Leicht- Grob- Schwer- Metall- Stör- Schrott tensätze vorgenommen. Eine umfassende
fraktion fraktion fraktion schrott stoffe zeitgleiche Beprobung des Inputs und der
Chlor kg/t 4,90 0,96 1,83 1,94 0,00 0,03 0,00 0,001) verschiedenen Outputströme fand nicht
Eisen kg/t 28,0 0,43 0,00 1,94 25,74 0,00 0,00 0,01 statt. Die wesentlichen Massenströme
Aluminium kg/t 9,7 2,57 0,00 4,09 0,13 0,00 2,90 0,01 „Input“ und „Output Schwerfraktion“ sind
Blei g/t 310 85,6 2,6 210,5 7,0 0,2 0,1 0,1 von der Datenbasis vergleichsweise gut
(Input) oder befriedigend (Schwerfraktion)
Cadmium g/t 6,70 2,1 0,3 0,2 3,9 0,0 0,0 0,0
abgesichert. Gleiches gilt auch für den von
Kupfer g/t 280 192,6 4,5 34,7 38,5 0,5 4,0 0,1
der Masse her nicht ins Gewicht fallenden
Quecksilber g/t 0,89 0,6 0,0 0,1 0,2 0,0 0,0 0,0 Outputpfad Abgas/Staub.
Zink g/t 500 235,4 11,8 58,9 93,6 1,4 91,3 0,2 Unsicherheiten bezüglich der Daten ver-
1) Wert fehlt, dürfte aber wegen des geringen Massenanteils des Staubes keine merkliche Veränderung bewirken. bleiben, nach Massenintensität gereiht, bei
den Fraktionen Leichtfraktion, Eisenmetall-
Tabelle 9: Geschätzte Massenströme der Elemente an der Abfallaufbereitungsanlage, bezogen auf schrotte, Grobfraktion und Nichteisenme-
1 t Input (FS) tallschrotte.
Die Grobfraktion, die nach Aussagen des
macht. Dem gegenüber werden rund 37 ● Cadmium Betreibers optisch überwiegend aus
Prozent des Chlors mit der abgetrennten Cadmium wird in erheblichem Umfang mit großflächigen oder großstückigen Kunst-
Grobfraktion ausgeschleust, die aber nur 4 der Eisenfraktion ausgeschleust. Diese Da- stoffteilen, insbesondere Kunststoff-Folien
Prozent des Outputs darstellt. Das heißt, in ten sind sehr unsicher, da sie auf einem re- besteht, weist einen erheblichen Gehalt an
dieser Fraktion findet eine deutliche Schad- lativ hohen Anteil an Nickel/Cadmium-Ak- PVC-Produkten auf. Diese enthalten hohe
stoffanreicherung statt, die vornehmlich auf kus (5 Prozent der Batterien) in der Sortier- Konzentrationen an Chlor und Cadmium
die hohen PVC-Anteile zurückzuführen ist. analyse der Eisenschrottfraktion basieren. auf. Die Abtrennung der Grobfraktion und
Für die Schwerfraktion und die übrigen Out- Die Hochrechnung für die restliche Cad- ihre Verbringung in die Müllverbrennungs-
putpfade ist dagegen eine Schadstoffabrei- miumfracht der Eisenschrottfraktion fußt anlage ist daher mit einer Ausschleusung
cherung festzustellen. ebenfalls auf unsicheren Werten: Analysen von Chlor und Cadmium verbunden. Die
des Cadmiumgehaltes von Metallen im Modellierung der Grobfraktion für die Stoff-
● Eisen Restabfall von Rotter25 ergaben Werte von flußanalyse wurde auf Basis der Bestim-
Erwartungsgemäß werden über 90 Prozent 3 ± 3 Milligramm Cadmium pro Kilogramm mung des PVC-Anteils in der Grobfraktion
des Eisens mit der Magnetscheidung aus Trockensubstanz. vorgenommen. Die Ergebnisse sind mit de-
dem Inputmaterial abgetrennt. Die 7 Pro- nen von Flamme11, 12 konsistent, nach de-
zent, die mit der Schwerfraktion ausgetra- ● Quecksilber nen durch die Abtrennung von PVC – hier:
gen werden, finden sich in einem Output- Der Austrag von Quecksilber mit der Metall- aus der nachzerkleinerten heizwertreichen
strom wieder, der knapp 50 Prozent des ge- fraktion ist deutlich geringer als der von Fraktion – mit einem NIR-Spektrometer eine
samten Outputs ausmacht. Cadmium. Die klassischen Quecksilberträ- Abreicherung des Parameters Cadmium er-
ger Batterien und Knopfzellen sind auf- reicht werden kann. Nach Rotter et al.26 ist
● Aluminium grund chemiepolitischer Maßnahmen rück- eine wirkungsvolle Grobgutseparierung
Mit der Nichteisenmetallabtrennung wer- läufig. Quecksilber verbleibt überwiegend wichtiger Bestandteil eines Gesamtverfah-
den rein rechnerisch nur 30 Prozent des im in den massenmäßig dominierenden Mate- rens zur Gewinnung qualitätsgesicherter
Input enthaltenen Aluminiums erfaßt, und rialströmen, hier insbesondere Leichtfrakti- Brennstoffe. Allerdings hat Rotter bei ihren
dies, obwohl die abgetrennte Nichteisen- on. Vergleichbares gilt auch für die Elemen- Aufbereitungsversuchen lediglich 3 bis 20
metallschrottfraktion mit 100 Prozent Alu- te Kupfer und Zink. Nach Tabelle 8 gelan- Prozent Chloraustrag des Inputs mit der
minium angesetzt wurde. Ein Großteil des gen diese drei Metalle zu knapp 50 bis 70 Grobgutabscheidung festgestellt. Für Cad-
Aluminiums gelangt in die Outputpfade Prozent in die Leichtfraktion. mium erreichte der Austrag aber durchaus
Schwer- und Leichtfraktion. In der letzt- bis zu 50 Prozent des Inputs, wobei sich
genannten wird Aluminium überwiegend in ● Blei das Grobgut aber anders zusammengesetzt
Form von Folien und Verbunden vorliegen. Blei zeigt ein von den anderen Metallen ab- haben wird als die überwiegend nur aus Fo-
Der Eintrag in die Schwerfraktion ist men- weichendes Bild: Der Austrag von Blei mit lien bestehende Grobgutfraktion an der Ab-
genmäßig aber am bedeutendsten. In der Metallfraktion ist praktisch zu vernach- fallaufbereitungsanlage.
welcher Form Aluminium hier vorliegt – ob lässigen. Blei verbleibt überwiegend in den Der Beitrag der Abtrennung von Eisen- und
als zerkleinerte Folien oder zerkleinerte massenmäßig dominierenden Materialströ- Nichteisenmetallschrotten zur Schadstoff-
Tuben, Dosen, Drähte, Bänder oder Ge- men, hier insbesondere in der Schwerfrakti- entfrachtung wird je nach Untersuchung
brauchsgegenstände -, wurde bislang nicht on. Dies deckt sich mit Untersuchungen zum kontrovers beurteilt, von „zu vernachlässi-
untersucht. Beispiel von Bidlingmaier und Alt3, die gen“ bis „erheblich“. Die Frage kann hier
53 MÜLLMAGAZIN 4/2003Sie können auch lesen
