Mechanisch-Biologische Abfallbehandlung

Eine mechanisch-biologische Abfallbehandlungsanlage (MBA), auch „mechanisch-biologische Vorbehandlungsanlage“ oder „stoffspezifische Abfallbehandlung“, ist eine Müllsortieranlage für Abfälle aus Haushalten und Unternehmen, die als Hausmüll oder hausmüllähnliche Gewerbeabfälle bezeichnet werden (Die Gliederung der Abfälle erfolgt in Europa nach einem Abfallartenkatalog mit mehr als 600 Abfallarten).

Allgemeines

Ziel der Abfallbehandlung generell ist es, die bei der Produktherstellung, beim Produktgebrauch und -verbrauch "abfallende" Materie, so zu behandeln, dass die darin enthaltenen Stoffe keine oder eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Lebens auf der Erde bewirken. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die beim Abfallerzeuger (Haushalt, Unternehmen, öffentliche Einrichtung) angefallene Abfall(-Materie) durch ein Entsorgungsunternehmen gesammelt, zur Abfallbehandlung transportiert und dort je nach Abfallart physikalisch, chemisch und/oder biologisch behandelt und somit im Sinne der Abfallbehandlung verändert. "Vor-" im Wort Vorbehandlung meint die Behandlung vor der endgültigen Deponierung oder Verwertung (stofflich oder energetisch).

Hausmüll ist vor allem durch einen hohen Anteil an organischer Substanz gekennzeichnet ("Organik"). Dieser liegt je nach Siedlungsstruktur(Land/Stadt), der sozio-ökonomischen und kulturellen Gegebenheiten (Unterschiede zwischen Regionen und Ländern) sowie der gewählten Untersuchungsmethode und Gliederung der Abfallart "Hausmüll" in verschiedene Abfallfraktionen zwischen 30 und 60 %. Weitere Fraktionen des Hausmülls sind Glas, Papier, Kunststoffe (ggf. weiter untergliedert) etc.

Ziele einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlung

• 1. das Volumen der zu deponierenden Abfälle und damit das benötigte Deponievolumen zu vermindern bzw. die Deponielaufzeiten zu erhöhen.

• 2. die biologische Aktivität des organischen Anteils im Hausmüll soweit herabzusetzen, dass auf der Deponie nur noch geringe Mengen an (klimaschädlichem) Deponiegas unkontrolliert entstehen kann.

• 3. die Menge an Schadstoffen, die mit dem Sickerwasser bei unkontrollierter Deponierung ("wilde Deponie" ohne Abdichtungssysteme) ins Grundwasser oder bei kontrollierter Deponierung in eine Sickerwasserreinigungsanlage ("geordnete Deponie" mit Abdichtungssystemen) gelangen würde bzw. behandelt werden müsste, auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

• 4. den Anteil des zu verbrennenden Abfalls zu verringern oder ganz zu vermeiden, wenn eine Abfallverbrennung politisch, technisch und/oder organisatorisch nicht realisierbar ist.

• 5. ggf. elektrische Energie und Wärme aus Biogas zu erzeugen, sofern im biologischen Teil der MBA eine Vergärung (anaerobe Behandlung) zum Einsatz kommt.

Politische Diskussion

Ein Konsens darüber, ob der Einsatz einer mechanisch-biologische Abfallbehandlungsanlage im Rahmen eines Abfallwirtschaftssystems sinnvoll ist oder nicht, kann nur auf der Grundlage einer abfallwirtschaftlichen Rahmenplanung für das jeweilige Entsorgungsgebiet getroffen werden, da neben technischen Kriterien, auch politische (gesellschaftliche Beurteilung der Behandlungsalternativen) und organisatorische (Betreiber, Finanzierung, Gebühren etc.) Gesichtspunkte herangezogen werden müssen. In Deutschland ist die Entscheidung hierüber in den letzten Jahren gefallen. Weltweit werden diese Entscheidungen zurzeit getroffen oder in naher Zukunft insbesondere in den entstehenden Ballungsräumen zu treffen sein (Trend zu weiterer Verstädterung), da in vielen Regionen Abfälle noch unkontrolliert (ohne Sicherungsmaßnahmen zum Grundwasser und zur Atmosphäre) abgelagert werden.

Verfahrensschritte einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlage

• 1. Der Hausmüll wird nach einer groben Vorsichtung zerkleinert.

• 2. Durch Siebung wird das Schreddergut in mehrere Stoffströme ("Fraktionen") geteilt. Zerkleinerung und Teilung der Stoffströme können je nach Zerkleinerungstechnik auch in einem Schritt zusammengefasst sein. Schritt 1 und 2 bilden im Wesentlichen den mechanischen Teil der MBA.

• 3. Der Hauptanteil der organischen Substanz findet sich nach Zerkleinerung und Siebung in der "Feinfraktion" (meist Korngröße < 40 mm).

• 4. In der "Grobfraktion" (meist Korngröße > 40 mm) befinden sich Folien, Papier, Hartkunststoffe, Holz, Windeln, Schuhe, Glas, Steine etc. Durch Ballistik werden Grob, Schwer- und Störstoffe ausgeschleust, die separat entsorgt wird und eine sog. "heizwertangereicherte" Leichtfraktion (HwF) oder "hochkalorische" Fraktion (HKF) gewonnen. Diese Fraktion soll als Brennstoff für sog. "Mittelkalorische Kraftwerke" (EBS-Kraftwerke) dienen.

• 5. Die Feinfraktion wird zum biologischen Teil der Anlage transportiert. Dort werden die organischen Bestandteile durch Mikroorganismen entweder in belüfteten Mieten, Reaktoren und/oder Hallen aerob (unter Luftzufuhr und damit Sauerstoffzufuhr) oder in geschlossenen, von der Außenluft abgeschlossenen Reaktoren anaerob (unter Luftabschluss) weiterbehandelt. Dabei findet eine deutliche Reduktion der organischen Substanz statt. Die Behandlung wird (in Deutschland) solange durchgeführt, bis ein bestimmter Grad des biologischen Abbaus erreicht wird.

• 6. Eine Schwer- bzw. Störstofffraktion wird direkt zu einer Müllverbrennungsanlage transportiert und verbrannt. Die resultierende MVA-Schlacke Asche wird für den Straßenbau aufbereitet (gesiebt, entschrottet) oder deponiert.

• 7. Die angereicherte Leichtfraktion wird durch anschließende Nachbehandlungsschritte zu dem Brennstoff aufbereitet, der gemäß 17. BImSchV in die sogenannte Mitverbrennung der Zement-, Kalk- und Großkraftwerksindustrie gelangt. Diese Aufbereitung findet mit dem Ziel statt, einen verbrennungstechnisch höherwertigen und schwermetallarmen Ersatzbrennstoff (EBS) zu erzeugen. Höherwertig bedeutet hierbei eine Erhöhung des Heizwertes und der physikalischen Verbrennungseigenschaften (Wassergehalt, Korngrößen, Dichte, Flug- und Zündeigenschaften). Die bereits existierenden thermischen Anlagen und deren verbrennungstechnische Anforderungen diktieren dem vorgeschalteten Verfahren die nötige anzuwendende Aufbereitungstechnik: Brennstoffe für den Hauptbrenner eines Kraftwerkskessels oder Zementdrehrohrofens stellen andere Anforderungen an den Brennstoff, als z.B. ein Brennstoff, der in den Calcinator eines Drehrohrofens, in eine Wirbelschicht oder in eine Rostfeuerung gelangen soll.

• 8. Die biologisch behandelte Feinfraktion wird (in Deutschland) deponiert. Dabei muss sie bestimmte Eigenschaften, die mit Hilfe gesetzlich vorgeschriebener Parameter gemessen werden, einhalten. Das Hauptkriterium dabei ist die biologische Aktivität (Wieviel Deponiegas kann aus der behandelten Abfallfraktion noch entstehen? Wieviel organische Substanz kann noch mit dem Regenwasser aus diesem Material ausgewaschen werden?). Daraus kann auf die langfristige Wechselwirkung des biologisch vorbehandelten Materials mit der Umwelt und auf sein Gefährdungspotenzial geschlossen werden.

Hinsichtlich der technischen Ausstattung und Kombination der aufgeführten Hauptschritte gibt es viele Varianten. Dabei reicht das Spektrum von einer einfachen mechanischen und biologischen Behandlung in offenen Systemen, z.B. auf der Oberfläche von Deponien (in vielen Ländern nicht genehmigungsfähig), bis hin zu hochkomplexen gegen die Umgebung weitestgehend geschlossenen Systemen (mit Fahrzeugschleusen, Hallen, Entlüftungseinrichtungen, geschlossenen Reaktoren etc.).

Die Ausstattung der MBA und damit der Aufgliederungsgrad der Stoffströme hängt von den anderen Komponenten des Abfallwirtschaftssystems ab (Abfallgebühren, Preise für Brennstoffe, Marktpreise für Brennstoffe und andere abgetrennte Fraktionen, gesetzliche Anforderungen, Lage des Standortes, Entfernung zu Nachbarn, Entfernung zur Deponie, Vorhandensein und Entfernung zu einer Verbrennungsanlage, persönliche Präferenzen der Entscheider etc.). Die wichtigste Rolle bei der Entscheidung für ein bestimmtes MBA - System spielt der Behandlungspreis pro Mg (Tonne) Hausmüll und die sich daraus ggf. ergebende Erhöhung der Entsorgungskosten insgesamt gegenüber einer reinen (nicht mehr zulässigen) Deponierung oder der Verbrennung des gesamten Abfallstroms in einer Müllverbrennungsanlage.

Bei einer Vollkostenbetrachtung der MBA müssen allerdings die Absatzkosten sämtlicher aufgegliederter Teilströme berücksichtigt werden. Somit schlagen, neben den reinen Behandlungskosten (variable und fixe Anlagenkosten), zusätzlich Transporte, Qualitätsüberwachung, Zuzahlung für die resultierenden Brennstofffraktionen (Vermarktungskosten), die Verbrennungskosten in der Müllverbrennung (Entsorgungskosten) und der gesetzeskonforme Betrieb der Deponie für das biologisch behandelte Deponat zu Buche.

Ansätze, diese Vollkosten durch Vermarktung von Schrott und andere werthaltige Fraktionen (z.B. Kunststoff, Papier, Holz) zu reduzieren, gelangen meist aus Qualitäts- und Absatzgründen nur bedingt.

Literatur

• Doedens, H. et al. (2006): MBA und das Ziel 2020. Müll und Abfall 3/2006
• Grundmann, T. (2005): Stand der MBA-Technologie in Deutschland. in: Bio- und Restabfallbehandlung IX biologisch - mechanisch - thermisch. Hrsg. K. Wiemer, M. Kern. Witzenhausen 2005 (Witzenhausen-Institut. Neues aus Forschung und Praxis) ISBN 3-928673-45-9
• Heuel-Fabianek, B., Siebert, J. (2001): Neue Verordnungen im Bereich der Abfallwirtschaft - Konsequenzen für die biologische Abfallbehandlung und die Deponierung. Chemie Ingenieur Technik 2001, 73, No. 7, 901-906
• Baier, H. (2005): Erzeugung von Ersatzbrennstoffen für den Einsatz in Zement- und Kraftwerken - Die EBS-Anlage -in Ennigerloh. S. 321-336. Ersatzbrennstoffe 5 - Herstellung und Verwertung, TK-Verlag Karl Thomé-Kozmiensky ISBN 3-935317-20-4
• Baier, H. (2006): Ersatzbrennstoffe für den Einsatz in Mitverbrennungsanlagen. In Zement-Kalk-Gips International, Nr. 3, S. 78-85
• Baier, H. (2007): Zwischenlager für heizwertreiche Fraktionen. S. 311-317. In Münsteraner Schriften zur Abfallwirtschaft, Band 11, Tagungsband anlässlich der 10. Münsteraner Abfallwirtschaftstage ISBN 3-9811142-1-3

Weblinks

• http://www.iar.rwth-aachen.de/ – Lehrstuhl für Aufbereitung und Recycling fester Abfallstoffe der RWTH Aachen

• http://www.ask-eu.de - "Wissensplattform ASK; ein Pool von Universitäten, Veranstalter, Verbände und Fachverlage"

• http://www.deponie-stief.de/mba/index.htm - Umfangreiche Informationssammlung zum Thema MBA

• http://www.asa-ev.de/ - Umfangreiche Informationssammlung zum Thema MBA

• http://www.faber-ambra.com/de - Informationen zum FABER-AMBRA® MBA-Verfahren mit wissenschaftlichen Ergebnissen und Videos