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Abfall

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von Jessica S.

Kompostierung – Vergärung

Die Kompostierung und die Vergärung sind zwei verschiedene Methoden der biologischen Verwertung von organischen Abfällen.

Bei der Kompostierung werden organische Abfälle wie Gartenabfälle, Küchenabfälle und andere biologisch abbaubare Materialien in einem Komposthaufen oder einer Kompostmiete aufgeschichtet und durch den Einsatz von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen abgebaut. Dieser Prozess führt zu einem stabilen, nährstoffreichen Endprodukt, das als Kompost bezeichnet wird und als Bodenverbesserer oder Dünger verwendet werden kann.

Die Vergärung ist hingegen ein Prozess, bei dem organische Abfälle in einem geschlossenen Behälter ohne Sauerstoff (anaerob) behandelt werden. Hierbei wird das Abfallmaterial von Mikroorganismen in Biogasanlagen zersetzt, was zu einer Gasbildung führt. Das dabei entstehende Gas, hauptsächlich Methan, kann zur Energieerzeugung genutzt werden.

Beide Methoden haben ihre Vor- und Nachteile. Die Kompostierung ist in der Regel einfacher und kostengünstiger, erfordert aber mehr Platz und Zeit als die Vergärung. Die Vergärung hingegen produziert Methan als erneuerbare Energiequelle und reduziert den Bedarf an fossilen Brennstoffen, benötigt jedoch eine aufwendige Technologie und ein höheres Maß an technischem Know-how.

Insgesamt hängt die Wahl zwischen Kompostierung und Vergärung von den spezifischen Umständen und Bedürfnissen ab, einschließlich der Art und Menge der organischen Abfälle, der verfügbaren Ressourcen und der gewünschten Endprodukte.

Stoffstrom in mechanisch-biologischen vorbehandlungsanlagen

Eine mechanisch-biologische Vorbehandlungsanlage (kurz MBV) ist eine Art von Abfallbehandlungsanlage, die dazu dient, den Abfallstrom vor der endgültigen Entsorgung auf Deponien oder der energetischen Verwertung vorzubereiten. Der Prozess der MBV besteht aus zwei Hauptstufen: der mechanischen Vorbehandlung (MVA) und der biologischen Stabilisierung (BS).

In der MVA werden die Abfälle mechanisch sortiert und aufbereitet, um eine Störstoffentfernung zu erreichen und den organischen Anteil des Abfalls von den restlichen Abfällen zu trennen. Der organische Anteil wird dann zur biologischen Stabilisierung weitergeleitet. Der mechanische Prozess kann unterschiedliche Technologien wie Siebung, Windsichtung, Zerkleinerung oder Separation von Materialien beinhalten.

In der biologischen Stabilisierung wird der organische Anteil des Abfalls durch mikrobielle Aktivitäten in aeroben oder anaeroben Behandlungsverfahren abgebaut und stabilisiert, wodurch die biologisch abbaubaren Abfälle reduziert und geruchsneutralisiert werden. Die biologische Stabilisierung ist wichtig, um den organischen Anteil des Abfalls von der Deponie fernzuhalten, wo er sonst langsam verrotten und Methan produzieren würde, was zu Emissionen von Treibhausgasen führen würde.

Der Stoffstrom in einer MBV besteht hauptsächlich aus organischen Abfällen wie Küchen- und Gartenabfällen, Speiseresten, Biomüll und Grünschnitt. Aber auch andere Abfallströme wie Verpackungen, Textilien, Kunststoffe oder Elektrogeräte können in einer MBV vorbehandelt werden.

Das Endprodukt einer MBV ist ein stabilisierter Abfall, der als "Ersatzbrennstoff" bezeichnet wird und als Brennstoff in Kraftwerken verwendet werden kann. Der organische Anteil kann auch zur Erzeugung von Biogas oder Kompost genutzt werden. Der nicht organische Anteil des Abfalls wird in der Regel zur Deponierung oder zum Recycling weitergeleitet.



Zeitlicher Verlauf der Deponiegasentwicklung

Phase I: Aerobe Phase

der noch anwesende Sauerstoff wird verbraucht, bei ausreichend Sauerstoff aerober Abbau der Biomasse zu CO2 und Wasser, Dauer wenige Wochen.

Phase II: Saure Gärung

komplexe organische Moleküle (Fette, Kohlenhydrate und Proteine) werden in niedermolekulare Bestandteile (Fettsäuren, Aminosäuren und Glucose) aufgespalten und diese wiederum in Karbonsäuren, Alkohole, Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt, starke Geruchsemissionen und Sickerwasser -Verschmutzungen, pH-Wert sinkt, Dauer mehrere Monate.

Phase III + Phase IV: Instabile Methanphase + Stabile Methanphase

Umwandlung der organischen Bestandteile in CH4, CO2 und H2O, geringere Sickerwasserbelastung, maximale Gasproduktion, ab Phase 4 Verhältnis CH4 zu CO2 etwa bei 1,5 (59 Vol.-% CH4, 41 Vol.-% CO2), Phase 4 setzt etwa 1⁄2 bis 3 Jahre nach Ablagerung ein

Phase V: Langzeitphase

Hohe Methankonzentration von über 60 Vol.-%, niedrigere Kohlendioxidkonzentration (Verhältnis CH4 zu CO2 bis etwa 4) durch Auswaschen des Kohlendioxids und Bindung basischer Inhaltsstoffe

Phase VI: Lufteindringphase

Zeitlich und/oder örtliches Eindringen von Luft (fehlender Überdruck durch nachlassende Gasproduktion), 10 bis 40 Vol.-% CH4, 5 bis 30 Vol-% CO2, 10 bis 30 Vol.-% N2

Phase VII: Methanoxidationsphase

Kaum noch Gasproduktion, verstärkter Luftzutritt und Oxidation des Methans zu Kohlendioxid von außen nach innen durch methanotrophe Bakterien, CH4 zu CO2 deutlich unter 1 (CH4 < 10 Vol.-%, CO2 10 bis 15 Vol.%, O2 < 5 Vol.-%

Phase VIII + IX: Kohlendioxidphase + Luftphase

Endstadium der Deponiegasentwicklung, Deponiegaszusammensetzung entspricht Bodenluft (CO2 <4 Vol.-%, O2 = 18–20 Vol.-%, N2 = 78 Vol.-%)

Was ist das Funktionsprinzip einer reaktiven Wand?

Eine reaktive Wand ist eine Sanierungsmethode für belastete Standorte, bei der eine Barriere aus speziellen Materialien in den Boden eingebaut wird, um den Fluss von kontaminiertem Grundwasser zu blockieren und die schädlichen Stoffe abzubauen oder zu immobilisieren. Das Funktionsprinzip einer reaktiven Wand basiert auf dem Einsatz von reaktiven Materialien, die chemische oder biologische Reaktionen mit den Schadstoffen im Grundwasser auslösen, wenn sie mit ihnen in Kontakt kommen.

Typischerweise besteht eine reaktive Wand aus einem Graben oder einer Reihe von Bohrungen, die mit einer Mischung aus reaktiven Materialien wie Eisen, Granulatkohle oder anderen adsorbierenden Materialien gefüllt werden. Wenn das kontaminierte Grundwasser durch die reaktive Wand fließt, interagieren die Schadstoffe mit den reaktiven Materialien, wodurch sie entweder abgebaut oder immobilisiert werden.

Abhängig von den Schadstoffen und der Art der reaktiven Materialien können verschiedene chemische oder biologische Reaktionen stattfinden. Beispielsweise kann die Eisenwand Methanogene im Grundwasser reduzieren oder schwere Metalle ausfällen, während Granulatkohle organische Verbindungen adsorbieren und biologischen Abbau ermöglichen kann.

Eine reaktive Wand kann als eigenständige Sanierungsmethode eingesetzt werden oder in Kombination mit anderen Verfahren wie der Pump-and-Treat-Methode oder der In-situ-Bioremediation. Die Wahl der reaktiven Materialien und die Gestaltung der Barriere hängen von den spezifischen Bedingungen des Standorts und den zu behandelnden Schadstoffen ab.


Natural Attenuation

Natural Attenuation (dt. natürliche Abbauprozesse) ist eine Sanierungsmethode für belastete Standorte, bei der die natürlichen biologischen, chemischen oder physikalischen Prozesse im Boden genutzt werden, um Schadstoffe abzubauen oder zu immobilisieren. Im Gegensatz zu anderen Sanierungsmethoden greift Natural Attenuation nicht aktiv in den Boden ein, sondern verlässt sich auf die natürlichen Prozesse, die in der Umgebung vorhanden sind.

Die natürlichen Prozesse, die bei Natural Attenuation zum Einsatz kommen können, umfassen beispielsweise biologische Abbauprozesse durch Mikroorganismen, chemische Redoxreaktionen oder physikalische Prozesse wie Adsorption und Desorption. Diese Prozesse können dazu führen, dass Schadstoffe abgebaut oder in eine weniger gefährliche Form umgewandelt werden, wodurch die Belastung des Bodens oder des Grundwassers reduziert wird.

Natural Attenuation kann als eigenständige Sanierungsmethode eingesetzt werden oder in Kombination mit anderen Methoden wie der Pump-and-Treat-Methode oder der In-situ-Bioremediation. Die Wahl der Methode hängt von den spezifischen Bedingungen des Standorts und den zu behandelnden Schadstoffen ab. Ein Vorteil von Natural Attenuation ist, dass es in der Regel kostengünstiger und nachhaltiger ist als andere Methoden, da es keine Notwendigkeit gibt, Materialien in den Boden einzubringen oder Energie zu verbrauchen. Allerdings kann es auch länger dauern als andere Methoden, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.

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Jessica S.

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