Flashcards
Abfall als Ressource
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- 1Abfallbegriffe- Bewegliche Sache, derensich der Besitzer entledigen will (subjektiver Abfallbegriff)
- Beseitigung im Öffentlichen Interesse (Objektiver Abfallbegriff) - 2RessourceAlle Bestände von Human- Natur und Sachkapital, die bei der Produktion von Gütern eingesetzt werden können
- Nat. Ressourcen: pot. Nutzbares Naturkapital
- Mineralische Ressourcen: Nat.Konzentration eines Minerals/Elements in der Erdkruste - 3SERO- Erklärung und warum es nicht bei uns ähnlich gemacht wirdKombinat für Sekundärstofferfassung in der DDR --> Aus Mangel Heraus --> kleine Belohnungen als Anreiz für Altstoffsammlung
Problem:
- Planwirtschaft anders als Marktwirtschaft
- Sekundärrohstoffe stark vom Staat subventioniert --> deutlich unter Primärrohstoffpreis - 4AbfallhierachieVermeidung
Vorbereitung zun Wiederverwendung
Stoffl. Verwertung
Sonst. Verwertung
Beseitigung - 5Quotenziele EU für AbfallwirtschaftBis 2020:
- Papier, Metall, Kunststoff und Glas aus Hausmüll: mind. 50 % recycled
- Nicht gefährliche Bau- und Abbruchmaterialien: 70% - 6Nebenprodukt- Sicher verwendet
- ohne weitere Bearbeitung
- intergraler Bestandteil Herstellungsprozess
- erfüllt rechtl. Anforderungen und hat keine schädl. Folgen für U/M/T - 7Abfallende- Verwendung für best. Zweck
- Markt/ nachfrage da
- technische/rechtliche anforderungen erfüllt
- keine negativen umwelt- gesundheitsauswirkungen
In Österreich AWG: Kein höheres Gefährdungspotential als Primärstoff - 8Entwicklung der Rohstoffmärkte- Steigende Nachfrage in Schwellenländern
- Volatität Rohstoffkurse verunsichert Investoren - 9DisspositionFeinverteilung und Verluste über Lebenszyklus
- 10Gesamtwirtschaftliche Bedeutung Sekundärrohstoffe- internationale Marktchancen
- Arbeitsplätze
- Verringerung Aufwand für Ablagerungen und Sanierungen Deponien
- weniger Co2 Emissionen - 11Einsparrung CO2-Emissionen/ Energie Bei Sekundärrohstoffen- 64 % bei Stahl
- 85 % Energie/ 62 % Co2 bei Kupfer
- 95 % Energie/ 85% co2 bei Alu
- 35% co2 bei bildschirmgeräten
- 56 % co2 bei Kühlgeräten
- 66% bei Elektrogroßgeräten
-68 % bei Elektrokeingeräten - 12Urban Mining Kategorien+ deren eigenschaftenpost production:
sortenrein, bekannte zusamensetzung, zentral, kontinuierlich
post industrial
sortenrein, geringe verschmutzung
post consumer
komplexe zusammensetzung
deponien
sehr komplexe zusammensetzung, starke abnutzung - 13landfill mining welche rohstoffe? wann sinnvoll?deponie als quelle
- Fe-schrott: 1-4%
-NE-Metalle: 0,3-0,6 %
- 2003-2009 höhere rohstoffpreise-- > projekte gestarten, danach ging preis runter --> start neuer projekte nicht mehr rentabel
nur bei rückbauten/sanierungen sinnvoll - 14Vorteile/Nachteile Landfillmining-
Deponiegase
hoher Verschmutzungsgrad
aufwändige Trennung
schwere Voranschätzung
+
erlöse aus verkauf
verdichtung--> verringerung deponievolumen
mögliche alternative nutzung der fläche
sanierung verhindert emissionen und kosten - 15Vergleich: ME-Gehalt in Abfall/ RostascheIn Abfall: 2-3 %
In Rostasche ca. 10% - 16Ziele Aufbereitung Rostasche- Abtrennung ME und Gewinn
- vermeidung von ablagerung durch die herstellung von baustoffen
- vermeidung von co2- emissionen bei der herst von primärmetallen
- verringerung der reaktivität - 17Bindungsformen "speziierung" in rostaschenüberwiegend metallisch gebunden:
Cu in Kupferdraht
Ni, Sn, Pb, Zn (in Messing)
Edelmetalle
--> leicht abtrennbar
Überwiegend chemisch gebunden:
Ca als CaO
Si in Silikaten
--> Schwer abtrennbar
Beides Nebeneinander:
Al als Al203
Fe in eisen, Stahl und Oxiden
Cr in Edelstahl, CrIII und Cr IV- Verb.
--> Nur ME-Teil leicht abtrennbar
Ba als BaSO4 - 18Schema Trockene AufbereitungSiebung
=>
- Überkorn --> Fe
- Grobfraktion Feinfraktion --> Eisenmetallabscheidung--> Nichteisenmetallabscheidung
- Feinstkorn --> Deponie - 19Unterschied Trockene /Nasse AufbereitungTrockene Aufbereitung: kein Wasser!
- Erdfeucht (15-35 % WG ohne wasserentschlackung)
- 'Aufbereitung nach Trockenaustrag'
Nasse Aufbereitung:
- schlacken-Wäsche
- Nass-Siebung
- Atrittion (Kärcher-Prinzip) - 20Fraktionen bei Metallabtrennung was ist wertgebend?- Me- Fraktion
- entmetallisierte MV-Rostaschefraktionen
+ Anbachungen (wertlose verkrustungen 20-40 % der ME-Fraktion
Wertgebend va. Cu-Gehalt der NE-Fraktion und das in Spuren entahltene Au - 21Schritte Trockene Aufbereitung/ Nasse Aufbereitung1. Zwischenlagerung/natürliche Alterung
2. Bei Trockener Aufbereitung:
Klassierung (Zerkleinerung und mechanische Sortierung)
2. Bei Nasser Aufbereitung:
Zerkleinerung, mauelle Sortierung + Feststoffabtrennung aus Prozesswasser
3. Magnetabschneidung
4. Ne-Magnetabschneidung
5. Zwischenlagerung /Alterung
6. Qualitätskontrolle
7. Vermarktung inkl. externe Trennung bzw bautechnische Prüfung bei Granulaten
8. Reinigung und Rückführung Prozesswasser, Entsorgung Abfälle - 22Was kann man heute aus Rostasche Gewinnen + Perspektiven für Zukunft- Ne-Fraktionen: Fe
-NE-fraktion: Cu, Al
=> Potentiale: Au, Ag, Neodym, andere kritische Metalle
- Granulate für Straßen/Tiefbau, Deponierung oder Ablagerung
=> Potentiale: Schaumglas, Universelle Granulate
Feinstfraktion: => Potentiale: Cu, Al - 23Wie kann man den Magnetabscheidungsvorgang optimieren?möglichst trockene sortierung
kornvereinzelung vor abscheidung
bevorzugt längsanordnung vor freiem fall - 24Metallabtrennungsverfahren derzeit- Magnetabscheider: Fe
- Wirbelstromabscheider: Cu, Messing, Alu, Edelstahl sind magnetisierbar --> Herst. Feld und Abtrennung
- Induktionsabscheider: Erkennen Metalle an Magnetisierbarkeit und wegblasen mit Luftdruckdrüsen - 25Österreichischer Behandlungsgrundsatz: Anforderung für Verwendung Rückstände von Abfallverbrennungsanlagen für Straßenbaurohstoffe- Gesamtgehalte (Cd, Pb, Cr, Ni) und TOC
- Eluatwerte (pH, Cl, Sulfat, Pb, Cu, ...)
- Restmetallgehalt Fe und NE - 26Schadstoffgehalt in Rohstoffen aus AbfallverbrennungRostasche: gering bis mittel
Boilerasche: mittel bis groß
Filterstaub: mittel bis groß
Abgasreinigungsprodukt: Mittel bis groß - 27Einflussfaktoren Zusammensetzung Rostasche- Sammelsystem
- Verbrennungstechnik
- städt/ländl. Bereich
- Betriebsweise MVA
- Anteil Gewerbeabfall
- Anteil Baustellenabfall
- Austragesystem: Nass/Trocken - 28Hauptbestandteile Rostasche:Silikate: K, Na, Ca, Mg, Si, O- Silikate
Aluminate: K, Na, Ca, Mg, Al, Si, O
Sulfate+ Carbonate: CaSo4, CaCO3
Oxide: SiO2, Mg0, Ca0, Al2O3...
Chloride: NaCl, KCL, CACl2, CA(OH)Cl
Metalle: Fe, Al, Cu, Messing
- Bei Kontakt mit H20:
Hydroxide insb. Ca (OH)2, Al (OH)3
Wasser 15-35 % - 29Eigenschaften MV-RostascheAlkalisch (ph 12-12,8) und reaktiv
alkalisch weil: Bei Verbrennung entsteht CaO --> wird mit H2O gelöscht
CaO+H2O --> Ca (OH)2
Dabei wird Wärme frei --> Hitzestress Anlage - 30AlterungHydratisierung,
wichtigste reaktion bei der Karbonatisierung ( Ca(OH)2+ CO2 = H20+ CaCO3),
Korrision von Metallen
- Passive Alterung: Karbonatisierung nur an Oberfläche (ca. 10 cm), nur geringfügiger pH-Rückgang --> Pb-Auslaugbarkeit wird kaum Verringert
- AKtive Alterung: Besserer und dauerhafterer Rückgang Auslaugbarkeit:
- AL reagiert mit OH-
- auch Korrision von Eisen und Zink - 31Rostasche in Beton und AsphaltBeton:
- Al bildet Wasserstoffgas
- unterschiedl dichte bestandteile: Trennung Paste und Zuschlag
- metallteile können rosten und beton sprengen
Asphalt:
Grundsätzlich möglich, aber Umweltverträglich??
==> Nur unter großem Aufwand verwendbar!! - 32BAIBU-VerfahrenDas CH4- ärmere Schwachgas wird im BAIBU-Verfahren durch Zusammenbringen mit reaktiver Schlacke zu verwertbarem Gas mit viel CH4, die jetzt pH-neutrale Schlacke kann nun als Baustoff verwendet oder sicher abgelagert werden
Während der Reaktion werden Co2 und H2S als Biogasbestandteile ( ---> Schutz Gasmotoren, Stabilisierung Schlacke) abgetrennt während CH4, N2 und O2 im Gas verbleiben und sich anreichern - 33Faktoren für Sekundärmetallmarktpreis- Primärmeallpreis
- Konformitätserklärung vorh./nicht vorh.
- Reihneit /Qualität
- Menge die gehandelt wird
- übliche Preisbildungsfaktoren im Handel - 34Abfallende nach EU-Schrott-VO- Best Kriterien erfüllt
- Verwertungsverfahren im Einklang mit bestimmten Regeln
-Qualitätsmanagement vorhanden
- Weitergabe mit Konformitätserklärung
Schrott muss verwertbares Fe/Al enthalten
Beseitigung aller Gefahrenrelevanter Eigenschaften - 35Regeln für VerwertungsverfahrenTrennung an Quelle--> Sammlung oder Behandlung/Vorbereitung
Bei gefährlichen Bestandteilen:
-Elektroaltgeräte: EAG-VO und Altfahrzeug-VO eunhalten
- FCKWS auffangen
- Kabeln: Ummantelungen mit bestmöglicher Technik entfernen
- Fässer: leer und gereinigt
-Sonst gefährliche Stoffe: mit genehmigten Verfahren entfernen - 36Regelungen Fe und Alu bezüglich Verarbeitung, Fremdanteile, Oxidation, SchadstoffeFe:
Verarbeitung: In Stahlwerken/Gießereien
Fremdanteile: <2%
Oxidation: Frei von übermäßiger Oxidation
Schadstoffe: Frei von Öl, SChmiermittel Konzentrationsgrenzen POPs
Radioaktivität: evt. Euratom beachten
Al
Verarbeitung: Raffinerien, Umschmelzen
Fremdanteile: < 5% der Masse, >90% Alu-Ausbeute
Oxidatioon: -"-
Schadstoffe: Frei von PVC, Kabel entmantelt, Keine Druckbehälter
Radioaktivität: Jede Sendung prüfen - 37Eisen: Generelles, Häufigste ErzeVierthäufigstes Element in Erdkruste,
Erze:
Hämatit Fe2O3
Magnetit Fe3O4
Siderit FeCo3
Pyrit FeS2 - 38Stahlproduktion wesentliche SchritteKokerei:
Austreiben flüchtige Bestandteile durch Kohle- Steinkohle wird unter Luftabschluss erhitzt (1300°), Produkt: Koks (NP: Synthesegas, Rohhteer, Ammoniak, Schwefelwasserstoff)
Sinterverfahren:
Sintermischung (Gebrochenes Erz, Zuschlagsstoffe(Quarz, Kalk), Reststoffe (Abfälle, Koksgrus) ) durchläuft Zündofen bei 1300°C --> Koksanteil wird verbrannt, Erzkörner schmelzen+ erstarren neugeordnet)
Hochofenprozess:
Gegenstromreaktor gefüllt mit Koks, Sinter, Pellets und Zuschlägen --> Koksschicht verbrennt -->CO -->reduziert Eisenoxid zu Eisen und CO2
Sauerstoffkonverter
Roheisen wird bei 1350-1650 °C (Bis 30% Schrott zur Kühlung) mit O2 behandelt --> LD-Verfahren--> C-Gehalt von 4 auf 0,5 %
Elektrostahlwerk
Bis 100% Stahlschrott
Graphitelektroden Schmelzen Einsatzgut bei 3500 °C --> Abstich von Stahl und Schlacke --> hoher Energieverbrauch - 39Beschränkung bei Verwendung StahlschrottAnforderungen an Begleitmaterialgehalt
- 40Einsparungen Co2 durch Verwendung StahlschrottBei BOF mit bis 30% Stahlschrott:
-20%
Bei Elektroofen (bis 100%):
-85%, abh. von Strommix und Systemgrenzen - 41Stufen der Aluminiumgewinnung1. Erzgewinnung aus Tonerde, Abfall: "Rotschlamm"
Rohstoff: Bauxit
Wird gemahlen und mit Natronlauge vermischt,wird bei 1700°C im Autoclav zu Natriumaluminatlösung und Rotschlamm
Natriumaluminatlauge wird geklärt und durch abkühlen auf 79-80 °C zu Aluminiumhydroxid und Natronlauge zersetzt --> Im Kalzinierofen wird Aluminiumhydroxid zu Aluminiumoxid dehydratisiert
2. Erzeugung des Metalls durch Schmelzflusselektrolyse d. Tonerde:
Al-Oxid wird in geschmolzenem Kyrolith aufgelöst, Zerlegung in Al und O2 unter Gleichstrom
02 entweicht bei den in die Schmelze eingetauchten Anodekohlen - 42Arten von Alu-LegierungenKnetlegierungen (zb. f. Walzprodukte, Pressprodukte)
Gusslegierungen (zb. für Felgen, Motorblöcke) - 43Arten von Aluschrott und Co2-Einsparungen durch verw aluschrottFabrikationsschrott
Altschrott
95% Co2-Einsparungen - 44Stoffl Verwertung Aluminium Schritte1. Aufbereiten
Altschrott-> Shredder -> Magnetabschneider -> Windsichter -> Schwimm-Sink-Anlage -> Wirbelstromabschneider ->
+Neuschrott + Schmelzsalz
-> Schmelzofen
2. Umschmelzen - 45Umschmelzverfahren Aluminium Und erläuterung dreier OfenartenReine Umschmelzverfahren (Drehtrommelofen/ Induktionsofen/Herdofen)
Kombinierte Verfahren (Zweikammerverfahren/Pyrolyse/Blankglühen)
Drehtrommelofen: Bei hohen Verunreinigungen, bis 60t Fassungsvermögen
Herdofen: Ohne Schmelzsalz
Induktionsofen: Benötigt sehr reines Einsatzmaterial, haupts. in Gießereien - 46Verwertungsmöglichkeiten Salzschlacke- Zerkleinern, Sieben, trocknen, Me-Abscheider: Al
- Auflösen in Wasser: Gas mit Wasserstoff
- Tonerdehaltiger Rückstand: In Zementindustrie
- Kristallieren, Zentrifugieren: Recyclingsalz - 47Was geschieht bei der ZementhärtungBei Kontakt mit Wasser: Kristallisationsprozess " Hydratation" --> Kristalle Verzahnen und bilden festen Körper (erst nach jahren fertig abgeschlossen)
- 48Zementherstellung SchritteKalkstein, Sand, Ton, (Eisenerz, Kalziumsulfat, Gips) -->Rohmehlmühle --> Rohmehlsilos --> Vorwärmer --> (Klinker)--> Klinkerofen --> Zenentmühle --> Zement
- 49Was ist ZementklinkerRohstoffe werden im Drehrohrofen erhitzt --> Klinkerphasen entstehen
(basische Calciumsilicate/Calsiumaluminate)
Oft Alit: 3CaO* SiO2 (C3S)
Belit: 2CaO* Sio2 (C2S) - 50Brennvorgang Zement1. Entsäuerung:
Erhitzung Rohmehl auf ca. 900 Grad --> Kalkstein zersetzt sich in CaO und CO2
CaCO3 --> CaO+ CO2
2. Sinterphasen
CaO reagiert mit anderen Bestandteilen--> Klinkerphasen entstehen - 51Bestandteile im Zement, die Abfall einschränken:- Alkalien
- Schwefelverbindungen
- Chrom-Verbindungen - 52In Zementwerken verwendete Abfälle- Rohmehlersatzstoffe: Ziegelsplitt, Gießereisande
- Ersatzbrenstoffe
- Zumahlstoffe: Asche aus Kohlekraftwerkenm Hüttensand, Silicastaub, Gipsabfälle - 53Zementsorten in ÖsterreichPortlandzement
Portlandhüttenzement
Portlandfllugaschezement
Portlandkalksteinzement
Pportlandcompositzement
Hochofenzement - 54Zugelassene Zumahlstoffe- Hüttensand
- Flugasche
- Kalkstein
- Puzzolane
- Gebrannter Schiefer
- Silicastaub - 55Welche Zement- Zumahlstoffe sind Abfall?Hüttensand: Aus Hochofenprozess, muss zumindest zu 2/3 aus Ca0, MgO oder SiO2 bestehen
Flugasche: Kieselsäurehaltige/kalkreiche Staubpartikel aus Kohlefeuerungen (Auch Holz/Biomasse) NICHT MVA!
Silicastaub: Filterstaub bei Herst. von Silicium/Siliciumlegierungen - 56EBS in Zementindustrie und worauf muss man aufpassen?Zum Zweck der Energieerzeugung eingesetzte Abfälle, selbstst. Verbrennung ohne ZUsatzferuerung möglich
Auch Klärschlamm+ Papierfaserreststoffe
ACHTUNG bei organischen Stoffen --> dürfen nicht in Rohmehltrocknung eingesetzt werden --> CO, PAK Flüchtige org. Verbindungen entstehen!
Bsp. Zementwerk Wietersdorf - 57Beispiele EBSAltreifen: Erstm. 1980 in Gmunden, bis 25% Energieeinsparungen
Kunststoffabfälle: Erstm. 1991 in WIetersdorf (KTn)
Altöl: Erstm. in Gmunden, Achtung Grenzwerte, Verfeuerung im Hauptbrenner - 58Abluftgrenzwerte EBS Zementwerke im Vergleich zu MVAin MVA strenger --> Gerechtfertigt weil im Zementwerk höhere Verbrennungstemperaturen
- 59Kriterien für Seltenheit RohstoffeGeringe globale Reserven
Statistische Reichweite
Geringe Reservebasis
Geopolitische Knappheit
Geringe Produktionsmengen - 60Indizen für Risiken RohstoffeHHI: Herfindahl-Hirschmann Index: Erkennung pol Risiko durch Unternehmenskonzennration (= S^2) S= Anteil Weltproduktion: 0-1
GLR: Gewichtetes Länderrisiko
Maß für pol Versorgungsrisiko
WGI: World Governance Index:
MAß für pol. Stabilität eines Landes
SRi: Versorgungsrisikoindex: Berücksichtigt geopol.Risiko, Substituierbarkeit und aktuelles Recycling - 61BMVIT Definition kritischer RohstoffKritisch, wenn versorgungskette mangels EIgenproduktion ehreblich gestörrt/ unterbrochen werden kann
Quantifizierung: Mehrwert für BIP - 62Platin in Kfz.KatalysatorenRecycling bereits etabliert --> 0,6-4,5 kg Keramikasse pro Katalisator, darin 0,1-3%
- 63Neodym für was Verwendet?Legierung mit Eisen und Bor, für Permamagnetherstellung
- Elektrofahrzeuge -Datenspeicher -Mirkophone - WKAs
Als Oxid in Leuchtstoff in LCD- Bildschirmen - 64—