Ressourcensicherung durch Recycling
Wizzard of environment: Das europäische
Unternehmensnetzwerk
21. bis 22. November 2012 in München
Organisiert durch die Bayerische Forschungsallianz GmbH
Bernhard Hartleitner, bifa Umweltinstitut
Netzwerkmanagement
 Geschichte der Abfallverwertung in Deutschland
 Sekundärrohstoffe
 Herausforderungen
 Ökologischer Gewinn durch Recycling
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Geschichte des Abfallverwertungssystems
1972:
Abfallverwertungsgesetz
o Vorher: ungefähr 50.000 unkontrollierte
„Müllkippen“
1980
bis
1990
Geschichte:
o verhindern
o wiederverwendung
o entsorgen
o Noch ungefähr 2.000 kontrollierte Mülldeponiern
vorhanden
o Müllverbrennung wird verstärkt durchgeführt
heute
Neue Ziele:
o Produktverantwortung
o Eco-Design
o RoHS
o Materialfluss
Management
o 160 Mülldeponien mit strikten Standards
o Müllverbrennungsanlagen müssen speziellen
Anforderungen genügen
o Zusätzliche Sortierungs- und Behandlungsanlagen
o Eine Recyclingquote von 65% bei
Produktionsabfällen
(31 Millionen Tonnen)
o Recyclingquote von 87% bei Bauabfällen
Beeinflusste Signifikant die Entwicklungen auf europäischer Ebene.
Innerhalb Deutschlands: Standardisierung (Umweltgesetzbuch)
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Haushaltsmüll in Deutschland
1980
1990
87 %
Bio-/Gartenabfälle:
Papier, Pappe …:
Mineralik, Feinanteile:
Textilien, Holz,
Leder, gummi:
Plastik:
Glas:
Metalle:
2009
34 Mio. Tonnen
39 % 17 Mio. Tonnen
31,5 %
24 %
13,3 %
9,6 %
8%
8%
5,6 %
~ 65-70 % des Mülls ist
organisch
2
13 %
1,6
1,3
9,2
5 Mio. tons
6,6
61 %
2,4
8,1
26,4 Mio. tons
Pictures: BMU, 2011; Data: Statistisches Bundesamt, 2011
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Verpackungen: Sortierung mit NIR-Technik
o Anlagenkapazität zwischen einer und zehn Tonnen pro
Stunde
o Reinheitsgrad durchschnittlich zwischen 90 und 93%; bei
einigen Anwendungen bis zu 98%
o Ausbringung 80 – 90% (materialabhängig), in manchen
Fällen sogar noch höher
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Masse von recycelten Material in Deutschland
66 %
83 %
80 %
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Potenziale im Restmüll
Sortieranalysen: Werstofffraktionen in der Restmüllsammlung
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Wertstoffe im Haushaltsmüll
Vorhandene Wertstoffe in
Haushaltmüll
Biomasse
Papier Glas Plastik
(gemsicht)
Holz
Fe ca. 1,8 kg
Al ca. 0,4 kg
Cu ca. 0,5 kg
kleint. ESchrott
ca. 0,8 kg
Restmüll
ca. 185
kg/(EW a)
Wertstoffe gelten für Bayern (bifa Evaluation). Alle
Werte sind in Kilogramm je Jahr angegeben
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Was bietet die Branche zukünftig?
Recycling, ein Wachstumsmarkt??
"Wir brauchen Rohstoffe, damit wir in Deutschland aus Spitzenideen auch
zukünftig Spitzenprodukte machen. Nur so bleiben Wertschöpfung und
Arbeitsplätze im Land. Die Rahmenbedingungen für das Recycling müssen
weiter verbessert und Sekundärrohstoffe als heimische Rohstoffe stärker
genutzt werden“ Ex-Bundeswirtschaftsminister Brüderle 2010
wirtschaftlicher Faktor Sekundärrohstofferzeugung :
➲
Entsorger und Verwerter in 25 EU- Mitgliedsstaaten
Umsatz von jährlich über 100 Mrd. Euro
➲
Unternehmen beschäftigen rund 1,5 Mio. Menschen
➲
Bei Papier, Stahl und Glas stammen 40 bis 50 Prozent der
Rohstoffe aus dem Recycling [Friedl C., 2006]
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Möglichkeiten des Recyclings
Schließen des Materialkreislaufs
o Recycling sichert die Versorgung von seltenen Materialien
o Durch die Nutzung von Sekundärrohstoffen müssen diese
gesammelnt, gereingt, konzentriert und umgewandelt werden
um neue seltene Materialen aus diesen gewinnen zu können
o Recycling kann einen erheblichen Einfluss auf den Klimaschutz
haben
o Die Aufgabe jedes Recyclingvorhabens ist es, die seltenen
Materialien für spätere Wiederverwertung aufzukonzentrieren,
um ein “sekundäres” seltenes Material zu produzieren und somit
die Entropie des Systems
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Was ist die Basis zukünftiger Prozesse?
Steigende Rohstoffpreise
Steigende Energiepreise
Verfügbarkeit von
Rohstoffen
➲ Reduzierung Abhängigkeit von Rohstoffen
➲ Stärkerer Wirtschaftsfaktor
➲ Effiziente Rückführung der Rohstoffe in die Materialkreisläufe
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Potentiale in der Prozess- und Recyclingtechnik
Nachfrage an seltenen Materialien (sog. “Elektro-Metalle”)
Seltenes Material
Produktion 06 (t)
Nachfrage 06 (t)
Nachfrage 2030 (t)
Indikator 06
Indikator 2030
Quelle: Rohstoffe für Zukunftstechnologien,
Anger et al.
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Herausforderungen in der Ressourcenwiedergewinnung?
 Materialien mit sehr begrenzten Vorkommen wie
Indium oder seltenen Erden
• Werden derzeit noch nicht recycelt
• Weltweit verteilt in unterschiedlichen Lagerstätten
 Verhindern der Entropy–
durch spezielle Sammel- und Recyclingsysteme
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Recyclingquoten von Metallen
End of life – Recyclingquoten für 60 Metalle: Das Periodensystem mit dem globalen
EoL (post-consumer) funktionellen Recycling. Funktionelles Recycling ist Recycling bei
welchem die physikalischen und chemischen Eigenschaften für die anschließende
Verwendung erhalten bleiben
UNEP (2011): Recycling Rates of Metals. United
Nations Environment Programme
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Wie internationale Unternehmen die Situation beurteilen
Als Beispiel: Elektronik, hier macht die Masse den Unterschied
Weltweite Verkäufe 2008 (2009)
sehr geringe Anteile an Edelmetallen je Einheit, allerdings hohe Menge
über die Gesamtmasse
Kumulierte Verkaufszahlen von Handys im Jahr 2009:
2100 t Ag, 200 t Au, 80 T Pd ~ 8,5 Mrd.€
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Doch wie viel davon wird wirklich recycelt?
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Kupferrecycling
Kupfer kann perfekt recycelt werden
► Globale Recyclingquote: 30% - 35%
► Recycling Quote in Deutschland: 54% (2005)
Deutliche Reduzierung des Energiebedarfs im Vergleich zu
der Primärherstellung aus Erzen
► Energiebedarf der Primärherstellung:
► Energieverbrauch für sekundäres Kupfer:
►
98 GJ / t
14 GJ / t
Einsparungen von 85%
Quelle: BMU
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Vorraussetzungen für Recyclingtechnik
Herausforderung
Vielfalt und Komplexität der Abfallprodukte und die
Vielfalt der Materialien sind deutlich angestiegen
Die Ansprüche an moderne Materialrückgewinnungsprozesse sind:
➲
Immission von Schadstoffen muss verhindert werden
➲
Energie- und Ressourceneffizienz muss ähnlich derer im Produktionsprozess sein
➲
Adaptierbar hinsichtlich der Vielfalt im Aufbau
➲
Maximale Nutzbarmachen von seltenen Materialien bei maximalen raw material
utilisation, maximaler Wertschöpfung
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Preisschwankungen
Herausforderung
1.
280
260
240
Markt- und Preisschwankungen
HWWI (ohne Energie)
220
200
180
160
140
120
“Der HWWI Index stellt die
Veränderungen in der
Preisentwicklung von importierten
Gütern in Industrieländer dar und
ist somit ein Indikator für die
Kostenentwicklung bei
importierten Rohstoffen. "
100
Jan 05 Jul 05 Jan 06 Jul 06 Jan 07 Jul 07 Jan 08 Jul 08 Jan 09 Jul 09
HWWI index (excluding
energy) 2005-2009, 2000 =
100, U.S. dollar terms
Unklare Einkommenssituation (in aller Kürze)
Quelle: HWWI
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Sekundärrohrstoffe benötigen Unterstützung
Marktbasierte Systeme von heute stellen die Kosten für
den Einsatz von Rohstoffen und Ressourcen noch nicht
richtig dar.
Die Potenziale der Recycling-Technologie werden
noch immer unterschätzt
Für ein nachhaltiges Wachstum wird folgendes
benötigt:
•
•
•
Etablierung von (minimalen) Stnadards
Systeme mit ökonomischen Anreizen
Die Weiterentwicklung zum Stand der besten verfügbaren
Technologien (BAT)
• Verbesserung der Standards der Ressource-Forschung
Moderner Umweltschutz bedeutet steigende Ressourceneffizienz und
die Verringerung der Abhängigkeit von Ressourcen und damit
einhergehend Vorteile im globalen Wettbewerb
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Solarmodulrecycling
Hochwertiger Recyclingprozess für kristalline PV-Module
► Vorbereitung der kristallinen Photovoltiakmodule
► Höchstreines Silizium (99.998%) und Glas (100%)
► Hohe Durchsatzmengen (2.3 t / h)
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Solarmodulrecycling
Kombination von Mahlung und Klassierung ist essentiell
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Behandlung von CFK sowie die Wiedergewinnung von
Fasern
CFK-Abfälle
Faserversorgung
Freilegung der Fasern
High-quality Anwendungen
für die Fasern
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Recyclingfasern unter dem Elektronenmikroskop
30 Minuten bei 400 °C
30 Minuten bei 500 °C
30 Minuten bei 600 °C
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Derzeitige Situation
Herausforderungen
o Es gibt derzeit keine Standards
in Recyclingprozessen
o Prozesse können
unterschiedlich geartet sein,
Aggregate können individuell
kombiniert werden
o Beides basiert dabei auf die
Form und Struktur des
Materials sowie der
erforderlichen Vorbereitung
des Materials
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Life-Cycle Analyse und ökoeffizienz Bewertung
Bilanzierung und Bewertung von neuen Behandllungsund Rückgewinnungsprozessen
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Netto GHG Emissionen für MSW in US WT
Weitz K. et al.The Impact of Municipal Solid
Waste Management on
Greenhouse Gas Emissions in the United
StatesVolume 52 September 2002 Journal
of the Air & Waste Management Association
1011
Der Vergleich der Netto-Treibhausgasemissionen für das MSWManagement stellt die technologische Veränderungen, von Deponien und
Ressourcenschonung für die USA dar
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Material und Energie-Lebenszyklusse und die damit
verbundenen THG-Quellen und Senken
Greenhouse Gas Emissions from Management of Selected Materials in Municipal Solid Waste; EPA-530-R-98-013; Office
of Solid Waste and Emergency Response, U.S. Environmental Protection Agency: Washington,
DC, September 1998.
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Potenziale der verschiedenen Varianten des WT-Systeme
CO 2 Äquivalent in kg je Tonne Müll
Treibhausgasemissionen durch Entsorgungssysteme
1.800
1.600
1.400
Source:
Quelle:
bifa bifa
environmental
Umweltinstitut
institute
Balancing
Bilanzperiode:
period:5050Jahre
years
1.200
1.000
800
600
400
200
0
-200
Kompostierung
ohne Nutzung
als Dünger
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Kompostierung
Kompostierung Müllverbrennung
Deponie
& Fe
+ Waste to energy
(mit DeponiegasRecycling
system)
Wilde
Deponien
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LCA Ergebnisse für die stoffliche Verwertung
Metallrecycling
Glasreycling
Plastikrecycling
-1.000
Papierrecycling
-500
Vergärung
0
Kompostierung
GHG-Reduktion (in kg / t je
recyceled Material)
o Positive Treibhausgasbilanzen für die stoffliche
Verwertung
-1.500
-2.000
-2.500
Source: IFEU, 2009, unpublished: Strategy Proposals for Optimising German Development Cooperation
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Beitrag zum Klimaschutz durch Recycling-Aktivitäten
Treibhausgasbilanz für Recycling in Nordeuropa,
Australien und den USA
plastic
Quellen: ISWA 2009; RMIT 2009; US EPA 2006
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Was sind die Herausforderungen?
•
•
•
•
Geeignete Recycling Technologien
Erschließen von Sekundärrohstoffen: Schlämme, Aschen,…
Einsatz von Sekundärrohstoffen
Wirtschaftlichkeit, aber auch Klimaschutz und Umweltschutz
• Bereitstellen von Expertise für Stofferhalt, Recycling und Waste
Management
• Erschließen von qualifizierten Informationen und Know-How zur
zukünftigen Rohstoffsicherung
• Realisierung hochprofessioneller Technologien
• Lösungen für die Vielzahl an Fragestellungen
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Entwicklungen von Recyclingprozessen am bifa
Umweltinstitut
Labore und Technikum mit
aktuellster Technologie




Herstellung von
Recyclingmaterial mit höchster
Reinheit
Entfernung von Störstoffen
automatische Sortierung
Erkennungs- und
Entfernungssystem
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Kurz- bis mittelfristige Zielsetzung
 neue Ansätze für Recyclingverfahren von kritischen
Rohstoffen, für die bisher keine praktische Lösung existieren
 Weiterentwicklung der bestehenden Kompetenzen und
Methoden auf dem Gebiet der Recyclingtechnik
 Produkte statt Abfall
 Reduktion von Unsicherheit (Nebenprodukte…)
 Erweiterter Zugang zu Wirtschaftskreisläufen
 verstärktes Augenmerk auf die Entwicklung und Bereitstellung
hochwertiger qualitätsgeprüfter Sekundärrohstoffe
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Thank you
for being an
attentive
audience
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Bernhard Hartleitner
bifa Environmental Institute
Am Mittleren Moos 46
86167 Augsburg
Germany
Tel.: +49 821 7000-126
Fax: +49 821 7000-100
E-Mail: [email protected]
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Herausforderung