Klimarelevanz von Ersatzbrennstoffen – Anwendung und Vergleich verschiedener Bestimmungsmethoden

Abstract

Der Einsatz von alternativen Brennstoffen – wie aus Abfall hergestellte Ersatzbrennstoffe (EBS) – kann in industriellen thermischen Verwertungsanlagen (beispielsweise in Zementwerken) neben der Einsparung von Primärrohstoffen auch zu einer Reduzierung der klimarelevanten CO2-Emissionen führen. Um diese CO2-Einsparungen nachzuweisen, bedarf es einer Methode, die der Heterogenität der Abfallgemische gerecht wird und den fossilen Kohlenstoffanteil bzw. den fossilen CO2-Emissionsfaktor der EBS zuverlässig bestimmen lässt. Die Studie befasst sich mit der Erprobung einer alternativen Bestimmungsmethode, der sogenannten adaptierten Bilanzenmethode (aBM), die auf der Bestimmung der Elementarzusammensetzung des EBS beruht. Insgesamt wurden sechs verschiedene EBS auf ihre Klimarelevanz mittels aBM untersucht und mit Ergebnissen standardisierter Verfahren verglichen. Dabei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung der aBM-Werte mit denen der Radiokarbonmethode (14C-Methode), die als Vergleichsmethode herangezogen werden kann. Die mittlere Abweichung von der 14C-Methode lag bei 0,6 ± 1,4 %absolut bezogen auf den mittleren fossilen Kohlenstoffanteil. Für die zwei weiteren standardisierten Methoden (Selektive Lösemethode und Manuelle Sortierung) zeigten sich beim Vergleich der Ergebnisse deutliche methodische Einschränkungen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der EBS. Die aBM ist damit neben der analytisch aufwendigen 14C-Methode das einzige Bestimmungsverfahren, das unabhängig vom EBS-Typ zuverlässige Werte zur Klimarelevanz generiert. Zudem weist die Praktikabilität (Zeit- und Kostenaufwand) der aBM, insbesondere bei Routineanwendungen, Vorteile gegenüber standardisierten Verfahren auf. Einzig bei erstmaliger Anwendung ist eine Ermittlung von EBS-spezifischen Eingangswerten zur Elementarzusammensetzung der enthaltenen biogenen und fossilen Materialien notwendig, welche mit erhöhtem Aufwand verbunden sein kann.

Refuse-derived fuels (RDF) are utilized in industrial processes (e. g. cement plants) to reduce costs for primary energy carriers, to lessen natural resource consumption, but also to lower the amount of climate-relevant CO2 emissions associated with the production process. In order to account for the CO2 savings, a practical method is required which accounts for the heterogeneity of RDF and allows the share of fossil carbon and fossil CO2 emissions to be reliably determined. The study examines an alternative method, the so-called adapted Balance Method (aBM), which relies on the determination of the elementary composition of the RDF. Six different RDFs were investigated by means of aBM and the results were compared to three standardized methods. The results of aBM are in excellent agreement with the ones of 14C-Method which is regarded as reference method (mean deviation of 0.6 ± 1.4%absolute based on the share of fossil carbon). Both other standardized methods, the Selective Dissolution Method and the method of Manual Sorting show methodological limitations leading to allegedly false estimates for single RDFs. Thus, the aBM is—besides the 14C-Method, which requires highly specialist equipment and personnel—the only determination method which delivers reliable data on the climate-relevant CO2 emissions independently of the type of RDF. Further benefits of the aBM in comparison to the standardized methods include its practicability for routine application (expenditure of time and money). Only during initial application of the aBM the determination of RDF-specific input parameters (elemental composition of biogenic and fossil materials in the RDF) may lead to increased efforts.