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

2April 11, 2023

Geschichte der Abfallverwertung in Deutschland

Sekundärrohstoffe

Herausforderungen

Ökologischer Gewinn durch Recycling

3April 11, 2023

Geschichte des Abfallverwertungssystems

1972: Abfallverwertungs-gesetz

o Vorher: ungefähr 50.000 unkontrollierte „Müllkippen“

1980 bis 1990

Geschichte:o verhinderno wiederverwendungo entsorgen

o Noch ungefähr 2.000 kontrollierte Mülldeponiern vorhanden

o Müllverbrennung wird verstärkt durchgeführt

heute Neue Ziele: o Produktverant-

wortungo Eco-Designo RoHSo Materialfluss

Management

o 160 Mülldeponien mit strikten Standards o Müllverbrennungsanlagen müssen speziellen

Anforderungen genügeno Zusätzliche Sortierungs- und Behandlungsanlageno 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)

4April 11, 2023

Haushaltsmüll in Deutschland

Pictures: BMU, 2011; Data: Statistisches Bundesamt, 2011

21,3

1,6

Bio-/Gartenabfälle: 31,5 %Papier, Pappe …: 24 %Mineralik, Feinanteile: 13,3 %Textilien, Holz,Leder, gummi: 9,6 %Plastik: 8 %Glas: 8 %Metalle: 5,6 %

~ 65-70 % des Mülls ist organisch

1980 1990

87 % 34 Mio. Tonnen

13 % 5 Mio. tons

39 % 17 Mio. Tonnen

9,2 6,6 2,4 8,1

2009

61 % 26,4 Mio. tons

5April 11, 2023

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

6April 11, 2023

Masse von recycelten Material in Deutschland

66 %

83 %

80 %

7April 11, 2023

Potenziale im Restmüll

Sortieranalysen: Werstofffraktionen in der Restmüllsammlung

8April 11, 2023

Wertstoffe im Haushaltsmüll

Cu ca. 0,5 kg

Al ca. 0,4 kg

Fe ca. 1,8 kg

Restmüllca. 185

kg/(EW a)

HolzPlastik (gemsicht)

GlasPapierBiomasse

kleint. E-Schrott

ca. 0,8 kg

Wertstoffe gelten für Bayern (bifa Evaluation). Alle Werte sind in Kilogramm je Jahr angegeben

Vorhandene Wertstoffe in Haushaltmüll

9April 11, 2023

Recycling, ein Wachstumsmarkt??

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]

"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

Was bietet die Branche zukünftig?

10April 11, 2023

Möglichkeiten des Recyclings

o Recycling sichert die Versorgung von seltenen Materialieno 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

Schließen des Materialkreislaufs

11April 11, 2023

➲ Reduzierung Abhängigkeit von Rohstoffen

➲ Stärkerer Wirtschaftsfaktor

➲ Effiziente Rückführung der Rohstoffe in die Materialkreisläufe

Steigende Rohstoffpreise

Steigende Energiepreise

Verfügbarkeit von

Rohstoffen

Was ist die Basis zukünftiger Prozesse?

12April 11, 2023

Nachfrage an seltenen Materialien (sog. “Elektro-Metalle”)

Quelle: Rohstoffe für Zukunftstechnologien, Anger et al.

Potentiale in der Prozess- und Recyclingtechnik

Seltenes Material Produktion 06 (t) Nachfrage 06 (t) Nachfrage 2030 (t) Indikator 06 Indikator 2030

13April 11, 2023

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

14April 11, 2023

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

15April 11, 2023

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.€

Doch wie viel davon wird wirklich recycelt?

16April 11, 2023

Kupferrecycling

Kupfer kann perfekt recycelt werden

► Globale Recyclingquote: 30% - 35%► Recycling Quote in Deutschland: 54% (2005)

► Energiebedarf der Primärherstellung: 98 GJ / t ► Energieverbrauch für sekundäres Kupfer: 14 GJ / t

► Einsparungen von 85%

Deutliche Reduzierung des Energiebedarfs im Vergleich zu der Primärherstellung aus Erzen

Quelle: BMU

17April 11, 2023

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

Vielfalt und Komplexität der Abfallprodukte und die Vielfalt der Materialien sind deutlich angestiegen

Herausforderung

Vorraussetzungen für Recyclingtechnik

18April 11, 2023

Herausforderung

HWWI index (excluding energy) 2005-2009, 2000 = 100, U.S. dollar terms

Unklare Einkommenssituation (in aller Kürze)

Preisschwankungen

Markt- und Preisschwankungen1.

“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. "

Quelle: HWWI

19April 11, 2023

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

20April 11, 2023

Hochwertiger Recyclingprozess für kristalline PV-Module

► Vorbereitung der kristallinen Photovoltiakmodule

► Höchstreines Silizium (99.998%) und Glas (100%)

► Hohe Durchsatzmengen (2.3 t / h)

Solarmodulrecycling

21April 11, 2023

Kombination von Mahlung und Klassierung ist essentiell

Solarmodulrecycling

22April 11, 2023

Behandlung von CFK sowie die Wiedergewinnung von Fasern

Freilegung der Fasern

Faserversorgung

High-quality Anwendungen für die Fasern

CFK-Abfälle

23April 11, 2023

30 Minuten bei 400 °C

30 Minuten bei 500 °C

30 Minuten bei 600 °C

Recyclingfasern unter dem Elektronenmikroskop

24April 11, 2023

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

Herausforderungen

Derzeitige Situation

25April 11, 2023

Life-Cycle Analyse und ökoeffizienz Bewertung

Bilanzierung und Bewertung von neuen Behandllungs- und Rückgewinnungsprozessen

26April 11, 2023

Netto GHG Emissionen für MSW in US WT

Der Vergleich der Netto-Treibhausgasemissionen für das MSW-Management stellt die technologische Veränderungen, von Deponien und Ressourcenschonung für die USA dar

Weitz K. et al.The Impact of Municipal Solid Waste Management onGreenhouse Gas Emissions in the United StatesVolume 52 September 2002 Journal of the Air & Waste Management Association 1011

27April 11, 2023

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.

28April 11, 2023

Treibhausgasemissionen durch Entsorgungssysteme

-200

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

Kompostierungohne Nutzung

als Dünger

Kompostierung & Fe

Recycling

Kompostierung + Waste to energy

Müllverbrennung Deponie (mit Deponiegas-

system)

Wilde Deponien

CO

2 Ä

qu

iva

len

t in

kg

je

To

nn

e M

üll

Source: bifa environmental instituteBalancing period: 50 years

Quelle: bifa UmweltinstitutBilanzperiode: 50 Jahre

Potenziale der verschiedenen Varianten des WT-Systeme

29April 11, 2023

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-500

0

Ko

mp

ost

ieru

ng

Ve

rgä

run

g

Pa

pie

rre

cycl

ing

Pla

stik

recy

clin

g

Gla

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GH

G-R

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l)

LCA Ergebnisse für die stoffliche Verwertung

o Positive Treibhausgasbilanzen für die stoffliche Verwertung

Source: IFEU, 2009, unpublished: Strategy Proposals for Optimising German Development Cooperation

30April 11, 2023

Beitrag zum Klimaschutz durch Recycling-Aktivitäten

Treibhausgasbilanz für Recycling in Nordeuropa, Australien und den USA

Quellen: ISWA 2009; RMIT 2009; US EPA 2006

plastic

31April 11, 2023

• 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

Was sind die Herausforderungen?

32April 11, 2023

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

33April 11, 2023

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

Kurz- bis mittelfristige Zielsetzung

34April 11, 2023

Thank you for being an attentive audience

Bernhard Hartleitner bifa Environmental Institute Am Mittleren Moos 4686167 AugsburgGermanyTel.: +49 821 7000-126Fax: +49 821 7000-100E-Mail: bhartleitner@bifa.de