Umsetzung einer klimaverträglichen Biomasseverwertung

Europäische Union, Europäischer Fonds für regionale Entwicklung

Projektförderung

Das Vorhaben “Umsetzung einer klimaverträglichen Biomasseverwertung” wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin (Förderkennzeichen 1161-B5-0).

Ist-Situation

Die aktuelle einfache Kompostierung von Grünabfällen aus Berlin (maßgeblich Straßenlaub der BSR und Mähgut der Grünflächenpflege) weist trotz Nutzen des Kompostes deutliche Emissionen an Treibhausgasen auf, rd. 7.600 Mg CO2-Äq. pro Jahr, zudem geht der Energieinhalt dieser Abfälle verloren.

In dem vom Berliner Abgeordnetenhaus beschlossenen Abfallwirtschaftskonzept 2020 bis 2030 werden diese Treibhausgas-Emissionen aus der bisherigen Einfachkompostierung angesprochen und zum Fazit geführt: „Die Behandlung von Berliner Grasschnitt- und Laubabfällen in solchen Einfachkompostierungsanlagen ist daher bis Ende 2022 zu beenden“. Auch das Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm des Landes Berlin fordert, diese Abfälle vollständig einer höherwertigen Verwertung zuzuführen.
In den vorhergehenden Jahren wurden von der Senatsumweltverwaltung verschiedene technische Möglichkeiten dieser höherwertigen Verwertung untersucht.

Für die höherwertige, klimaentlastende Verwertung der genannten Grünabfälle wurden die Vergärung, die direkte Verbrennung, die Aufbereitung in Hausmüll-Behandlungsanlagen und die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) untersucht. Teils aus verfahrenstechnischen, teils aus Kostengründen konnte sich bislang keines dieser Verfahren durchsetzen.

Projektaufgabe und -umsetzung

Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde der Weg untersucht, die Grünreste über ein mechanisches Pressverfahren zu Brennstoff aufzubereiten und diesen dann in bestehenden Kraftwerken als Kohleersatz einzusetzen. Dazu wurden in einer bereits bestehenden Aufbereitungsanlage der Firma florafuel AG für Laub und Gras in der Nähe von München große Mengen an Brennstoff produziert und für großtechnische Verbrennungsversuche in Berlin eingesetzt.

Brennstoffe aus aufbereiteten Grünresten

In dieser Aufbereitung werden die Grünreste zunächst zerkleinert und dann gewaschen, um Inertstoffe und verbrennungsschädliches Chlor und Kalium auszutragen. Danach wird der Faserschlamm mechanisch entwässert, nachfolgend getrocknet und zu Pellets oder Briketts verpresst. Dieser Brennstoff ist in seinen physikalisch/chemischen Eigenschaften regulären Holzbrennstoffen sehr ähnlich.

Die Aufbereitung selbst arbeitet nach langjähriger Betriebserfahrung weitgehend sicher. Daher soll in Berlin eine erste Demonstrationsanlage von rd. 12.000 Mg/a Durchsatz errichtet werden. Im Projekt war die sehr wichtige Frage zu klären, ob der erzeugte Brennstoff in bestehenden Berliner Kraftwerken verarbeitbar ist und dabei klimabelastende Kohle ersetzen kann.
Dazu wurden in den Kohle-Kraftwerken der BTB, von Vattenfall und im Fernheizwerk Neukölln insgesamt über 150 Mg aufbereiteten Brennstoffs testweise verbrannt, in verschiedenen Feuerungsverfahren (Wanderrost und Wirbelschicht).

Ergebnisse

Die Ergebnisse der Verbrennungs-Großversuche zeigen, dass sich die Grünrest-Brennstoffe zwar nicht allein, aber in Mischung mit anderen Brennstoffen in beiden Feuerungsverfahren gut verbrennen lassen. Das in den Versuchen begleitend aufgezeichnete Emissionsverhalten einer solchen Mischung erwies sich als unproblematisch. Allerdings neigt der Brennstoff bei mehrfachen Umlade- und Abwurfvorgängen zu relevanten Staubentwicklungen. Dies konnte durch die geänderte Brennstoff-Konfektionierung zwar deutlich reduziert werden, bildet aber eine noch weiter zu lösende Aufgabe. Die weitere Prüfung – eben auch über möglichst bald durchzuführende weitere Versuche – als Grundlage einer zugesagten Dauerabnahme der Bio-Brennstoffe wird durch die EVU, gerade auch im Hinblick auf zukünftige Standortkonzepte im Kontext Kohleausstieg fortgesetzt.

Die Abnahme des Brennstoffs zunächst aus der Demonstrationsanlage ist die zentrale Voraussetzung für die erzielbare hohe Treibhausgas-Entlastung: Durch die Umlenkung aus der Kompostierung in diese energetische Verwertung kann eine spezifische THG-Reduzierung von rd. -460 kg CO2-Äq/Mg erreicht werden. Für die Gesamtmenge von rd. 102.000 Mg/a an Laub und Mähgut wäre damit eine jährliche THG-Entlastung von rd. -47.000 Mg CO2-Äq erzielbar. Das ist einerseits im Bereich der Abfallwirtschaft Berlins eine im Vergleich sehr hohe absolute Klima-Entlastung, andererseits liegt der spezifische Preis für die THG-Minderung im Bereich von 40 €/Mg CO2-Äq und damit im unteren Bereich alternativer Reduktionsmaßnahmen.

Im Verlauf des Projektes ergab sich im Austausch mit dem CarboTip-Projekt (FU Berlin) eine ergänzende vorteilhafte Verwertungsmethode: Aufbereitete Mengen aus Laub und Mähgut werden zur pyrolytischen Erzeugung von Pflanzenkohle (langfristige Bindung des Kohlenstoffes im Boden) und Pyrolysegas als Erdgasersatz verwendet. Der Klimaeffekt ist ähnlich positiv wie beim Ersatz von Kohle im Kraftwerk, die CO2-Reduktionskosten sind ähnlich günstig.

Schema zur Demonstrationsanlage: Einsatz als Brennstoff und zur Pflanzenkohle-Herstellung

  • Umsetzung der klimaverträglichen Biomasse-Verwertung (Laub und Mähgut) in Berlin

    Kurzfassung des Berichtes

    PDF-Dokument (1.5 MB)

  • Umsetzung der klimaverträglichen Biomasse-Verwertung (Laub und Mähgut) in Berlin

    Endbericht (nicht barrierefrei)

    PDF-Dokument (3.9 MB)