Eine Verbrennungsanlage ist ein Ofen zur Verbrennung von Abfällen. Moderne Verbrennungsanlagen verfügen über Einrichtungen zur Verringerung der Umweltverschmutzung, wie z. B. eine Rauchgasreinigung. Es gibt verschiedene Arten von Verbrennungsanlagen: Vorschubrost, Festrost, Drehrohrofen und Wirbelschicht.

VerbrennungshaufenBearbeiten

Ein typischer kleiner Verbrennungshaufen in einem Garten.

Der Scheiterhaufen ist eine der einfachsten und ältesten Formen der Abfallbeseitigung und besteht im Wesentlichen aus einem Haufen brennbarer Materialien, die auf dem offenen Boden aufgeschichtet und in Brand gesetzt werden, was zu einer Umweltverschmutzung führt.

Scheiterhaufen können unkontrollierte Brände auslösen und haben dies auch schon getan, zum Beispiel wenn der Wind brennendes Material vom Haufen in umliegende brennbare Gräser oder auf Gebäude bläst. Wenn die inneren Strukturen des Haufens verbrannt werden, kann sich der Haufen verschieben und zusammenbrechen, wodurch sich das Brandgebiet ausbreitet. Selbst bei Windstille können kleine, leichte Glutnester durch Konvektion vom Haufen abheben und durch die Luft in Gräser oder auf Gebäude wehen und diese entzünden. Brennende Haufen führen oft nicht zu einer vollständigen Verbrennung des Abfalls und erzeugen daher eine Feinstaubbelastung.

BrenntonneBearbeiten

Die Brenntonne ist eine etwas kontrolliertere Form der privaten Abfallverbrennung, bei der sich das brennende Material in einer Metalltonne mit einem Metallgitter über dem Auspuff befindet. Die Tonne verhindert die Ausbreitung des brennenden Materials bei Wind, und da die brennbaren Stoffe reduziert werden, können sie sich nur in der Tonne absetzen. Das Auspuffgitter trägt dazu bei, die Ausbreitung von Glut zu verhindern. In der Regel werden 55-US-Gallonen (210 L) Stahlfässer als Verbrennungstrommeln verwendet, die am Boden mit Entlüftungslöchern versehen sind, um Luft anzusaugen. Mit der Zeit oxidiert und rostet das Metall durch die hohe Hitze der Verbrennung, und schließlich wird das Fass selbst durch die Hitze verbraucht und muss ersetzt werden.

Die private Verbrennung von trockenen Zellulose-/Papierprodukten ist im Allgemeinen sauber und erzeugt keinen sichtbaren Rauch, aber Kunststoffe im Hausmüll können dazu führen, dass die private Verbrennung ein öffentliches Ärgernis darstellt, da sie beißende Gerüche und Dämpfe erzeugt, die die Augen brennen und tränen lassen. Die meisten städtischen Gemeinden verbieten das Verbrennen von Fässern, und in einigen ländlichen Gemeinden kann das offene Verbrennen verboten sein, vor allem in solchen, in denen viele Einwohner leben, die mit dieser auf dem Land üblichen Praxis nicht vertraut sind.

Ab 2006 war in den Vereinigten Staaten die Verbrennung kleiner Mengen privater Haushalts- oder landwirtschaftlicher Abfälle auf dem Land in der Regel erlaubt, solange sie keine Belästigung für andere darstellt, keine Brandgefahr besteht, z. B. bei Trockenheit, und das Feuer keinen dichten, gesundheitsschädlichen Rauch erzeugt. In einigen wenigen Bundesstaaten wie New York, Minnesota und Wisconsin gibt es Gesetze oder Verordnungen, die das Verbrennen von Abfällen im Freien aufgrund der Auswirkungen auf die Gesundheit und der Belästigung verbieten oder streng reglementieren. Personen, die beabsichtigen, Abfälle zu verbrennen, müssen sich unter Umständen vorab mit einer staatlichen Behörde in Verbindung setzen, um das aktuelle Brandrisiko und die Bedingungen zu prüfen und die Beamten über das geplante kontrollierte Feuer zu informieren.

Beweglicher RostBearbeiten

Kontrollraum einer typischen Verbrennungsanlage mit beweglichem Rost, der zwei Kessellinien überwacht

Die typische Verbrennungsanlage für feste Siedlungsabfälle ist eine Verbrennungsanlage mit beweglichem Rost. Durch den Vorschubrost kann die Bewegung des Abfalls durch die Brennkammer optimiert werden, um eine effizientere und vollständigere Verbrennung zu ermöglichen. Ein einzelner Vorschubrostkessel kann bis zu 35 Tonnen (39 Kurztonnen) Abfall pro Stunde verarbeiten und 8.000 Stunden pro Jahr in Betrieb sein, mit nur einer planmäßigen Unterbrechung für Inspektion und Wartung von etwa einem Monat Dauer. Verbrennungsanlagen mit beweglichem Rost werden manchmal auch als Verbrennungsanlagen für feste Siedlungsabfälle bezeichnet.

Der Abfall wird mit einem Abfallkran durch den „Schlund“ an einem Ende des Rostes eingeführt, von wo aus er über den absteigenden Rost in die Aschegrube am anderen Ende gelangt. Hier wird die Asche durch eine Wasserschleuse entfernt.

Feste Siedlungsabfälle im Feuerraum eines Verbrennungsofens mit beweglichem Rost, der 15 metrische Tonnen (17 kurze Tonnen) Abfall pro Stunde verarbeiten kann. Die Löcher im Rost für die Zufuhr der primären Verbrennungsluft sind sichtbar.

Ein Teil der Verbrennungsluft (primäre Verbrennungsluft) wird von unten durch den Rost zugeführt. Dieser Luftstrom hat auch die Aufgabe, den Rost selbst zu kühlen. Die Kühlung ist wichtig für die mechanische Festigkeit des Rostes, und viele bewegliche Roste sind auch innen wassergekühlt.

Die Sekundärverbrennungsluft wird mit hoher Geschwindigkeit durch Düsen über dem Rost in den Kessel geleitet. Sie erleichtert die vollständige Verbrennung der Rauchgase, indem sie Turbulenzen für eine bessere Durchmischung erzeugt und für einen Sauerstoffüberschuss sorgt. In Mehrherd-/Stufenherd-Verbrennungsanlagen wird die sekundäre Verbrennungsluft in einer separaten Kammer hinter der primären Verbrennungskammer eingeleitet.

Nach der europäischen Abfallverbrennungsrichtlinie müssen Verbrennungsanlagen so ausgelegt sein, dass die Rauchgase zwei Sekunden lang eine Temperatur von mindestens 850 °C (1.560 °F) erreichen, um einen ordnungsgemäßen Abbau der toxischen organischen Stoffe zu gewährleisten. Um dies jederzeit einhalten zu können, müssen Hilfsbrenner (oft mit Öl betrieben) installiert werden, die in den Kessel eingefeuert werden, falls der Heizwert des Abfalls zu niedrig wird, um diese Temperatur allein zu erreichen.

Die Rauchgase werden dann in den Überhitzern abgekühlt, wo die Wärme auf Dampf übertragen wird, der für die Stromerzeugung in der Turbine auf typischerweise 400 °C (752 °F) bei einem Druck von 40 bar (580 psi) erhitzt wird. Zu diesem Zeitpunkt hat das Rauchgas eine Temperatur von etwa 200 °C (392 °F) und wird dem Rauchgasreinigungssystem zugeführt.

In Skandinavien wird die planmäßige Wartung immer im Sommer durchgeführt, wenn die Nachfrage nach Fernwärme gering ist. Häufig bestehen Verbrennungsanlagen aus mehreren getrennten „Kessellinien“ (Kessel und Rauchgasreinigungsanlagen), so dass der Abfall weiterhin in einer Kessellinie angenommen werden kann, während die anderen gewartet, repariert oder aufgerüstet werden.

Fester RostBearbeiten

Die ältere und einfachere Art von Verbrennungsanlage war eine mit Ziegeln ausgekleidete Zelle mit einem festen Metallrost über einer unteren Aschegrube, mit einer Öffnung oben oder an der Seite für die Beschickung und einer weiteren Öffnung an der Seite für die Entfernung von nicht brennbaren Feststoffen, den sogenannten Schlacken. Viele kleine Verbrennungsanlagen, die früher in Mehrfamilienhäusern standen, sind heute durch Müllpressen ersetzt worden.

DrehrohrofenEdit

Der Drehrohrofen wird von Gemeinden und großen Industrieanlagen verwendet und besteht aus zwei Kammern: einer Primär- und einer Sekundärkammer. Die Primärkammer in einem Drehrohrofen besteht aus einem geneigten, feuerfest ausgekleideten zylindrischen Rohr. Die innere feuerfeste Auskleidung dient als Opferschicht zum Schutz der Ofenstruktur. Diese feuerfeste Schicht muss von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Die Bewegung des Zylinders um seine Achse erleichtert die Bewegung der Abfälle. In der Primärkammer erfolgt die Umwandlung der Feststofffraktion in Gase durch Verflüchtigung, destruktive Destillation und teilweise Verbrennungsreaktionen. Die Sekundärkammer ist notwendig, um die Verbrennungsreaktionen in der Gasphase abzuschließen.

Die Schlacken treten am Ende des Zylinders aus. Ein hoher Rauchgaskamin, ein Ventilator oder ein Dampfstrahler sorgen für den nötigen Zug. Die Asche fällt durch den Rost, aber viele Partikel werden von den heißen Gasen mitgerissen. Die Partikel und alle brennbaren Gase können in einem „Nachbrenner“ verbrannt werden.

WirbelschichtEdit

Ein starker Luftstrom wird durch ein Sandbett gepresst. Die Luft sickert durch den Sand, bis ein Punkt erreicht ist, an dem sich die Sandpartikel trennen, um die Luft durchzulassen, und es zu einer Vermischung und Verwirbelung kommt. So entsteht ein Wirbelbett, in das nun Brennstoff und Abfall eingebracht werden können. Der Sand mit den vorbehandelten Abfällen und/oder Brennstoffen wird durch gepumpte Luftströme in der Schwebe gehalten und nimmt einen flüssigkeitsähnlichen Charakter an. Das Bett wird dadurch heftig durchmischt und aufgewühlt, wobei kleine inerte Partikel und Luft in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand gehalten werden. Auf diese Weise kann die gesamte Masse aus Abfall, Brennstoff und Sand vollständig durch den Ofen zirkulieren.

Spezialisierte VerbrennungsanlagenBearbeiten

Möbelfabrik-Sägemehlverbrennungsanlagen erfordern große Aufmerksamkeit, da sie mit Harzpulver und vielen brennbaren Substanzen umgehen müssen. Eine kontrollierte Verbrennung und Systeme zur Verhinderung von Rückbränden sind unerlässlich, da Staub, wenn er in der Schwebe ist, dem Phänomen der Brandentstehung von Flüssiggas ähnelt.

WärmenutzungEdit

Die von einer Verbrennungsanlage erzeugte Wärme kann zur Erzeugung von Dampf genutzt werden, der dann zum Antrieb einer Turbine zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Die typische Menge an Nettoenergie, die pro Tonne Siedlungsabfall erzeugt werden kann, beträgt etwa 2/3 MWh Strom und 2 MWh Fernwärme. Somit werden bei der Verbrennung von etwa 600 Tonnen (660 Kurztonnen) Abfall pro Tag etwa 400 MWh elektrische Energie pro Tag (17 MW elektrische Leistung kontinuierlich über 24 Stunden) und 1200 MWh Fernwärmeenergie pro Tag erzeugt.

VerschmutzungBearbeiten

Bei der Verbrennung entstehen eine Reihe von Emissionen wie Asche und Rauchgasemissionen in die Atmosphäre. Vor der Rauchgasreinigung können die Rauchgase, falls vorhanden, Partikel, Schwermetalle, Dioxine, Furane, Schwefeldioxid und Salzsäure enthalten. Wenn die Anlagen über eine unzureichende Rauchgasreinigung verfügen, können diese Emissionen eine erhebliche Schadstoffkomponente zu den Schornsteinemissionen hinzufügen.

In einer Studie aus dem Jahr 1997 stellte die Delaware Solid Waste Authority fest, dass Verbrennungsanlagen bei gleicher erzeugter Energiemenge weniger Partikel, Kohlenwasserstoffe und weniger SO2, HCl, CO und NOx ausstoßen als kohlebefeuerte Kraftwerke, aber mehr als erdgasbefeuerte Kraftwerke. Nach Angaben des deutschen Umweltministeriums verringern Müllverbrennungsanlagen die Menge einiger Luftschadstoffe, indem sie Strom aus Kohlekraftwerken durch Strom aus Müllverbrennungsanlagen ersetzen.

Gasförmige EmissionenEdit

Dioxine und FuraneEdit

Die am häufigsten geäußerten Bedenken gegen die Verbrennung fester Siedlungsabfälle (MSW) betreffen die Befürchtung, dass dabei erhebliche Mengen an Dioxin- und Furanemissionen entstehen. Dioxine und Furane werden von vielen als ernsthafte Gesundheitsgefährdung angesehen. Die EPA gab 2012 bekannt, dass der sichere Grenzwert für die orale Aufnahme durch den Menschen bei 0,7 Pikogramm Toxizitätsäquivalent (TEQ) pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag liegt, was bei einer 150 Pfund schweren Person 17 Milliardstel Gramm pro Jahr entspricht.

Im Jahr 2005 schätzte das deutsche Umweltministerium, wo es zu diesem Zeitpunkt 66 Verbrennungsanlagen gab, dass „…während 1990 ein Drittel aller Dioxinemissionen in Deutschland aus Verbrennungsanlagen stammte, waren es im Jahr 2000 weniger als 1 %. Allein durch Kamine und Kachelöfen in Privathaushalten wird etwa 20-mal mehr Dioxin in die Umwelt abgegeben als durch Verbrennungsanlagen.“

Nach Angaben der United States Environmental Protection Agency (US-Umweltschutzbehörde) sind die prozentualen Anteile der einzelnen Verbrennungsarten am gesamten Dioxin- und Furan-Inventar aus allen bekannten und geschätzten Quellen in den USA (nicht nur Verbrennung) wie folgt: 35,1 % Hinterhoftonnen; 26,6 % medizinische Abfälle; 6,3 % kommunale Klärschlämme; 5,9 % Verbrennung von Siedlungsabfällen; 2,9 % industrielle Holzverbrennung. Somit machte die kontrollierte Verbrennung von Abfällen 41,7 % des gesamten Dioxininventars aus.

Im Jahr 1987, bevor die staatlichen Vorschriften den Einsatz von Emissionskontrollen vorschrieben, gab es insgesamt 8.905,1 Gramm (314,12 oz) Toxizitätsäquivalent (TEQ) an Dioxinemissionen aus US-amerikanischen kommunalen Müllverbrennungsanlagen. Heute belaufen sich die Gesamtemissionen aus den Anlagen auf 83,8 Gramm (2,96 oz) TEQ pro Jahr, was einer Verringerung um 99 % entspricht.

Das Verbrennen von Haushalts- und Gartenabfällen in Hinterhoftonnen, das in einigen ländlichen Gebieten immer noch erlaubt ist, erzeugt jährlich 580 Gramm (20 oz) Dioxine.Von der US-EPA durchgeführte Studien haben gezeigt, dass eine Familie, die ein Brennfass verwendet, 1997 mehr Emissionen verursachte als eine Verbrennungsanlage, in der täglich 200 Tonnen (220 kurze Tonnen) Abfall entsorgt werden, und 2007 fünfmal so viel, da die Chemikalien im Hausmüll zunehmen und die Emissionen von städtischen Verbrennungsanlagen mit besserer Technologie zurückgehen.

Dieselben Forscher stellten fest, dass ihre ursprünglichen Schätzungen für das Brennfass zu hoch waren und dass die zum Vergleich herangezogene Verbrennungsanlage eine theoretische „saubere“ Anlage darstellte und keine bestehende Anlage. Ihre späteren Studien ergaben, dass Verbrennungstrommeln im Durchschnitt 24,95 Nanogramm TEQ pro verbranntem Pfund Müll erzeugen, so dass eine Familie, die täglich 5 Pfund Müll oder 1825 Pfund pro Jahr verbrennt, insgesamt 0,0455 mg TEQ pro Jahr erzeugt, und dass die entsprechende Anzahl von Verbrennungstrommeln für die 83,8 Gramm (2.96 oz) der 251 Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle, die von der EPA im Jahr 2000 in den USA inventarisiert wurden, 1.841.700 oder durchschnittlich 7337 Fässer pro Verbrennungsanlage für Siedlungsabfälle beträgt.

Die meisten Verbesserungen bei den Dioxinemissionen in den USA wurden bei den großen Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle erzielt. Im Jahr 2000 wurden in kleinen Verbrennungsanlagen (mit einer Tageskapazität von weniger als 250 Tonnen) zwar nur 9 % des gesamten verbrannten Abfalls verarbeitet, aber 83 % der bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen emittierten Dioxine und Furane erzeugt.

Dioxin-Cracking-Methoden und GrenzenBearbeiten

Der Abbau von Dioxin erfordert, dass der Molekülring einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt wird, um den thermischen Abbau der starken Molekülbindungen auszulösen, die ihn zusammenhalten. Kleine Stücke Flugasche können etwas dick sein, und eine zu kurze Exposition gegenüber hohen Temperaturen kann dazu führen, dass Dioxin nur an der Oberfläche der Asche abgebaut wird. Bei einer großvolumigen Luftkammer kann eine zu kurze Einwirkung auch dazu führen, dass nur ein Teil der Abgase die volle Abbautemperatur erreicht. Aus diesem Grund ist auch ein Zeitfaktor für die Temperatureinwirkung erforderlich, um eine vollständige Erwärmung durch die Dicke der Flugasche und das Volumen der Abgase zu gewährleisten.

Es gibt Kompromisse zwischen der Erhöhung der Temperatur oder der Expositionszeit. Im Allgemeinen kann die Expositionszeit für die Erhitzung kürzer sein, wenn die Molekulardurchbruchstemperatur höher ist, aber zu hohe Temperaturen können auch Verschleiß und Schäden an anderen Teilen der Verbrennungsanlage verursachen. Ebenso kann die Zersetzungstemperatur bis zu einem gewissen Grad gesenkt werden, aber dann würden die Abgase eine längere Verweildauer von vielleicht mehreren Minuten benötigen, was große/lange Behandlungskammern erfordern würde, die viel Platz in der Kläranlage beanspruchen.

Ein Nebeneffekt des Aufbrechens der starken molekularen Bindungen von Dioxin ist das Potenzial, die Bindungen von Stickstoffgas (N2) und Sauerstoffgas (O2) in der Zuluft zu brechen. Bei der Abkühlung des Abgasstroms bilden diese hochreaktiven gelösten Atome spontan Bindungen zu reaktiven Oxiden wie NOx im Rauchgas, die zur Smogbildung und zu saurem Regen führen können, wenn sie direkt in die lokale Umwelt freigesetzt würden. Diese reaktiven Oxide müssen durch selektive katalytische Reduktion (SCR) oder selektive nichtkatalytische Reduktion (siehe unten) weiter neutralisiert werden.

Dioxin-Cracking in der PraxisBearbeiten

Die für den Abbau von Dioxin erforderlichen Temperaturen werden in der Regel nicht erreicht, wenn Kunststoffe im Freien in einer Verbrennungstonne oder Müllgrube verbrannt werden, was, wie oben erwähnt, hohe Dioxinemissionen verursacht. Zwar verbrennt Kunststoff in der Regel im Freien, aber die Dioxine verbleiben nach der Verbrennung und schweben entweder in die Atmosphäre oder können in der Asche verbleiben, wo sie ins Grundwasser ausgewaschen werden können, wenn Regen auf den Aschehaufen fällt. Glücklicherweise binden sich Dioxin- und Furanverbindungen sehr stark an feste Oberflächen und werden vom Wasser nicht aufgelöst, so dass die Auslaugungsprozesse auf die ersten Millimeter unter dem Aschehaufen beschränkt sind. Die Dioxine in der Gasphase können mit Hilfe von Katalysatoren, von denen einige in den Filterschläuchen enthalten sein können, weitgehend zerstört werden.

Moderne kommunale Verbrennungsanlagen verfügen über eine Hochtemperaturzone, in der die Rauchgase mindestens zwei Sekunden lang auf einer Temperatur von über 850 °C gehalten werden, bevor sie abgekühlt werden. Um dies jederzeit zu gewährleisten, sind sie mit Zusatzheizungen ausgestattet. Diese werden häufig mit Öl oder Erdgas betrieben und sind normalerweise nur für einen sehr kleinen Teil der Zeit aktiv. Darüber hinaus werden in den meisten modernen Verbrennungsanlagen Gewebefilter (oft mit Teflonmembranen zur besseren Abscheidung von Submikronpartikeln) eingesetzt, die Dioxine in oder auf festen Partikeln auffangen können.

Bei sehr kleinen kommunalen Verbrennungsanlagen kann die für den thermischen Abbau von Dioxin erforderliche Temperatur durch ein elektrisches Hochtemperaturheizelement und eine selektive katalytische Reduktionsstufe erreicht werden.

Obwohl Dioxine und Furane durch die Verbrennung zerstört werden können, ist ihre Neubildung durch einen als „De-novo-Synthese“ bekannten Prozess bei der Abkühlung der Emissionsgase eine wahrscheinliche Quelle für die Dioxine, die in Emissionsschornsteinprüfungen von Anlagen mit hohen Verbrennungstemperaturen und langen Verweilzeiten gemessen werden.

CO2Edit

Wie bei anderen vollständigen Verbrennungsprozessen wird fast der gesamte Kohlenstoffgehalt des Abfalls als CO2 in die Atmosphäre emittiert. Siedlungsabfälle enthalten etwa den gleichen Massenanteil an Kohlenstoff wie CO2 (27 %), so dass bei der Verbrennung von 1 Tonne Siedlungsabfall etwa 1 Tonne CO2 entsteht.

Wird der Abfall auf einer Deponie abgelagert, würde 1 Tonne Siedlungsabfall durch die anaerobe Zersetzung des biologisch abbaubaren Teils des Abfalls etwa 62 Kubikmeter Methan erzeugen. Da das Erderwärmungspotenzial von Methan 34 beträgt und das Gewicht von 62 Kubikmetern Methan bei 25 Grad Celsius 40,7 kg beträgt, entspricht dies 1,38 Tonnen CO2, also mehr als die eine Tonne CO2, die bei der Verbrennung entstehen würde. In einigen Ländern werden große Mengen an Deponiegas gesammelt. Dennoch ist das Erderwärmungspotenzial des in die Atmosphäre abgegebenen Deponiegases erheblich. In den USA wurde geschätzt, dass das Erderwärmungspotenzial des emittierten Deponiegases im Jahr 1999 um etwa 32 % höher war als die CO2-Menge, die bei einer Verbrennung freigesetzt worden wäre. Seit dieser Studie wurde die Schätzung des Treibhauspotenzials für Methan von 21 auf 35 erhöht, was allein diese Schätzung auf fast den dreifachen GWP-Effekt im Vergleich zur Verbrennung desselben Abfalls erhöhen würde.

Außerdem sind fast alle biologisch abbaubaren Abfälle biologischen Ursprungs. Dieses Material wurde von Pflanzen unter Verwendung von atmosphärischem CO2 gebildet, typischerweise in der letzten Wachstumssaison. Wenn diese Pflanzen nachwachsen, wird das bei ihrer Verbrennung freigesetzte CO2 der Atmosphäre wieder entzogen.

Solche Überlegungen sind der Hauptgrund, warum mehrere Länder die Verbrennung von biologisch abbaubarem Abfall als erneuerbare Energie verwalten. Der Rest – hauptsächlich Kunststoffe und andere aus Öl und Gas gewonnene Produkte – wird im Allgemeinen als nicht erneuerbare Energie behandelt.

Unter verschiedenen Annahmen können unterschiedliche Ergebnisse für den CO2-Fußabdruck der Verbrennung erzielt werden. Lokale Gegebenheiten (wie z.B. ein begrenzter lokaler Fernwärmebedarf, kein Ersatz von durch fossile Brennstoffe erzeugter Elektrizität oder ein hoher Aluminiumanteil im Abfallstrom) können den CO2-Nutzen der Verbrennung schmälern, und auch die Methodik und andere Annahmen können die Ergebnisse erheblich beeinflussen. So können beispielsweise die Methanemissionen aus Deponien, die zu einem späteren Zeitpunkt anfallen, vernachlässigt oder weniger stark gewichtet werden, oder biologisch abbaubare Abfälle können nicht als CO2-neutral angesehen werden. Eine Studie von Eunomia Research and Consulting aus dem Jahr 2008 über potenzielle Abfallbehandlungstechnologien in London hat gezeigt, dass bei Anwendung mehrerer dieser (nach Ansicht der Autoren) ungewöhnlichen Annahmen die durchschnittlichen bestehenden Verbrennungsanlagen bei der CO2-Bilanz im Vergleich zum theoretischen Potenzial anderer neu entstehender Abfallbehandlungstechnologien schlecht abschnitten.

Andere EmissionenBearbeiten

Zu den anderen gasförmigen Emissionen im Rauchgas von Verbrennungsöfen gehören Stickoxide, Schwefeldioxid, Salzsäure, Schwermetalle und Feinpartikel. Von den Schwermetallen ist Quecksilber aufgrund seiner Toxizität und seiner hohen Flüchtigkeit besonders besorgniserregend, da im Wesentlichen das gesamte Quecksilber im Strom der Siedlungsabfälle in die Emissionen gelangen kann, wenn es nicht durch Emissionskontrollen entfernt wird.

Der Dampfgehalt im Rauchgas kann sichtbaren Rauch aus dem Schornstein erzeugen, der als optische Verschmutzung wahrgenommen werden kann. Dies kann vermieden werden, indem der Dampfgehalt durch Rauchgaskondensation und Wiederaufheizung verringert wird oder indem die Rauchgasaustrittstemperatur deutlich über den Taupunkt erhöht wird. Durch die Rauchgaskondensation kann die latente Verdampfungswärme des Wassers zurückgewonnen werden, wodurch sich der thermische Wirkungsgrad der Anlage erhöht.

RauchgasreinigungBearbeiten

Elektroden im Elektrofilter

Die Schadstoffmenge im Rauchgas von Verbrennungsanlagen kann je nach Anlage durch mehrere Verfahren reduziert werden oder nicht.

Partikel werden durch Partikelfilterung abgeschieden, am häufigsten durch Elektrofilter (ESP) und/oder Schlauchfilter. Letztere sind im Allgemeinen sehr effizient bei der Abscheidung von Feinstaub. Bei einer Untersuchung des dänischen Umweltministeriums im Jahr 2006 lagen die durchschnittlichen Partikelemissionen pro Energiegehalt des verbrannten Abfalls aus 16 dänischen Verbrennungsanlagen unter 2,02 g/GJ (Gramm pro Energiegehalt des verbrannten Abfalls). Detaillierte Messungen von Feinstaubpartikeln mit einer Größe von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) wurden in drei der Verbrennungsanlagen durchgeführt: Eine Verbrennungsanlage, die mit einem Elektrofilter zur Partikelfiltration ausgestattet war, emittierte 5,3 g/GJ Feinstaub, während zwei Verbrennungsanlagen, die mit Schlauchfiltern ausgestattet waren, 0,002 und 0,013 g/GJ PM2,5 emittierten. Bei den ultrafeinen Partikeln (PM1.0) lagen die Zahlen bei 4,889 g/GJ PM1.0 aus der ESP-Anlage, während bei den mit Schlauchfiltern ausgestatteten Anlagen Emissionen von 0,000 und 0,008 g/GJ PM1.0 gemessen wurden.

Säuregaswäscher werden zur Entfernung von Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure, Quecksilber, Blei und anderen Schwermetallen eingesetzt. Die Effizienz der Beseitigung hängt von der spezifischen Ausrüstung, der chemischen Zusammensetzung des Abfalls, der Auslegung der Anlage, der Chemie der Reagenzien und der Fähigkeit der Ingenieure ab, diese Bedingungen zu optimieren, die für verschiedene Schadstoffe unterschiedlich sein können. So wird beispielsweise die Quecksilberentfernung durch Nasswäscher als zufällig angesehen und kann weniger als 50 % betragen. Basische Wäscher entfernen Schwefeldioxid, indem sie durch Reaktion mit Kalk Gips bilden.

Das Abwasser aus den Wäschern muss anschließend eine Abwasserbehandlungsanlage durchlaufen.

Schwefeldioxid kann auch durch trockene Entschwefelung entfernt werden, indem Kalksteinschlamm vor der Partikelfiltration in das Rauchgas injiziert wird.

NOx wird entweder durch katalytische Reduktion mit Ammoniak in einem katalytischen Konverter (selektive katalytische Reduktion, SCR) oder durch eine Hochtemperaturreaktion mit Ammoniak im Feuerraum (selektive nichtkatalytische Reduktion, SNCR) reduziert. Harnstoff kann anstelle von Ammoniak als Reduktionsmittel eingesetzt werden, muss aber zu einem früheren Zeitpunkt im Prozess zugeführt werden, damit er zu Ammoniak hydrolysieren kann. Der Ersatz von Harnstoff kann die Kosten und die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit der Lagerung von wasserfreiem Ammoniak verringern.

Schwermetalle werden häufig an eingespritztes Aktivkohlepulver adsorbiert, das durch Partikelfiltration aufgefangen wird.

Feste OutputsBearbeiten

Betrieb einer Verbrennungsanlage an Bord eines Flugzeugträgers

Bei der Verbrennung fallen Flug- und Bodenasche an, genau wie bei der Verbrennung von Kohle. Die Gesamtmenge der bei der Verbrennung fester Siedlungsabfälle anfallenden Asche liegt zwischen 4 und 10 % des Volumens und 15-20 % des Gewichts der ursprünglichen Abfallmenge, wobei die Flugasche etwa 10-20 % der Gesamtasche ausmacht. Die Flugasche stellt bei weitem ein größeres Gesundheitsrisiko dar als die Bodenasche, da die Flugasche oft hohe Konzentrationen von Schwermetallen wie Blei, Kadmium, Kupfer und Zink sowie geringe Mengen an Dioxinen und Furanen enthält. Die Bodenasche enthält nur selten signifikante Mengen an Schwermetallen. Obwohl einige historische Proben, die von der Gruppe der Verbrennungsanlagenbetreiber getestet wurden, die ökotoxischen Kriterien erfüllen, hat sich die EA bereit erklärt, die Bodenasche aus Verbrennungsanlagen als „nicht gefährlich“ zu betrachten, bis das Testprogramm abgeschlossen ist.

Andere Fragen der UmweltverschmutzungBearbeiten

Geruchsbelästigung kann ein Problem bei Verbrennungsanlagen alter Bauart sein, aber Gerüche und Staub werden in neueren Verbrennungsanlagen sehr gut kontrolliert. Sie nehmen die Abfälle in einem geschlossenen Raum mit Unterdruck auf und lagern sie dort, wobei der Luftstrom durch den Kessel geleitet wird, was verhindert, dass unangenehme Gerüche in die Atmosphäre entweichen. Eine Studie ergab, dass der stärkste Geruch in einer Verbrennungsanlage in Ostchina an der Müllkippe auftrat.

Ein Problem, das sich auf die Beziehungen zwischen den Gemeinden auswirkt, ist der zunehmende Straßenverkehr von Müllsammelfahrzeugen, die Siedlungsabfälle zur Verbrennungsanlage transportieren. Aus diesem Grund befinden sich die meisten Verbrennungsanlagen in Industriegebieten. Dieses Problem kann bis zu einem gewissen Grad durch den Transport von Abfällen auf der Schiene von Umladestationen aus vermieden werden.

Auswirkungen auf die GesundheitBearbeiten

Wissenschaftler haben die Auswirkungen von Schadstoffen, die bei der Müllverbrennung entstehen, auf die menschliche Gesundheit untersucht. Viele Studien haben die gesundheitlichen Auswirkungen der Schadstoffexposition anhand der Modellierungsrichtlinien der US-EPA untersucht. Die Exposition durch Einatmen, Verschlucken, Boden und Hautkontakt wird in diese Modelle einbezogen. In Forschungsstudien wurde auch die Schadstoffbelastung durch Blut- oder Urinproben von Anwohnern und Arbeitern in der Nähe von Müllverbrennungsanlagen untersucht. Eine systematische Überprüfung früherer Forschungsarbeiten ergab eine Reihe von Symptomen und Krankheiten, die mit der Schadstoffbelastung durch Verbrennungsanlagen zusammenhängen. Dazu gehören Neoplasien, Atemwegserkrankungen, angeborene Anomalien und Todesfälle oder Fehlgeburten bei Kindern. Die Bevölkerung in der Nähe alter, unzureichend gewarteter Verbrennungsanlagen ist in höherem Maße von gesundheitlichen Problemen betroffen. In einigen Studien wurde auch ein mögliches Krebsrisiko festgestellt. Da es jedoch schwierig ist, die Belastung durch Verbrennungsanlagen von der kombinierten Verschmutzung durch Industrie, Kraftfahrzeuge und Landwirtschaft zu trennen, sind die Schlussfolgerungen zu den Gesundheitsrisiken begrenzt.

Viele Gemeinden haben sich für die Verbesserung oder Abschaffung der Müllverbrennungstechnologie eingesetzt. Bestimmte Schadstoffbelastungen, wie z.B. hohe Stickstoffdioxidgehalte, wurden in Beschwerden der Gemeinden im Zusammenhang mit vermehrten Besuchen in Notaufnahmen wegen Atemwegserkrankungen angeführt. Potenzielle gesundheitliche Auswirkungen der Müllverbrennungstechnologie wurden publik gemacht, insbesondere dann, wenn sie in Gemeinden angesiedelt ist, die bereits mit unverhältnismäßig hohen Gesundheitsbelastungen konfrontiert sind. So wurde beispielsweise die Wheelabrator-Verbrennungsanlage in Baltimore, Maryland, wegen erhöhter Asthma-Raten in der benachbarten Gemeinde untersucht, die überwiegend von einkommensschwachen, farbigen Menschen bewohnt wird. Von der Gemeinschaft geleitete Bemühungen haben darauf hingewiesen, dass künftige Forschungsarbeiten den Mangel an Echtzeitdaten zur Umweltverschmutzung beheben müssen. Diese Quellen haben auch darauf hingewiesen, dass akademische, staatliche und gemeinnützige Partnerschaften erforderlich sind, um die gesundheitlichen Auswirkungen der Verbrennung besser zu ermitteln.