Rohstoffliches Recycling am Beispiel der RESH-Verwertung mit dem RESHMENT Prozess Martin Schaub CT Umwelttechnik AG Postfach 414 8401 Winterthur Tel: xx41 52 262 68 91 e-mail: [email protected]

RESH ist ein Abfall mit hohem Gehalt an Schwermetallen und einem hohem Gehalt an Unverbrennbarem. Trotzdem liegt sein Heizwert über dem Heizwert von Hausmüll. Seine Mitverbrennung in KVAs ist nur in kleinen Mengen möglich aus operationellen Gründen, auch werden Schlacke und Asche durch die Schwermetalle überdurchschnittlich kontaminiert. Durch eine selektive Behandlung in der zukünftigen RESHMENT Anlage werden Schwermetalle quantitativ abgeschieden und dem Stoffkreislauf erhalten. Mit der Energie des RESH können daneben andere, heizwertarme Problemstoffe mitbehandelt werden um Metalle zurückzugewinnen und gleichzeitig eine Inertisierung der Mineralphase zu erreichen. Durch diese Methode werden viele Stoffe in den Kreislauf zurückgebracht, während die Toxizität der Rückstände in höchstem Masse vermindert wird. Es stellt sich die Frage, wie weit eine Metallabreicherung und -rückgewinnung gehen soll um das ökologische Maximum zu erreichen

Einleitung Altautos werden seit vielen Jahren nach ihrer Ausserbetriebsetzung geshreddet und zu einem grossen Anteil rezykliert (ca. 80% des Gewichts). Dies ist relativ leicht möglich, weil die rezyklierten Anteile einen ökonomischen Wert darstellen, welche die Aufbereitungskosten mindestens aufwiegen. Dominiert wird das Recycling durch den Stahl, wo sich auch schon seit Jahrhunderten ein Schrottmarkt entwickelt hatte. Auch für andere Metalle existiert ein Markt, der das kostendeckende Recycling ermöglicht (Kupfer, Aluminium). Beim Shredden entsteht aber auch die sog. Leichtfraktion oder RESH, die alle Stoffe enthält, die nicht mehr kostendeckend rezyklierbar sind. RESH wird darum zum Abfall, und nur stark erhöhte Ressourcenpreise könnten eine weitere Aufbereitung wirtschaftlich sinnvoll machen. Betrachtet man die Zusammensetzung des RESH, scheint eine weitere Aufbereitung nicht sehr sinnvoll aus verschiedenen Gründen: ?

Ca. 50% des RESH sind verschiedenste Mineralstoffe, die aber nie knapp sein werden 1

Rohstoffliches Recycling am Beispiel der RESH-Verwertung mit dem RESHMENT Prozess ISWA Frühjahrstagung, 11.4.2002, Dübendorf

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Der Gehalt an wertvollen Metallen ist nur ca. 3 -6% RESH enthält eine Vielzahl verschiedener Schaumstoffe, Kunststoffe, Verbundstoffe, Gummis etc., die eine Separierung und Rückgewinnung äusserst fraglich machen. Zusätzlich sind diese Stoffe ‚alt’ und entsprechen kaum mehr den heute verwendeten Ursprungsstoffen.

Nicht nur die Wirtschaftlichkeit spricht gegen weitere Auftrennung, auch der ökologische Sinn der weiteren Aufarbeitung und Rückgewinnung ist fraglich, steigt doch der Energiebedarf exponentiell mit der Rückgewinnungsrate. Die Mitverbrennung in KVAs wurde untersucht [2]. Es stellte sich heraus, dass eine Mitverbrennung technisch machbar ist, aber aus operationellen Gründen begrenzt wird (Abbrandverhalten). Auch reichern sich Schwermetalle in der Schlacke an (insb. Kupfer), dies schon bei geringem RESH-Zusatz zu Hausmüll. Aus diesem Grund erlaubte das BUWAL die Mitverbrennung nur temporär und mit einer klaren Mengenbegrenzung. Die TVA [3] verbietet die Ablagerung von organisch belastetem Abfall. Aus diesem Grund ist eine thermische Verwertung des RESH sinnvoll, wobei bei geschickter Führung des Prozesses wichtige Metalle bis zu einem vernünftigen Grad zurückgewonnen werden können. Die noch verbleibenden, kleinen Mengen an giftigen Schwermetalle n können aber auslaugsicher in die Mineralfraktion eingebaut werden. Genau dieses Konzept wird durch den RESHMENT Prozess verfolgt: Durch Voraufbereitung lassen sich wertvolle Schrottfraktionen abtrennen (Kupfer-, Aluminium- und Stahlschrott). Durch reduzierende Fahrweise werden leicht flüchtige Metalle weitgehend abgetrennt (Blei, Cadmium, Zink etc.). Schwerflüchtige Metalle, welche noch in die thermische Stufe gelangen, werden als Metallphase abgetrennt (Kupfer / Eisen / Chrom / Nickel / Zinn). Die in der Schlacke verbleibenden Metalle werden auslaugeresistent eingebunden und gefährden damit die Umwelt nicht mehr. RESHMENT geht noch einen Schritt weiter und nutzt die im RESH enthaltene Energie zur Rückgewinnung von wertvollen Metallen aus andern Abfällen auf die oben beschriebene Weise. Insbesondere Filterasche aus KVAs kann mitbehandelt werden, wobei auch da eine Rückgewinnung und Inertisierung stattfindet. Andere mögliche Einsatzstoffe sind Galvanikschlamm, andere Aschen oder spezielle Schrottfraktionen. Ausgangslage Vor über 10 Jahren wurde von der heutigen ‚AUTO Schweiz’ eine Stiftung gegründet (heute genannt ‚Stiftung Autorecycling Schweiz’), die sich zum Ziel setzte, die Altautos umweltgerecht zu entsorgen. Dazu wird eine vorgezogene Entsorgungsgebühr auf jedes Auto geschlagen, die dem Stiftungsvermögen zufliesst. Das Geld der Stiftung soll für eine Anlage zur Entsorgung des RESH eingesetzt werden, wobei im Konzept schon immer eine thermische Entsorgung vorgesehen war. Für die Stiftung Autorecycling Schweiz stand immer die Kombination ‚leichter Rückbau + Shredder + thermische RESH-Entsorgung’ im Vordergrund, was heute auch umgesetzt wird. 2 Rohstoffliches Recycling am Beispiel der RESH-Verwertung mit dem RESHMENT Prozess ISWA Frühjahrstagung, 11.4.2002, Dübendorf

Gerechnet auf die Gesamtkosten des durchschnittlichen Autos über die durchschnittlich 12 -13 jährige Betriebsdauer von über CHF 45'000 ist eine Gebühr von CHF 50 -70 sehr bescheiden, da ein durchschnittliches Auto ca. 1t wiegt! Heute beträgt die Gebühr noch Fr. 15/Auto, da das Vermögen der Stiftung so angestiegen ist, dass dieser betrag ausreicht. Vergleicht man mit einem Kühlschrank oder einer Waschmaschine ist die Entsorgungsgebühr für ein Auto mindestens 10x geringer im Gewichtsvergleich! So stiess diese Entsorgungsgebühr auch kaum auf Widerstand. Der Ertrag der Gebühr und des Vermögens wird zum Teil für die Entsorgung des RESH in den bestehenden KVAs im In- und Ausland eingesetzt wird. Auch soll die neue RESHAnlage mitfinanziert werden. Die Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, mit der neuen Anlage einen fortschrittlichen Weg zu gehen und dem stofflichen Recycling grossen Wert einzuräumen. Aus diesem Grunde wurden viele thermische Technologien geprüft, und nur solche mit reduktivem Schritt konnten sich bis in die Endphase durchsetzen. Im Dezember wurde von der Stiftung entschieden, für die Schweizer Anlage den RESHMENT Prozess umzusetzen [1] Aufbau des RESHMENT Prozesses Der RESHMENT Prozess besteht aus einer Schmelzstufe, zugehöriger Energierückgewinnung und Rauchgasreinigung. Aus dem Rauchgas werden verschiedene Stoffe gewonnen und in den Stoffkreislauf zurückgeführt. Der Schmelzstufe ist eine mechanische Stufe vorgeschaltet, die durch Zerkleinerung und Abtrennung einerseits Wertstoff zurückgewinnt, andrerseits den RESH so zubereitet, dass er im Schmelzzyklon verfeuert und eingeschmolzen werden kann. In die Schmelzfeuerung wird zusätzlich heizwertarmer Abfall (z.B. Flugasche aus KVAs) zugegeben, um die hohe Temperatur der Verbrennung zu nutzen und damit fossile Energie einzusparen, die sonst aufgewendet werden müsste, falls Asche extern eingeschmolzen würde. Graphik 1: Einfaches Blockschema RESHMENT Prozess

Sauerstoff

KVA Filterasche

RAUCHGASBEHANDLUNG

El. Energie Abwasser / RGR Produkte Zn/Pb/Cd

SCHMELZZYKLON

RESH

ZERKLEINERUNG / SORTIERUNG

Fe-Schrott

Alu-Schrott

SCHMELZEN / ABTRENNUNG LEICHTFLÜCHTIGE

Schmelzgranulat zur Deponie oder Verwertung

Cu/Fe- Legierung

Cu-Schrott

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Der Stofffluss kann graphisch vereinfacht wie folgt aufgezeichnet werden: Graphik 2: Stofffluss in Bildern Rohresh

Zerkleinerung

Feinresh mit Filterasche

Schmelzzyklon

PRODUKTE

Kupfer

Aluminium

Eisenschrott

Verglaste Schmelzschlacke

Schwermetallstaub

Produkte des RESHMENT Prozesses Die Produkte des RESHMENT Prozesses sind relativ sortenreine Metallfraktionen, ein zinkreiches Metallhydroxidgemisch sowie eine glasartige Schlacke. Alle Metallfraktionen werden in den jeweiligen Stoffkreislauf zurückgegeben, so dass insgesamt eine sehr hohe Recyclingquote für Metalle entsteht (siehe Tabelle 1). Ein Teil der Metalle, insbesondere Eisen, liegt oxidiert vor (Rost). Das oxidierte Eisen wird nicht nachhaltig reduziert und findet sich in der Schlacke wieder, wo es dazu beiträgt, die Auslaugung der giftigen Schwermetalle zu verringern. Die in Tabelle 1 und 2 dargestellten Werte wurden erreicht mit einer Mischung aus 45% KVAFilterstaub und 55% RESH. Tabelle 1: Stofffluss der Metalle m RESHMENT Prozess Metall

Aluminium Kupfer met. Eisen Blei Zink Cadmium

Anteil im Mineralprodukt

Anteil im abgesetzten Metall

Anteil in Schwermetallstaub

Anteil in mech. abgeschiedenem Metall

Total wiedervertet

65% 7% 1.5% 10% 6.5%