Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken und Heizwerken: Anforderungen, Emissionen, Praxis

Die Mitverbrennung von Abfällen bedeutet ihre Nutzung als Brennstoff (Haupt- oder Zusatzbrennstoff) in einer Anlage, deren Hauptaufgabe die Erzeugung von Wärme, Strom oder eines Erzeugnisses wie Zementklinker ist. Im EU-Recht unterscheidet sie sich von der Verbrennung in einer Abfallverbrennungsanlage dadurch, dass die Abfälle nicht Selbstzweck sind, sondern einen Teil des fossilen Brennstoffs ersetzen. Die wichtigsten Abnehmer in Polen sind die Zementwerke; eine geringere Rolle spielen Heizkraftwerke und Heizwerke.

Abfallverbrennungsanlage oder Mitverbrennungsanlage: wo die Grenze verläuft

Die Industrieemissionsrichtlinie (IED) und das nationale Abfallgesetz vom 14. Dezember 2012 (ustawa o odpadach) unterscheiden zwei Anlagentypen. Eine Abfallverbrennungsanlage dient vor allem der thermischen Behandlung von Abfällen, die Energierückgewinnung ist ein Zusatz. Eine Mitverbrennungsanlage ist eine Anlage, deren Hauptzweck die Erzeugung von Energie oder stofflichen Produkten ist und in der Abfälle als übliche oder zusätzliche Brennstoffe eingesetzt oder zur Beseitigung thermisch behandelt werden. Dieser Unterschied entscheidet darüber, welche Emissionsgrenzwerte, Messanforderungen und Genehmigungen gelten. Betrifft die Mitverbrennung einen so großen Teil des Brennstoffs, dass die Anlage faktisch wie eine Verbrennungsanlage arbeitet, gelten die strengeren Vorschriften für Verbrennungsanlagen.

Warum der Zementofen so gut geeignet ist

Ein Zementwerk hat drei Merkmale, die sich in einem gewöhnlichen Heizkessel kaum nachbilden lassen:

• Sehr hohe Temperatur. Das Material im Drehrohrofen erreicht rund 1450 °C, die Flamme ist noch heißer; die Rauchgase verweilen deutlich länger im Hochtemperaturbereich als das für Verbrennungsanlagen vorgeschriebene Minimum (850 °C für 2 Sekunden).
• Alkalisches Milieu. Kalkstein und Zementrohstoffe binden einen erheblichen Teil des Chlorwasserstoffs und der Schwefeloxide.
• Kein gesonderter Feuerungsrückstand. Der mineralische Anteil des Brennstoffs (Asche) wird in den Klinker eingebunden, sodass keine getrennte Schlacke entsteht. Das hat jedoch seinen Preis: Metalle aus den Abfällen verbleiben im Produkt, weshalb ihr Gehalt im Brennstoff kontrolliert wird.

In Heizkraftwerken und Rostkesseln ist die Mitverbrennung schwieriger. Chlor im Brennstoff begünstigt die Korrosion der Heizflächen, und die Asche aus Abfällen kann die Eigenschaften der Asche aus Kohle oder Biomasse verschlechtern. Energieanlagen benötigen daher Brennstoff mit strenger kontrollierter Qualität oder eigene Kessel.

Was eine Mitverbrennungsanlage sicherstellen muss

Eine Anlage zur Mitverbrennung von Abfällen benötigt vor allem die entsprechenden Genehmigungen: eine Genehmigung zur Abfallbehandlung und, für Anlagen im Geltungsbereich der IED-Richtlinie, auch eine integrierte Genehmigung, in der Art und Masse der angenommenen Abfälle festgelegt werden. Hinzu kommen technische und organisatorische Anforderungen:

1. Annahmeverfahren für Abfälle — Vorabbewertung von Lieferant und Abfall, Probenahme, Kontrolle bei der Einfahrt, Möglichkeit der Zurückweisung einer Charge.
2. Aufgabe an einer Stelle, die die Verbrennung sicherstellt — die Abfälle werden so zugeführt, dass sie die Hochtemperaturzone durchlaufen; beim Anfahren und Abfahren wird die Aufgabe abgeschaltet.
3. Kontinuierliche und periodische Messungen — kontinuierliche Messung von Staub, Stickoxiden, Schwefeloxiden, Chlorwasserstoff, organischem Kohlenstoff und der wichtigsten Prozessparameter; periodisch Schwermetalle und Dioxine.
4. Umgang mit Rückständen — wenn sie anfallen, sind sie Abfälle, die gesondert nachgewiesen werden müssen.

Emissionsgrenzwerte und Mischungsregel

Die Emissionsstandards für die Mitverbrennung sind in Anhang VI der IED festgelegt und wurden in Polen durch die Verordnung des Umweltministers über Emissionsstandards für bestimmte Anlagenarten, Feuerungsanlagen und Anlagen zur Verbrennung oder Mitverbrennung von Abfällen umgesetzt. Der Grenzwert ist keine einzelne Zahl: Er wird mit der Mischungsregel berechnet, d. h. als gewichteter Mittelwert nach den Volumina der aus den Abfällen und aus dem Hauptbrennstoff stammenden Rauchgase. Unabhängig davon gilt für Dioxine und Furane ein Wert von 0,1 ng/Nm³ (im Toxizitätsäquivalent) und für Quecksilber in Zementöfen ein Wert von 0,05 mg/Nm³ — das sind Werte, die durch den Abfallanteil am Brennstoff nicht „verdünnt“ werden.

Für Zementwerke ergänzen die BVT-Schlussfolgerungen für die Zement-, Kalk- und Magnesiaindustrie (Beschluss 2013/163/EU) die technologischen Anforderungen. Sie betreffen u. a. die Qualitätskontrolle von Abfallbrennstoffen und die Begrenzung der Quecksilberemissionen.

Die Rolle der Zementwerke im polnischen System

Die Zementbranche gibt an, dass alternative Brennstoffe ihr mehrere Dutzend Prozent der Wärmeenergie liefern (in der Größenordnung von 40 %) und dass jährlich ca. 1.500.000–2.000.000 Tonnen Abfälle in die Zementwerke gelangen, vor allem in Form von Brennstoff aus Siedlungsabfällen (RDF). Einen kleineren Teil machen u. a. Altreifen oder Industrieabfälle aus. Für Gemeinden und mechanisch-biologische Behandlungsanlagen (MBP) ist das ein wichtiger Abnehmer der hochkalorischen Fraktion, zugleich aber ein Nadelöhr: Schränken die Zementwerke die Annahme ein (Revisionsstillstände, Chargenqualität), staut sich der Abfallbrennstoff schnell in den Lagern, was in der Praxis Lagerprobleme und Brandgefahr bedeutet.

Aus Klimasicht ist von Bedeutung, dass ein Teil des Kohlenstoffs in den Abfällen (z. B. Biomasse in Papier, Holz, organischen Abfällen) biogenen Ursprungs ist. Nach den polnischen Vorschriften über erneuerbare Energiequellen kann der biologisch abbaubare Teil der Abfälle als Biomasse behandelt werden, was für die Abrechnung von Energie aus erneuerbaren Quellen von Bedeutung ist — es erfordert jedoch die Bestimmung des Anteils der biologisch abbaubaren Fraktion im Brennstoff.

Typische Fehler von Lieferanten und Abnehmern

• Behandlung von RDF als „gewöhnlicher Brennstoff“ und Ausblenden der Schwankungen in der Zusammensetzung zwischen den Chargen.
• Fehlende Untersuchungen auf Chlor und Quecksilber im Brennstoff bei einem Wechsel des Rohstofflieferanten.
• Zu hohe Feuchte und zu große Fraktionen, die die Dosierung erschweren.
• Abweichender Abfallschlüssel in Vertrag, Übergabeschein und Genehmigung des Abnehmers.
• Die Annahme, der Vertrag mit dem Zementwerk „erledige“ das Thema — ohne Ausweichweg für die Verwertung während der Ofenstillstände.

Worauf vor Vertragsabschluss zu achten ist

1. Prüfen Sie, ob Schlüssel und Art des Abfalls in den Genehmigungen des Abnehmers aufgeführt sind.
2. Legen Sie die Qualitätsspezifikation fest: Heizwert, Gehalt an Chlor, Quecksilber und Schwefel, Feuchte, Korngröße.
3. Planen Sie die Probenahme und das Verfahren zur Beilegung von Qualitätsstreitigkeiten.
4. Vereinbaren Sie Regeln für die Zeit der Stillstände und für saisonale Nachfrageschwankungen.
5. Sorgen Sie auf beiden Seiten der Transaktion für eine konsistente Nachweisführung in der BDO (polnisches Abfallregister).

Klima und Emissionszertifikate

Zementwerke gehören zu den Anlagen, die unter das EU-Emissionshandelssystem (EU ETS) fallen, sodass CO₂-Emissionen aus fossilen Brennstoffen Kosten verursachen. Brennstoff aus Abfällen ersetzt einen Teil der Kohle oder des Petrolkokses, enthält aber auch Kohlenstoff fossilen Ursprungs (Kunststoffe), der wie jede fossile Emission abgerechnet wird. Die Wirtschaftlichkeit der Mitverbrennung hängt daher vom Zertifikatspreis, vom Preis für die Abfallübernahme und von den Kosten der Brennstoffaufbereitung ab. Für den Hersteller von Brennstoff aus Abfällen bedeutet das, dass nicht nur der Heizwert zählt, sondern auch der Anteil der biogenen Fraktion sowie die Stabilität der Lieferungen.

Der Text hat informativen Charakter und stellt keine Rechtsberatung dar; prüfen Sie vor einer Investitionsentscheidung oder einem förmlichen Schritt den aktuellen Wortlaut der Vorschriften und konsultieren Sie einen Rechtsanwalt oder die zuständige Behörde.