Biologische Behandlung organischer Abfälle

Die nachfolgende Darstellung der Kompostierung als mit technischen Mitteln intensivierter biologischer Prozeß soll eine Übersicht über die wiehtigsten auf zelluilärer Ebene ablaufenden biologisch-physiologischen Reaktionen geben, wobei die direkte prozeßorientierte Verknüpfung mit den Einzelphasen des Gesamtprozesses versucht wird. Dabei wird bewußt auf die detaillierte Darstellung biochemischer Einzelreaktionen bzw. Stoffwechselwege verziehtet, da dies den Rahmen dieser Studie bei weitem übersteigen würde. Der interessierte Leser sei hier zur entsprechenden Vertiefung auf die Lehrbücher der Allgemeinen Mikrobiologie bzw. Biochemie verwiesen (Schlegel 1992; Fritsche 1998). Auch eine komplette detaillierte Darstellung aller am Prozeß beteiligten Mikroorganismen ist aufgrund deren ungeheurer Vielfalt und auch der noch bestehenden großen Wissenslücken im Bereich der mikrobiellen Ökologie der Kompostierung nieht möglich.

Die Forderung nach hohen Abbauleistungen bei der Vergärung von biogenen organischen Feststoffen in möglichst kurzer Zeit, d.h. hohe Effizienz bzw. hohe Raumzeitausbeuten, bedingt das sorgfältige Studium der zugrundeliegenden biologischen Prozesse, die letztlich für den Stoffabbau verantwortlich sind. Aus diesen Gründen wurde in der nachfolgenden Darstellung versucht, etwas Licht in den bisher weit verbreiteten „Black-Box-Betrieb“ von technischen Vergärungsanlagen zu bringen.

Die biologische Abfallbehandlung mit den Schwerpunkten Kompostierung und Vergärung hat sich in der gesamten Bundesrepublik zu einem zentralen Standbein der Kreislaufwirtschaft etabliert. Der Ursprung der großtechnischen Kompostierung geht auf die Behandlung unsortierten Hausmülls zurück. Dieser Hausmüllkompost konnte den Anforderungen der Absatzmärkte für Komposte aufgrund minderwertiger Qualitäten jedoch nur bedingt gerecht werden. In der jüngsten Vergangenheit wurde daher dem Ziel der Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Produktes Rechnung getragen. Insbesondere die Einführung der getrennten Bioabfallsammlung führte zu einer Erfassung eines möglichst störstofffreien Kompostrohstoffes und ermöglichte die Herstellung der gewünschten Kompostqualitäten. Insoweit ist die heutzutage gängige Kompostierung biogener Abfälle ein Produktionsprozeß, der nur begrenzt mit den Zielen früherer Hausmüllkompostierung verglichen werden kann.

Vergärungsverfahren ermöglichen neben der stofflichen Verwertung der organischen Abfälle gleichzeitig auch deren energetische Nutzung, wobei das erzeugte Biogas üblicherweise zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt wird; nach Aufbereitung aber auch als Kraftstoff eingesetzt werden kann (Lindberg 1997). Für die Vergärung fester und halbfester organischer Abfallstoffe bestehen vielfältige Verfahrenslösungen, die sich vor allem in der Prozeßführung, in den Reaktionsbedingungen sowie in der anlagentechnischen Gestaltung unterscheiden. Dennoch weisen sämtliche Vergärungsverfahren einen ähnlichen Verfahrensaufbau auf, wobei bestimmte Merkmale jeweils charakteristisch für einzelne Verfahrenslinien sind (Schön 1994).

Die biologische Abbaubarkeit einer organischen Substanz ist ein wichtiges Kriterium bei der Beurteilung des Verhaltens von Feststoffen in Kompostierungs und Vergärungsanlagen. Für einige Bioabfälle, wie „biologisch abbaubare Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen sowie Abfälle aus deren Be- und Verarbeitung, ist für eine Behandlung in derartigen Anlagen der Nachweis der Abbaubarkeit vorgeschrieben (Bioabfallverordnung — BioAbtV, BGBl. I 1998 S. 2955 v. 21.09.1998). Zur Zeit arbeitet eine Bund-Länder-Arbeitsgruppe an einer einheitlichen Umsetzung der Bioabfallverordnung. Vor dem Hintergrund einer Harmonisierung der Zulässigkeit von Ausgangsmaterialien nach Bioabfallverordnung und Düngemittelverordnung (BGBl. I 1999 S. 2206 v. 17.11.1999) werden als Ergebnisse Hinweise zum Vollzug von Entscheidungen über die stoffliche Eignung (Düngemittelaspekt) von Bioabfällen sowie deren Unbedenklichkeit (Schadstoffaspekt) erwartet. Bis zum Jahr 2002 wird außerdem eine Zusammenlegung von Bioabfallverordnung und Klärschlammverordnung (AbtKlärV — BGBl. I 1992 S. 912 v. 15.04.1992) in eine gemeinsame Siedlungsabfallverordnung erwartet.

Um die Bioverfügbarkeit von chemischen Substanzen unter anaeroben Bedingungen zu testen, steht der aquatische Screening-Test typischerweise am Anfang der Untersuchungen (Suflita 1997). Ausgehend von den Ergebnissen der ScreeningTests schließen sich ggf. weitere Abbautests (z.B. Simulationsversuche, Feldversuche) an, die vertiefte Infonnationen zur Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit liefem sollen (Cohors-Fresenborg 1994). Der anaerobe Screening-Test sollte hinsichtlich Durchführung, Handhabung und Beurteilung möglichst einfach konzipiert sein (ECETOC 1988):