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Der Beitrag beschäftigt sich mit der Verbesserung der Kompostqualität aus biogenen Abfällen aus der Haushaltssammlung durch eine kreislauforientierte Betrachtung. Das Projekt 'Plastic Free Compost' zielt darauf ab, die Störstoffbelastung, insbesondere durch Kunststoffe, zu reduzieren, um die Qualität des Komposts zu erhöhen und gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Dabei werden verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung der Sammelqualität und zur optimalen Voraufbereitung der biogenen Haushaltsabfälle untersucht. Besondere Aufmerksamkeit wird der Entwicklung und Erprobung einer Schnellmessmethode zur Bestimmung des Störstoffgehalts geschenkt. Die Ergebnisse zeigen, dass gezielte Maßnahmen wie die Verteilung von Papiersäcken und Informationen zur Vermeidung von Störstoffen erfolgreich sein können, um die Qualität des Komposts zu steigern.
KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
Zusammenfassung
Die stoffliche Verwertung von biogenen Abfällen aus der Haushaltssammlung bildet einen wesentlichen Baustein für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft und stellt einen bedeutenden Faktor zur Erreichung der Recyclingquoten für Siedlungsabfälle dar, die von der EU vorgeschrieben werden. Eine große Hürde besteht in der Störstoffproblematik im Bioabfall, da beispielsweise Kunststoffe, Metalle und Glas als Fehlwürfe in der Sammlung in diesen Abfallstrom gelangen. Um maschinell ein qualitätsgesichertes Kompostprodukt herstellen zu können, soll das Ausgangsmaterial für die Kompostierung eine Störstoffkonzentration von 3 % Feuchtmasse (FM) nicht überschreiten. In der neuen österreichischen Kompostverordnung, die 2025 in Kraft treten soll, wird voraussichtlich ein Grenzwert für Störstoffe bei übernommenen biogenen Abfällen vorgeschrieben. Im Projekt „Plastic Free Compost“ arbeiten acht Partner aus Industrie und Wissenschaft zusammen, um Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität von biogenen Haushaltsabfällen zu erproben. Das Projekt setzt dabei an allen Phasen des Kompostierungskreislaufs, dem Bürger/der Bürgerin, der Sammlung, der Vorbehandlung, der Kompostierung, der Nachbehandlung und dem Qualitätskompost an, um Lösungen für die Störstoffproblematik zu finden.
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
1 Einführung
Die Herstellung von Qualitätskompost aus biogenen Abfällen aus der Haushaltssammlung bildet eine wichtige Säule für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Ziel des Prozesses der Kompostierung ist die Gewinnung eines hochwertigen Produkts aus dieser biogenen Abfallfraktion. Dieses Produkt findet Anwendung als Dünger und Nährstofflieferant. Als Ausgangsstoff kommen jedoch nur Fraktionen infrage, die eine gewisse, definierte Qualität erfüllen und den gesetzlichen Vorgaben entsprechend weitgehend frei von Störstoffen sind. In diesem Zusammenhang gewinnt die Störstoffbelastung, insbesondere von Kunststoffen, in biogenen Abfällen immer stärker an Bedeutung. Konventionelle Kunststoffe, ebenso wie Glas, Metalle oder Verbundstoffe, können im Zuge des Rotteprozesses nicht abgebaut werden und beeinträchtigen die Qualität des Komposts. Zudem stellt die stoffliche Verwertung von biogenen Haushaltsabfällen ein wichtiges Instrument zur Erfüllung der von der Europäischen Union (EU) vorgeschriebenen Recyclingquoten für Siedlungsabfälle dar.
Es kann gesagt werden, dass aus Bioabfällen mit einer Störstoffkonzentration von mehr als 3 % Feuchtemasse maschinell kein qualitätsgesicherter Kompost mehr hergestellt werden kann (Kehres 2017). Im Entwurf der neuen österreichischen Kompostverordnung wird voraussichtlich ein Grenzwert an Störstoffen bei übernommenen biogenen Abfällen zwischen Sammler und Kompostanlagenbetreiber von 2 % Feuchtemasse vorgesehen, der nicht überschritten werden darf (Bundesministerium für Klimaschutz et al. 2024). Die novellierte Kompostverordnung soll im Jahr 2025 in Kraft treten.
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Unter dem Projektnamen „Plastic Free Compost“ arbeiten derzeit acht Partner aus Wissenschaft, Öffentlichkeit und Industrie an der Störstoffproblematik von vor allem Kunststoffen, die, falsch entsorgt, über die Biomülltonen in die Ausgangsfraktionen für die Kompostierung gelangen. Die Partner im Projekt sind:
Montanuniversität Leoben – Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft,
Ingenieurbüro Wellacher,
Abfallwirtschaftsverband Leoben,
Abfallwirtschaftsverband Mürzverband,
Graz Holding Kommunale Dienstleistungen GmbH,
Binder+Co AG,
Komptech GmbH sowie
Poschacher Kompost.
Gefördert wird dieses Projekt von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG). Die Projektdauer beträgt drei Jahre mit Start September 2022.
Um die zukünftige Produktion von qualitätsgesichertem Kompost sicherstellen zu können, setzt „Plastic Free Compost“ an den unterschiedlichen Phasen des Kompostierungskreislaufs an, der in Abb. 1 dargestellt ist. Dieser Kreislauf umfasst:
Ein Arbeitspaket im Rahmen des Projekts befasst sich mit der Kunststofftransformation im Zuge der Kompostierung. Zudem stehen die Erfassung und Verbesserung der Sammelqualität getrennt gesammelter biogener Abfälle aus Haushalten im Fokus. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der optimalen Voraufbereitung von biogenen Haushaltsabfällen für die Herstellung eines störstoffarmen Komposts. Die erzielten Ergebnisse in den genannten Projektteilen werden in den folgenden Kapiteln dargestellt. Das Projekt kann als Nachfolgerprojekt von DeSort gesehen werden. Inhalte dieser Veröffentlichung umfassen das Vorgängerprojekt DeSort sowie das aktuelle Projekt Plastic Free Compost.
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2 Erfassung und Verbesserung der Sammelqualität getrennt gesammelter biogener Abfälle aus Haushalten
Die Sammlung der biogenen Haushaltsabfälle direkt am Entstehungsort stellt den ersten Punkt im Kompostierungskreislauf dar, an dem eingegriffen werden kann. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass die Störstoffbelastung in Bioabfällen aus beispielsweise Mehrparteienhäusern mit einer größeren Anzahl an Einwohnern höher ist als in Einfamilienhäusern (Wellacher und Krenn 2017).
Für diese unterschiedlichen Siedlungsstrukturen stehen verschiedene Typen von Vorsammelhilfen zur Verfügung. Die Verwendung einer Art von Vorsammelhilfe für die Sammlung der biogenen Haushaltsabfälle ist insbesondere in Mehrparteienhäusern hilfreich und weit verbreitet, da hier der Weg zur Biotonne weiter und keine Eigenkompostierung möglich ist. Ein Expert:innenpapier des Österreichischen Wasser- und Abfallwirtschaftsverbands (ÖWAV) gibt an, dass sämtliche Vorsammelhilfen aus Kunststoff, ebenso aus abbaubaren Kunststoffen, inputseitig als Störstoffe anzusehen sind. Das ist darauf zurückzuführen, dass ihre Entfernung aus dem Kompostierungsprozess mit einem hohen Aufwand in technischer, finanzieller sowie zeitlicher Hinsicht verbunden ist. Weiters müssen die abgetrennten Kunststoffsäcke einer energetischen Verwertung zugeführt werden (ÖWAV 2021).
Für die Konsument:innen sind die Verfügbarkeit der Vorsammelhilfen im Handel, das Handling, die Geruchsbelästigung, die Reißfestigkeit sowie die Kosten im Bereich der Anwendbarkeit von Bedeutung. Die Zugänglichkeit ist weiters vom Angebot und der Strategie der jeweiligen Kommune abhängig.
Vor diesem Hintergrund wurde im Projektteil der Sammlung angestrebt, belastbares Datenmaterial über Störstoffarten und -mengen aus bestimmten Gebieten mit unterschiedlichen Siedlungsstrukturen zu generieren, eine einfach anwendbare Schnellmessmethode zur Messung des Störstoffgehalts zu erarbeiten, die Auswirkungen von verschiedenen Maßnahmen auf das Verhalten der Bürger:innen und den Fehlwurfanteil zu ermitteln und das Nutzungsverhalten bei unterschiedlichen Vorsammelhilfen zu beobachten.
2.1 Material und Methoden
2.1.1 Charakterisierung des Materials
Beim betrachteten Abfallstrom handelt es sich um Bioabfälle aus privaten Haushalten im Bundesland Steiermark, wobei die Bioabfälle in 10 verschiedenen Kommunen bzw. Gebieten gesammelt wurden. Die Sammlung erfolgte in Behältern (Biotonnen) mit einem Fassungsvermögen von 120 oder 240 l. Es ist zu beachten, dass der Störstoffgehalt in diesem Abfallstrom stark inhomogen ist und saisonalen Schwankungen unterliegt.
Am Beispiel eines Kompostproduzenten in der Steiermark1 aus dem Jahr 2020 schwankt der Störstoffgehalt zwischen 2,2 % im Mai und 7,5 % Feuchtemasse (FM) im Jänner mit einem Jahresdurchschnitt von 3,7 % FM und einem durchschnittlichen Gehalt von 3,0 % FM in den wärmeren Monaten gegenüber 5,9 % FM in den kälteren Monaten. Solche saisonalen Schwankungen des Verunreinigungsgehalts wurden auch für deutsche Gemeinden beschrieben (Jansen et al. 2020).
Bioabfall besteht im Wesentlichen aus organischen Küchenabfällen und Gartenabfällen. Laut Artikel 3 Nr. 4 der EU-Abfallrahmenrichtlinie bezeichnet „Bioabfall“ biologisch abbaubare Garten- und Parkabfälle, Nahrungsmittel- und Küchenabfälle aus Haushalten, Büros, Gaststätten, Großhandel, Kantinen, Cateringgewerbe und aus dem Einzelhandel sowie vergleichbare Abfälle aus Nahrungsmittelverarbeitungsbetrieben (Europäisches Parlament 2018).
2.1.2 Bestimmung des Anteils an Störstoffen in biogenen Abfällen
Die 10 gewählten Gebiete wurden im Zeitraum von Februar 2019 bis Oktober 2022 vorwiegend in den kälteren Monaten untersucht, wobei diese Regionen in die Kategorien ländlicher Bereich (0–75 Einwohner pro Quadratkilometer (EW/km2)), kleinstädtischer Bereich (75–1000 EW/km2) und städtischer Bereich (1000–10.000 EW/km2) unterteilt wurden.
Bei den Untersuchungen wurden regional unterschiedliche Schwerpunkte (u. a. Mehrparteienhäuser, Vorsammelhilfen, Schnellmessmethode auf Fahrzeug- oder Behälterebene) in Bezug auf den Erkenntnisgewinn gesetzt. Zur Störstoffbestimmung wurde die manuelle Sortierung angewendet, wobei sie als Referenzmethode fungierte.
2.1.3 Referenzmethode manuelle Sortierung
Um belastbares Datenmaterial gewinnen zu können, wurden insgesamt 21 manuelle Sortieranalysen durchgeführt. Die Probenahmen und Sortierungen erfolgten basierend auf der Gebietsanalyse der Bundesgütegemeinschaft Kompost (Kehres 2018) sowie der Chargenanalyse zur Bestimmung des Fremdstoffgehalts (Kehres und Thelen-Jüngling 2021). Die Anzahl der sortierten Fraktionen, die Sortiertiefe, bewegte sich abhängig von der jeweiligen Zielsetzung zwischen fünf und 16 Fraktionen, die in fünf bis sechs Gruppen zusammengefasst wurden (siehe Tab. 1).
Tab. 1
Sortierte Störstoffgruppen und Störstofffraktionen
Störstoffgruppen
Störstofffraktionen
Bezeichnung
Gruppe
Nr.
Fraktion
A
Kunststoffe Säcke
1
Konststoffe Säcke (nicht bioabbaubar)
B
Kunststoffe Säcke bioabbaubar
2
Kunststoffe Säcke bioabbaubar
–
–
3
Kunststoffe Verpackungen
4
Kunststoffe Nicht Verpackungen/Sonst.
D
Glas, Kermaik, Metall
5
Glas Verpackungen
6
Glas Nicht-Verpackungen
7
Metall Verpackungen
8
Metall Nicht-Verpackungen
E
Verbunde/Sonstiges
9
Verbundstoffe Verpackungen
10
Verbundstoffe Nicht-Verpackungen
11
Sonstige Fremdstoffe/Textilien/Mineralien
12
Schadstoffe (Gefährliche Abfälle)
Nicht Störstoff Gruppe
Nicht als Störstoff zu bewerten
F
Nicht Störstoffe
13
Papier Säcke
14
Papier Sonstiges
15
Gartenabfälle/Steine/Ziegel
16
Biogut
Folgende Sortierregeln wurden eingehalten:
1.
Säcke sind vollständig zu entleeren und der Inhalt zu sortieren,
2.
gefüllte Flaschen sind zu entleeren und deren Inhalt ist Bioabfall,
3.
Verbunde wie Kunststoff-Papierfolien von der Wursttheke sind nicht zu trennen (und als Verbundstoffe-Verpackungen zu sortieren),
4.
Grünschnitt, Papier, naturbelassene Steine oder Ziegel sind Biogut und
5.
Erde ist Biogut.
Der Vorteil einer manuellen Sortieranalyse liegt in ihrer Genauigkeit, jedoch sind der notwendige Zeit- und Personalaufwand nachteilig. Zudem ist diese Methode im Feld zur direkten Vor-Ort-Beurteilung der einem bestimmten Haushalt zugehörigen Biotonne oder einer gesamten Tour auf Fahrzeugebene nicht praktikabel. Deshalb wurde eine alternative, schnellere Methode zur Messung des Störstoffgehalts (Schnellmessmethode) entwickelt und erprobt. Im Zuge dieses Verfahrens wird visuell die Anzahl der oberflächlich sichtbaren Störstoffe in einer definierten Menge an biogenem Abfall bestimmt, indem diese gezählt werden. Die entwickelte Methode ist auf Tonnen- und Fahrzeugebene anwendbar.
2.1.4 Schnellmessmethode für Biotonnen (Behälterebene)
Diese Methode zur Schnellbestimmung des Störstoffgehalts einzelner Biotonnen bei der Sammlung ist hilfreich, um einzelne Liegenschaften zu bewerten und gegebenenfalls bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwerts einer Schmutztour zuordnen zu können. Bei einer Schmutztour erfolgt eine separate Sammeltour schwerbelasteter Biotonnen, welche anschließend zu Kosten des gemischten Siedlungsabfalls (Restmüll) der jeweiligen Liegenschaft verrechnet werden. Somit ist ein einheitliches Schema und die Nachvollziehbarkeit für die Nachweisführung gegenüber den Liegenschaftseigentümer:innen notwendig, um eine unrechtmäßige Zuordnung ausschließen zu können.
Dabei werden die Messwerte der visuellen Zählung und Sortierung in Relation gesetzt und mittels einer Regressionsgerade die Korrelation bestimmt. Bei der visuellen Zählmethode erfolgte die optische Erfassung der Anzahl sichtbarer Störstoffe durch einen Mitarbeiter nach der Schüttung des gesammelten Biotonnenmaterials auf den Sortiertisch. Der Messwert in Stück wurde auf das festgestellte Füllvolumen bezogen und auf Stück pro 12 l Schüttvolumen berechnet. In weiteren Untersuchungen wurde der Störstoffgehalt auf die Fläche bezogen und in Stück pro Quadratmeter (Stk./m2) angegeben.
Im nächsten Schritt erfolgte die Festlegung von 4 unterschiedlichen Möglichkeiten in folgenden 4 Kategorien bzw. Quadranten für die Einteilung der jeweiligen Biotonne nach Verschmutzungsgrad (siehe Abb. 2):
1.
Nicht in die Schmutztour: Grenzwert der tatsächlichen Störstoffe unterschritten, Grenzwert der gezählten Störstoffe unterschritten,
2.
eigentlich in die Schmutztour: Grenzwert der tatsächlichen Störstoffe überschritten, Grenzwert der gezählten Störstoffe unterschritten,
3.
zurecht in die Schmutztour: Grenzwert der tatsächlichen Störstoffe überschritten, Grenzwert der gezählten Störstoffe überschritten und
4.
zu Unrecht in der Schmutztour: Grenzwert der tatsächlichen Störstoffe unterschritten, Grenzwert der gezählten Störstoffe überschritten.
Abb. 2
Darstellung der vier Möglichkeiten für eine Zuordnung zur Schmutztour bei einem Grenzwert von 2 % OS bezogen auf Stk./12 l
Als Grenzwert für den tatsächlichen Störstoffgehalt gilt dabei 2 % OS, also jener Wert, der den Grenzwert für das Eingangsmaterial in Kompostanlagen nach dem Entwurf der Kompostverordnung entspricht. Je nach Korrelation ergibt sich daraus ein Grenzwert für die gezählten Störstoffe. In der folgenden Grafik wurde dieser mit 1 Stk./12 l festgelegt.
2.1.5 Schnellmessmethode für Touren (Fahrzeugebene)
Zur Störstoffzählung auf Fahrzeugebene wird der Inhalt eines Fahrzeuges abgekippt und mithilfe eines Radladers durchmischt. Um auf die gewünschte Probenmenge zu kommen, wird das Material durch die Viertelmethode verjüngt. Zumindest zwei Proben zu je 500 kg werden entnommen. Mit dem Radlader werden die Proben auf dem Boden ausgebreitet, wobei die Schütthöhe ca. 20 cm beträgt. Danach wird mit einem Seil ein Rechteck mit einer Fläche von 8 m2 auf der Abfallfläche ausgesteckt. Die optisch sichtbaren Störstoffe, die sich innerhalb des Rechtecks befinden, werden gezählt (siehe Abb. 3). Ein bis zwei Wiederholungen des beschriebenen Vorgangs sind vorgesehen.
Abb. 3
Ausgebreiteter Fahrzeuginhalt zur Zählung der Störstoffe
2.1.6 Maßnahmen zur Beeinflussung der Sammelqualität der getrennt gesammelten biogenen Abfälle
Projekt DeSort
Um die Auswirkungen von bestimmten Maßnahmen auf das Verhalten der Bürger:innen und die Reduktion der Fehlwürfe bei der Entsorgung betrachten zu können, wurden basierend auf dem Störstoffgehalt als problematisch eingestufte Sammeltouren von Mehrparteienhäusern als weitere Versuchsobjekte ausgewählt (Sichtung 1).
Für die betroffenen Liegenschaften gab es vier Arten von Maßnahmen, die gesetzt wurden:
Maßnahme 1: Anschreiben mit Androhung einer Sonderentleerungsgebühr mit Verteilung von Papiersäcken und Abfalltrennblatt.
Maßnahme 2: Anschreiben mit Androhung einer Sonderentleerungsgebühr und Überführung in eine Schmutztour.
Maßnahme 3: Verteilung von Papiersäcken mit Anschreiben und Trennleitfaden.
Maßnahme 4: Motivationsschreiben mit Abfalltrennblatt.
Die Anschreiben mit unterschiedlichem Inhalt waren persönlich an die betroffenen Bürger:innen adressiert und wurden zum Teil mit einer gewissen Anzahl an Papiersäcken an jede Wohneinheit ausgegeben. Die Verteilung erfolgte entweder über die Postfächer, persönlich oder durch Platzieren vor der Haustüre.
Das erste Anschreiben enthielt den Hinweis auf die Kontrolle der Biomülltonne in den folgenden Wochen. Eine zweite Mitteilung nach der Wirkungssichtung (Sichtung 2) beinhaltete die Rückmeldung an die Bewohner:innen mit einer Bewertung nach einem Ampelsystem. Danach erfolgte eine weitere Sichtung (Endsichtung) mit visueller Zählung und händischer Sortierung. Eine Veranschaulichung der Vorgehensweise zeigt Abb. 4.
Aufbauend auf den Ergebnissen im Vorprojekt DeSort sind in den drei steirischen Gemeinden Leoben, Mürzzuschlag und Graz Maßnahmen der Verhaltensbeeinflussung gesetzt worden. Diese bestanden daraus, den Bürgerinnen und Bürgern eine einfache und umweltfreundlichere Alternative zur Vorsammlung zu bieten. Daher wurden Papiersäcke und vereinzelt Müllis als Vorsammelhilfe ausgeteilt. Es gab zudem Informationen für die Bürger:innen zur Vermeidung von Störstoffen in der Biotonne. Die Untersuchungen fanden ausschließlich auf Sammeltouren mit Mehrparteienwohnhäusern statt.
Diese gezielten Maßnahmen wurden in all jenen Liegenschaften gesetzt, die in einer zuvor durchgeführten Beurteilung als kritisch eingestuft wurden. Diese Vorabbewertung basierte auf der Deckel-Öffnen-Methode zur Abschätzung des Grads der Verschmutzung anhand einer Bestimmung der Störstoffe an der Oberfläche. Dazu werden die sichtbaren Störstoffe der Oberfläche gezählt, ohne mechanisch auf den Inhalt einzuwirken. Bei mehr als zwei sichtbaren Störstoffen gilt die Tonne als kritisch bzw. als belastet.
Die Bereitstellung der Papiersäcke und des Informationsmaterials passierte auf drei unterschiedliche Weisen, um abschätzen zu können, welches Modell am besten funktioniert.
Leoben: In Leoben wurden einmalig 50 % der kritischen Liegenschaften persönlich besucht. Hier wurden 15 Säcke pro Haushalt bereitgestellt. Diese wurden entweder vor die Türe gelegt oder den Bewohnern direkt gegeben, sofern diese zuhause waren und die Türen öffneten. Für die Bewohner der Leobener Mehrparteienwohnungen gab es zusätzlich eine Beratung hinsichtlich der Vermeidung der Störstoffe in der Biomülltonne. Für alle, die nicht angetroffen werden konnten, gab es ein Begleitschreiben, das jene Informationen beinhaltete.
Mürzzuschlag: Hier erfolgte die Verteilung der Säcke und der Informationen über die Hausbetreuer. Diese stellten den Bewohnern erstmalig 30 Säcke zu. Der Unterschied zu Leoben liegt darin, dass jene Bürgerinnen und Bürger aus Mürzzuschlag regelmäßig über die Dauer eines Jahres, und zumindest auf Nachfrage, neue Säcke erhielten. Ferner wurden auch die teilweise gängigen Einstecksäcke aus abbaubarem Kunststoff verabschiedet.
Graz: In Graz wurde ein Papiersack mit Informationsblättern sowie einem Gutschein für 10 weitere Gratissäcke und ein Mülli zum Selbstabholen in das Postfach der Bürger geworfen. Es fand kein direkter Kontakt mit den Bürgerinnen und Bürgern statt. Die Säcke und der Mülli waren einem ca. 2–300 m entfernten Bürgerbüro abzuholen.
Um die Wirkung der Maßnahmen zu kontrollieren, wurde die Schnellmessmethode zur Beurteilung herangezogen und jeder mit einer Maßnahme versehenen Sammeltour eine vergleichbare Sammeltour ohne Maßnahme gegenübergestellt. In Leoben wurden somit die Donnerstag- und Freitagtour bewertet, wobei erstere die Haushalte mit der Maßnahme beinhaltete. In Mürzzuschlag wurde eine Sondertour der Gemeindewohnungen erstellt und der Resttour gegenübergestellt. In Graz kam es zur Auszählung der Störstoffe in zwei Teiltouren, eine mit und eine ohne die Maßnahme.
2.2 Ergebnisse und Diskussion
2.2.1 Anteil und Art der Störstoffe
In den untersuchten Gebieten befanden sich die Gesamtstörstoffkonzentrationen im untersuchten Zeitraum im Bereich von 0,1 bis 8,4 % Feuchtmasse. Problematisch hohe Werte konnten insbesondere in den kleinstädtischen und städtischen Regionen festgestellt werden. Während die ländlichen Gemeinden geringe und unproblematische Störstoffkonzentrationen mit einem Mittelwert von 0,4 % FM aufwiesen, zeigen die kleinstädtischen und städtischen Regionen hohe problematische Werte mit einem Mittelwert von 2,4 und 2,5 % FM (siehe Abb. 5.). In einigen Gebieten mit besonderen Maßnahmen konnte die Störstoffkonzentration wirksam abgesenkt werden, in anderen blieben die Maßnahmen ohne Auswirkung.
Abb. 5
Störstoffkonzentrationen in den zehn untersuchten Gebieten
Die gefundenen Störstoffe waren überwiegend Kunststoffe. In einer Messung in 120 Biotonnen (Abb. 6) im Dezember 2020 betrug deren Anteil 51 %, unter Miteinbeziehung von Verbunden/Sonstiges stieg der Anteil auf 86 %. Die Summe der Kunststoffe konnte weiter aufgeteilt werden in Säcke und Nicht-Säcke, erstere in nicht-abbaubare (21 %) und bioabbaubare (18 %), sowie letztere in reine Kunststoffe (Nicht-Säcke, 14 %) und Verbunde/Sonstiges (33 %). Fasst man die Kunststoffsäcke zusammen, machen sie den höchsten Anteil unter den Kunststoffen aus. Die restlichen Störstoffe (Glas, Keramik, Metalle) spielten mit 14 % eine untergeordnete Rolle.
Abb. 6
Aufteilung der Störstoffe in den biogenen Abfällen in 120 Biotonnen in fünf Störstoffgruppen in Prozent an der Feuchtmasse
Abb. 7 zeigt die Veränderungen der Anteile von fünf Störstoffgruppen zu drei Messzeitpunkten von 2019 bis 2021. Die Störstofffraktion, die am kritischsten ist, sind die Kunststoffe, insbesondere wenn Verbunde miteinbezogen werden. Dabei werden die Kunststoffe in abbaubare und nicht-abbaubare Säcke sowie Nicht-Säcke unterteilt. Die Säcke machen den höchsten Anteil unter den Kunststoffen aus. Über die Zeit betrachtet hat der Anteil der abbaubaren Kunststoffsäcke zugenommen, während die Fraktionen der Verbunde/Sonstiges und Glas/Keramik/Metall an Menge verloren haben.
Abb. 7
Veränderung der Anteile von fünf Störstoffgruppen an der Gesamtmasse an Störstoffen zu drei verschiedenen Zeitpunkten (Februar 2019 n = 100, Dezember 2020 n = 80, Dezember 2021 n = 40)
Der Korrelationskoeffizient zwischen den in Stück pro 12 l gezählten Störstoffen und den Sortierergebnissen (% FM) lag bei r = 0,50. Wird der Flächenbezug in Stk./m2 herangezogen, ergab sich ein Korrelationskoeffizient von r = 0,74.
2.2.3 Schnellmessmethode auf Sammelfahrzeugebene
Für die Korrelation zwischen der entwickelten Schnellmessmethode auf Sammelfahrzeugebene mit den Ergebnissen der Sortieranalyse konnte ein gutes Ergebnis erzielt werden. Abb. 7 zeigt die Auftragung der sortierten Störstoffe in % FM gegen die gezählten Störstoffe bei der Schüttung in Stk./m2, wobei der Korrelationskoeffizient r = 0,85 beträgt. Diese erreichte Korrelation ist vergleichsweise besser als auf Biotonnenebene, da bei den Fahrzeuginhalten eine größere Fläche betrachtet wird. Zur Zählung mittels Schnellmessmethode benötigt man 20 min für den gesamten Fahrzeuginhalt, das entspricht rund 10 % der Zeit für eine Sortierung (Abb. 8).
Abb. 8
Korrelation zwischen der Schnellmessmethode für Fahrzeuginhalte und den Sortierergebnissen
2.2.4 Einfluss verschiedener Maßnahmen auf den Störstoffgehalt in biogenen Abfällen
Projekt DeSort
Bei der Prüfung der Wirkung konnten Maßnahmen gefunden werden, die sich auf den Störstoffgehalt auswirkten. Ebenso gab es Maßnahmen, die keine Auswirkung zeigten. In den Gebieten, in denen Papiersäcke verteilt wurden, kam es zu einer Verbesserung der Sammelqualität. Die zusätzliche Kostenerhöhung durch eine Sonderentleerung führte dazu, dass 11 von 16 Biotonnen qualitativ besseres Material enthielten. Im zweiten erfolgreichen Gebiet stieg die Qualität in 15 von 27 Biotonnen. Die reine Androhung einer Kostenerhöhung sowie das Motivationsschreiben als Maßnahme konnten keine signifikante Wirkung erzielen. In Abb. 9 werden die beschriebenen Auswirkungen veranschaulicht, wobei die Anzahl der Biotonnen nach Qualität aufgeschlüsselt ist. Die dunklen Säulen zeigen diejenigen Tonnen, die einen geringeren Störstoffgehalt aufwiesen, die mittleren Säulen zeigten eine annähernd gleiche Sammelqualität wie zu Beginn und die hellen Säulen zeigen die Behälter, die verschmutzter waren als zu Beginn der Untersuchungen.
Abb. 9
Durch die Schnellmessmethode überprüfte Wirkung von Maßnahmen zur Verringerung des Störstoffgehalts
Nach Setzen der Maßnahme in den entsprechenden Städten wurden folgende Beobachtungen gemacht:
Leoben:
In Abb. 10 ist zu erkennen, dass der Störstoffgehalt der Donnerstagtour innerhalb von drei Wochen von 4,2 % auf 2,6 % FM sank, was einer Reduktion von 39 % entspricht.
Abb. 10
Störstoffgehalte in der Biomülltonne während neun Monaten in Leoben und im Zuge einer Papiersackverteilung innerhalb von drei Wochen
Die Auswertung der verwendeten Vorsammelhilfen im Zuge der IBW-Zählmethode ergab, dass die Anzahl der verwendeten Papiersäcke von 0 % auf 26 % anstieg. Es gab zudem einen Rückgang der nicht abbaubaren Kunststoffsäcke von 91 % auf 60 %.
Mürzzuschlag:
Über den Zeitraum eines ganzen Jahres konnte festgestellt werden, dass der Störstoffgehalt immer kleiner wurde. Dies ist auch in Abb. 11 ersichtlich:
Abb. 11
Störstoffgehalt in der Biomülltonne während eines Jahres in Mürzzuschlag
So begann der Versuch bei einem Störstoffgehalt von 4,5 % und reduzierte sich nach einem Monat auf 2,4 %, nach sechs Monaten auf 2,0 % und nach einem Jahr fanden sich nur mehr 1,5 % Störstoffe in der Sammeltour. Somit konnte der Störstoffgehalt um 67 % gesenkt werden.
Im Hinblick auf die Vorsammelhilfen hat sich der Anteil der Papiersäcke von zuerst 5 % auf 86 % innerhalb eines Jahres erhöht.
Graz:
Es kam zu keiner Reduktion des Störstoffgehalts. Eher ließ sich eine Zunahme von Störstoffen pro Quadratmeter betrachteter Fläche feststellen. Dies könnte jedoch auch als saisonale Schwankung betrachtet werden. Interessanter sind hier die Vorsammelhilfen: Das Angebot der Abholung von weiteren 10 Säcken wurde kaum genutzt, so wurden nur 250 der 1900 Gutscheine eingelöst. Abb. 12 zeigt den prozentualen Anteil der Vorsammelhilfen in Graz.
Abb. 12
Veränderung der Vorsammelhilfenanteile nach drei Wochen in Graz
Es ist ersichtlich, dass nach drei Wochen durchaus mehr Papiersäcke verwendet wurden. Der Anteil der nicht abbaubaren Kunststoffsäcke ging zurück, wohingegen der Anteil der gezählten Säcke aus abbaubaren Kunststoffen zunahm.
2.2.5 Vorsammelhilfen
Die Häufigkeit der Verwendung verschiedener Arten von Vorsammelhilfen ist regional unterschiedlich. Bioabbaubare Kunststoffsäcke finden sich mit einem Anteil von 45–76 % in biogenen Haushaltsabfällen ländlicher Gebiete. Herkömmliche Kunststoffsäcke dominieren mit 54–63 % in städtischen Regionen. Papiersäcke werden in ländlichen Gebieten eher genutzt, soweit diese Art der Vorsammelhilfe beworben und zum Verkauf oder zur freien Entnahme angeboten wird. Hier liegt der Anteil bei 16–41 %.
3 Optimale Voraufbereitung für sauberen Kompost
Zur Erreichung einer optimalen Voraufbereitung wurde frisch gesammelter Bioabfall aus Haushalten der Stadt Graz als Inputmaterial verwendet und praktischen Großversuchen unterzogen. Im Material befanden sich die Störstoffgehalte bei frischem Bioabfall zwischen 1,32 und 6,24 % Feuchtemasse, wobei der Gehalt von der Herkunft abhängig war. Dabei waren zwischen 1,02 und 5,31 % an Kunststoffen enthalten (Demschar 2023).
Problematisch ist die Verwendung von Vorsammelhilfen aus konventionellen Kunststoffen und ebenso abbaubaren Kunststoffen in der Haushaltssammlung. Der teils hohe Kunststoffanteil im Kompost kann zu einem großen Teil auf diese verwendeten Vorsammelhilfen zurückgeführt werden. Diese sind zudem oft geschlossen (verknotet) im Inputmaterial enthalten. Deshalb stellt die Sacköffnungsrate eine relevante Kennzahl für die Wirksamkeit des Zerkleinerungsschrittes im Zuge der Voraufbereitung dar. Diese wird durch die Zählung der geöffneten sowie noch geschlossenen Vorsammelhilfen nach Durchlaufen der jeweiligen Zerkleinerungsmaschine in einem genau festgelegten Betrachtungszeitraum ermittelt (Demschar 2023).
3.1 Großtechnische Versuche
Im Rahmen von Großversuchen war es das Ziel, verschiedene Zerkleinerungsaggregate und Siebmaschinen in unterschiedlichen Kombinationen miteinander zu vergleichen. Ausgewertet wurden die Versuchsergebnisse mithilfe von Massen- und Störstoffbilanzen sowie material- und maschinenspezifischen Kennzahlen. Die Probenahmen wurden auf Basis der normativen Grundlagen ÖNORM S 2127 (Austrian Standards International 2011) zur Beprobung von Haufen und ÖNORM S 2123‑3 (Austrian Standards International 2003) zur Probenahme aus fallendem Gutstrom normkonform und praktisch anwendbar durchgeführt. Die Störstoffanalyse erfolgte mittels einer händischen Sortieranalyse (Demschar 2023).
3.1.1 Eingesetzte Maschinen
Grundsätzlich besteht die Voraufbereitung biogener Abfälle aus einer Zerkleinerung, einer Sortierung mittels Stern- und/oder Spannwellensieb sowie eventuell einer sensorgestützten Sortierung (Demschar 2023).
Die Firma Komptech stellte für die großtechnischen Versuche zwei langsam laufende Zerkleinerungsmaschinen, den Einwellenzerkleinerer Terminator 5000 und den Zweiwellenzerkleinerer Crambo 5200, zur Verfügung.
Zur Siebung organischer Materialien stellen Sternsiebmaschinen geeignete Geräte dar. Der Klassiervorgang in einem solchen Sieb ermöglicht neben der eigentlichen Klassierung auch eine Sortierung und die Schaffung von Merkmalsklassen. Durch die Einstellungen des Sternsiebes können Störstoffe wie Kunststoffe selektiv in das Überkorn abgetrennt und aufkonzentriert werden. Dadurch entsteht ein störstoffentfrachtetes Unterkorn mit besserer Qualität. Die Sternsiebe, die im Rahmen der Großversuche verwendet und verglichen wurden, waren Multistar One 90/120 und Multistar L3. Über die Drehgeschwindigkeit der Sterne wird der Trennschnitt eingestellt, der als Bandbreite angegeben wird. Bei Einstellung einer hohen Drehgeschwindigkeit trennt Multistar One 90/120 im Bereich von 90 mm, während bei langsamer Drehzahl die Trennung in Über- und Unterkorn bei ca. 120 mm erfolgt (Demschar 2023).
3.1.2 Unterschiedliche Versuchsaufbauten
Grundsätzlich wird die gewählte Siebmaschine dem Zerkleinerungsapparat nachgeschaltet. Die unterschiedlichen Zerkleinerer wurden in den großtechnischen Versuchen mit einer ein- oder zweistufigen Siebung kombiniert. Betrachtet wurden die Massenbilanz sowie die erreichten Abscheidegrade für die unterschiedlichen Störstoffe, insbesondere Kunststoffe, aus den biogenen Haushaltsabfällen. Abb. 13 zeigt den Versuchsaufbau von oben (Demschar 2023).
Abb. 13
Versuchsaufbau von oben: Vom Zerkleinerer (unten Mitte) geht das Material auf ein 2‑Fraktionen-Sternsieb. Das Unterkorn geht weiter in ein 3‑Fraktionen-Sternsieb (nach links), das Überkorn wird in einen Container ausgetragen (nach rechts)
In einem Versuch (siehe Abb. 14) wurde bespielweise der Zweiwellen-Zerkleinerer Crambo mit dem Zwei-Fraktionen-Sternsieb Multistar One und dem Drei-Fraktionen-Sternsieb Multistar L3 kombiniert. Eine Ermittlung der Massenbilanz ergab einen Durchsatz von 39 t/h. Abb. 14 zeigt die prozentuelle Verteilung der Aufgabemasse nach erstellten Fraktionen. Bei der ersten Siebstufe wurden 33 % der Aufgabemasse als Siebüberlauf ausgetragen. Dies war vor allem einem hohen Anteil an Grüngut geschuldet, in weiteren Versuchen lag dieser Verlust von Gutmaterial im Bereich von 10 bis 20 %. Das Überkorn der zweiten Siebstufe (50|120 mm) weist einen Störstoffgehalt zwischen 1 und 4 % auf. Ohne weitere Behandlung kann dieses nicht kompostiert werden. Massebezogen macht der Siebüberlauf in der zweiten Siebstufe zwischen 15 und 25 % der Aufgabemasse aus. Um diese Fraktion zusätzlich in die Kompostierung zu bringen, wäre eine sensorgestützte Sortierung sinnvoll.
Abb. 14
Prozentuelle Verteilung der Aufgabemasse nach erstellten Fraktionen (I Input, E Export, FE Eisenabscheider)
Auf Basis der Störstoffbilanz konnten Störstoffinhalte ermittelt werden. Die Anreicherung der Störstoffe erfolgte in den Fraktionen Überkorn 1 und Überkorn 2. Die Fraktionen Mittelkorn und Feinkorn stellten demnach die von Störstoffen weitestmöglich entfrachteten Produktströme dar. Der Großteil der im Aufgabestrom enthaltenen 6,24 % Störstoffe (Masseprozent in Bezug auf Feuchtemasse) waren Kunststoffe mit 5,31 %. Der gesamte Kunststoffgehalt wurde bereits nach der ersten Siebstufe von 5,31 % auf 1,37 % reduziert. Dabei erfolgt eine Anreicherung der Kunststoffe von 13,21 % im Überkorn nach der ersten Siebstufe. Eine detaillierte Kunststoffbilanz ist in Abb. 15 ersichtlich, die Angaben in der Grafik beziehen sich auf die Gehalte im jeweiligen Outputstrom.
Abb. 15
Inhaltsbilanz Kunststoffe Gesamt für Vorzerkleinerung mittels Zweiwellenzerkleinerer und zweistufiger Siebung
Als Ergebnis der großtechnisch angelegten Versuche ist es gelungen, eine geeignete Verfahrenskombination zu finden, die ein Inputprodukt für die Kompostierung liefert, das einen Störstoffgehalt <2 % Feuchtemasse enthält. Dieses gefundene Schema setzt sich aus Sacköffnen und Siebungen bei 110 sowie 50 mm zusammen (Demschar 2023).
Der Sacköffnungsgrad lag für den Einwellenzerkleinerer Terminator mit der eingestellten F‑Zerkleinerung bei 90 %, während er beim Zweiwellenzerkleinerer Crambo 80 % betrug. Im Vergleich dazu kann mit einem Terminator xtron eine Sacköffnungsrate von 100 % erreicht werden (Demschar 2023).
Mithilfe des erstellten Verfahrensschemas ist es möglich, 50–80 % der Kunststoffe aus dem biogenen Abfallstrom abzuscheiden, wobei dabei ein Gutmaterialverlust von 10–30 % entsteht. Somit kann gesagt werden, dass eine adäquate Vorbehandlung die Herstellung von Qualitätskompost entsprechend den gesetzlichen Rahmenbedingungen selbst aus einem stark belasteten biogenen Abfallstrom aus der Haushaltssammlung ermöglicht (Demschar 2023).
4 Zusammenfassung
Es wurden ausreichend zuverlässige Daten über Art und Menge der Verunreinigungen in den untersuchten Bereichen generiert. Der Gesamtgehalt an Verunreinigungen schwankte zwischen 0,1 und 8,4 % Feuchtmasse. Unter den Störstoffen dominieren Kunststoffe mit 53 %. Darunter machten Vorsammelbeutel aus Kunststoff den größten Anteil aus. Die Untersuchungen bestätigten die Zunahme des Schadstoffgehalts mit der Bevölkerungsdichte. In den letzten Jahren ist der Anteil an biologisch abbaubaren Plastiktüten gestiegen.
Die Funktionalität der beiden Schnellmessverfahren konnte nachgewiesen werden. Je nach Anwendungsfall reduzieren die entwickelten Verfahren den Personal- und Zeitaufwand um ca. 80–90 % gegenüber der klassischen manuellen Sortierung.
Das Verteilen der Säcke direkt an die Haushalte in regelmäßigen Abständen ist die effektivste Maßnahme für eine Störstoffreduktion. Diese bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich, wie z. B. die Logistik der flächendeckenden Verteilung sowie die Finanzierung der Säcke und des Arbeitsaufwands.
Bei den Aufbereitungsversuchen ist es mit unterschiedlichen Verfahrensschemas gelungen, den Störstoffanteil unter 2 % Feuchtemasse für den Inputstrom in die Kompostierung zu senken.
Danksagung
Die Autor:innen bedanken sich bei der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbH sowie bei allen am Projekt beteiligten Partnern für die Unterstützung.
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