Klimarelevanz und Energieeinsparung bei der Kompostierung

Ist die Kompostierung von Abfällen vor dem Hintergrund der Klimadiskussion noch aktuell?

Die Vergärung von biogenen Abfällen scheint wegen der Energiegewinnung bei diesem Verfahren im Vergleich zur Kompostierung äußerst interessant zu sein. Wird die Vergärung als Verfahren jedoch genauer betrachtet, so ist festzuhalten, dass sie aktuell aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht vollständig überzeugen kann, da im Vergleich zur Kompostierung die Investitionskosten einer Vergärungsanlage deutlich höher liegen. Auch im Hinblick auf die Klimarelevanz von Kompostierung und Vergärung scheint es so, dass die Kompostierung hier etwas vorteilhafter abschneidet, trotz des Energiegewinns bei der Vergärungsanlage und der Substitution von fossilen Brennstoffen durch dieses Verfahren.

Ökologischer Vergleich von Verfahren zur Behandlung von biogenen Abfällen
Eine Untersuchung der EPEA in Kooperation mit dem VHE vom April 2008 [1] hat unter anderem die Klimarelevanz verschiedener Behandlungsverfahren für biogene Abfälle untersucht. Auf dem Prüfstand standen

• Kompostierung
• Vergärung und
• Verbrennung.

Im Rahmen der nachfolgenden Betrachtungen soll die Alternative „Verbrennung“ nicht weiter verfolgt werden, da sie zwar den höchsten Energiegewinn verspricht, allerdings der Vorteil der beiden anderen Verfahren, nämlich die nachhaltige Verbesserung der Böden, mit ebenfalls positiven Effekten im Hinblick auf die Klimarelevanz, verloren geht.

Die genannte Untersuchung kommt für die beiden Verfahren Kompostierung und Vergärung im Hinblick auf die Klimarelevanz trotz des Vorteils der Substitution fossiler Energieträger bei der Vergärung zum Ergebnis, dass die Kompostierung in diesem Punkt etwas günstiger abschneidet. Die Gründe hierfür sind im wesentlich höheren Anteil an Emissionen der klimarelevanten Gase Methan und Lachgas, die bei der Vergärung zwangsläufig nach der Entnahme des Gärprodukts aus dem Gärreaktor entweichen, zu sehen.
Die nachfolgende Tabelle ist der o.g. Studie entnommen, die Variante Verbrennung biogener Abfälle ist in der unten dargestellten Fassung der Tabelle jedoch nicht enthalten, sie zeigt die klimarelevanten Emissionen von Kompostierung und Vergärung in [Mio Mg CO2/a] unter der Voraussetzung, dass die Gesamtmenge biogener Abfälle in Höhe von 17,6 Mio Mg/a (Menge in Deutschland) vollständig mit dem jeweiligen Verfahren behandelt wird.

Tabelle 1: Ermittlung der vermiedenen CO2-Emissionen für Kompostierung und Vergärung [Mio Mg CO2/a] aus [nach 1]

Die o.g. Studie kommt somit zum Ergebnis, dass die Kompostierung im Hinblick auf die Klimarelevanz besser abschneidet als die Vergärung, was im wesentlichen auf die diffusen Lachgas- und Methanemissionen bei der Vergärung zurückzuführen ist.

Auffallend ist jedoch auch, dass für die Kompostierung ein relativ hoher Anteil an CO2 – Emissionen für den Anlagenbetrieb angesetzt wurde, rund 37 % der klimarelevanten Emissionen sind hierauf zurückzuführen. Der Energiebedarf eines Kompostwerks liegt demnach im Bereich zwischen 30 und 60 kWh/Mg Inputmaterial. Im Rahmen der zitierten Studie wurde ein mittlerer Wert von 45 kWh/Mg gewählt, was erfahrungsgemäß in einer realistischen Größenordnung liegt, wobei dieser Wert stark abhängig von der gewählten Anlagentechnik ist (Stichworte: Einhausungsgrad, Mechanisierungsgrad).

Energiekosten bei der Kompostierung

Der Energieverbrauch bei der Kompostierung ist ein nicht vernachlässigbarer Kostenfaktor. Bei einer Anlage mit einer Durchsatzleistung von 20.000 Mg/a ergäbe sich mit dem o.g. mittleren spezifischen Energiebedarf ein Energieverbrauch von rund 900.000 kWh/a, wodurch Kosten in Höhe von 135.000 €/a bzw. 6,75 €/Mg (bei 15 ct/kWh) verursacht werden. Jeder Cent Preissteigerung bei den Energiekosten bedeutet in diesem Fall zusätzliche Ausgaben in Höhe von 9.000 €/a bzw. 0,45 €/Mg.
Werden durchschnittliche Behandlungskosten bei Bioabfall von etwa 50 – 70 €/Mg (Mittlerer Wert in Deutschland) zugrunde gelegt, so liegen die Energiekosten bei einem Anteil von etwa 10 % der Behandlungskosten – mit deutlich steigender Tendenz.

Energieeinsparungen durch betriebliche und technische Optimierung des Anlagenbestands
Als wesentliche Energieverbraucher in Kompostwerken kommen, je nach Anlagentyp in veränderter Wichtung, folgende Bereiche in Frage:

• Be-und Entlüftung von Kompost und Hallen,
• Zerkleinerung der Abfälle,
• Umsetzen der Mieten,
• Transport des Kompostes innerhalb der Anlage.

Erfahrungsgemäß können einige dieser energierelevanten Bereiche deutlich sparsamer betrieben werden, wenn die jeweiligen technischen und betrieblichen Randbedingungen entsprechend optimiert werden.

Auf betrieblicher Basis können solche Einsparungen oft ohne zusätzlichen Kostenaufwand realisiert werden. Dies setzt allerdings zunächst eine umfassende Bestandsaufnahme des Betriebs und der betrieblichen Abläufe voraus. Hierauf aufbauend können dann die Möglichkeiten zur Optimierung aufgezeigt werden. Die Optimierung des Anlagenbetriebs ergibt in der Regel nicht nur eine Einsparung im energetischen Bereich, oft können in Folge der Optimierung auch die verfügbare Fläche und die eingesetzten Maschinen besser ausgenutzt werden, so dass bei sonst gleichen Randbedingungen eine Erhöhung der Durchsatzleistung möglich ist.

Auch bei der Anlagentechnik ist durch angepasste Optimierungsmaßnahmen eine Verringerung des Energieverbrauchs in den meisten Fällen möglich. In der Regel sind hier jedoch Investitionskosten erforderlich, so dass im Rahmen einer Kosten-/Nutzenanalyse zu klären ist, ob eine solche energetische Optimierung im technischen Bereich auch wirtschaftlich umzusetzen ist.

Weitere Vorteile einer energetischen Anlagenoptimierung
Eine betriebliche und technische Optimierung bestehender Kompostanlagen hat neben dem bereits geschilderten Aspekt der Verbesserung der Energieeffizienz auch stets zum Ziel, den Rotteprozess selbst zu optimieren. Ein nahe dem Optimum verlaufender Rotteprozess verbessert nicht nur den biologischen Abbau und beschleunigt somit die Rotte, sondern vermindert zwangsläufig auch die Bildung anaerober Zonen im Haufwerk, wodurch wiederum eine Verminderung der Emissionen des klimarelevanten Gases Methan erreicht wird.

Eine betriebliche und technische Optimierung bestehender Kompostanlagen kann somit einen mehrfachen Effekt haben:

• Verringerung der CO2-Emission durch Energieeinsparungen,
• Verringerung der Methan-Emission,
• Kosteneinsparung durch verringerten Energiebedarf,
• Erhöhung der Durchsatzleistung durch optimierte Betriebsabläufe.

[1] Ökologisches Leistungsprofil von Verfahren zur Behandlung von biogenen Reststoffen, EPEA Internationale Umweltforschung GmbH, Hamburg, entwickelt in Kooperation mit VHE – Verband der Humus- und Erdenwirtschaft e.V.