Machbarkeit RESH Verwertungsanlage PLAGAZI (Machbarkeitsstudie für eine PLAGAZI - Anlage zur RESH-Verwertung)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 660.08.21

Schlüsselwörter (Deutsch)

Schredderleichtfraktion, RESH, PLAGAZI, Hochtemperatur-Vergasung, Plasmakammer

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Für die thermische Behandlung der Schredderleichtfraktion (RESH, RE für Reststoffe und SH für shredder) ist der schweizerische Abfallmarkt teilweise abhängig von Anlagen im Ausland, da die Kapazitäten der schweizerischen Kehrichtverbrennungsanlagen (KVAs) nicht ausreichend sind, um die anfallenden Mengen an RESH zu verarbeiten.
In dieser Machbarkeitsstudie soll die Eignung der PLAGAZI-Technologie, entwickelt von der schwedischen Firma PLAGAZI AB, zur Verwertung von RESH untersucht werden. Durch Hochtemperatur-Vergasung werden in einer Plasmakammer die Abfallbestandteile auf über 3000°C erhitzt. Dabei entstehen Synthesegase, eine inerte Schlacke und Metalle. Das Synthesegas kann in mehreren Stufen verfahrenstechnisch behandelt werden, so dass reiner (99.99%) Wasserstoff, flüssiges CO2 und eine kleine Menge Abgas entstehen. Verglichen mit konventionellen KVAs sollten nur rund 10 bis 20% der Abgasmenge anfallen unter Einhaltung der Vorgaben der Luftreinhalte-Verordnung (LRV). Die inerte Schlacke und Metalle können aus der Plasmakammer abgezogen werden, wobei die inerte und auch eluatsichere Schlacke entweder als Sekundär-Baustoff (z.B. im Strassenbau) verwendet oder in niederklassigen Deponien eingelagert werden kann und die Metalle dem Recycling zugeführt werden können.
Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 30.11.2020 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1. RESH wird in drei Hauptfraktionen aufgeteilt. Misch-Kunststoff-Fraktion, Kunststoffgranulat-Fraktion und Holz-Gummi-Kunststoff-Fraktion. Es liegen eine Abschätzung zu den jährlich, schweizweit anfallenden Mengen in t pro Fraktion und eine Elementaranalyse der einzelnen Fraktionen vor.
2. Mit einem auf das PLAGAZI-Verfahren zugeschnittenen Simulationsprogramm wird die Behandlung von RESH mit der PLAGAZI-Technologie modelliert (Meilenstein 1):
   • Das Grobdesign der PLAGAZI-Anlage ist bekannt. Es umfasst die Plasmakammer und die Behandlungsstufen (z.B. Module zur Entschwefelung oder Quecksilberabscheidung) des Synthesegases inklusive der Module, die zur Erzeugung der Nutzkomponenten (reiner (99.99%) flüssiger Wasserstoff, flüssiges CO2 und gegebenenfalls Energie) notwendig sind.
   • Die Zusammensetzung des Restsynthesegases und Abwassers und auch allfällig nötige Behandlungsschritte sind bekannt, damit das Restsynthesegas die Anforderungen der LRV und das Abwasser die Anforderungen der Gewässerschutz-Verordnung erfüllen.
   • Massenbilanz und Energiebilanz der PLAGAZI-Anlage für die RESH Behandlung sind bekannt.
   • Die Dimensionen der PLAGAZI-Anlage stehen fest und es steht fest, ob und wie RESH vorbehandelt werden soll, bevor er in der PLAGAZI-Anlage verwertet wird.
3. Wirtschaftliche Betrachtungen für die gemäss Punkt 2 ermittelte PLAGAZI-Anlage, welche sämtliche Kosten und Erlöse beinhalten, liegen vor.
4. ökologische Betrachtungen für die gemäss Punkt 2 ermittelte PLAGAZI-Anlage wurden gemacht und umfassen insbesondere:
   • Ein Vergleich bezüglich den CO2-Emissionen und des Energiehaushaltes zwischen der Entsorgung von RESH durch KVAs und der Verwertung von RESH durch die gemäss Punkt 2 ermittelte PLAGAZI-Anlage liegt vor.
   • Eine Bewertung des produzierten Wasserstoffes auch bezüglich CO2-Emissionen liegt vor.
   • Es steht fest, was mit dem produzierten, flüssigen CO2 passiert.
   • Es steht fest, ob die gemäss Punkt 2 ermittelte PLAGAZI-Anlage auch zur Energiegewinnung genutzt werden kann.
5. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 4 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.
6. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien
   (genauere Angaben s. Beilage 3) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind
   bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.
7. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt.

Projektziele (Deutsch)

Das Grobdesign einer PLAGAZI-Anlage zur Behandlung von RESH in der Schweiz liegt vor. Ein wirtschaftlicher und ökologischer Vergleich zwischen der Behandlung von RESH mit dieser PLAGAZI-Anlage und der Behandlung von RESH durch eine KVA dient als Grundlage zum Entscheid für oder gegen den Bau einer solchen Anlage.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Die Machbarkeitsuntersuchung zeigt, dass mit dem PLAGAZI®-Verfahren RESH im industriellen Massstab verarbeitet werden kann. Bedingt durch das Verfahren, das den Abfall nicht verbrennt, sondern vergast und Plasma-vergast, wird der aufgegebene Abfall (hier v.a. RESH) partiell aufgewertet: aus dem Abfall werden die industriell nutzbaren Wertstoffe Wasserstoff (Brennstoffzellen-Qualität) und CO₂-Gas produziert. Damit werden die Abfallentsorgungs-bedingten CO₂-Emissionen in die Atmosphäre um rund 90% reduziert. Die aus den inerten Anteilen des Abfalls entstehende Schlacke kann in niederklassigen Deponien abgelagert oder – wo möglich – als Sekundärbaustoff eingesetzt werden.

Die Wirtschaftlichkeitsabschätzung zeigt für die Anlage einen Kapitalwert von 21 Millionen CHF und einen internen Zinssatz von 7%. Damit resultiert eine positive Wertschöpfung und die Anlage amortisiert sich nach ungefähr 10 Jahren.

Eine einfache Abschätzung zeigt zudem, dass der gesamte in der Schweiz anfallende RESH-Abfall mit vier bis fünf PLAGAZI®-Anlagen verarbeitet werden könnte. Damit kann die Entsorgung dezentralisiert und die Transportwege des RESH minimiert werden.

Schliesslich verfügen die PLAGAZI®-Anlagen über Bauart-bedingte Reserve-Kapazitäten, die die Verarbeitung zusätzlicher Abfallströme ermöglicht.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Untersuchung hat gezeigt, dass mit PLAGAZI®-Anlagen RESH im industriellen Massstab thermisch behandelt werden kann. In der Anlage können auch andere Formen von (vor allem problematischen) Abfällen verwertet werden.

Das PLAGAZI®-Verfahren ist damit ein Abfall-Behandlungsverfahren, das Abfälle gesetzeskonform thermisch behandelt, dabei stofflich verwertbare Produkte (reiner Wasserstoff, industriell nutzbares oder unterirdisch gelagertes CO₂) sowie inerte und nicht eluierbare Schlacke produziert, die entweder problemlos und kostengünstig in Deponien abgelagert oder – sofern der Einsatzbereich das zulässt – als Sekundärmaterial eingesetzt werden kann.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Mit dem beschriebenen PLAGAZI®-Verfahren können vielfältige Abfallfraktionen, v.a. auch RESH, thermisch behandelt und partiell zu Wertstoffen aufgewertet werden. Damit kann die Entsorgung des gesamten RESH-Aufkommens in der Schweiz in einer vom BAFU geforderten umweltverträglichen Art behandelt werden.

Das PLAGAZI®-Verfahren soll nicht KVA konkurrenzieren, sondern primär problematische Abfälle umweltverträglich behandeln. Damit wird die stoffliche Verwertung der Abfälle verbessert, die CO₂-Emissionen werden deutlich reduziert und es wird ein Beitrag geleistet, Stoffkreisläufe verstärkt zu schliessen.

Im nächsten Schritt wird versucht, Partner in der Abfallwirtschaft zu gewinnen mit denen zusammen solche Anlagen geplant, erstellt und betrieben werden können. Primär steht hier der Bereich der Abfallwirtschaft im Vordergrund, der Autos entsorgt, d.h. wo RESH anfällt.

Es wird angestrebt, weitere Abfallfraktionen, u.a. industrieller Sondermüll, ebenfalls in PLAGAZI®-Analgen zu behandeln.