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Die VDI-Richtlinie 3925 entstand aus Diskussionen und Fragestellungen, die sich aus der Anwendung unterschiedlichster Methoden zur Bewertung verschiedener
Verfahrenskonzepten aus dem Bereich der Abfallbehandlung ergeben haben. Je nach nachdem, wo der Focus der vorzunehmenden Bewertung liegt, wird sich die Methodik an diese Ziele anpassen oder - falls es die entsprechende Methodik noch nicht geben sollte - sich die Fragestellung anpassen müssen.
The potential release of hazardous substances from polymer-based products is currently in the focus of environmental policy. Environmental simulations are applied to expose such products to selected aging conditions and to investigate release processes. Commonly applied aging exposure types such as solar and UV radiation in combination with water contact, corrosive gases, and soil contact as well as expected general effects on polymers and additional ingredients of polymer-based products are described. The release of substances is based on mass-transfer processes to the material surfaces. Experimental approaches to investigate transport processes that are caused by water contact are presented. For tailoring the tests, relevant aging exposure types and release quantification methods must be combined appropriately. Several studies on the release of hazardous substances such as metals, polyaromatic hydrocarbons, flame retardants, antioxidants, and carbon nanotubes from polymers are summarized exemplarily. Differences between natural and artificial exposure tests are discussed and demonstrated for the release of flame retardants from several polymers and for biocides from paints. Requirements and limitations to apply results from short-term artificial environmental exposure tests to predict long-term environmental behavior of polymers are presented.
The present work shows that U can be effectively removed from groundwater using permeable reactive barriers with hydroxyapatite (HAP) as reactive material. The main factor influencing the removal processes is the composition of the groundwater, namely the concentration of Ca and carbonate. Sorption of U onto the HAP surface seems to be the dominant removal process with the possibility of remobilisation. Newly formed U-phosphate minerals were detected by ESEM/EDX and XRD in samples with high U content indicating either a dissolution-precipitation mechanism or sorption onto the apatite surface followed by alteration of the structure. The formed U-phosphate minerals are stable under common groundwater conditions and can be remobilised only at high pH-values and high carbonate concentrations.
In Deutschland fallen aktuell über 5 Mio. Tonnen Hausmüllverbrennungsaschen (HMVA) pro Jahr an. Aus diesen werden nur ca. 8 % Metalle (davon ca. 1 % NE-Metalle) zurückgewonnen. Zur Beurteilung des Wertstoffpotentials werden die HMVA nach standardisierten Vorschriften beprobt, für die Analytik vorbehandelt/vorbereitet/aufgearbeitet und auf ihre Inhaltsstoffe analysiert. Im nachfolgenden Beitrag wird der Schwerpunkt auf die Probenvorbehandlung und -vorbereitung gelegt, wobei der Merkmalstransfer von der Ausgangs-(Feld-)Probe über die Laborprobe und die Prüfprobe bis zur Mess-(Analysen-) Probe am Beispiel von NE-Metallen einer nassaufbereiteten HMVA untersucht wurde. Die Ergebnisse wurden mit Hilfe statistischer Methoden bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verteilung der NE-Metalle in den einzelnen Schritten der Probenbehandlung elementspezifisch ist. Bei Blei ist ein Erhalt der Merkmalsverteilung über alle Behandlungsschritte erkennbar. Bei Kupfer nehmen die Konzentrationen in den aufeinander folgenden Behandlungsschritten deutlich ab. Die Ursache könnte das in der Feinfraktion enthaltene metallische Kupfer mit seinen spezifischen Eigenschaften sein. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
More than 5 billion tons of municipal solid waste incineration bottom ashes (MSWI BA) are generated by incineration per year in Germany. Currently only 8 % of metals (of these 1 % are non-ferrous metals) are recovered from MSWI BA. For characterization of recovery potential, MSWI BA samples have to be taken, pre-treated and analyzed according to standardized methods. This manuscript focuses on sample pre-treatment and preparation of a MSWI BA sample aiming to investigate the characteristics transfer over the process of sub-sampling from the original (field) sample to the laboratory sample, test sample until the analytical sample. All results have been evaluated with statistical methods. The results show that influence of each single pre-treatment and preparation step on metal content differs for the individual metals. For lead a conservation of characteristics distribution can be observed, while for copper a continuous decline of solid concentration is observed over all preparation steps. One possible reason may be the fact that copper is mainly contained in the fine fraction as metallic copper with specific properties.
Wie Länder mit ihren Abfällen umgehen, hängt nicht nur von der Wirtschaftskraft eines Landes ab. Selbst in einem reichen Land wie Australien werden unbehandelte Abfälle einfach deponiert. Im Rahmen der Travelling Conference, einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Vortragsreihe, besuchten Fachleute die Länder Südkorea, Vietnam und Australien, um mit Experten vor Ort Fragestellungen aus der Abfallwirtschaft zu diskutieren. Zu den Schwerpunktthemen zählte die Steigerung der Ressourceneffizienz im Spannungsfeld von ökonomischen und umweltpolitischen Interessen. Eine Frage war beispielsweise die Bewertung der Umweltverträglichkeit von mineralischen Abfällen, wenn diese als Ersatzbaustoffe eingesetzt werden. In diesem Beitrag werden Ähnlichkeiten und Unterschiede bei der Entsorgung von Siedlungsabfällen, beim Recycling und bei der Bewertung der Umweltverträglichkeit der Wiederverwertung von Abfällen in den drei besuchten Ländern im Vergleich zu Deutschland aufgezeigt. Dabei ist man sich in Deutschland und den drei besuchten Ländern einig, dass die Abfallbeseitigung auf Deponien ohne Rückgewinnung von Ressourcen oder Energie die schlechteste Abfallentsorgungsoption ist. Einigkeit besteht auch darin, dass die Ziele einer nachhaltigen Abfallwirtschaft der Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt sowie die Schonung von Ressourcen sind. In allen drei Ländern werden große Mengen an mineralischen Abfällen erzeugt, die bei Nachweis der Umweltverträglichkeit einen Teil von natürlichem Sand und Kies für die Bauindustrie ersetzen könnten. Ähnlich wie in Deutschland werden recycelte Abfälle im Tiefbau jedoch nur in geringem Maße eingesetzt. Gründe dafür sind fehlende Behandlungsanlagen für mineralische Abfälle und Bedenken im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit.
Phosphorus (P) is an essential element for all living organisms and cannot be replaced. Municipal sewage sludge is a carrier of phosphorus, but also contains organic pollutants and heavy metals. A two-step thermal treatment is suggested, including mono-incineration of sewage sludge and subsequent thermochemical treatment of the ashes. Organic pollutants are completely destroyed by mono-incineration. The resulting sewage sludge ashes contain P, but also heavy metals. P in the ashes exhibits low bioavailability, a disadvantage in farming. Therefore, in a second thermochemical step, P is transferred into mineral phases available for plants, and heavy metals are removed as well. The thermochemical treatment was investigated in a laboratory-scale rotary furnace by treating seven different sewage sludge ashes under systematic variation of operational parameters. Heavy metal removal and the increase of the P-bioavailability were the focus of the investigation. The present experimental study shows that these objectives have been achieved with the proposed process. The P-bioavailability was significantly increased due to the formation of new mineral phases such as chlorapatite, farringtonite and stanfieldite during thermochemical treatment.
Thermische Bodenbehandlung
(2008)
Municipal sewage sludge is a carrier of nutrients most important phosphorus (P) but also contains organic pollutants and heavy metals. A two steps thermal treatment is suggested based on 1. mono-incineration of sewage sludge under destruction of organic pollutants and 2. thermochemical treatment of the resulting ashes to remove heavy metals and increase P-bioavailability. The targeted products are marketable P-fertilisers. The thermochemical treatment was investigated in a gas tight lab-scale rotary furnace. Seven sewage sludge ashes of different origin and composition and one residue from gasification of sewage sludge were mixed with a chlorine donor (e.g. MgCl2) and thermochemically treated under systematic variation of operational parameters. The distributions of the heavy metals between solid and gas phase were determined. The heavy metals concentrations of the treated ashes met the legislative limits in most cases. The products from thermochemical treatment are suited raw materials for P-fertiliser production. Relevant process parameters such as temperature, type and concentration of Cl-donor and retention time were optimised for the thermochemical treatment step.
The production of secondary materials from waste materials requires, in most cases, significantly lower energy amounts than the primary material production of raw materials. Along with lower energy demand, the greenhouse gas emissions produced are also lower. The duty of a modern waste management system should therefore be to collect and sort the waste materials in a way that the highest amounts of single material fractions with the highest qualities can be generated. In this contribution, the greenhouse gas balances of the theoretical treatment of the household waste, if collected as mixed waste in sanitary landfills, in waste incineration plants, or in mechanical-biological treatment plants, are compared to the existing separate waste collection and treatment in Germany in 2014. The results show that the treatment of the mixed collected household waste in sanitary landfills would lead to a significant release of greenhouse gases. The treatment in MBTs with the recovery of valuables and the further disposal of the biologically stabilized fraction on landfills, as well as the treatment of the high calorific fraction (also called refuse derived fuel – RDF) in RDF plants, coal-fired power plants, or cement kilns, would lead to small amounts of avoided greenhouse gas emissions. The thermal treatment in waste incineration plants would lead to moderate amounts of avoided greenhouse gases. Only with the actually practiced separate collection and treatment of household waste were significant amounts of greenhouse gas emissions avoided. In total, this is approximately 5.5 million tons of carbon dioxide equivalents for approximately 45.5 million tons of separate collected and treated household waste in Germany in 2014.