@phdthesis{RybaczewskaBłażejowska2007, author = {Rybaczewska-Błażejowska, Magdalena}, title = {Environmental management systems and their application in putting the environmental policies of Polish municipal waste treatment facilities into practice}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3577}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2007}, abstract = {While much is known about ISO 14001 and EMAS environmental management systems in general, comparatively little knowledge is about the application of these management instruments in non-industrial sectors, including the municipal waste sector. Consequently, the intention of this paper is to assist municipal waste treatment facilities with the development of environmental management systems in which the continual improvement of environmental performance can be coupled with an increased economic efficiency and quality of delivered services. For this purpose, a manual that provides sample polices, programmes and approaches to the successful realisation of the ISO 14001 environmental management system was written. Due to more stringent requirements for the sound management of municipal solid waste, a growing number of Polish municipal waste treatment facilities have implemented or intend to implement the ISO 14001 system. By the end of 2005, 25\% of facilities were formally certified to the ISO 14001 EMS, 60\% of which have integrated it with the ISO 9001 QMS. The facilities, despite encountering a number of difficulties, for instance during the identification and assessment of significant environmental aspects, are also gaining numerous benefits, resulting in an improved environmental performance. Ipso facto, 37.5\% of municipal waste treatment facilities in Poland have admitted that the environmental-improvement potential of EMSs is higher than economic-human costs related to its introduction and operation. All the presented information, if other sources are not adequately referenced, are based upon the author's research, encompassing quantitative and qualitative study methods, conducted among municipal waste treatment facilities in Poland in years 2004 - 2006. The response rate of 68\% guarantees credibility of the collected data.}, subject = {Polen; Abfallwirtschaft; ISO 14001; Umweltbezogenes Management; Umweltmanagementsysteme; Nachhaltige Entwicklung; ISO 14001; Environmental management systems; Sustainable development; ISO 14001}, language = {en} } @phdthesis{Forbid2012, author = {Forbid, George Teke}, title = {Thermal recycling of plastic waste using pyrolysis-gasification process for energy production}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25269}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {The disposal of mixed waste in landfills, dump sites and open burning without material and energy recovery leads to resource loss, causes health problems, pollution and littering. Increasing energy demand for industrial and domestic application with rising costs due to scarcity motivates a constant search for alternative clean energy sources. Recovering energy from waste presents various incentives e.g. creating jobs, alleviating poverty, combating and mitigating climate change, protecting the environment and reducing dependence on traditional fuels sources. Hence, plastics end up in landfills, surface waters and ocean bed with serious negative impact on terrestrial and aquatic biodiversity. Plastic waste with high calorific value (36-46MJ/kg) occupies the greatest portion of landfill space. Hence, using an appropriate technology to transform waste plastic to a hot gaseous mixture which is burned in-situ produces enormous amount of energy without pollution. Based on this hypothesis, the study objectives accomplished were to: 1.Characterise, quantify and classify waste fractions and plastic components common in MSW by manual sorting 2.Evaluate options for sustainable plastic waste management especially for developing countries 3.Design, construct, test and optimize an appropriate technology that applies pyrolysis and gasification processes to convert non-PVC plastic waste to energy 4.Assess the efficiency of the technology based on the functioning, the engineering, mass and energy analysis including socioeconomic and environmental impacts An integrated methodology involving review of current literature, field and laboratory experiments on mixed waste and plastic waste analysis was used. In addition, the pyrolysis-gasification technology (PGT) was conceptualised, designed, constructed, tested and optimised at BTU Cottbus, Germany; Lagos, Nigeria and Dschang, Cameroon. Field studies involving natural observation, interviews, personal discussions and visits to waste management organisations and disposal sites were conducted in various cities in the three case study countries. A resource-oriented manual sorting using the resource-recovery scavenging approach (RESA) simulating integration of scavenger's activities in waste sorting was conducted at BTU and Lagos. Major results obtained include: •Characterization, quantification and classification of a dry sample of commingled MSW at Cottbus gave major waste fractions in order of decreasing abundance as 23.15\% of residue waste, 19.75\% of paper and cardboards, 17.80\% of plastics, 14.63\% of textiles and diapers, 10.06\% of food waste and 9.55\% of glass. An overall 33.21\% of waste sample is compostable for manure, 52.2\% usable as feedstock in the PG technology and 99.81\% of total sample having a material or energy recovery potential. In Lagos, Nigeria main fractions were 29\% of plastics, 36\% of residue waste, 17\% of soil/sand, 7\% of paper with overall 41\% usable as feedstock in PG technology, 39\% compostable, 3\% of recyclable (metal and glass). Sand can be recovered from the soil/sand fraction for construction. Excluding the sand/soil mixture, 83\% of the total waste sample has potential for material and energy value. •An appropriate technology that applies principles of pyrolysis and gasification to convert non-PVC plastic waste to energy was designed, constructed, tested and optimized with respect to: (i) Successful functioning with conversion of averagely 98.51\% of input constituting of 82.78-98.21\% of charcoal and 96.72-99.27\% of plastic to heat energy (ii) Evaluation of socioeconomic and environmental impacts based on pyrolysis and exhaust gas and ash residue analysis showed absence of VOCs, heavy metals and pollutant organic and inorganic compounds; (iii) Safety and risk assessment to indoor pollution is very low; (iv) Assessment of the WTA and WTP indicated that 94\% of respondents in Lagos, Nigeria and Porto Novo, Benin were willing to accept and pay for this technology. Using the PG technology improves local communities' ability to achieve clean, efficient and safe cooking and heating energy with potential for combine heat power generation.}, subject = {Kunststoffabfall; Vergasung; Pyrolyse; Forstschutz; Energier{\"u}ckgewinnung; Pyrolyse-Vergasung Technologie; Kunststoffabfall; Eind{\"a}mmung des Klimawandels; Ressource-Recovery-Scavenging-Ansatz; Waldschutz; Pyrolysis-gasification technology; Waste plastics and biomass; Climate change mitigation; Resource recovery scavenging approach; Forest protection}, language = {en} } @phdthesis{AbuElQomboz2011, author = {Abu El-Qomboz, Yasser Darwish}, title = {Entwicklung integrativer L{\"o}sungen f{\"u}r das Abfallmanagement in tempor{\"a}ren Fl{\"u}chtlingslagern am Beispiel des Fl{\"u}chtlingslagers Beach-Camp in Gaza (Pal{\"a}stina)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20759}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {Niemand flieht freiwillig, dass heißt, wenn sich Menschen zur Flucht entscheiden, so geschieht dies immer unter dem Druck einer Situation, die als aussichtslos und unertr{\"a}glich empfunden wird. Jahr f{\"u}r Jahr verlassen mehrere Millionen Menschen ihre Heimat in der Hoffnung auf ein besseres Leben in einem anderen Land. Die Globalisierung von Wirtschaft und Technologien sowie politische oder milit{\"a}rische Krisen zwingen sie dazu. Krieg, politische Repressionen oder Mangel an Lebensperspektiven im Herkunftsland machen eine R{\"u}ckkehr unm{\"o}glich. So sind die weltweit zunehmenden Migrationsstr{\"o}me ein untr{\"u}gliches Zeichen f{\"u}r soziale Ungleichheit und Benachteilung in der Welt. Umweltfl{\"u}chtlinge sind nicht nur eine Folge der Umweltzerst{\"o}rung durch nat{\"u}rliche oder vom Menschen und seiner Industrie entstandene Umweltkatastrophen, sondern auch eine Folge des Bev{\"o}lkerungswachstums. Dadurch kommt es zu einer dramatischen {\"U}berbeanspruchung landwirtschaftlicher Fl{\"a}chen, die letztlich ebenfalls zu deren Zerst{\"o}rung f{\"u}hrt. Obwohl das Stichwort der Bev{\"o}lkerungsexplosion in aller Munde ist, scheint bisher weithin unerkannt zu bleiben, wie dramatisch diese Entwicklung in den vergangenen Jahrzehnten verlaufen ist. Und den Entwicklungsl{\"a}ndern fehlen jegliche Kapazit{\"a}ten, dieser Entwicklung {\"o}konomisch und {\"o}kologisch entgegenzuwirken. Die in der letzten Zeit erarbeiteten alternativen Strategien zu einer L{\"o}sung des Pal{\"a}stinakonfliktes sind vor folgendem Hintergrund zu sehen: Bis Anfang der 90er Jahre wurden seit 1967 besetzte Gebiete von Israel beansprucht. Unter dem ge{\"a}nderten Bewusstsein der Welt{\"o}ffentlichkeit werden die pal{\"a}stinensischen Territorien aber nun als von Israel strukturell eigenst{\"a}ndige Einheit betrachtet. Nach dem langj{\"a}hrigen Konflikt zwischen Pal{\"a}stinensern und Israelis r{\"u}ckte durch den Friedensprozess die Frage nach der Zukunft der im Jahr 1967 besetzten Gebiete wieder ins Bewusstsein der Welt{\"o}ffentlichkeit. Seither haben Bombardierungen und Abriegelungen vor allem des Gaza-Streifens jedoch zu einer weiteren Versch{\"a}rfung der Krise gef{\"u}hrt. Eine L{\"o}sung des Konfliktes muss dringend gefunden werden, weil nur dadurch auch eine Verbesserung des Lebensstandards der Menschen im Westjordanland und im Gaza-Streifen erreicht werden kann. Als Ergebnis des Oslo-Abkommens von 1994 entstand die pal{\"a}stinensische Selbstverwaltung (PNA), zu deren vorrangigen Zielen es geh{\"o}rt, die Lebensbedingungen in den Autonomiegebieten zu verbessern und die angeschlagene Wirtschaft zu f{\"o}rdern. Nach Erl{\"a}uterung dieser politischen Prozesse in der Region konzentriert sich die Arbeit auf eine Diskussion {\"u}ber die dringend ben{\"o}tigte Entwicklung in der Region Gaza-Streifen, die als Teilgebiet eines zuk{\"u}nftigen pal{\"a}stinensischen Staates bisher umfangreiche Probleme und eine wahrhaftig deutliche Unterentwicklung erfahren hat. Die Sicherung der {\"o}kologischen Zukunft des Menschen ist eine zentrale Aufgabe f{\"u}r dien{\"a}chsten Jahre. Zu unserem Wohl und vor allem auch zum Wohl der nachfolgenden Generationen darf sich Umweltpolitik nicht darauf beschr{\"a}nken, bereits eingetretene Umweltsch{\"a}den zu beseitigen. Vielmehr m{\"u}ssen die Aspekte Natur und {\"O}kosysteme zuk{\"u}nftig ganz selbstverst{\"a}ndlich in alle Planungen und Maßnahmen des Menschen einbezogen werden. Umweltschutz ist Daseinsvorsorge. Folglich darf sie nicht nur als Schadensbeseitigung angesehen werden, sondern muss offensiv auf die Verhinderung umweltbelastender Entwicklungen abzielen. In diesem Zuge ist auch die Abfallbeseitigung zu einem zentralen Anliegen des Umweltschutzes geworden. Ein verantwortungsbewusster Umgang mit der Natur und den Ressourcen ist prinzipiell nur m{\"o}glich, wenn Abfallstoffe, soweit sie nicht vermieden werden k{\"o}nnen, durch eine sinnvolle Verwertung m{\"o}glichst weitgehend in den nat{\"u}rlichen Stoffkreislauf zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Der wesentliche Bestandteil einer geordneten Entsorgungswirtschaft ist die Absicherung {\"o}konomisch und {\"o}kologisch vertretbarer Entsorgungswege. Eine hohe Entsorgungssicherheit bei vertretbaren Kosten ist einer der Faktoren, die die Qualit{\"a}t eines Wirtschaftsstandortes verbessern. F{\"u}r eine vern{\"u}nftige Abfallwirtschaftsplanung sind die zuk{\"u}nftig zu erwartenden Abfallmengen abzusch{\"a}tzen, die durch das Wirtschaftswachstum sowie die Bev{\"o}lkerungsentwicklung bestimmt werden. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen bestimmen die Zusammensetzung der Abf{\"a}lle und {\"u}ber die Regelungen der {\"U}berlassungspflicht letztendlich die zu beseitigenden Abfallmengen.}, subject = {Pal{\"a}stina; Fl{\"u}chtlingslager; Entsorgungswirtschaft; Pal{\"a}stina; Fl{\"u}chtling; Umwelt; Palestine; Refugee; Environment}, language = {de} } @phdthesis{Burkhardt2012, author = {Burkhardt, Marko}, title = {Die Leistungsf{\"a}higkeit anaerober Rieselbettreaktoren zur Methanisierung fl{\"u}ssiger und gasf{\"o}rmiger organischer Verbindungen durch biofilmgebundene methanogene Archaeen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25249}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {Die Anwendung anaerober Biofilme zur Umsetzung organischer Substrate zu Biogas bietet viele Vorteile. Durch die Immobilisierung methanogener Archaeen im System k{\"o}nnen kurze Verweilzeiten unter hohen Raumbeladungen in sogenannten Hochleistungsfestbettreaktoren erm{\"o}glicht werden. Mittlerweile finden sie recht erfolgreich im Rahmen verschiedener, meist zweistufiger Verfahren, eine Anwendung in der Praxis. Das Prinzip eines Rieselbettreaktors als Methanstufe ist bislang unbekannt. Es konnte gezeigt werden, dass sich der vorgeschlagene und patentierte Aufbau eines Rieselbettreaktors im Rahmen eines zweistufigen Verfahrens zur Methanisierung fl{\"u}ssiger und gasf{\"o}rmiger organischer Substrate eignet. Der direkte Vergleich zwischen einem klassischen {\"u}berstauten Festbettreaktor und dem Rieselbettreaktor zeigte, dass sich beide Prinzipien f{\"u}r die Umsetzung von Essigs{\"a}ure aber auch von Praxissubstraten (Maishydrolysat) eignet. Die pH-Werte im Ablauf lagen {\"u}ber 7,0, die Methankonzentration im Biogas ist jeweils {\"u}ber 70 Vol\%. Bis zu den hohen Raumbeladungen von bR=10-12 kgCSB/(m³FB•d) wurde der theoretische Wert der spezifischen Methanproduktion von P=3-4 Nm³CH4/(m³FB•d) erreicht. Im eingefahrenen und kontinuierlichen Betrieb lag der Methanertrag YoTR,∑ im Rieselbettreaktor zwischen 231-275 NlCH4/kgoTR und im {\"u}berstauten Festbettreaktor zwischen 246-270 NlCH4/kgoTR. Dem theoretischen Wert von 293 NlCH4/kgoTR wird nahe gekommen. Beide Systeme sind daher sehr gut vergleichbar. Die Zugabe und die Unterbrechung des Substrates die Steuerung der Methanbildung mit einer Reaktionszeit von 3,4-5 Stunden. Der Rieselbettreaktor zeigte ein schnelleres Ansprechverhalten der Methanbildung nach erneuter Substratzugabe aufgrund der Rezirkulation durch das gesamte Festbett. In Hinblick auf den Flexibilit{\"a}tsbonus im Rahmen der aktuellen Novelle des EEG 2012 wird das Kriterium der Reaktion auf den st{\"u}ndlichen Energiebedarf erf{\"u}llt. Im Rieselbettreaktor konnte die Abh{\"a}ngigkeit des Stoffumsatzes von der Raumbeladung bR, der Rezirkulation RV, der Rieselzeit Rt, dem Prozesswasservolumen Vfl bzw. der hydraulischen Verweilzeit Ʈfl nachgewiesen werden. Ʈfl ist dabei entkoppelt von der Kontaktzeit am Biofilm, dem Ort des Stoffumsatzes. In Hinblick auf einen hohen CSB Abbau konnte insbesondere der direkte Zusammenhang zur Rezirkulation ermittelt werden. Zudem zeigte die differenzierte Betrachtung des Rieselverhaltens, dass aufgrund der Ausbildung eines d{\"u}nneren Rieselfilmes bei einer geringen Rieselzahl R ein h{\"o}herer Stofftransport in den Biofilm und letztlich ein h{\"o}herer CSB-Abbau pro Verrieselung stattfand. Der maximale absolute CSB Abbau lag bei einer Raumbeladung von bR=19 m³/(m³FB•d). Diese Abh{\"a}ngigkeiten wurden durch die Kontaktzeit Ct des Substrates mit dem Biofilm zusammengefasst, sodass das ƞCSB-Ct-bR Diagramm dargestellt werden konnte. Mit Hilfe von Ct wurde ein Modell erstellt, wobei die Umsatzrate k und der Korrekturfaktor k* empirisch ermittelt wurden. Als gasf{\"o}rmige Substrate wurden erfolgreich Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid methanisiert. Unter Kreislauff{\"u}hrung des Gasstromes im batch-Betrieb erfolgte ein bis zu 98 \%-iger Wasserstoffumsatz. Der Methangehalt betrug maximal 97,7 \%. Die Raumbeladung lag maximal bei bR=4,43 Nm³H2/(m³FB•d), wobei eine spezifische Methanproduktivit{\"a}t von 1,17 Nm³CH4/(m³FB•d) erreicht wurde. Im Ausblick f{\"u}hrt der kontinuierliche Betrieb zu einem vollst{\"a}ndigen Umsatz bei einer 100\%igen Methankonzentration. Damit konnte erstmals Wasserstoff (beispielsweise elektrolytisch erzeugt) und Kohlenstoffdioxid unter moderaten Temperatur- und Druckbedingungen methanisiert werden. Es liegt ein Energietr{\"a}ger vor, der sehr gut in klassischen Speichern (Erdgasnetz) ohne aufwendige Aufreinigung eingespeist werden kann. Die Inbetriebnahme und der Betrieb sowohl des {\"u}berstauten Festbettreaktors als auch des Rieselbettreaktors erm{\"o}glichte die Beobachtung der Biofilmentwicklung. Dabei wurde eine vergleichbare Biofilmausbildung festgestellt. Im Rieselbettreaktor erfolgte ein erh{\"o}hter Biomasser{\"u}ckhalt, vermutlich aufgrund einer ungleichen Str{\"o}mungsverteilung. Nach 239 Versuchstagen konnte ein vergleichbarer Biomasseanteil f{\"u}r beide Reaktorprinzipien von 14 gFM/FK (35 goTR/m²FKAO) bei einer mittleren Biofilmdicke von 600 µm bestimmt werden. Der Biomasseertrag YoTR/CSB entspricht mit 0,016-0,020 goTR/gCSB in beiden Reaktoren den Literaturwerten von 0,01-0,06 goTR/gCSB. Unter Betrachtung der Str{\"o}mungsverh{\"a}ltnisse der Fl{\"u}ssigkeitsschicht am Biofilm, der Konzentrationsgrenzschicht, des Stoff{\"u}berganges und des Stoffabbaus konnte eine Umsatzlimitierung festgestellt werden. Im Rieselbettreaktor lag eine Reaktionslimitierung bis zu einer mittleren Biofilmdicke von 174 µm vor. Bei einer h{\"o}heren Biofilmdicke erfolgte eine Diffusionslimitierung. Die Bestimmung der methanogenen Archaeen im Rieselbettreaktor zeigte, dass sowohl beim fl{\"u}ssigen als auch gasf{\"o}rmigen Substrat der hydrogenotrophe und der acetoklastische Stoffwechsel parallel erfolgte.}, subject = {Biogas; Wasserstoff; Rieselreaktor; Biofilm; Methan; Biogas; Wasserstoff; Rieselbett; Biofilm; Methan; Biogas; Hydrogen; Tickle bed; Biofilm; Methane}, language = {de} } @phdthesis{FeiBaffoe2006, author = {Fei-Baffoe, Bernard}, title = {Double stage dry-wet fermentation of unsorted municipal solid waste}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-245}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {Aim of the study In this thesis, the recovery of biogas from Unsorted Municipal Solid Waste with high methane content was investigated. Special attention was given to unsorted municipal solid waste since its management is posing a big challenge for solid waste management authorities especially in developing countries (e.g. Accra, Ghana). Common solid waste management practice in most of the communities involves having the entire components of the waste mixed together and deposited in bins or on a bare ground at locations within communities and subsequently hauled to the dumpsite by the waste authority. In a laboratory study, a simulated waste was developed representing the real waste situation in Accra, Ghana to leach out the biodegradable organic fraction and subsequent biogas recovery. Method of investigation In order to optimize the biodegradation of Unsorted Municipal Solid Waste, the double-stage anaerobic digester with optimum design capability and with both intra and inter liquid recirculation, and microaerophilic hydrolysis conditions was employed. In order to biomethanize the waste, the following hypotheses were tested: · Effect of water flow rate (dilutions) on the extent of hydrolysis/ liquefaction. · Solid retention time and biodegradation. · Temperature on the extent of hydrolysis. · Effect of preprocessed feeding material on hydrolysis and gas yield. Results and technical applicability The results indicate that the various conditions tested are effective in determining the biogas production from the Unsorted Municipal Solid Waste. Following several runs for the optimization process, volume and mass reduction of 30±19\% and 42±13\% was achieved respectively. Importantly, almost 42\% of the organic total solids reduction with equivalent of methane yield of 232±66 l CH4/kg OTS was obtained. A concept is developed for the application of the double-stage digester for the biomethanization of Unsorted Municipal Solid Waste. This concept involves the appropriate optimum conditions required for the biodegradation process. Finally the potential of using Unsorted Municipal Solid Waste for commercial biogas production was emphasized.}, subject = {Siedlungsabfall; Fermentation; Biogasgewinning; Siedlungsabf{\"a}lle; Abfallentsorgung; Biogasproduktion; Unsorted municipal solid waste; Double-stage digester; Fermentation; Biogas}, language = {en} } @phdthesis{Ndum2013, author = {Ndum, Asi Eugene}, title = {Bottom-Up approach to sustainable solid waste management in African countries}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28474}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {The unprecedented population growth, rising in community living standard and urbanization have left most municipalities in African Countries grappling to find viable solutions to their waste management problems. Improper waste management is attributed to systemic failure of policy makers and municipal authorities to identify the most sustainable approach to dealing with it so as to meet environmental and socio-economic aspirations. This study aims to find a new approach involving people of different social, ethnic, gender and religious groups in the reconstruction of local waste management systems creating typical win-win situations. The main objectives of this research are as follows: • Investigates how gender affects solid waste planning and the influence of different social status of the community especially the role of households. • Examines the level of community involvement in solid waste management in terms of policy formulation, implementation and evaluation. The case study area Cameroon "Africa in miniature" is used to highlight waste management burdens and challenges which are characteristic of most African cities. This research sought to answer one principal question: Can top-down approaches in municipal solid waste management be successful without sufficient community engagement and sense of ownership? Top-down approaches where considered in terms of policies and technology transfer. An integrated methodology was used involving a desk study, field survey for situation analysis, household questionnaire survey, habitat scale, "waste to cash seminar" for stakeholders' analysis and focus group discussion. The outcome of this holistic investigation reveals a strong concern for a clean environment thus citizens' participation and awareness creation is so vital to take the message to grass roots level. Municipal waste collection services are more effective when they work in collaboration with community led primary collection from households. It is clear that where a reliable service can be guaranteed communities are willing to pay for it. Building the capacity of communities implies empowering community to sustainably manage their waste. An integration of several factors is vital to increase sustainability. However, this does not undermine the fact that the best implementation in some situations is some sort of a middle ground between Top-down and Bottom-up.}, subject = {Afrika; Abfallwirtschaft; Bottom-up-Prinzip; Nachhaltigkeit; Bottom-up; Top-down; Nachhaltigkeit; Formeller und informeller Sektor; Abfallwirtschaft; Bottom-Up; Top-Down; Sustainability; Formal and informal sector; Waste Management}, language = {en} } @phdthesis{Babanawo2007, author = {Babanawo, Raymond}, title = {Constraints to sustainable solid waste management in Ghana}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1747}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2007}, abstract = {In the quest of finding sustainable solution to solid waste management problems in Ghana, this research formulated as its goal, to mitigate policy constraints to sustainable solid waste management in Ghana. This research goal and objectives were addressed through an empirical study that involved interviews and administration of two sets of questionnaires, one set to members of parliament and the other to members of the general public. The development of questionnaires was influenced by a conceptual policy development model "The Bridge Model of Policy Development". Administration of questionnaires to members of the general public was accomplished through random sampling within churches and mosques in three cities in Ghana; Accra, Kumasi, and Takoradi. The percentage response for members of the general public was 38.9\% and that for members of parliament was 18\%. Prioritization of policy options was achieved through "Differentiated Perception Ranking", a method devised by this research process. The results revealed the relative importance of constraints to sustainable solid waste management in Ghana, the relative difficulty of mitigating constraints, and the relative difficulty of implementing policy options among others. These results were integrated with the principles of sustainability into producing a policy package for sustainable solid waste management in Ghana.}, subject = {Ghana; Abfallwirtschaft; Nachhaltigkeit; Grenzen; nachhaltig; Abfall; Wirtschaftsf{\"u}hrung; Management; Constraints; Sustainable; Solid waste; Management}, language = {en} } @phdthesis{Buschmann2015, author = {Buschmann, Jeannette}, title = {Erh{\"o}hung der Leistungsf{\"a}higkeit von Feststoffverg{\"a}rungen in zweistufigen-zweiphasigen Systemen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35826}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Der anaerobe Umsatz fester, komplexer biogener Substrate zu Biogas in großtechnischen Anlagen zeigt h{\"a}ufig Defizite auf. Die (Mono)Verg{\"a}rung pflanzlicher Biomassen ist in der Regel durch eine unzureichende Nutzung vorliegender energetischer Potenziale, geringe Prozessgeschwindigkeiten und dementsprechend geringe Produktausbeuten und Durchs{\"a}tze sowie hohe G{\"a}rrestaufkommen charakterisiert. Insbesondere die Verwendung von Energiepflanzen als Biogassubstrate setzt vor dem Hintergrund von bestehenden Fl{\"a}chen- und Nutzungskonkurrenzen eine maximale Potenzialnutzung im Verg{\"a}rungsprozess voraus. Grundlegend zeigen zweistufige-zweiphasige Systeme aufgrund der Ber{\"u}cksichtigung der unterschiedlichen Milieuanspr{\"u}che fermentativer und methanogener Mikroorganismen eine h{\"o}here Effizienz sowie Prozessstabilit{\"a}t in der anaeroben Degradation gegen{\"u}ber den klassischen einstufigen Systemen, dass mit zunehmender Komplexit{\"a}t der Substrate einen st{\"a}rkeren Effekt einnimmt. Vor diesem Hintergrund bestand das Ziel dieser Arbeit darin, {\"u}ber eine detaillierte Prozessanalyse und eine Erweiterung des Prozessverst{\"a}ndnisses, die Bestimmung leistungsbeeinflussender Prozessspezifika und relevanter Prozessbedingungen sowie die Ermittlung geeigneter Prozessfahrweisen eine maximale Substratnutzung und effiziente Prozessf{\"u}hrung in zweistufigen-zweiphasigen Feststoffverg{\"a}rungen zu erm{\"o}glichen. Ein hoher Feststoffdegradationsgrad sowie hohe Feststoffabbauraten sind Grundvoraussetzungen f{\"u}r einen effizienten Anlagenbetrieb, die Gew{\"a}hrleistung hoher CH4-Ertragsgrade sowie geringer Feststoffverweilzeiten, jedoch gleichzeitig ein h{\"a}ufiges Defizit von Feststoffverg{\"a}rungen. Grundlage in der Zielerreichung bildete die Ermittlung, Analyse und Optimierung leistungs- und prozessbestimmender Parameter und Zusammenh{\"a}nge in experimentellen Untersuchungen anhand zweier Technologien zur zweistufigen-zweiphasigen Feststoffverg{\"a}rung am Beispiel von Maissilage. Da die Leistungsf{\"a}higkeit des (Feststoff)Verg{\"a}rungsprozesses maßgeblich durch die Substrathydrolyse bestimmt wird, wurde der Fokus der Untersuchungen auf die erste Prozessstufe gerichtet. Die Untersuchungsergebnisse zum anaeroben Umsatz von Maissilage zu Biogas unter Nutzung eines Perkolations-/Festbett(PE/FBR)-Verfahrens und ASBR/ASBR-Verfahrens belegen grundlegend die potenziell hohe Leistungsf{\"a}higkeit zweistufiger-zweiphasiger Prozesse in der anaeroben Behandlung fester, komplexer Einsatzstoffe. Die Feststoffhydrolyse wird {\"u}ber die Milieubedingungen f{\"u}r die hydrolytisch und fermentativ aktive Mikroflora bestimmt und kann {\"u}ber relevante Prozessparameter beeinflusst werden. Die Ergebnisse der grundlegenden Optimierungsuntersuchungen im PE/FBR-System belegen dabei die Relevanz einer thermophilen und gasdichten Fahrweise der Hydrolyse f{\"u}r einen leistungsf{\"a}higen, potenzialnutzenden Prozess. In den leistungscharakterisierenden Untersuchungen wurde eine hohe Eignung des zweistufigen-zweiphasigen ASBR-Verfahrens zur Monoverg{\"a}rung von Maissilage nachgewiesen. In der Gegen{\"u}berstellung der zweistufigen-zweiphasigen Verfahren wurde zudem eine h{\"o}here Leistungsf{\"a}higkeit des ASBR/ASBR-Verfahrens gegen{\"u}ber dem Perkolations-/Festbett-Verfahren ermittelt, welche aus einem erh{\"o}hten Hydrolysierungsgrad des Feststoffes, einem besseren Metabolisierungsgrad der Intermediate zu gasf{\"o}rmigen Produkten sowie einer erh{\"o}hten Umsatzrate resultiert. Als limitierende Faktoren im Hinblick auf die mikrobielle Feststoffdegradation in der Perkolationshydrolyse wurden der Wasserhaushalt im System, der Lagerungszustand des Substrates sowie die Charakteristik der fl{\"u}ssigen, intermedi{\"a}ren Phase bestimmt. Milieubeeinflussend wirkt zudem das Hydrolyseverfahren selbst {\"u}ber differente Bedingungen hinsichtlich der Substratzug{\"a}nglichkeit, der Oberfl{\"a}chenbesiedlung sowie des Stofftransfers in zwei separierten Phasen (Perkolation) und Zweiphasengemischen (ASBR-Hydrolyse). Im zweistufigen ASBR-Verfahren wurde als weiterer beg{\"u}nstigender Faktor in der Feststoffdegradation eine teilweise Verlagerung fermentativer Prozesse in die Methanisierung {\"u}ber den Transport partikul{\"a}rer Stoffe in der intermedi{\"a}ren fl{\"u}ssigen Phase ermittelt. Desweiteren erfolgte im Rahmen der Prozesscharakterisierung eine Analyse der methanogenen Aktivit{\"a}t in der Hydrolyse anhand der Produktion an CH4. Die Beschreibung der Abh{\"a}ngigkeit der CH4-Bildung in der Hydrolyse vom vorliegenden pH-Wert erlaubt einen R{\"u}ckschluss auf die Prozessf{\"u}hrung im Hinblick auf die Rezirkulation von Prozessfl{\"u}ssigkeit und den entsprechend bedingten Eintrag an Puffersubstanz. In der Verg{\"a}rung von Maissilage in den zweistufigen-zweiphasigen Systemen bestimmen CH4-Produktionen in der Hydrolyse den Gesamtmethanertrag zu ca. 30 \%. Eine Unterbindung bzw. Verminderung methanogener Aktivit{\"a}ten {\"u}ber die Milieubedingungen im Hydrolysesystem (z.B. pH, O2-Gehalt) erfolgt aufgrund der Beeinflussung der gesamten mikrobiellen Bioz{\"o}nose sowie mitunter der Enzymreaktionen grunds{\"a}tzlich auf Kosten des CH4-Ertragsgrades. Eine Reduzierung methanogener Aktivit{\"a}ten in der ersten Prozessstufe sollte daher {\"u}ber eine Unterbindung des Eintrags Methanogener in die Hydrolyse erfolgen. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass mit einer thermischen Behandlung des Methanisierungsablaufs (= Rezirkulat) eine effektive Inaktivierung methanogener Zellen erfolgt und damit Methanproduktionen in der Hydrolysestufe tempor{\"a}r vermieden werden k{\"o}nnen. Auf Grundlage der ermittelten leistungsbestimmenden Faktoren und Zusammenh{\"a}nge sowie des gewonnenen Prozessverst{\"a}ndnisses zur Feststoffverg{\"a}rung in zweistufigen-zweiphasigen Systemen wurden Empfehlungen f{\"u}r den Betrieb von zweistufigen Feststoffverg{\"a}rungsanlagen abgeleitet.}, subject = {Biogas; Feststoffverg{\"a}rung; Zweistufige-zweiphasige Verg{\"a}rung; Perkolation; Anaerobic sequencing batch reactor; Solid-state fermentation; Two-stage/two-phase digestion; Percolation; ASBR; Biogas; Feststoff; Verg{\"a}rung; Perkolation}, language = {de} } @phdthesis{Sieber2012, author = {Sieber, Marko}, title = {Grundlegende Untersuchungen zu einem neuentwickelten zweistufigen Trocken-Nass-Verg{\"a}rungsverfahren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-26918}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {Am Lehrstuhl Abfallwirtschaft wurde ein zweistufiges Trocken-Nass-Verg{\"a}rungsverfahren zur Verg{\"a}rung sch{\"u}ttf{\"a}higer Abfall- und Reststoffe entwickelt. Das Verfahren wurde unter dem Aktenzeichen PTC/DE2005/001990 patentiert. Nach einer intensiven Recherche und Klassifizierung der bestehenden Verfahren zur Verg{\"a}rung von Abf{\"a}llen wird eine Defizitanalyse erstellt. Danach werden die Entwicklungsschritte bei der Verfahrensentwicklung erl{\"a}utert. Das neuentwickelte Verfahren besteht aus einer Hydrolyse, die im Perkolationsverfahren durchgef{\"u}hrt wird. Dabei wird das Perkolat mehrfach zur Perkolation genutzt, so dass sich die Hydrolyseprodukte darin anreichern. Ein Teil der Perkolationsfl{\"u}ssigkeit wird ausgeschleust. Das darin enthaltene Energiepotential der organischen Stoffe wird in einem separaten Methanreaktor nahezu hundertprozentig genutzt. Die somit gereinigte Fl{\"u}ssigkeit wird in die Perkolation zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. Die durchgef{\"u}hrten Versuche beziehen sich ausschließlich auf die erste Verfahrensstufe, die Hydrolyse. Nach Batchversuchen zur Erforschung des Einflusses des Fl{\"u}ssigkeits-Feststoffverh{\"a}ltnisses in der Hydrolyse wurden quasikontinuierliche Versuche durchgef{\"u}hrt. Dabei wurden Untersuchungen zum R{\"u}cklaufverh{\"a}ltnis, zur Fl{\"u}ssigkeitsstromf{\"u}hrung, zum pH-Wert und zum Salzgehalt der Fl{\"u}ssigkeit durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r alle Versuche wurde als Modellsubstrat Maissilage eingesetzt. Es wurden Bilanzen in Bezug auf den CSB, den Anteil FOS und die in der Fl{\"u}ssigkeit gel{\"o}sten feinpartikul{\"a}ren Stoffe aufgestellt. Zun{\"a}chst erfolgten Batchversuche in denen festgestellt wurde, dass die Hydrolyse sehr stark von der Konzentration der Hydrolyseprodukte abh{\"a}ngt, so dass von einer Produktinhibitation der Enzyme ausgegangen werden muss. Ein Grenzwert der Hemmung konnte dabei nicht festgestellt werden. Vielmehr ergab sich eine logarithmische Abh{\"a}ngigkeit von Produktkonzentration und Substratabbaugrad in der Hydrolyse. Weiterhin wurde erkannt, dass die Produktinhibitation teilweise, wenn auch nicht vollst{\"a}ndig, reversibel ist. Mit den Erkenntnissen der Batchversuche wurden die pseudokontinuierlichen Versuche geplant und durchgef{\"u}hrt. In den Parallelversuchen, in denen der Hydrolysereaktor die gesamte Zeit mit eigenem Hydrolysat und Methanreaktorablauffl{\"u}ssigkeit perkoliert wurde, konnten die Erkenntnisse der Batchversuche im Grundsatz best{\"a}tigt werden. Der Energieaustrag durch das Hydrolysat (gemessen als CSB-Ausbeute) ist stark abh{\"a}ngig vom R{\"u}cklaufverh{\"a}ltnis. Weiterhin haben die Durchstr{\"o}mung des Perkolationsfestbettes und der pH-Wert einen starken Einfluss auf die Hydrolysevorg{\"a}nge. Als optimaler pH-Wert wurde ein Bereich von 6…7 bestimmt. In anschließenden Reihenversuchen wurde erforscht, wie sich die Fl{\"u}ssigkeitsstromf{\"u}hrung beim Betrieb von mehreren Perkolatoren auswirkt. Dabei wurde festgestellt, dass sich die Gleichstromf{\"u}hrung negativ, die Gegenstromf{\"u}hrung hingegen positiv auf die Hydrolyse auswirken. In den abschließenden {\"o}konomischen Betrachtungen wurde herausgearbeitet, dass das Verfahren f{\"u}r Abf{\"a}lle sehr gut, f{\"u}r nachwachsende Rohstoffe hingegen nur bedingt geeignet ist. Die Gasausbeute ist der entscheidende Faktor bei der Wirtschaftlichkeit von NaWaRo-Anlagen. Da das beschriebene Verfahren zwar sehr robust, biologisch stabil und vielseitig einsetzbar ist, jedoch nicht immer die maximal m{\"o}gliche Biogasausbeute erreicht, wird der Einsatzfall eher im Abfallbereich angesiedelt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass sich das zweistufige Trocken-Nass-Verg{\"a}rungsverfahren sehr gut zur Verg{\"a}rung von Abf{\"a}llen eignet. Die untersuchten Randbedingungen sollten bei der Auslegung von Anlagen ber{\"u}cksichtigt werden, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gew{\"a}hrleisten.}, subject = {Organischer Abfall; Verg{\"a}rung; Biogas; Biogas; Hydrolyse; Verfahrensentwicklung; Maissilage; Biogas; Hydrolysis; Process development; Maize silage}, language = {de} }