Schlacke

Tübingen

Ein Forschungsteam der Geomikrobiologie an der Universität Tübingen arbeitet an Extraktionsverfahren von Metallen aus Schlacke, die bei der Kehrichtverbrennung übrig bleibt. Für diese Verfahren experimentieren sie mit Mikroorganismen aus dem durch den Bergbau übersäuerten Rio Tinto in Spanien und aus einem kupferhaltigen Minengebiet in China. Die Fähigkeiten der Mikroorganismen, Metalle zu lösen respektive zu sammeln, konnten auf Laborstufe erfolgreich für die Säuberung von Schlacken eingesetzt werden. Dasselbe Prinzip soll zukünftig auch für das Recycling von Seltenen Erden und anderen Metallen verwendet werden. Bedingt durch die tiefen Rohstoffpreise wurde das Verfahren bisher jedoch noch nicht in grösserem Stil industriell umgesetzt, wie es die Tübinger Firma Novis GmbH in Zusammenarbeit mit der Universität geplant hatte.

Bei unserem Besuch des Labors zeigt uns die Teammitarbeiterin Jing He die Versuchsanlagen sowie ihre visuelle Dokumentation der Mikroorganismen-Proben.

Quellen: (Skype-) Gespräche mit dem Teamleiter Andreas Kappler (18.10.2016) und Jing He (24.10.2016/23.11.2016), Universität Tübingen, Deutschland.

Labor Geomikrobiologie Universität Tübingen, Deutschland: Jing He, Mitarbeiterin des Forschungsteams von Andreas Kappler, extrahiert Metalle aus Schlacke, die bei der Kehrichtverbrennung übrig bleibt, mit Hilfe von Mikroorganismen aus dem vom Bergbau übersäuerten Rio Tinto in Spanien und aus einem kupferhaltigen Minengebiet in China.

Labor Geomikrobiologie Universität Tübingen, Deutschland: Mikroskopbilder des Metallextraktionsprozesses aus Schlacken, mit Mikroorganismen des Rio Tinto.

Hoboken

Im belgischen Werk Umicore fallen im Schmelzprozess von Smartphones und anderem e-Waste Schlacken an. Diese werden in Deponien gelagert. In Belgien und Holland wird Schlacke in der Baubranche eingesetzt, was in der Schweiz verboten ist.

Quelle: Gespräche mit Benjamin Blumer DHZ AG Lufingen (30.1.2017/7.3.2017)

Lufingen

In der Schweiz fallen jährlich circa 700'000 Tonnen Schlacke an. Nach der Kehrichtverwertung wird sie in Deponien befördert. In der DHZ AG Lufingen (ZH) lagert die Schlacke vor der Materialverarbeitung ca. 3-14 Tage im Deponiegelände. LkWs befördern sie vom Gelände in die Sortierhalle, wo eine Supersort-Anlage die Materialien in vier Fraktionen teilt:

• Eisenschrott
• Eisen-Kupfer Mix
• Chrom-Nickel-Stahl Mix

Nicht-Eisenmetalle: Mix von Schwermetallen und Aluminium; vor allem Schwermetalle sind für die Überreste aus Handy-Bestandteilen relevant

Bei der Triage wird das Material auf verschiedenen Laufbändern befördert und sortiert. Die entschrottete Schlacke gelangt auf einem Band ins Freie, wird im Deponiegelände mit LkWs verteilt und hügelartig gelagert.

In Lufingen können im Gegensatz zur Deponie Elbisgraben/BL alle Prozesse selber durchgeführt werden: Mit einer fix installierten Anlage wird alles Metallische extrahiert und zu Zwischenprodukten verarbeitet; damit wird kein Handel betrieben. Seit Herbst 2016 werden diese Produkte in der Metallveredelungsanlage Oberglatt zu reinen Metallen weiterverarbeitet, und danach an Schmelzwerke wie Umicore im belgischen Hoboken oder an den grossen, in Hamburg ansässigen Kupferrecycler Aurubis verkauft.

In der Schlacke sind 10% Metalle (Extrakte) und 90% Laststoffe enthalten, d.h. Schlackenmaterialien, die in der Deponie bleiben. Diese enthalten Aschen, mineralische Bestandteile, Salze, weshalb sie in der Schweiz nicht für die Weiterverwendung einsetzbar sind. In Holland und Belgien geschieht dies jedoch aus Mangel an Baumaterialien. Von den in der Schlacke enthaltenen 10% an Metallen sind 8% Eisenmetalle und 2% Nicht-Eisenmetalle wie Kupfer, Blei, Chrom, Nickel, Silber, Gold.

Problematische Reste aus der Kehrichtverbrennung oder aus Krematorien und Friedhöfen (quecksilberhaltige Amalgam-Rückstände) werden in der Schweiz nicht verarbeitet. Der Transport erfolgt in Sondermüll- oder Untertagdeponien wie Salzminen in Heilbronn/D, wo das Material in 800 Metern Tiefe gelagert wird.

In den Abwassern der Deponie können Belastungen wie Amonium vorhanden sein. Mit Aktivkohle könnten die Schadstoffe eliminiert werden, die öffentliche Hand hat jedoch kein ökonomisches Interesse, dass die Deponie diese selber reinigt.

Die Problematik der Lösung von Schwermetallen durch sauren Regen wird von Seiten der Deponiebetreibenden als vernachlässigbares Phänomen betrachtet: Laut Gesetz dürfen max. 1% Metallanteile in den Schlacken sein; in Lufingen beträgt dies 0.5%, was verschwindend wenig im Verhältnis zu den Mengen an Schlacken sei, die angeliefert und deponiert sind. Das Amt für Umwelt und Energie betrachtet die Schwermetalle wie Arsen, Quecksilber, Blei etc. der Schlacke insofern als problematisch, da sie durch den sauren Regen – und Regen ist heute oft sauer – wieder gelöst werden können; das heisst säurehaltige Flüssigkeiten können diese giftigen Stoffe mobilisieren.

Dass nicht alle Kehrichtverwertungsanlagen (KVA) mit radioaktiven Schleusen ausgestattet sind, ist in den Augen der Deponiebetreibenden ein ungelöstes Problem – Zifferblätter von alten Uhren könnten in die Verbrennung und danach in die Schlacken gelangen. Auch werden die Siedlungsabfälle der KVA weniger genau untersucht, als beispielsweise Materialien aus Rückbauten von Gebäuden (Asbest, PCB etc.). Während Grossfirmen mit Altlastenberatern zusammenarbeiten, ist dies bei kleinen Rückbauten finanziell kaum tragbar.

Quellen: Gespräche mit Benjamin Blumer DHZ AG Lufingen (30.1./7.3.2017); Timo Weber Amt für Umwelt und Energie BS (19.1.2017)

Schlackendeponie DHZ AG Lufingen, Schweiz: Durch die supersort®-Aufbereitungsanlage verarbeitete, metallberaubte Schlacke einer Kehrichtverwertungsanlage zur Deponierung.

Basel/Elbisgraben

Kehrichtverwertungsanlage Basel & Deponie Elbisgraben

Schweizer_innen produzierten 2016 ca. 720 kg Haushaltsabfall pro Person, wovon rund die Hälfte separat gesammelt und rezykliert wurde. Die Schweiz hat zwar eines der besten Abfallsysteme weltweit, doch von einem gefüllten Kehrichtsack bleibt nach der Verbrennung in der Kehrichtverwertungsanlage fast ein Viertel übrig. Davon ist rund 4% sehr giftig und wird in nationalen oder internationalen Untertage-Deponien gelagert: Das sind der quecksilberhaltige Elektro-Filterstaub, der in den Rauchgasanlagen anfällt, sowie der Filterkuchen, der in den Abwasserfiltern der Anlage zurückbleibt.
Seit dem Jahr 2000 darf in der Schweiz kein Kehricht mehr deponiert werden, sondern muss in geeigneten Anlagen verbrannt werden. Heutzutage sind die Verbrennungsprozesse technologisch optimiert, so dass keine Dioxine mehr entstehen können.

Die Kehrichtverwertungsanlage Basel (KVA) wurde 1999 in Betrieb genommen. Jährlich werden rund 220'000 Tonnen Abfall verbrannt und daraus Wärme, Dampf und Strom gewonnen. Die Nutzenergie beträgt rund 75%. Pro Jahr fallen auch gegen 8’000 Tonnen Giftmüll aus dem alltäglichen Kehricht an, der in Sondermülldeponien gelagert werden muss.
Unsere Recherchetouren durch die KVA hat Johannes Allesch begleitet. Gemeinsam mit ihm, Hanspeter Geugelin und weiteren Mitarbeitenden haben wir Verfahren für visuelle Aufnahmen mit GoPro-Kameras entwickelt, insbesondere für Blickperspektiven vom Kehricht- und Schlackenkran.

Aus den Verbrennungsprozessen entsteht Schlacke. Diese wird beispielsweise in der Deponie Elbisgraben (Basel-Landschaft) gelagert. Sie enthält auch einen kleinen Anteil von ca. 10% an Metallen. Die Nicht-Eisen-Metalle (ca. 2%) können mit neusten Technologien wie Wirbelstromanlagen extrahiert werden. Da die Deponie zur Zeit über keine solche Anlage verfügt – die Anschaffung ist 2018 geplant –, wird die Schlacke bis zur Entschrottung separat zwischengelagert.
Heinz Schaub und Pablo Schori haben uns mit den Abläufen der Schlackendeponie vertraut gemacht, und uns für die Ton- und Bildaufnahmen durch verschiedene Bereiche der Deponie geführt.

Quellen: Gespräche in der KVA Basel mit Johannes Allesch & Hanspeter Geugelin (28.9.2016/10.11.2016) und in der Deponie Elbisgraben mit Heinz Schaub & Pablo Schori (15.12.2016); Umweltbericht KVA Basel 2016; BAfU Abfallstatistik 2017.

Kehrichtverwertungsanlage Basel, Schweiz: Verarbeitung von Haushaltsabfällen zu Schlacke

Verarbeitung von Haushalts-, Industrie- und Gewerbeabfällen in der Kehrichtverwertungsanlage Basel, Schweiz (2:52).

Deponie Elbisgraben Basel-Landschaft, Schweiz: Anlieferung von Schlackenmaterialien aus der KVA Basel; Extraktion von Metallen und Deponierung der gereinigten Schlacke.

Oberglatt

Metallveredelungsanlage Oberglatt

Seit Herbst 2016 wird der aus der Schlacke aussortierte Alu-Schwermetall-Mix in der Metallveredelungsanlage Oberglatt zu Zwischenprodukten und danach zu reinen Metallen weiterverarbeitet. Das eigene Labor begleitet diese Verarbeitungsprozesse. Die Metalle werden an Schmelzwerke wie Umicore im belgischen Hoboken oder an den in Hamburg ansässigen Kupferrecycler Aurubis verkauft.

Das Prinzip der Trennung der Materialien erfolgt nach der Grösse der Bestandteile, durch eine Schüttel-Maschinerie. Anteilsmässig entsteht zu einem Teil Alu (über 95% reines Alu), das an Aluhütten verkauft wird. Zu zwei Teilen entstehen Schwermetalle wie Kupfer, Blei, Zink, Messing, Silber, Gold, die von Kupferhütten oder Schmelzwerken angekauft werden.

Alu und Schwermetalle werden in Big Bags für die Lieferungen abgefüllt. Der während des Verarbeitungsprozesses anfallende Staubabfall wird in einem grossen Behälter gesammelt und mit einem LkW entsorgt.

Die Preise der gehandelten Metalle bewegen sich im Rahmen von Silber- und Goldpreisen, da diese in den Produkten enthalten sind. Beim Aushandeln der Preise argumentieren die Händler mit ‚Unreinheiten’ der Produkte, damit sie nicht den vollen Preis bezahlen müssen. Wo möglich hat die DHZ Lufingen Kontaktpersonen zu Kupferschmelzwerken etc., die die Preise aushandeln. Wichtig sind langjährige Beziehungen und gegenseitiges Vertrauen, sowie, wegen der Preisschwankungen, permanente Liefermöglichkeiten. Der Handel ist eine Männerdomäne, es sind wenige Frauen in diese Prozesse involviert.

Der Verkauf der Extrakte, die 10% der Materialien ausmachen, subventioniert die Aufwände der Deponie.

Quelle: Gespräche mit Benjamin Blumer DHZ AG Lufingen (30.1.2017/7.3.2017)

Was aus der Kehrichtverwertung übrig bleibt: Materialverarbeitung in der Schlackendeponie DHZ AG Lufingen und Metallveredelung in Oberglatt, Schweiz (1:17).

Weiterverarbeitung des aus der Schlacke aussortierten Alu-Schwermetall-Mixes der Deponie Lufingen in der Metallveredelungsanlage Oberglatt, zu Zwischenprodukten und anschliessend zu reinen Metallen.