Wie Waste-to-Energy die Kreislaufwirtschaft ergänzen kann

Bleiben aktuelle Praktiken unverändert, wird die jährliche Menge an kommunalem Festabfall bis 2050 nahezu doppelt so hoch sein wie heute – von 2,1 Milliarden Tonnen auf 3,8 Milliarden Tonnen, so das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP). Noch besorgniserregender ist, dass 40 Prozent dieses Abfalls „unkontrolliert“ entsorgt werden, also entweder direkt in die Umwelt gelangen oder offen verbrannt werden. Dies setzt Methangas frei, das zur Erderwärmung beiträgt, und gefährdet die Gesundheit und Sicherheit der betroffenen Regionen. Besonders rasant wachsende Volkswirtschaften in Asien und auf dem afrikanischen Kontinent^*2, die mit wachsendem Konsum konfrontiert sind, werden vor enorme Herausforderungen durch mangelhaftes Abfallmanagement gestellt. Schockierende Berichte über brennende oder einstürzende Müllberge dürften sich unter diesen Bedingungen häufen.

In einer idealen Welt wären solche Deponien längst Vergangenheit, weil wir Abfall konsequent reduzieren, wiederverwenden und recyceln. Doch in der Realität ist Recycling – selbst mit modernster Technik – oft weder technisch noch wirtschaftlich für alle Haushaltsabfälle machbar. Dieser „Restabfall“ landet entweder auf Deponien, die, selbst bei optimalem Management zur Begrenzung von Methanemissionen und Schadstoffaustritt, wertvolle Flächen in städtischen Ballungsräumen beanspruchen. Oder er wird in Waste-to-Energy-(WtE)-Anlagen verbrannt, wodurch das Müllvolumen reduziert und zugleich Energie gewonnen wird.

Eine europäische Vereinigung für WtE-Technologien betont: „Waste-to-Energy bietet einen ganzheitlichen Ansatz zur Rückgewinnung von Ressourcen aus nicht recycelbarem, nicht gefährlichem Abfall: Es reduziert die Deponierung, gewinnt Metalle und Mineralien zurück und erzeugt erneuerbare Energie (aus dem biologisch abbaubaren Anteil des Abfalls).“ ^*3

Zwar kritisieren einige Stimmen, dass WtE-Anlagen Anreize zur Abfallvermeidung schwächen könnten. Doch verglichen mit der unkontrollierten Deponierung und offenen Müllverbrennung, die in vielen Entwicklungsländern weit verbreitet sind, ist Waste-to-Energy die weitaus bessere Alternative. Der UNEP-Bericht Waste to Energy: Considerations for Informed Decision-making (2020) hebt hervor: „Die Umleitung von Abfällen aus Deponien, offenen Müllkippen und offenen Verbrennungsanlagen hin zu WtE-Anlagen kann die Methanemissionen aus der Abfallzersetzung reduzieren.“ ^*4

Ein weiteres Bedenken betrifft potenzielle Gesundheitsrisiken durch Emissionen aus WtE-Anlagen. Laut UNEP können jedoch moderne Technologien zur Emissionskontrolle Schadstoffausstöße auf ein Minimum reduzieren und Gesundheitsrisiken weitgehend ausschließen.

Tatsächlich befinden sich die meisten der weltweit rund 1.800 WtE-Anlagen in Industrieländern mit hohen Recyclingquoten und strengen Umweltauflagen – etwa in Schweden, Deutschland und Japan. Schweden beispielsweise deponiert nur noch 1 Prozent seines Haushaltsabfalls, recycelt etwa die Hälfte und verwertet den Rest in WtE-Anlagen. So werden dort 1,5 Millionen Haushalte mit Fernwärme und 780.000 mit Strom versorgt – bei einer Bevölkerung von rund 10 Millionen.^*5

Für Yokogawa ist die kontinuierliche Verbesserung der Effizienz von Waste-to-Energy- (WtE) und Biomassekraftwerken seit Langem ein zentraler Bestandteil des Geschäfts und ein Beitrag zur CO₂-Neutralität und einer stärker kreislauforientierten globalen Wirtschaft. Die Mess- und Steuerungstechnologien des Unternehmens optimieren zahlreiche Prozesse: Sie erhöhen die Sicherheit beim Anfahren von Kesseln, maximieren die Effizienz der Verbrennung, ermöglichen eine optimale Brennstoffmischung zur Stabilisierung der Dampferzeugung und minimieren schädliche Emissionen. Diese Technologien kommen nicht nur in WtE-Anlagen zum Einsatz, sondern auch in Biomassekraftwerken, die beispielsweise gemahlene Reishülsen in Thailand, Holzschnitzel in Ungarn oder Geflügelmist in Japan zur Stromerzeugung nutzen.

Yokogawa verfügt über eine nachgewiesene Erfolgsbilanz in der Bereitstellung von Steuerungs-, Überwachungs- und Wartungslösungen für Abfall- und Biomassekraftwerke, die weltweit insgesamt 3 GW Leistung erzeugen. Um dem wachsenden Bedarf an effizienteren Anlagen gerecht zu werden, erweitert das Unternehmen kontinuierlich sein Lösungsportfolio.

2022 übernahm Yokogawa das dänische Unternehmen Dublix Technology ApS und erweiterte sein Angebot um dessen Technologien für WtE- und Biomassekraftwerke. Dublix-Lösungen optimieren die Verbrennungssteuerung und die Kesselperformance – darunter „FuzEvent“, eine Software zur Verbrennungsregelung, die den Anlagenbetrieb rund um die Uhr auf höchstem Effizienzniveau hält.

Diese Optimierung ist besonders wertvoll, um die technischen Herausforderungen der schwankenden Heizwerte und Feuchtigkeitsgehalte von Haushaltsabfällen zu bewältigen. Diese Variabilität führt zu ungleichmäßiger Dampferzeugung, was wiederum eine instabile Stromproduktion zur Folge hat. In Entwicklungsländern weisen Haushaltsabfälle oft noch geringere Heizwerte und höhere Feuchtigkeitsgehalte auf als in Industrieländern – hier können die Lösungen von Yokogawa und Dublix entscheidend zur Effizienzsteigerung beitragen.

Zusätzlich bietet Dublix mit dem „DD-Jet-System“ eine strahlbasierte Technologie zur Reinigung der offenen Durchgänge von Kesseln – und das sogar während des laufenden Betriebs. Diese Reinigungstechnik steigert die Effizienz, reduziert Korrosion, verlängert die Lebensdauer der Anlagen und minimiert unvorhergesehene Stillstände. Diese und weitere Lösungen tragen dazu bei, den Betrieb von WtE-Anlagen effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten.^*6

2023 führte Yokogawa erfolgreich einen Leistungstest im größten WtE-Kraftwerk Polens in Krakau durch. Dabei konnte eine Steigerung der Abfallverbrennung um 2,5 Prozent erzielt werden – was bei voller Kapazität einer zusätzlichen Verarbeitung von 5.500 Tonnen Abfall pro Jahr entspricht. Gleichzeitig blieben die Emissionen innerhalb der behördlichen Grenzwerte, und der Dampfturbinenbetrieb wurde optimiert. Durch diese Effizienzsteigerung konnte das Kraftwerk seine Betriebsverfügbarkeit erhöhen und höhere Einnahmen aus den Verarbeitungsgebühren für verbrannten Abfall erzielen.

Das wachsende Abfallaufkommen zu bewältigen, erfordert mehr als nur besser verwaltete Deponien oder effizientere Waste-to-Energy-(WtE)-Anlagen – nötig ist ein ganzheitlicher Ansatz. Ein solcher ist das „integrierte Abfallmanagement“, ein umfassendes, nachhaltiges und strategisches Konzept, das alle Aspekte der Abfallbewirtschaftung berücksichtigt, um Ressourcen optimal zu nutzen. Ein solcher Ansatz bringt nicht nur sauberere und sicherere Wohngebiete, sondern steigert auch die Ressourceneffizienz und senkt die Kosten für die Abfallentsorgung, da weniger Restmüll deponiert werden muss, erklärt ein UNEP-Forscher.^*7

Auch hier ist Yokogawa vor Ort tätig und entwickelt Lösungen für wichtige Märkte wie Indien, das seine Abfallprobleme entschlossen angeht. 2023 beteiligte sich Yokogawa mit einer Minderheitsbeteiligung an Ideation 3X, einem in Singapur ansässigen Abfallmanagement-Unternehmen, das in Indien Abfälle sortiert, recycelt und hochwertige Ersatzbrennstoffe aus Kunststoffabfällen gewinnt.

Gemeinsam wollen die beiden Unternehmen stärker integrierte Lösungen für die indische Abfallwirtschaft anbieten. Die indische Regierung hat über 500 Millionen US-Dollar bereitgestellt, um rund 3.000 Altdeponien zu sanieren und neue Entsorgungsanlagen nach Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu errichten.^*8 Dazu gehören auch WtE- und Biomassekraftwerke, die das Abfallvolumen hygienisch und mit geringerer Klimabelastung reduzieren – und gleichzeitig die Energieknappheit des Landes verringern.^*9 Die Regierung schätzt, dass Indien ein WtE-Potenzial von 5 GW hat – fast 30-mal mehr als die derzeit installierte Kapazität.^*10

Trotz Herausforderungen wie hoher Investitionskosten, komplexer Geschäftsmodelle und notwendiger regulatorischer Rahmenbedingungen bleibt WtE für viele Länder mit massiven Abfallproblemen eine zentrale Option.

Wie Yonping Zhai, Leiter der Energiegruppe für nachhaltige Entwicklung und Klimawandel bei der Asian Development Bank, in einem Bericht von 2020 betont:„Waste-to-Energy ist eine Kreislaufwirtschaftslösung mit wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Vorteilen – von effizienter Ressourcennutzung über Emissionsreduzierung bis hin zur Schaffung von Arbeitsplätzen und Innovationsförderung. Während fortschrittliche thermische Technologien hohe Hygienestandards und Grundlaststrom liefern, können zwei Drittel der üblichen kommunalen Abfälle in andere Energieformen, Brennstoffe, Chemikalien oder Düngemittel umgewandelt werden – mit erheblichem wirtschaftlichem und sozialem Nutzen.“ ^*11

Yokogawa setzt auf diese nachhaltige Transformation: Mit seinem globalen Netzwerk verbindet das Unternehmen Technologien, um den Weg zu einer intelligenteren und kreislauforientierten Zukunft zu ebnen.

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Quellenangaben

*1 Europäisches Parlament: https://www.europarl.europa.eu/topics/en/article/20151201STO05603/circular-economy-definition-importance-and-benefits#:~:text=The%20circular%20economy%20is%20a,reducing%20waste%20to%20a%20minimum 
*2 UN-Umweltprogramm: https://www.unep.org/resources/global-waste-management-outlook-2024 
*3 ESWET: https://eswet.eu/how-waste-to-energy-contributes-to-the-circular-economy/ 
*4 UN-Umweltprogramm: https://www.unep.org/ietc/resources/publication/waste-energy-considerations-informed-decision-making#:~:text=Landfill%20and%20open%20dumping%20are,methane%20generated%20from%20waste%20decomposition 
*5 Earth Org: https://earth.org/sweden-waste-to-energy/ 
Abfall Schweden: https://www.avfallsverige.se/media/vtldhtom/2021-09-kort-eng.pdf  , https://www.avfallsverige.se/in-english/swedish-waste-management/treatment-methods/#:~:text=Landfill%20is%20the%20treatment%20method,sent%20to%20landfill%20each%20year 
Gründe, optimistisch zu sein: https://reasonstobecheerful.world/waste-to-energy-sweden-power-plants/ 
*6 UN-Umweltprogramm: https://www.unep.org/ietc/resources/publication/waste-energy-considerations-informed-decision-making 
*7 UN-Umweltprogramm: https://sustainabledevelopment.un.org/content/dsd/csd/csd_pdfs/csd-19/learningcentre/presentations/May%202%20am/1%20-%20Memon%20-%20ISWM.pdf 
*8 Bloomberg: https://www.bloomberg.com/features/2022-methane-landfills-south-asia-climate-health-hazard/ 
*9 Reuters: https://www.reuters.com/business/energy/india-projects-biggest-power-shortfall-14-years-june-2024-05-09/ 
*10 Bloomberg: https://www.bloomberg.com/news/features/2023-12-05/how-cop28-could-impact-india-s-waste-to-energy-industry 
*11 Asian Development Bank: https://www.adb.org/sites/default/files/institutional-document/659981/waste-energy-circular-economy-handbook.pdf