Was ist Energierecycling?

Energierückgewinnung umfasst jede Technik oder Methode zur Minimierung des Energieeinsatzes in einem Gesamtsystem durch den Austausch von Energie von einem Teilsystem des Gesamtsystems zu einem anderen. Energie kann in beiden Teilsystemen in jeder Form vorliegen, aber die meisten Energierückgewinnungssysteme tauschen Wärmeenergie entweder in fühlbarer oder latenter Form aus.

Unter bestimmten Umständen ist es notwendig, eine unterstützende Technologie einzusetzen, entweder eine tägliche thermische Energiespeicherung oder eine saisonale thermische Energiespeicherung (STES, die die Speicherung von Wärme oder Kälte zwischen den Jahreszeiten ermöglicht), um die Energierückgewinnung zu ermöglichen. Ein Beispiel ist die Abwärme von Klimaanlagen, die in einem Pufferspeicher gespeichert wird, um die Heizung in der Nacht zu unterstützen.

Verfahren wie die Verbrennung und die anaerobe Vergärung liefern nicht nur Energiequellen, sondern reduzieren auch das Abfallvolumen.

Der Begriff „energetische Verwertung“ wird häufig nur auf eine kleine Anzahl von Verfahren zur Umwandlung von Abfällen in Energie angewandt, obwohl er in Wirklichkeit für eine breite Palette von Technologien zur Erzeugung von Wärme, Strom oder Kraftstoff gilt.

Die energetische Verwertung bietet Regierungen und Unternehmen eine weitere Möglichkeit, ihre Abfallströme zu reduzieren. Nachdem die verwertbaren Materialien entfernt wurden, kann der verbleibende Abfall zur Energiegewinnung behandelt werden.

Für die Umwandlung von Abfallströmen in Energie werden im Allgemeinen zwei Arten von Technologien eingesetzt: thermische und biologische. Bei der thermischen Abfallverwertung wird der Abfall verbrannt, während bei biologischen Verfahren in der Regel die anaerobe Vergärung im Vordergrund steht.

Vorteile des Energierecyclings

Die energetische Verwertung von Abfällen kann die Zahl der deponierten Abfälle um bis zu 90 % reduzieren und gilt als erneuerbare, emissionsarme Energiequelle, die gut bezahlte Arbeitsplätze im Energiesektor schafft (die Abfallsammlung kann nicht umgelenkt werden). Und die US-Umweltschutzbehörde hat festgestellt, dass die energetische Verwertung von Abfällen Strom „mit geringeren Umweltauswirkungen als fast jede andere Stromquelle“ erzeugt. Die EPA schätzt, dass die derzeit eingesetzte Energierückgewinnungstechnologie dazu beiträgt, die Emission von 33 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr zu vermeiden.

Diese Art der Energiegewinnung aus Abfall ist nur eine Möglichkeit, die in nicht recycelten Kunststoffen enthaltene Energie zurückzugewinnen. Heute gibt es innovative und vielversprechende Technologien, die gebrauchte Kunststoffe in Kraftstoffe und andere wertvolle Materialien umwandeln können. Die Kunststoffabteilung des American Chemistry Council (ACC) hat sich an der Finanzierung zahlreicher Demonstrationsprojekte beteiligt und arbeitet landesweit mit verwandten Industrien zusammen, um die Markteinführung von drei neuen Technologien zu unterstützen.

Beispiele für Energierecycling

Neu entstehende Technologien zur Energierückgewinnung:

Umwandlung von Kunststoffen in Kraftstoffe.

Wie der Name schon sagt, wandelt diese Technologie nicht recycelte Kunststoffe in Öl um, das raffiniert und als Kraftstoff für Autos und andere Zwecke verwendet werden kann. Das Verfahren ist unterschiedlich, umfasst aber in der Regel die folgenden Schritte:

Zunächst werden die Kunststoffe gesammelt und für das Recycling sortiert (da das Kunststoffrecycling der energetischen Verwertung vorgezogen wird); anschließend werden die nicht recycelten Kunststoffe an eine Anlage für die Umwandlung von Kunststoffen in Brennstoffe weitergeleitet.

Diese nicht recycelten Kunststoffe werden in einer sauerstofffreien Umgebung erhitzt, wo sie zu einer Flüssigkeit schmelzen und dann zu Gasen verdampfen.

Die Gase werden abgekühlt und zu einer Vielzahl nützlicher Produkte kondensiert, wie z. B. synthetisches Rohöl, synthetischer Diesel, Paraffin usw.

Die Umwandlung von Kunststoffen in Kraftstoff ist sehr vielversprechend: Ein Unternehmen behauptet, dass sein System 50 Tonnen Kunststoffabfälle in 26.000 Gallonen Öl pro Tag umwandeln kann. Wenn alle nicht recycelten Kunststoffe auf diese Weise umgewandelt werden könnten, könnten wir genug Öl erzeugen, um neun Millionen Autos ein ganzes Jahr lang zu betreiben.

Neu entstehende Technologien zur Energierückgewinnung:

Technisch hergestellter fester Brennstoff.

Mit dieser Technologie werden nicht recycelte Kunststoffe (und andere Materialien) in feste Brennstoffpellets umgewandelt, die eines Tages wie herkömmliche feste Brennstoffe, z. B. Kohle, in Anlagen zur Herstellung von Stahl, Zement und anderen Produkten verwendet werden könnten.

Die Forschung zu dieser Technologie konzentriert sich im Allgemeinen auf die nicht verwertbaren „Abfälle“, die in den Recyclinganlagen anfallen. Ein kürzlich durchgeführter Test hat gezeigt, dass aus diesen Abfällen hergestellter fester Brennstoff (eine Mischung aus Kunststoffen und Abfallfasern) als alternativer Brennstoff in einem Zementofen verwendet werden kann. Der BTU-Gehalt des festen Brennstoffs ist ähnlich hoch wie der von Steinkohle, die in Zementöfen verwendet wird, und deutlich höher als der von subbituminöser Kohle und Braunkohle.

Eine Analyse der Testdaten ergab, dass der Ersatz von Kohle durch diesen festen Brennstoff den Verbrauch fossiler Energie im Zementofen um etwa 6 % pro Jahr senken könnte, was der Menge an Kohle entspricht, die für die Versorgung von 1.500 Haushalten in einem Jahr benötigt wird. Wenn wir nur fünf Prozent der Abfälle, die in den US-Recyclinganlagen anfallen, in feste Brennstoffe umwandeln könnten, würde das genug Kohle ersetzen, um 700.000 Haushalte mit Strom zu versorgen, und eine CO2-Reduktion bewirken, die der Einsparung von mehr als einer Million Autos entspricht… und das alles mit Materialien, die derzeit auf Mülldeponien gelagert werden.

Neu entstehende Technologien zur Energierückgewinnung:

Vergasung

Kunststoffe können auch in einen gasförmigen Brennstoff umgewandelt werden, der zur Stromerzeugung genutzt oder in flüssige Brennstoffe und sogar in Ausgangsstoffe (Chemikalien) für die Herstellung umgewandelt werden kann.

Vergasung ist nichts Neues: Sie wird seit fast 200 Jahren weltweit eingesetzt, um kohlenstoffhaltige Materialien in Energie, Wärme, Kraftstoffe und Chemikalien umzuwandeln. Die Vergasung von Holzabfällen und landwirtschaftlicher Biomasse zum Beispiel wird häufig zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt.

Die Abfallvergasung ist jedoch noch nicht weit verbreitet. Während in Japan und Südkorea die Vergasung von Müll und Industrieabfällen bereits seit einigen Jahrzehnten eingesetzt wird, haben sich kommerzielle Anlagen in den USA und Europa noch nicht durchgesetzt.

Das Interesse an der Vergasung hat jedoch im letzten Jahrzehnt zugenommen. Im Jahr 2013 gab es 21 Unternehmen mit Pilot- und Demonstrationsanlagen sowie 17 Anlagen im kommerziellen Maßstab, die sich in der Entwicklung oder im Bau befinden.

Das wichtigste Ergebnis der Vergasung ist Synthesegas (Syngas), das als Brennstoff oder Zwischenprodukt wertvoll ist. Synthesegas kann zur Energieerzeugung genutzt, in flüssige Kraftstoffe (Ethanol) umgewandelt und in Wasserstoff und Methanol umgewandelt werden, die ihrerseits in zahlreiche Kraftstoffe und Chemikalien umgewandelt werden können.

Der Zusammenhang zwischen Recycling und Energieeinsparungen

Recycling und Energiesparen sind eng miteinander verbunden. Wenn wir recyceln, entsteht nicht nur weniger Abfall in der Umwelt, sondern es werden auch weniger CO2-, Öl-, Strom- und Wasseremissionen freigesetzt, so dass wir Rohstoffe und Energie für andere Zwecke nutzen können. Die Herstellung eines Produkts aus recycelten Materialien erfordert fast immer weniger Energie als die Herstellung eines Produkts aus neuen Materialien. Die Verwendung von recycelten Aluminiumdosen zur Herstellung neuer Aluminiumdosen verbraucht beispielsweise 95 % weniger Energie als die Verwendung von Bauxiterz, dem Rohstoff, aus dem Aluminium hergestellt wird. Bei der Herstellung von Recyclingpapier wird bis zu 65 % weniger Energie verbraucht. Andererseits behält recyceltes Glas seine Eigenschaften in perfektem Zustand und ermöglicht Energieeinsparungen von bis zu 38 %.

Vorteile des Recyclings bei der Energieeinsparung:

Geringerer Energieverbrauch: Durch die Wiederverwendung von Materialien gelingt es uns, die Kosten für Gewinnung, Verarbeitung und Rohstoffe zu senken. Wir reduzieren den Energieverbrauch.

Weniger CO2 in der Umwelt: Wir reduzieren die CO2-Emissionen und verringern damit die Luftverschmutzung und den Treibhauseffekt.

Dank des Recyclings und einer auf Wiederverwendung basierenden Kreislaufwirtschaft werden wir den Bedarf an Rohstoffen deutlich senken und den Energieverbrauch minimieren, wodurch wir die Effizienz steigern und gleichzeitig wirtschaftliche Einsparungen erzielen.