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Abfallverwertung im Einklang mit Abfallvermeidung

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ZHAW School of Engineering, Energie- und Umweltapero vom 23. Oktober zum Thema Effiziente Abfallverwertung
Dr. Frank Hartmann, Dozent für Ressourcenbewirtschaftung am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, ZHAW Life Sciences und Facility Management

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Abfallverwertung im Einklang mit Abfallvermeidung

  1. 1. 1 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Willkommen zum Energie- und Umweltapéro 1000000
  2. 2. 2 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Abfallverwertung im Einklang mit Abfallvermeidung
  3. 3. 3 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Zur Person •Diplomstudium Mathematik an der Technischen Universität Graz •Umweltingenieurstudium an der ETH Zürich Diplomarbeitsthema: „Theoretische Analyse der Setzung einer saisonalen Schneedecke im Hinblick auf eine Müllschlackendeponie“ •Doktorat an der Abteilung Stoffhaushalt und Entsorgungstechnik an der EAWAG (Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) Dübendorf bzw. der ETH Zürich, Themenbereich: „Modellrechnungen zur Beschreibung der Wasserbewegung durch eine Müllschlackendeponie unter besonderer Berücksichtigung der Porenstruktur “
  4. 4. 4 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Forschung und Lehre im Themenbereich Ressourcenbewirtschaftung  Erfassung, Bewertung und Steuerung des Material- und Stoffhaushalts von ausgewählten Systemen Beispiele Deponien, Unternehmen, Städte, Regionen: Ressourcenhaushaltsmodelle bzw. Ressourceninventare von Städten und Regionen, daraus Ableitung von Abfallbewirtschaftungskonzepten: Anwendung von verschiedenen Methoden wie Material- und Stoffflussanalyse, ökologischer Fussabdruck, Ökobilanzen
  5. 5. 5 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Forschung und Lehre im Themenbereich Ressourcenbewirtschaftung  Untersuchung von Vorrat, Verfügbarkeit, Nutzung, Lagerung und Verwertung/ Entsorgung von natürlichen und anthropogenen Ressourcen Beispiele Bioraffinerien
  6. 6. 6 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Abfallvermeidung - Abfallverminderung - Abfallverwertung Leitbild für die Schweizerische Abfallwirtschaft, Juni 1986: - Nach streng naturwissenschaftlichen Kriterien können Abfälle nur dann vermieden werden, wenn Stoffe weder transformiert noch transportiert werden. Abfälle vermeiden würde also ein Verzicht auf oder ein Verbot für gewisse Güter und/oder Prozesse bedeuten. In der heute gebräuchlichen Verwendung der Begriffe "Abfälle vermeiden" und "Abfälle vermindern" wird dieser strenge Unterschied jedoch nicht gemacht. - Entsorgungssysteme produzieren aus Abfällen nur zwei Arten von Stoffklassen nämlich wiederverwertbare Stoffe und endlagerfähige Reststoffe
  7. 7. 7 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil • Vermeidung, Verminderung und Verwertung gehen Hand in Hand • Wann wird aus einem Rohstoff oder einem Material («Güter») Abfall • Ökologische und ökonomische Optimierung • Ressourceneffizienz - Energieeffizienz
  8. 8. 8 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Mögliche Konzepte • Erfassen der Materialflüsse und der Materiallager von vorgegebenen (materialintensiven Systemen) • Verwenden von Bewertungs- und Steuerungsmethoden
  9. 9. 9 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Methoden/ Werkzeuge • Methode der Material- und Stoffflussanalyse (MFA/ SFA) • Mengenumsatzbasierten Ressourcennutzungsindikatoren („Materialflussindikatoren“) • Ökologischer Rucksack
  10. 10. 10 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Flüsse und Lageränderungen in [t/(E*a)] bzw. Lager in [t/E] Quelle: Brunner, P.H.; Rechberger, H.: Practical Handbook of Material Flow Analysis, 2004
  11. 11. 11 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Quelle: BFS: Materialaufwand der Schweiz, 2008Materialflüsse in der Schweiz in Tonnen pro Einwohner, 1990 und 2006
  12. 12. 12 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Zusammenfassung von Materialkategorien zu Materialflussindikatoren: Auswahl von «Kernindikatoren» Inländische Gewinnung (DE) + Importe + Ungenutzte inländische Gewinnung + Versteckte Flüsse durch Importe DMI Indikator: Direkter Material Input TMR Indikator: Totaler Material aufwand
  13. 13. 13 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Typen von Materialflussindikatoren TMR (Totaler Materialaufwand, in Tonnen pro Einwohner und Jahr) = DMI + versteckte Flüsse Beispiele: TMR der Schweiz: 47 Tonnen/ Einwohner (2006) ~ 3*DMI (!!!)  2/3 ungenutzte bzw. „versteckte“ Flüsse TMR Durchschnitt der EU: 47 Tonnen/ Einwohner (2006) TMR Durchschnitt der USA: 63 Tonnen/ Einwohner (2006)
  14. 14. 14 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Entwicklung und Anwendung eines Indikatoren - Sets zur Erfassung, Bewertung und Optimierung des Materialhaushalts von Regionen am Beispiel eines regionalen Naturparks Projektbeispiel
  15. 15. 15 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Grosses Walsertal 6 Orte/ 3500 Einwohner/ 200km2
  16. 16. 16 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil  Erfassen, Bewerten und Optimieren der Materialflüsse des Grossen Walsertals  Anwendung von MFI auf einen Naturpark → regionale Applikation  Identifikation von relevanten, aber auch kritischen und redundanten und Materiallager MFI als Informationstool  MFI als decision support tool für das Biosphärenmanagement (Einwohner, Unternehmen, Politiker)  Entwickeln von Zukunftsszenarien:  gezielte Energienutzung (Holz, Sonne, Bioabfälle)  Aufzeigen von Importabhängigkeiten (Nahrungsmittel, Mineralien, Brenn- und Treibstoffe) und dadurch verursachte Kosten  Aufzeigen von Substitutionspotenzialen  Vergleich von verschiedenen Naturpärken, Zertifikationskriterien für Naturpärke Ziele/ Resultate
  17. 17. 17 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil - 20'000 40'000 60'000 80'000 100'000 120'000 140'000 160'000 180'000 2002 2003 2004 2005 2006 Tonnen DE Importe Direkter Material Import: DMI - Indikator
  18. 18. 18 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil 2002 2002(A) 2003 2003(A) 2004 2004(A) 2005 2005(A) 2006 2006(A) DE 19.8 15.3 22.1 15.3 29 15.3 30.3 15.3 38.1 15.3 Importe 3.2 7.6 3.4 7.7 3.3 7.9 3.4 8 3.7 8.2 DMI 23 22.9 25.5 23 32.3 23.2 33.6 23.3 41.8 23.4 Exporte 12.7 4.5 14.9 4.6 20.2 4.7 25 4.8 32.6 5 Vergleich von Indikatorwerten für das Grosse Walsertal und Österreich [in Tonnen pro Einwohner]
  19. 19. 19 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Der ökologische Fussabdruck Der ökologische Fussabdruck ist eine Art «Ressourcenbuchhaltung», die erfasst, wie viel der Regenerationsfähigkeit der Umwelt vom Menschen beansprucht wird. Die Methode rechnet das Ausmass der Nutzung von Natur und Rohstoffen wie etwa Erdölverbrauch, Nahrungsmittelkonsum oder Holzverbrauch in Flächen um, die notwendig wären, um diese Ressourcen auf erneuerbare Weise bereitzustellen. Der ökologische Fussabdruck drückt also Konsum jeglicher Form in einem hypothetischen Flächenbedarf aus und zeigt auf, ob und um wie viel die Nutzung der Natur die regenerative Fähigkeit der Biosphäre übersteigt. Quelle: ARE, DEZA, BAFU, BFS: Der ökologische Fussabdruck der Schweiz. Ein Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion, 2006
  20. 20. 20 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Biokapazität Die biologische Produktivität einer Fläche wird als Biokapazität bezeichnet. Die Biokapazität eines Landes schliesst alle Flächen mit ein, auch jene, die aus geographischen, wirtschaftlichen oder aus naturschützerischen Gründen nicht genutzt werden. Der Fussabdruck einer Region, eines Landes oder der ganzen Welt sinkt, wenn Bevölkerungszahl oder Pro-Kopf-Konsum sinken, oder wenn die Ressourceneffizienz steigt. Die Biokapazität steigt, wenn die Produktivität pro Flächeneinheit oder die produktiven Flächen zunehmen. Quelle: ARE, DEZA, BAFU, BFS: Der ökologische Fussabdruck der Schweiz. Ein Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion, 2006
  21. 21. 21 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Quelle: ARE, DEZA, BAFU, BFS: Der ökologische Fussabdruck der Schweiz. Ein Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion, 2006
  22. 22. 22 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Quelle: ARE, DEZA, BAFU, BFS: Der ökologische Fussabdruck der Schweiz. Ein Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion, 2006
  23. 23. 23 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Quelle: ARE, DEZA, BAFU, BFS: Der ökologische Fussabdruck der Schweiz. Ein Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion, 2006
  24. 24. 24 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Entwicklung und Anwendung eines Indikatoren - Sets zur Erfassung, Bewertung und Optimierung des Materialhaushalts von Regionen am Beispiel eines regionalen Naturparks Projekte in Planung
  25. 25. 25 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Management von regionalen Biomasseressourcen zur stofflichen und energetischen Nutzung, Stichwort «Bioraffinerie» Projekte in Planung
  26. 26. 26 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil Mitarbeit bei laufenden Projekten Weiterentwicklung der hydrothermalen Carbonisierung zur CO2-sparenden und kosteneffizienten Trocknung von Klärschlamm im industriellen Massstab sowie der Rückgewinnung von Phosphor
  27. 27. 27 Energie- und Umweltapéro_Stadtwerk Winterhur_ZHAW School of Engineering_23.10.13 Dr. Frank Hartmann_Dozent am Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Dept. N, Wädenswil FAZIT Abfallvermeidung und Abfallverwertung gehen Hand in Hand  Abfallentsorgung  z.B. Einsparung von Flächen, Reduktion von unerwünschten Umwelteinflüssen  Erfassen und Steuern von Importabhängigkeiten, redundanten Flüssen und Lagern oder die Erstellung von Logistikkonzepten gestalten sich je nach System sehr komplex und erfordern ein Zusammenspiel der betroffenen Akteure  Industrielle Symbiose bzw. industrielle Ökologie  Ökoinnovation- bzw. Industriesparks (nationaler Innovationspark)

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