Müllverbrennung

Die Verbrennungsanlage Spittelau in Wien, Österreich, entworfen von Friedensreich Hundertwasser ⓘ

SYSAV-Verbrennungsanlage in Malmö, Schweden, mit einer Kapazität von 25 Tonnen (28 Kurztonnen) Hausmüll pro Stunde. Links vom Hauptkamin ist eine neue, identische Ofenlinie im Bau (März 2007). ⓘ

Die Verbrennung ist ein Abfallbehandlungsverfahren, bei dem die in den Abfällen enthaltenen Stoffe verbrannt werden. Industrielle Anlagen zur Abfallverbrennung werden gemeinhin als Waste-to-Energy-Anlagen bezeichnet. Die Verbrennung und andere Hochtemperatur-Abfallbehandlungssysteme werden als "thermische Behandlung" bezeichnet. Bei der Verbrennung von Abfallstoffen wird der Abfall in Asche, Rauchgas und Wärme umgewandelt. Die Asche besteht zumeist aus den anorganischen Bestandteilen des Abfalls und kann die Form von festen Klumpen oder Partikeln annehmen, die vom Rauchgas getragen werden. Die Rauchgase müssen von gasförmigen und partikelförmigen Schadstoffen gereinigt werden, bevor sie in die Atmosphäre abgegeben werden. In einigen Fällen kann die bei der Verbrennung entstehende Wärme zur Stromerzeugung genutzt werden. ⓘ

Die Verbrennung mit Energierückgewinnung ist eine von mehreren Technologien zur Energiegewinnung aus Abfällen, wie Vergasung, Pyrolyse und anaerobe Vergärung. Während Verbrennungs- und Vergasungstechnologien im Prinzip ähnlich sind, besteht die bei der Verbrennung erzeugte Energie aus Hochtemperaturwärme, während bei der Vergasung häufig brennbares Gas das Hauptenergieprodukt ist. Verbrennung und Vergasung können auch ohne Energie- und Materialrückgewinnung durchgeführt werden. ⓘ

In mehreren Ländern gibt es immer noch Bedenken von Fachleuten und lokalen Gemeinschaften hinsichtlich der Umweltauswirkungen von Verbrennungsanlagen (siehe Argumente gegen Verbrennung). ⓘ

In einigen Ländern verfügten Verbrennungsanlagen, die noch vor wenigen Jahrzehnten gebaut wurden, häufig nicht über eine Materialtrennung, um gefährliche, sperrige oder wiederverwertbare Materialien vor der Verbrennung zu entfernen. Diese Anlagen gefährdeten in der Regel die Gesundheit der Beschäftigten und die Umwelt vor Ort, da die Gasreinigung und die Kontrolle des Verbrennungsprozesses unzureichend waren. Die meisten dieser Anlagen erzeugten keinen Strom. ⓘ

Verbrennungsanlagen reduzieren die feste Masse des ursprünglichen Abfalls um 80-85 % und das Volumen (das in Müllwagen bereits etwas komprimiert ist) um 95-96 %, je nach Zusammensetzung und Grad der Rückgewinnung von Materialien wie Metallen aus der Asche für das Recycling. Das bedeutet, dass die Verbrennung die Deponierung zwar nicht vollständig ersetzt, aber das für die Entsorgung erforderliche Volumen erheblich reduziert. Müllwagen reduzieren das Abfallvolumen oft in einem eingebauten Kompressor, bevor sie es zur Verbrennungsanlage bringen. Alternativ kann auf Deponien das Volumen des unverdichteten Mülls durch den Einsatz eines stationären Stahlkompressors um etwa 70 % reduziert werden, was allerdings mit erheblichen Energiekosten verbunden ist. In vielen Ländern ist die einfachere Abfallverdichtung eine gängige Praxis für die Verdichtung auf Deponien. ⓘ

Die Verbrennung hat besonders große Vorteile für die Behandlung bestimmter Abfallarten in Nischenbereichen wie klinische Abfälle und bestimmte gefährliche Abfälle, bei denen Krankheitserreger und Toxine durch hohe Temperaturen zerstört werden können. Beispiele hierfür sind chemische Mehrproduktbetriebe mit verschiedenen giftigen oder sehr giftigen Abwasserströmen, die nicht in eine herkömmliche Kläranlage geleitet werden können. ⓘ

Die Abfallverbrennung ist besonders in Ländern wie Japan, Singapur und den Niederlanden beliebt, wo Land eine knappe Ressource ist. Dänemark und Schweden sind seit mehr als einem Jahrhundert führend bei der Nutzung der aus der Verbrennung gewonnenen Energie in lokalen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zur Unterstützung von Fernwärmesystemen. Im Jahr 2005 wurden in Dänemark 4,8 % des Stromverbrauchs und 13,7 % des gesamten Wärmeverbrauchs der Haushalte durch Müllverbrennung erzeugt. Eine Reihe anderer europäischer Länder, insbesondere Luxemburg, die Niederlande, Deutschland und Frankreich, setzen bei der Behandlung von Siedlungsabfällen stark auf die Verbrennung. ⓘ

Müllverbrennungsanlage in Hamm mit vier rostbeheizten Naturumlaufkesseln, Dampfleistung: 4 × 25 t/h ⓘ

Das Müllheizkraftwerk (MHKW) Darmstadt ⓘ

Wiens erste Müllverbrennungsanlage Flötzersteig mit einer Verbrennungsleistung von bis zu 200.000 Tonnen Restmüll pro Jahr ⓘ

Die Müllverbrennungs- und Fernwärmeanlage in Bozen ⓘ

Müllverbrennung (auch Abfallverbrennung, thermische Abfallbehandlung oder -verwertung, in der Schweiz Kehrichtverbrennung oder Kehrichtverwertung) ist die Verbrennung der atmosphärisch brennbaren Anteile von Abfall zum Zwecke der Volumenreduzierung des Abfalls unter Nutzung der enthaltenen Energie, einhergehend mit der Kompaktierung der Restmenge zur weiteren Verwertung bzw. Deponierung. ⓘ

Zur Verbesserung der wirtschaftlichen und der technischen Ausbeute können bei der Bereitstellung zur Sammlung die verschiedenen Müllarten (Bauschutt, Abfallholz, Glas, Kleinschrott, Papier und Pappen, Verpackungen (Gelber Sack)) voneinander getrennt werden. Nach der Anlieferung wird oft eine Konditionierung, also eine den Brennwert ausgleichende Vermischung der Anlieferungen, vorgenommen. Auch Elektrogeräte bzw. Elektronikschrott und Fahrzeuge sowie Kleidung und Schuhe werden getrennt behandelt. ⓘ

Geschichte

Manlove, Alliott & Co. Ltd. Verbrennungsofen von 1894 im Cambridge Museum of Technology

Die ersten britischen Verbrennungsanlagen für die Abfallentsorgung wurden 1874 in Nottingham von Manlove, Alliott & Co. Ltd. im Jahr 1874 nach einem von Alfred Fryer patentierten Entwurf gebaut. Sie waren ursprünglich als Destruktoren bekannt. ⓘ

Die erste US-amerikanische Verbrennungsanlage wurde 1885 auf Governors Island in New York, NY, gebaut. Die erste Anlage in der Tschechischen Republik wurde 1905 in Brünn gebaut. ⓘ

Technik

Eine Verbrennungsanlage ist ein Ofen zur Verbrennung von Abfällen. Moderne Verbrennungsanlagen verfügen über Einrichtungen zur Verringerung der Umweltverschmutzung, wie z. B. eine Rauchgasreinigung. Es gibt verschiedene Arten von Verbrennungsanlagen: Vorschubrost, Festrost, Drehrohrofen und Wirbelschicht. ⓘ

Scheiterhaufen

Ein typischer kleiner Verbrennungshaufen in einem Garten. ⓘ

Der Scheiterhaufen oder die Brandgrube ist eine der einfachsten und ältesten Formen der Abfallbeseitigung und besteht im Wesentlichen aus einem Haufen brennbarer Materialien, die auf dem offenen Boden aufgeschichtet und in Brand gesetzt werden, was zu Umweltverschmutzung führt. ⓘ

Brennende Haufen können sich unkontrolliert ausbreiten und haben dies auch getan, beispielsweise wenn der Wind brennendes Material vom Haufen in umliegende brennbare Gräser oder auf Gebäude weht. Wenn die inneren Strukturen des Haufens verbrannt werden, kann sich der Haufen verschieben und zusammenbrechen, wodurch sich das Brandgebiet ausbreitet. Selbst bei Windstille können kleine, leichte Glutnester durch Konvektion vom Haufen abheben und durch die Luft in Gräser oder auf Gebäude wehen und diese entzünden. Brennende Haufen führen oft nicht zu einer vollständigen Verbrennung des Abfalls und erzeugen daher eine Feinstaubbelastung. ⓘ

Brennfass

Die Brenntonne ist eine etwas kontrolliertere Form der privaten Abfallverbrennung, bei der das brennende Material in einer Metalltonne mit einem Metallgitter über dem Auslass eingeschlossen wird. Die Tonne verhindert die Ausbreitung des brennenden Materials bei Wind, und da die brennbaren Stoffe reduziert werden, können sie sich nur in der Tonne absetzen. Das Auspuffgitter trägt dazu bei, die Ausbreitung von Glut zu verhindern. In der Regel werden 55-US-Gallonen (210 L) Stahlfässer als Verbrennungstrommeln verwendet, in deren Boden Entlüftungslöcher geschnitten oder gebohrt werden, um Luft anzusaugen. Im Laufe der Zeit oxidiert und rostet das Metall aufgrund der großen Hitze bei der Verbrennung, und schließlich wird das Fass selbst durch die Hitze verbraucht und muss ersetzt werden. ⓘ

Die private Verbrennung von trockenen Zellulose-/Papierprodukten ist in der Regel eine saubere Verbrennung, bei der kein sichtbarer Rauch entsteht, aber Kunststoffe im Hausmüll können dazu führen, dass die private Verbrennung zu einem öffentlichen Ärgernis wird und beißende Gerüche und Dämpfe erzeugt, die die Augen brennen und tränen lassen. Eine zweischichtige Konstruktion ermöglicht eine sekundäre Verbrennung, wodurch weniger Rauch entsteht. Die meisten städtischen Gemeinden verbieten Verbrennungstrommeln, und in einigen ländlichen Gemeinden kann das offene Verbrennen verboten sein, insbesondere in solchen, in denen viele Einwohner leben, die mit dieser auf dem Land üblichen Praxis nicht vertraut sind. ⓘ

Seit 2006 ist in den Vereinigten Staaten die Verbrennung kleinerer Mengen privater Abfälle aus Haushalten oder landwirtschaftlichen Betrieben in der Regel erlaubt, solange sie keine Belästigung für andere darstellt, keine Brandgefahr besteht (z. B. bei Trockenheit) und das Feuer keinen dichten, gesundheitsschädlichen Rauch erzeugt. In einigen wenigen Bundesstaaten wie New York, Minnesota und Wisconsin gibt es Gesetze oder Verordnungen, die das Verbrennen von Abfällen im Freien aufgrund der Auswirkungen auf die Gesundheit und der Belästigung verbieten oder streng reglementieren. Personen, die Abfälle verbrennen wollen, müssen sich unter Umständen im Voraus mit einer staatlichen Behörde in Verbindung setzen, um das aktuelle Brandrisiko und die Bedingungen zu prüfen und die Beamten über das geplante kontrollierte Feuer zu informieren. ⓘ

Beweglicher Rost

Kontrollraum einer typischen Verbrennungsanlage mit beweglichem Rost, der zwei Kessellinien überwacht ⓘ

Feste Siedlungsabfälle im Feuerraum einer Verbrennungsanlage mit beweglichem Rost, die 15 Tonnen (17 kurze Tonnen) Abfall pro Stunde verarbeiten kann. Die Löcher im Rost, durch die die primäre Verbrennungsluft zugeführt wird, sind sichtbar. ⓘ

Die typische Verbrennungsanlage für feste Siedlungsabfälle ist eine Verbrennungsanlage mit beweglichem Rost. Durch den beweglichen Rost kann die Bewegung des Mülls durch die Brennkammer optimiert werden, um eine effizientere und vollständigere Verbrennung zu ermöglichen. Ein einzelner Vorschubrostkessel kann bis zu 35 Tonnen (39 Kurztonnen) Abfall pro Stunde verarbeiten und 8.000 Stunden pro Jahr in Betrieb sein, mit nur einer planmäßigen Unterbrechung für Inspektion und Wartung von etwa einem Monat Dauer. Verbrennungsanlagen mit beweglichem Rost werden manchmal auch als Verbrennungsanlagen für feste Siedlungsabfälle (MSWI) bezeichnet. ⓘ

Die Abfälle werden mit einem Abfallkran durch den "Schlund" an einem Ende des Rosts eingeführt, von wo aus sie über den absteigenden Rost in die Aschegrube am anderen Ende gelangen. Hier wird die Asche durch eine Wasserschleuse entfernt. ⓘ

Ein Teil der Verbrennungsluft (Primärverbrennungsluft) wird von unten durch den Rost zugeführt. Dieser Luftstrom hat auch die Aufgabe, den Rost selbst zu kühlen. Die Kühlung ist wichtig für die mechanische Festigkeit des Rostes, und viele bewegliche Roste sind auch intern wassergekühlt. ⓘ

Die sekundäre Verbrennungsluft wird dem Kessel mit hoher Geschwindigkeit durch Düsen über dem Rost zugeführt. Sie erleichtert die vollständige Verbrennung der Rauchgase, indem sie Turbulenzen für eine bessere Durchmischung erzeugt und einen Sauerstoffüberschuss gewährleistet. Bei Verbrennungsanlagen mit mehreren/abgestuften Herden wird die sekundäre Verbrennungsluft in einer separaten Kammer hinter der primären Brennkammer zugeführt. ⓘ

Gemäß der europäischen Abfallverbrennungsrichtlinie müssen Verbrennungsanlagen so ausgelegt sein, dass die Rauchgase 2 Sekunden lang eine Temperatur von mindestens 850 °C (1.560 °F) erreichen, um einen ordnungsgemäßen Abbau der toxischen organischen Stoffe zu gewährleisten. Um dies jederzeit einhalten zu können, müssen Hilfsbrenner (oft mit Öl betrieben) installiert werden, die in den Kessel eingefeuert werden, falls der Heizwert des Abfalls zu niedrig wird, um diese Temperatur allein zu erreichen. ⓘ

Die Rauchgase werden dann in den Überhitzern abgekühlt, wo die Wärme auf Dampf übertragen wird, der bei einem Druck von 40 bar für die Stromerzeugung in der Turbine auf typischerweise 400 °C (752 °F) erhitzt wird. Zu diesem Zeitpunkt hat das Rauchgas eine Temperatur von etwa 200 °C (392 °F) und wird an die Rauchgasreinigungsanlage weitergeleitet. ⓘ

In Skandinavien wird die planmäßige Wartung immer im Sommer durchgeführt, wenn die Nachfrage nach Fernwärme gering ist. Häufig bestehen Verbrennungsanlagen aus mehreren getrennten "Kessellinien" (Kessel und Rauchgasreinigungsanlagen), so dass der Abfall weiterhin in einer Kessellinie angenommen werden kann, während die anderen gewartet, repariert oder aufgerüstet werden. ⓘ

Fester Rost

Die ältere und einfachere Art der Verbrennungsanlage war eine mit Ziegeln ausgekleidete Zelle mit einem festen Metallrost über einer unteren Aschegrube, mit einer Öffnung oben oder an der Seite für die Beschickung und einer weiteren Öffnung an der Seite für die Entfernung von nicht brennbaren Feststoffen, den so genannten Schlacken. Viele kleine Verbrennungsanlagen, die früher in Mehrfamilienhäusern zu finden waren, sind heute durch Müllpressen ersetzt worden. ⓘ

Drehrohrofen

Der Drehrohrofen wird von Kommunen und großen Industriebetrieben eingesetzt. Diese Art von Verbrennungsanlage hat zwei Kammern: eine Primärkammer und eine Sekundärkammer. Die Primärkammer in einem Drehrohrofen besteht aus einem geneigten, feuerfest ausgekleideten zylindrischen Rohr. Die innere feuerfeste Auskleidung dient als Opferschicht zum Schutz der Ofenstruktur. Diese feuerfeste Schicht muss von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Die Bewegung des Zylinders um seine Achse erleichtert die Bewegung der Abfälle. In der Primärkammer erfolgt die Umwandlung der Feststofffraktion in Gase durch Verflüchtigung, destruktive Destillation und teilweise Verbrennungsreaktionen. Die Sekundärkammer ist notwendig, um die Verbrennungsreaktionen in der Gasphase abzuschließen. ⓘ

Die Schlacken treten am Ende des Zylinders aus. Ein hoher Rauchgaskamin, ein Ventilator oder ein Dampfstrahler sorgen für den erforderlichen Zug. Die Asche fällt durch den Rost, aber viele Partikel werden von den heißen Gasen mitgerissen. Die Partikel und alle brennbaren Gase können in einer Nachverbrennung verbrannt werden. ⓘ

Wirbelschichtfeuerung

Die Wirbelschichtfeuerung ist das übliche Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm, das vermehrt auch für Ersatzbrennstoffe eingesetzt wird. Nicht klassifizierte Brennstoffe wie Haus- und Gewerbemüll müssen jedoch vor der Verbrennung vorsortiert und zerkleinert werden, da die Zuführung der Brennstoffe pneumatisch erfolgt (die Stückgröße ist auf ca. 250 mm limitiert, teilweise je nach Bauart auch größer). Metalle und Steine beschädigen die Förder- und Austragsysteme und müssen weitgehend aus dem Brennstoff entfernt werden. ⓘ

Es werden sowohl stationäre als auch zirkulierende Wirbelschichten für die Reststoffverfeuerung eingesetzt. Nach Aufheizen des Ofens mit Öl- oder Gasbrennern wird der vorbehandelte Abfall oder vorgetrocknete Klärschlamm aus einigen Metern Höhe von der Seite aus auf das stationäre Wirbelbett aufgegeben, wobei Wurfbeschickungen oder Förderschnecken verwendet werden. Beim Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht werden Förderleitungen eingesetzt, in denen in sogenannten Blasschuhen der von oben aufgegebene Brennstoff durch den herrschenden Luftstrom mitgerissen und in die Brennkammer befördert werden. Bei der Wirbelschichtverbrennung ist im Boden des Ofens ein Düsenbett eingebaut (also eine Platte, die mit vielen Luftdüsen bestückt ist. Bei EBS-Anlagen auch oftmals als offener Düsenboden ausgeführt, um grobe Aschepartikel bzw. Metalle ausschleusen zu können). Durch diese Düsen wird Verbrennungsluft aufgegeben und es wird Sand zugesetzt. Brennstoff, Asche und Sand werden im Ofen in der Schwebe gehalten. Die gute Durchmischung von Brennstoff und Luft haben zur Folge, dass eine recht gleichmäßige Verbrennung bei relativ niedrigen Temperaturen im Wirbelbett eingestellt und eine Strähnenbildung (z. B. durch unverbrannte Luft) effektiv vermieden werden kann, was zusätzlich eine Minderung von Kohlenmonoxid nach sich zieht. Durch eine teilweise Rezirkulation von Abgas können die Verbrennungsparameter optimiert werden. Die Verbrennungstemperaturen liegen in der Brennkammer zwischen 800 °C und 900 °C. Durch die gleichmäßige Temperaturverteilung entstehen relativ wenig Stickoxide. Der Austrag der Asche erfolgt je nach Gewicht über den Ofenabzug nach oben oder durch Schächte nach unten. ⓘ

Ein starker Luftstrom wird durch ein Sandbett gepresst. Die Luft sickert durch den Sand, bis ein Punkt erreicht ist, an dem sich die Sandpartikel lösen, um die Luft durchzulassen, und es zu einer Vermischung und Verwirbelung kommt. Der Sand mit den vorbehandelten Abfällen und/oder Brennstoffen wird durch gepumpte Luftströme in der Schwebe gehalten und nimmt einen flüssigkeitsähnlichen Charakter an. Das Bett wird dadurch heftig durchmischt und aufgewühlt, wobei kleine inerte Partikel und Luft in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand gehalten werden. Auf diese Weise kann die gesamte Masse aus Abfall, Brennstoff und Sand vollständig durch den Ofen zirkulieren. ⓘ

Spezialisierte Verbrennungsanlage

Verbrennungsanlagen für Sägespäne in Möbelfabriken erfordern große Aufmerksamkeit, da sie mit Harzpulver und vielen brennbaren Stoffen umgehen müssen. Eine kontrollierte Verbrennung und Systeme zur Verhinderung von Rückbränden sind unerlässlich, da Staub, wenn er in der Schwebe ist, dem Phänomen der Brandentstehung bei Flüssiggas ähnelt. ⓘ

Nutzung der Wärme

Die in einer Verbrennungsanlage erzeugte Wärme kann zur Dampferzeugung genutzt werden, die dann eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. Die typische Menge an Nettoenergie, die pro Tonne Siedlungsabfall erzeugt werden kann, beträgt etwa 2/3 MWh Strom und 2 MWh Fernwärme. So werden bei der Verbrennung von etwa 600 Tonnen (660 Kurztonnen) Abfall pro Tag etwa 400 MWh elektrische Energie pro Tag (17 MW elektrische Leistung kontinuierlich über 24 Stunden) und 1200 MWh Fernwärmeenergie pro Tag erzeugt. ⓘ

Umweltverschmutzung

Bei der Verbrennung fällt eine Reihe von Emissionen an, z. B. Asche und Rauchgasemissionen in die Atmosphäre. Vor der Rauchgasreinigung können die Rauchgase, sofern vorhanden, Partikel, Schwermetalle, Dioxine, Furane, Schwefeldioxid und Salzsäure enthalten. Wenn die Anlagen über eine unzureichende Rauchgasreinigung verfügen, können diese Emissionen eine erhebliche Schadstoffkomponente zu den Schornsteinemissionen hinzufügen. ⓘ

In einer Studie aus dem Jahr 1997 stellte die Delaware Solid Waste Authority fest, dass Verbrennungsanlagen bei gleicher erzeugter Energiemenge weniger Partikel, Kohlenwasserstoffe und weniger SO₂, HCl, CO und NO_x ausstoßen als kohlebefeuerte Kraftwerke, aber mehr als erdgasbefeuerte Kraftwerke. Nach Angaben des deutschen Umweltministeriums verringern Müllverbrennungsanlagen die Menge einiger Luftschadstoffe, indem sie Strom aus Kohlekraftwerken durch Strom aus Müllverbrennungsanlagen ersetzen. ⓘ

Gasförmige Emissionen

Dioxin und Furane

Die am häufigsten geäußerten Bedenken gegen die Verbrennung fester Siedlungsabfälle betreffen die Befürchtung, dass dabei erhebliche Mengen an Dioxinen und Furanen freigesetzt werden. Dioxine und Furane werden von vielen als ernsthafte Gesundheitsrisiken angesehen. Die EPA gab 2012 bekannt, dass der sichere Grenzwert für die orale Aufnahme durch den Menschen bei 0,7 Pikogramm Toxizitätsäquivalent (TEQ) pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag liegt, was bei einer 150 Pfund schweren Person 17 Milliardstel Gramm pro Jahr ausmacht. ⓘ

Im Jahr 2005 schätzte das deutsche Umweltministerium, wo es zu diesem Zeitpunkt 66 Verbrennungsanlagen gab, dass "... während 1990 ein Drittel aller Dioxinemissionen in Deutschland aus Verbrennungsanlagen stammte, waren es im Jahr 2000 weniger als 1%. Allein durch Schornsteine und Kachelöfen in Privathaushalten wird etwa 20-mal mehr Dioxin in die Umwelt abgegeben als durch Verbrennungsanlagen." ⓘ

Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde sind die prozentualen Anteile der einzelnen Verbrennungsarten am gesamten Dioxin- und Furaninventar aus allen bekannten und geschätzten Quellen in den USA (nicht nur Verbrennung) wie folgt: 35,1 % Hinterhoftonnen; 26,6 % medizinische Abfälle; 6,3 % kommunale Klärschlämme; 5,9 % Verbrennung von Siedlungsabfällen; 2,9 % industrielle Holzverbrennung. Auf die kontrollierte Verbrennung von Abfällen entfielen somit 41,7 % des gesamten Dioxininventars. ⓘ

Im Jahr 1987, bevor die staatlichen Vorschriften den Einsatz von Emissionskontrollen vorschrieben, gab es insgesamt 8.905,1 Gramm (314,12 oz) Toxizitätsäquivalent (TEQ) an Dioxinemissionen aus US-amerikanischen Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle. Heute belaufen sich die Gesamtemissionen der Anlagen auf 83,8 Gramm (2,96 oz) TEQ pro Jahr, was einer Reduzierung um 99 % entspricht. ⓘ

Die Verbrennung von Haushalts- und Gartenabfällen in Hinterhoftonnen, die in einigen ländlichen Gebieten immer noch erlaubt ist, erzeugt jährlich 580 Gramm (20 oz) Dioxine. Von der US-EPA durchgeführte Studien haben gezeigt, dass eine Familie, die eine Verbrennungstonne benutzt, 1997 mehr Emissionen verursachte als eine Verbrennungsanlage, die täglich 200 Tonnen (220 Kurztonnen) Abfall entsorgt, und 2007 fünfmal so viel, weil die Chemikalien im Hausmüll zunehmen und die Emissionen der städtischen Verbrennungsanlagen mit besserer Technologie zurückgehen. ⓘ

Dieselben Forscher stellten fest, dass ihre ursprünglichen Schätzungen für die Verbrennungstonne zu hoch waren und dass die zum Vergleich herangezogene Verbrennungsanlage eine theoretische "saubere" Anlage darstellte und keine bestehende Anlage. Ihre späteren Studien ergaben, dass Verbrennungstrommeln im Durchschnitt 24,95 Nanogramm TEQ pro verbranntem Pfund Müll produzieren, so dass eine Familie, die täglich 5 Pfund Müll verbrennt, oder 1825 Pfund pro Jahr, insgesamt 0. 0455 mg TEQ pro Jahr erzeugt, und dass die entsprechende Anzahl von Verbrennungstrommeln für die 83,8 Gramm (2,96 oz) der 251 von der EPA im Jahr 2000 in den USA erfassten Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle 1.841.700 oder durchschnittlich 7337 Familienverbrennungstrommeln pro Siedlungsabfallverbrennungsanlage beträgt. ⓘ

Die meisten Verbesserungen bei den Dioxinemissionen in den USA wurden bei den großen Hausmüllverbrennungsanlagen erzielt. Im Jahr 2000 wurden in kleinen Verbrennungsanlagen (mit einer Tageskapazität von weniger als 250 Tonnen) zwar nur 9 % des gesamten verbrannten Abfalls verarbeitet, aber 83 % der bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen emittierten Dioxine und Furane erzeugt. ⓘ

Methoden und Grenzen der Dioxinspaltung

Für den Abbau von Dioxin muss der Molekülring einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt werden, damit die starken molekularen Bindungen, die ihn zusammenhalten, thermisch aufgespalten werden können. Kleine Teile von Flugasche können etwas dick sein, und eine zu kurze Einwirkung hoher Temperaturen kann dazu führen, dass Dioxin nur an der Oberfläche der Asche abgebaut wird. Bei einer großvolumigen Luftkammer kann eine zu kurze Einwirkung auch dazu führen, dass nur ein Teil der Abgase die volle Abbautemperatur erreicht. Aus diesem Grund ist auch ein Zeitfaktor für die Temperatureinwirkung erforderlich, um eine vollständige Erwärmung über die gesamte Dicke der Flugasche und das Abgasvolumen sicherzustellen. ⓘ

Es gibt Kompromisse zwischen der Erhöhung der Temperatur oder der Expositionszeit. Ist die molekulare Durchbruchstemperatur höher, kann die Expositionszeit für die Erhitzung im Allgemeinen kürzer sein, aber zu hohe Temperaturen können auch zu Verschleiß und Schäden an anderen Teilen der Verbrennungsanlage führen. Ebenso kann die Durchbruchstemperatur bis zu einem gewissen Grad gesenkt werden, aber dann würden die Abgase eine längere Verweilzeit von vielleicht mehreren Minuten benötigen, was große/lange Behandlungskammern erfordern würde, die viel Platz in der Behandlungsanlage beanspruchen. ⓘ

Ein Nebeneffekt des Aufbrechens der starken molekularen Bindungen von Dioxin ist das Potenzial, die Bindungen von Stickstoffgas (N₂) und Sauerstoffgas (O₂) in der Zuluft aufzubrechen. Bei der Abkühlung des Abgasstroms bilden diese hochreaktiven gelösten Atome spontan neue Bindungen zu reaktiven Oxiden wie NOx im Rauchgas, die zur Bildung von Smog und saurem Regen führen können, wenn sie direkt in die lokale Umwelt freigesetzt würden. Diese reaktiven Oxide müssen durch selektive katalytische Reduktion (SCR) oder selektive nichtkatalytische Reduktion (siehe unten) weiter neutralisiert werden. ⓘ

Dioxinspaltung in der Praxis

Die für den Abbau von Dioxin erforderlichen Temperaturen werden bei der Verbrennung von Kunststoffen im Freien in einer Verbrennungstonne oder Müllgrube in der Regel nicht erreicht, was, wie oben erwähnt, zu hohen Dioxinemissionen führt. Zwar verbrennt Kunststoff in der Regel im Freien, doch die Dioxine bleiben nach der Verbrennung zurück und schweben entweder in die Atmosphäre oder verbleiben in der Asche, wo sie ins Grundwasser ausgewaschen werden können, wenn Regen auf den Aschehaufen fällt. Glücklicherweise binden sich Dioxin- und Furanverbindungen sehr stark an feste Oberflächen und werden vom Wasser nicht aufgelöst, so dass sich die Auslaugungsprozesse auf die ersten Millimeter unter dem Aschehaufen beschränken. Die Dioxine in der Gasphase können mit Hilfe von Katalysatoren, von denen einige in der Struktur der Filterschläuche enthalten sein können, weitgehend zerstört werden. ⓘ

Moderne kommunale Verbrennungsanlagen verfügen über eine Hochtemperaturzone, in der die Rauchgase mindestens zwei Sekunden lang auf einer Temperatur von über 850 °C gehalten werden, bevor sie abgekühlt werden. Um dies jederzeit zu gewährleisten, sind sie mit Zusatzheizungen ausgestattet. Diese werden häufig mit Öl oder Erdgas betrieben und sind normalerweise nur für einen sehr kleinen Teil der Zeit aktiv. Außerdem werden in den meisten modernen Verbrennungsanlagen Gewebefilter (oft mit Teflonmembranen zur besseren Abscheidung von Partikeln im Submikronbereich) eingesetzt, die Dioxine in oder auf festen Partikeln auffangen können. ⓘ

Bei sehr kleinen kommunalen Verbrennungsanlagen kann die für den thermischen Abbau von Dioxin erforderliche Temperatur mit Hilfe eines elektrischen Hochtemperatur-Heizelements und einer selektiven katalytischen Reduktionsstufe erreicht werden. ⓘ

Obwohl Dioxine und Furane durch die Verbrennung zerstört werden können, ist ihre Neubildung durch einen Prozess, der als "De-novo-Synthese" bekannt ist, während die Emissionsgase abkühlen, eine wahrscheinliche Quelle für die Dioxine, die in Emissionsschornsteinprüfungen von Anlagen mit hohen Verbrennungstemperaturen und langen Verweilzeiten gemessen werden. ⓘ

CO2

Wie bei anderen vollständigen Verbrennungsprozessen wird fast der gesamte Kohlenstoffgehalt des Abfalls als CO2 in die Atmosphäre emittiert. Siedlungsabfälle enthalten ungefähr den gleichen Massenanteil an Kohlenstoff wie CO2 (27 %), so dass bei der Verbrennung von 1 Tonne Siedlungsabfall etwa 1 Tonne CO2 entsteht. ⓘ

Bei der Deponierung von 1 Tonne Hausmüll würden durch die anaerobe Zersetzung des biologisch abbaubaren Teils des Abfalls etwa 62 Kubikmeter Methan entstehen. Da das Erderwärmungspotenzial von Methan 34 beträgt und das Gewicht von 62 Kubikmetern Methan bei 25 Grad Celsius 40,7 kg beträgt, entspricht dies 1,38 Tonnen CO2, also mehr als die eine Tonne CO2, die bei der Verbrennung entstehen würde. In einigen Ländern werden große Mengen an Deponiegas gesammelt. Dennoch ist das Erderwärmungspotenzial des in die Atmosphäre abgegebenen Deponiegases erheblich. In den USA wurde geschätzt, dass das Erderwärmungspotenzial des emittierten Deponiegases im Jahr 1999 um etwa 32 % höher war als die CO2-Menge, die bei einer Verbrennung freigesetzt worden wäre. Seit dieser Studie wurde die Schätzung des Treibhauspotenzials für Methan von 21 auf 35 erhöht, was allein diese Schätzung auf fast den dreifachen GWP-Effekt im Vergleich zur Verbrennung desselben Abfalls erhöhen würde. ⓘ

Hinzu kommt, dass fast alle biologisch abbaubaren Abfälle biologischen Ursprungs sind. Dieses Material wurde von Pflanzen unter Verwendung von atmosphärischem CO2 gebildet, in der Regel in der letzten Wachstumssaison. Wenn diese Pflanzen nachwachsen, wird das bei ihrer Verbrennung freigesetzte CO2 wieder aus der Atmosphäre entnommen. ⓘ

Diese Überlegungen sind der Hauptgrund, warum mehrere Länder die Verbrennung biologisch abbaubarer Abfälle als erneuerbare Energie verwalten. Der Rest - hauptsächlich Kunststoffe und andere aus Öl und Gas gewonnene Produkte - wird im Allgemeinen als nicht erneuerbare Energie behandelt. ⓘ

Unterschiedliche Annahmen führen zu unterschiedlichen Ergebnissen für den CO2-Fußabdruck der Verbrennung. Örtliche Gegebenheiten (z. B. ein begrenzter lokaler Fernwärmebedarf, keine Elektrizität aus fossilen Brennstoffen, die ersetzt werden könnte, oder ein hoher Aluminiumanteil im Abfallstrom) können den CO2-Nutzen der Verbrennung verringern. Auch die Methodik und andere Annahmen können die Ergebnisse erheblich beeinflussen. So können beispielsweise die Methanemissionen aus Deponien, die zu einem späteren Zeitpunkt anfallen, vernachlässigt oder weniger stark gewichtet werden, oder biologisch abbaubare Abfälle werden nicht als CO2-neutral betrachtet. Eine Studie von Eunomia Research and Consulting aus dem Jahr 2008 über potenzielle Abfallbehandlungstechnologien in London hat gezeigt, dass bei Anwendung mehrerer dieser (nach Ansicht der Autoren) ungewöhnlichen Annahmen die durchschnittlichen bestehenden Verbrennungsanlagen bei der CO2-Bilanz im Vergleich zum theoretischen Potenzial anderer neuer Abfallbehandlungstechnologien schlecht abschnitten. ⓘ

Andere Emissionen

Zu den anderen gasförmigen Emissionen im Rauchgas von Verbrennungsanlagen gehören Stickoxide, Schwefeldioxid, Salzsäure, Schwermetalle und Feinstaub. Von den Schwermetallen ist Quecksilber aufgrund seiner Toxizität und hohen Flüchtigkeit besonders besorgniserregend, da praktisch das gesamte Quecksilber im kommunalen Abfallstrom in die Emissionen gelangen kann, wenn es nicht durch Emissionskontrollen entfernt wird. ⓘ

Der Dampfgehalt im Schornstein kann sichtbaren Rauch erzeugen, der als optische Verschmutzung wahrgenommen werden kann. Dies kann vermieden werden, indem der Dampfgehalt durch Rauchgaskondensation und Wiederaufheizung verringert oder die Abgastemperatur deutlich über den Taupunkt erhöht wird. Durch Rauchgaskondensation kann die latente Verdampfungswärme des Wassers zurückgewonnen werden, wodurch sich der thermische Wirkungsgrad der Anlage erhöht. ⓘ

Rauchgasreinigung

Elektroden im elektrostatischen Abscheider ⓘ

Die Menge der Schadstoffe im Rauchgas von Verbrennungsanlagen kann je nach Anlage durch mehrere Verfahren reduziert werden, oder auch nicht. ⓘ

Partikel werden mit Hilfe von Partikelfiltern, meist Elektrofiltern (E-Filtern) und/oder Schlauchfiltern, abgeschieden. Letztere sind im Allgemeinen sehr effizient bei der Abscheidung von Feinstaub. Eine Untersuchung des dänischen Umweltministeriums aus dem Jahr 2006 ergab, dass die durchschnittlichen Partikelemissionen pro Energiegehalt des verbrannten Abfalls in 16 dänischen Verbrennungsanlagen unter 2,02 g/GJ (Gramm pro Energiegehalt des verbrannten Abfalls) lagen. Detaillierte Messungen von Feinstaubpartikeln mit einer Größe von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) wurden in drei der Verbrennungsanlagen durchgeführt: Eine Verbrennungsanlage, die mit einem Elektrofilter zur Partikelfiltration ausgestattet war, emittierte 5,3 g/GJ Feinstaub, während zwei Verbrennungsanlagen, die mit Schlauchfiltern ausgestattet waren, 0,002 und 0,013 g/GJ PM2,5 emittierten. Bei den ultrafeinen Partikeln (PM_1.0) lagen die Werte bei der ESP-Anlage bei 4,889 g/GJ PM_1.0, während bei den mit Schlauchfiltern ausgestatteten Anlagen Emissionen von 0,000 und 0,008 g/GJ PM_1.0 gemessen wurden. ⓘ

Säuregaswäscher werden eingesetzt, um Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure, Quecksilber, Blei und andere Schwermetalle zu entfernen. Die Effizienz der Entfernung hängt von der jeweiligen Ausrüstung, der chemischen Zusammensetzung des Abfalls, der Konstruktion der Anlage, der Chemie der Reagenzien und der Fähigkeit der Ingenieure ab, diese Bedingungen zu optimieren, die für verschiedene Schadstoffe unterschiedlich sein können. So wird beispielsweise die Quecksilberentfernung durch Nasswäscher als zufällig angesehen und kann weniger als 50 % betragen. Basische Wäscher entfernen Schwefeldioxid und bilden durch Reaktion mit Kalk Gips. ⓘ

Das Abwasser aus den Wäschern muss anschließend durch eine Kläranlage geleitet werden. ⓘ

Schwefeldioxid kann auch durch trockene Entschwefelung entfernt werden, indem Kalksteinschlamm vor der Partikelfilterung in das Rauchgas injiziert wird. ⓘ

NOx wird entweder durch katalytische Reduktion mit Ammoniak in einem Katalysator (selektive katalytische Reduktion, SCR) oder durch eine Hochtemperaturreaktion mit Ammoniak im Feuerraum (selektive nichtkatalytische Reduktion, SNCR) reduziert. Harnstoff kann anstelle von Ammoniak als Reduktionsmittel eingesetzt werden, muss aber zu einem früheren Zeitpunkt im Prozess zugeführt werden, damit er zu Ammoniak hydrolysieren kann. Die Substitution von Harnstoff kann die Kosten und die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit der Lagerung von wasserfreiem Ammoniak verringern. ⓘ

Schwermetalle werden häufig an eingespritztes Aktivkohlepulver adsorbiert, das durch Partikelfiltration aufgefangen wird. ⓘ

Fester Output

Betrieb einer Verbrennungsanlage an Bord eines Flugzeugträgers ⓘ

Bei der Verbrennung fallen Flug- und Bodenasche an, genau wie bei der Verbrennung von Kohle. Die Gesamtmenge der bei der Verbrennung fester Siedlungsabfälle anfallenden Asche liegt zwischen 4 und 10 % des Volumens und 15-20 % des Gewichts der ursprünglichen Abfallmenge, wobei die Flugasche etwa 10-20 % der Gesamtasche ausmacht. Die Flugasche stellt bei weitem ein größeres Gesundheitsrisiko dar als die Bodenasche, da sie oft hohe Konzentrationen von Schwermetallen wie Blei, Kadmium, Kupfer und Zink sowie geringe Mengen an Dioxinen und Furanen enthält. Die Bodenasche enthält nur selten signifikante Mengen an Schwermetallen. Obwohl einige historische Proben, die von der Gruppe der Verbrennungsanlagenbetreiber getestet wurden, die ökotoxischen Kriterien erfüllen würden, hat die Umweltbehörde zugestimmt, die Bodenasche der Verbrennungsanlagen als "nicht gefährlich" zu betrachten, bis das Testprogramm abgeschlossen ist. ⓘ

Andere Verschmutzungsprobleme

Geruchsbelästigung kann bei Verbrennungsanlagen alter Bauart ein Problem sein, aber in neueren Verbrennungsanlagen werden Geruch und Staub sehr gut kontrolliert. Sie nehmen die Abfälle in einem geschlossenen Raum mit Unterdruck auf und lagern sie dort, wobei der Luftstrom durch den Kessel geleitet wird, was verhindert, dass unangenehme Gerüche in die Atmosphäre entweichen. Eine Studie ergab, dass der stärkste Geruch in einer Verbrennungsanlage in Ostchina an der Müllkippe auftrat. ⓘ

Ein Problem, das sich auf die Beziehungen zwischen den Gemeinden auswirkt, ist der zunehmende Straßenverkehr von Müllsammelfahrzeugen, die Siedlungsabfälle zur Verbrennungsanlage transportieren. Aus diesem Grund befinden sich die meisten Verbrennungsanlagen in Industriegebieten. Dieses Problem kann bis zu einem gewissen Grad durch den Schienentransport der Abfälle von Umladestationen vermieden werden. ⓘ

Gesundheitliche Auswirkungen

Wissenschaftler haben die Auswirkungen der bei der Müllverbrennung entstehenden Schadstoffe auf die menschliche Gesundheit untersucht. In vielen Studien wurden die gesundheitlichen Auswirkungen der Schadstoffexposition anhand von Modellierungsrichtlinien der US-Umweltbehörde EPA untersucht. Die Exposition durch Einatmen, Verschlucken, Boden und Hautkontakt wird in diese Modelle einbezogen. In Forschungsstudien wurde auch die Schadstoffbelastung durch Blut- oder Urinproben von Anwohnern und Arbeitern, die in der Nähe von Müllverbrennungsanlagen leben, untersucht. Eine systematische Überprüfung früherer Forschungsarbeiten ergab eine Reihe von Symptomen und Krankheiten, die mit der Schadstoffbelastung durch Verbrennungsanlagen zusammenhängen. Dazu gehören Neoplasien, Atemwegserkrankungen, angeborene Anomalien und Todesfälle oder Fehlgeburten bei Kindern. Die Bevölkerung in der Nähe alter, unzureichend gewarteter Verbrennungsanlagen ist in höherem Maße von gesundheitlichen Problemen betroffen. In einigen Studien wurde auch ein mögliches Krebsrisiko festgestellt. Da es jedoch schwierig ist, die Verschmutzung durch Verbrennungsanlagen von der kombinierten Verschmutzung durch Industrie, Kraftfahrzeuge und Landwirtschaft zu trennen, sind diese Schlussfolgerungen hinsichtlich der Gesundheitsrisiken begrenzt. ⓘ

Viele Gemeinden haben sich für die Verbesserung oder Abschaffung der Müllverbrennungstechnologie eingesetzt. Bestimmte Schadstoffbelastungen, wie z. B. hohe Stickstoffdioxidwerte, wurden in Beschwerden der Gemeinden über vermehrte Besuche in Notaufnahmen wegen Atemwegserkrankungen angeführt. Potenzielle gesundheitliche Auswirkungen der Müllverbrennungstechnologie wurden publik gemacht, insbesondere dann, wenn sie in Gemeinden angesiedelt ist, die bereits mit unverhältnismäßig hohen Gesundheitsbelastungen konfrontiert sind. So wurde beispielsweise die Wheelabrator-Verbrennungsanlage in Baltimore, Maryland, wegen erhöhter Asthma-Raten in der benachbarten Gemeinde untersucht, die überwiegend von einkommensschwachen, farbigen Menschen bewohnt wird. Von der Gemeinschaft geleitete Bemühungen haben darauf hingewiesen, dass künftige Forschungsarbeiten den Mangel an Echtzeitdaten zur Umweltverschmutzung beheben müssen. Diese Quellen wiesen auch auf die Notwendigkeit von Partnerschaften zwischen Hochschulen, Behörden und gemeinnützigen Organisationen hin, um die gesundheitlichen Auswirkungen der Verbrennung besser bestimmen zu können. ⓘ

Debatte

Der Einsatz von Verbrennungsanlagen für die Abfallwirtschaft ist umstritten. An der Debatte über Verbrennungsanlagen sind in der Regel Geschäftsinteressen (die sowohl die Abfallerzeuger als auch die Verbrennungsfirmen vertreten), staatliche Aufsichtsbehörden, Umweltaktivisten und die Bürger vor Ort beteiligt, die die wirtschaftliche Attraktivität der lokalen Industrietätigkeit mit ihren Bedenken hinsichtlich der Gesundheits- und Umweltrisiken abwägen müssen. ⓘ

Zu den Personen und Organisationen, die sich beruflich mit diesem Thema befassen, gehören die US-Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency) und eine Vielzahl lokaler und nationaler Behörden zur Überwachung der Luftqualität weltweit. ⓘ

Argumente für die Verbrennung

Kehrichtverbrennungsanlage Zürcher Oberland (KEZO) in Hinwil, Schweiz ⓘ

• Die Bedenken hinsichtlich der gesundheitlichen Auswirkungen von Dioxin- und Furanemissionen sind durch Fortschritte bei der Emissionskontrolle und sehr strenge neue staatliche Vorschriften, die zu einer erheblichen Verringerung der Dioxin- und Furanemissionen geführt haben, deutlich geringer geworden.
• Die britische Health Protection Agency kam 2009 zu dem Schluss, dass moderne, gut geführte Verbrennungsanlagen nur einen geringen Beitrag zu den lokalen Konzentrationen von Luftschadstoffen leisten. Es ist möglich, dass solche geringen Beiträge Auswirkungen auf die Gesundheit haben, aber solche Auswirkungen, wenn es sie gibt, sind wahrscheinlich sehr gering und nicht nachweisbar".
• Verbrennungsanlagen können Strom und Wärme erzeugen, die Kraftwerke, die mit anderen Brennstoffen betrieben werden, im regionalen Strom- und Fernwärmenetz ersetzen können, sowie die Dampfversorgung von Industriekunden. Verbrennungsanlagen und andere Müllverbrennungsanlagen erzeugen zumindest teilweise erneuerbare Energie auf der Basis von Biomasse, die die Treibhausgasemissionen von kohle-, öl- und gasbefeuerten Kraftwerken kompensiert. Die EU betrachtet Energie, die in Verbrennungsanlagen aus biogenen Abfällen (Abfälle biologischen Ursprungs) erzeugt wird, im Rahmen ihrer Emissionsobergrenzen als nicht-fossile erneuerbare Energie. Diese Treibhausgasminderungen kommen zu denen hinzu, die durch die Vermeidung von Deponiemethan entstehen.
• Die nach der Verbrennung verbleibende Schlacke ist nachweislich ein ungefährlicher fester Abfall, der gefahrlos auf Deponien entsorgt oder als Bauzuschlagstoff wiederverwertet werden kann. Die Proben werden auf ökotoxische Metalle untersucht.
• In dicht besiedelten Gebieten wird es immer schwieriger, Platz für zusätzliche Deponien zu finden.
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  Das von Friedensreich Hundertwasser entworfene Abfallbehandlungszentrum Maishima in Osaka nutzt Wärme zur Stromerzeugung.
  Mit Schlauchfiltern können feine Partikel effizient aus den Rauchgasen entfernt werden. Obwohl etwa 40 % der in Dänemark verbrannten Abfälle in Anlagen ohne Schlauchfilter verbrannt wurden, zeigten Schätzungen auf der Grundlage von Messungen des dänischen Umweltforschungsinstituts, dass Verbrennungsanlagen im Jahr 2006 nur für etwa 0,3 % der gesamten inländischen Emissionen von Partikeln mit einer Größe von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) in die Atmosphäre verantwortlich waren.
• Durch die Verbrennung von festen Siedlungsabfällen wird die Freisetzung von Methan vermieden. Jede Tonne verbrannter Siedlungsabfälle verhindert, dass etwa eine Tonne Kohlendioxidäquivalente in die Atmosphäre gelangen.
• Die meisten Gemeinden, die Verbrennungsanlagen betreiben, haben höhere Recyclingquoten als benachbarte Städte und Länder, die ihren Abfall nicht in Verbrennungsanlagen entsorgen. Eine Länderübersicht der Europäischen Umweltagentur aus dem Jahr 2016 zeigt, dass die Länder mit den höchsten Recyclingquoten auch diejenigen sind, in denen die Verbrennung am weitesten verbreitet ist, obwohl die stoffliche Verwertung von Abfällen, die der Verbrennung zugeführt werden (z. B. Metalle und Bauzuschlagstoffe), in den europäischen Zielvorgaben per Definition nicht als Recycling gilt. Die Rückgewinnung von Glas, Stein und keramischen Materialien, die im Bauwesen wiederverwendet werden, sowie Eisen- und in einigen Fällen Nichteisenmetalle, die aus Verbrennungsrückständen zurückgewonnen werden, tragen somit weiter zu den tatsächlich recycelten Mengen bei. Die aus der Asche zurückgewonnenen Metalle wären in der Regel mit herkömmlichen Mitteln nur schwer oder gar nicht zu recyceln, da die Entfernung des anhaftenden brennbaren Materials durch die Verbrennung eine Alternative zu arbeits- oder energieintensiven mechanischen Trennverfahren darstellt.
• Das Volumen des verbrannten Abfalls wird um etwa 90 % reduziert, was die Lebensdauer der Deponien verlängert. Die Asche aus modernen Verbrennungsanlagen wird bei Temperaturen von 1.000 °C bis 1.100 °C verglast, wodurch die Auslaugbarkeit und Toxizität der Rückstände verringert wird. Infolgedessen sind spezielle Deponien für die Asche aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen in der Regel nicht mehr erforderlich, und die Lebensdauer bestehender Deponien kann durch die Verbrennung von Abfällen drastisch verlängert werden, so dass die Kommunen weniger neue Deponien errichten müssen. ⓘ

Argumente gegen die Verbrennung

Stillgelegte Verbrennungsanlage Kwai Chung aus dem Jahr 1978. Sie wurde im Februar 2009 abgerissen. ⓘ

• Die umfassende Untersuchung der Scottish Protection Agency (SEPA) zu den gesundheitlichen Auswirkungen kam im Oktober 2009 zu einem "nicht eindeutigen" Ergebnis. Die Autoren betonen, dass, obwohl in der vorhandenen Literatur keine schlüssigen Beweise für nicht berufsbedingte gesundheitliche Auswirkungen von Verbrennungsanlagen gefunden wurden, "kleine, aber wichtige Auswirkungen praktisch unmöglich zu erkennen sein könnten". Der Bericht weist auf epidemiologische Mängel in früheren britischen Gesundheitsstudien hin und schlägt Bereiche für künftige Studien vor. Die britische Gesundheitsbehörde Health Protection Agency hat im September 2009 eine weniger aussagekräftige Zusammenfassung vorgelegt. Viele Toxikologen kritisieren und bestreiten diesen Bericht, da er epidemiologisch nicht umfassend ist und sich nur wenig mit Peer-Reviews und den Auswirkungen von Feinstaub auf die Gesundheit befasst.
• Die hochgiftige Flugasche muss sicher entsorgt werden. Dies erfordert in der Regel zusätzliche Abfallmeilen und die Notwendigkeit einer speziellen Giftmülldeponie an anderer Stelle. Wird dies nicht ordnungsgemäß durchgeführt, kann dies zu Problemen für die Anwohner führen.
• Die gesundheitlichen Auswirkungen von Dioxin- und Furanemissionen aus alten Verbrennungsanlagen, insbesondere beim An- und Abfahren oder wenn eine Filterumgehung erforderlich ist, stellen weiterhin ein Problem dar.
• Verbrennungsanlagen emittieren Schwermetalle wie Vanadium, Mangan, Chrom, Nickel, Arsen, Quecksilber, Blei und Kadmium in unterschiedlichen Mengen, die schon in sehr geringen Mengen toxisch sein können.
• Verbrennungsrückstände (Incinerator Bottom Ash, IBA) weisen einen hohen Gehalt an Schwermetallen auf, der bei unsachgemäßer Wiederverwendung ökotoxisch ist. Einige Leute sind der Meinung, dass die Wiederverwendung von IBA noch in den Kinderschuhen steckt und trotz zusätzlicher technischer Behandlungen noch nicht als ausgereiftes oder wünschenswertes Produkt angesehen wird. Die britische Gesundheits- und Sicherheitsbehörde (Health and Safety Executive) äußerte 2010 nach mehreren Explosionen im Bau- und Abbruchbereich Bedenken gegen die Verwendung von IBA in Schaumbeton. Die britische Straßenbaubehörde hat in ihrem Leitfaden die Verwendung von IBA für Betonarbeiten untersagt, bis diese Vorfälle untersucht worden sind.
• Alternative Technologien sind verfügbar oder in der Entwicklung, z. B. mechanisch-biologische Behandlung, anaerobe Vergärung (MBT/AD), Autoklavieren oder mechanische Wärmebehandlung (MHT) mit Dampf oder Plasma-Lichtbogen-Vergasung (PGP), d. h. Verbrennung mit elektrisch erzeugten extrem hohen Temperaturen, oder Kombinationen dieser Behandlungen.
• Die Errichtung von Verbrennungsanlagen konkurriert mit der Entwicklung und Einführung anderer neuer Technologien. In einem WRAP-Bericht der britischen Regierung vom August 2008 wurde festgestellt, dass im Vereinigten Königreich die durchschnittlichen Kosten für Verbrennungsanlagen pro Tonne im Allgemeinen um 18 Pfund pro Tonne höher sind als die für MBT-Behandlungen; bei den meisten modernen Verbrennungsanlagen (nach 2000) liegen sie sogar bei 27 Pfund pro Tonne.
• Der Bau und Betrieb von Abfallverarbeitungsanlagen wie Verbrennungsanlagen erfordert lange Vertragslaufzeiten, um die anfänglichen Investitionskosten zu decken, was zu einer langfristigen Bindung führt. Die Lebensdauer von Verbrennungsanlagen liegt normalerweise zwischen 25 und 30 Jahren. Dies wurde von Peter Jones, OBE, dem Abfallbeauftragten des Bürgermeisters von London, im April 2009 hervorgehoben.
• In Verbrennungsanlagen entstehen feine Partikel im Feuerraum. Selbst bei moderner Partikelfilterung der Rauchgase wird ein kleiner Teil davon in die Atmosphäre emittiert. PM2,5 werden in der europäischen Abfallverbrennungsrichtlinie nicht gesondert geregelt, obwohl sie im Vereinigten Königreich wiederholt räumlich mit der Säuglingssterblichkeit korreliert sind (auf ONS-Daten basierende Karten von M. Ryan im Umfeld der EfW/CHP-Müllverbrennungsanlagen in Edmonton, Coventry, Chineham, Kirklees und Sheffield). Im Rahmen der WID besteht keine Verpflichtung zur Überwachung der PM2,5-Werte am Schornsteinkopf oder im Windschatten der Verbrennungsanlagen. Mehrere europäische Ärzteverbände (darunter fachübergreifende Experten wie Mediziner, Umweltchemiker und Toxikologen), die über 33 000 Ärzte vertreten, haben im Juni 2008 eine Grundsatzerklärung direkt an das Europäische Parlament gerichtet, in der sie auf die weit verbreitete Besorgnis über die Partikelemissionen aus Verbrennungsanlagen und das Fehlen einer spezifischen Überwachung der Fein- und Ultrafeinpartikelgröße oder eingehender epidemiologischer Studien von Industrie und Regierung zu diesen winzigen und unsichtbaren Partikelemissionen aus Verbrennungsanlagen hinweisen.
• Örtliche Gemeinden lehnen häufig die Ansiedlung von Abfallverarbeitungsanlagen wie Verbrennungsanlagen in ihrer Nähe ab (das Phänomen "Not in My Back Yard"). Studien in Andover, Massachusetts, haben ergeben, dass 10 % der Grundstücke in der Nähe von Verbrennungsanlagen abgewertet werden.
• Abfallvermeidung, Abfallminimierung, Wiederverwendung und Recycling von Abfällen sollten gemäß der Abfallhierarchie der Verbrennung vorgezogen werden. Die Befürworter des Null-Abfall-Konzepts betrachten Verbrennungsanlagen und andere Abfallbehandlungstechnologien als Hindernisse für das Recycling und die Mülltrennung über ein bestimmtes Maß hinaus und sind der Ansicht, dass Abfallressourcen für die Energieerzeugung geopfert werden.
• In einem Eunomia-Bericht aus dem Jahr 2008 wurde festgestellt, dass die Verbrennung unter bestimmten Umständen und Annahmen zu einer geringeren CO₂-Reduzierung führt als andere aufkommende EfW- und KWK-Technologiekombinationen zur Behandlung von gemischtem Restmüll. Die Autoren stellten fest, dass die KWK-Verbrennungstechnologie ohne Abfallrecycling auf Platz 19 von 24 Kombinationen rangiert (wobei alle Alternativen zur Verbrennung mit fortschrittlichen Abfallrecyclinganlagen kombiniert wurden); sie ist 228 % weniger effizient als die auf Platz 1 rangierende fortschrittliche MBT-Reifungstechnologie oder 211 % weniger effizient als die auf Platz 2 rangierende Kombination aus Plasmavergasung und Autoklavierung.
• Einige Verbrennungsanlagen sind visuell unerwünscht. In vielen Ländern erfordern sie einen optisch störenden Schornstein.
• Wenn wiederverwendbare Abfallfraktionen in Abfallverarbeitungsanlagen wie Verbrennungsanlagen in Entwicklungsländern behandelt werden, würde dies der lokalen Wirtschaft lebensfähige Arbeitsplätze entziehen. Schätzungsweise 1 Million Menschen leben von der Müllabfuhr.
• Dass die Emissionen aus Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle und Müllverbrennungsanlagen im Vergleich zu früheren Spitzenwerten zurückgegangen sind, ist größtenteils das Ergebnis des sachkundigen Einsatzes von Emissionsminderungstechniken. Emissionsbegrenzungen erhöhen die Anschaffungs- und Betriebskosten. Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass alle neuen Anlagen die beste verfügbare Kontrolltechnologie einsetzen, wenn dies nicht gesetzlich vorgeschrieben ist.
• Abfälle, die auf einer Deponie abgelagert wurden, können auch Jahrzehnte und Jahrhunderte später noch abgebaut und mit zukünftigen Technologien wiederverwertet werden - was bei der Verbrennung nicht der Fall ist. ⓘ

Trends bei der Nutzung von Verbrennungsanlagen

Die Geschichte der Verbrennung fester Siedlungsabfälle ist eng mit der Geschichte der Mülldeponien und anderer Abfallbehandlungstechnologien verbunden. Die Vorzüge der Verbrennung werden unweigerlich im Verhältnis zu den verfügbaren Alternativen beurteilt. Seit den 1970er Jahren haben das Recycling und andere Vermeidungsmaßnahmen den Kontext für solche Beurteilungen verändert. Seit den 1990er Jahren reifen alternative Abfallbehandlungstechnologien heran und werden rentabel. ⓘ

Die Verbrennung ist ein Schlüsselverfahren für die Behandlung von gefährlichen Abfällen und klinischen Abfällen. Oft ist es zwingend erforderlich, dass medizinische Abfälle den hohen Temperaturen der Verbrennung ausgesetzt werden, um die darin enthaltenen Krankheitserreger und toxischen Verunreinigungen zu zerstören. ⓘ

In Nordamerika

Die erste Verbrennungsanlage in den Vereinigten Staaten wurde 1885 auf Governors Island in New York gebaut. 1949 gründete Robert C. Ross eines der ersten Unternehmen für die Entsorgung gefährlicher Abfälle in den USA. Er rief Robert Ross Industrial Disposal ins Leben, weil er die Möglichkeit sah, den Bedarf von Unternehmen in Nord-Ohio an der Entsorgung gefährlicher Abfälle zu decken. Im Jahr 1958 baute das Unternehmen eine der ersten Sondermüllverbrennungsanlagen in den USA. ⓘ

Die erste groß angelegte, kommunal betriebene Verbrennungsanlage in den USA war die Arnold O. Chantland Resource Recovery Plant, die 1975 in Ames, Iowa, gebaut wurde. Die Anlage ist immer noch in Betrieb und produziert aus Müll gewonnenen Brennstoff, der an lokale Kraftwerke geliefert wird. Die erste kommerziell erfolgreiche Verbrennungsanlage in den USA wurde im Oktober 1975 von Wheelabrator Technologies in Saugus, Massachusetts, gebaut und ist noch heute in Betrieb. ⓘ

Es gibt mehrere Umwelt- oder Abfallentsorgungsunternehmen, die den Abfall in eine Verbrennungsanlage oder ein Zementofen-Behandlungszentrum transportieren. Derzeit (2009) gibt es drei große Unternehmen, die Abfälle verbrennen: Clean Harbours, WTI-Heritage und Ross Incineration Services. Clean Harbours hat viele der kleineren, unabhängig betriebenen Anlagen aufgekauft und dabei 5-7 Verbrennungsanlagen in den USA angehäuft. WTI-Heritage verfügt über eine Verbrennungsanlage, die sich in der südöstlichen Ecke von Ohio auf der anderen Seite des Ohio River in West Virginia befindet. ⓘ

Mehrere Verbrennungsanlagen der alten Generation wurden geschlossen; von den 186 Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle im Jahr 1990 waren 2007 nur noch 89 übrig, und von den 6200 Verbrennungsanlagen für medizinische Abfälle im Jahr 1988 waren 2003 nur noch 115 übrig. Zwischen 1996 und 2007 wurden keine neuen Verbrennungsanlagen gebaut. Die Hauptgründe für die mangelnde Aktivität waren:

• Wirtschaftliche Gründe. Da die Zahl der großen, kostengünstigen regionalen Mülldeponien zunahm und der Strompreis bis vor kurzem relativ niedrig war, konnten die Verbrennungsanlagen nicht um den "Brennstoff", d. h. den Abfall in den USA, konkurrieren.
• Steuerpolitik. Steuergutschriften für Anlagen zur Stromerzeugung aus Abfällen wurden in den USA zwischen 1990 und 2004 abgeschafft. ⓘ

Das Interesse an der Verbrennung und anderen Technologien zur Energiegewinnung aus Abfällen ist in den USA und Kanada wieder gestiegen. In den USA wurde die Verbrennung im Jahr 2004 für Steuergutschriften für die Erzeugung erneuerbarer Energien zugelassen. Projekte zur Kapazitätserweiterung bestehender Anlagen sind im Gange, und die Gemeinden prüfen erneut die Möglichkeit, Verbrennungsanlagen zu bauen, anstatt weiterhin kommunale Abfälle zu deponieren. Viele dieser Projekte stoßen jedoch trotz erneuter Argumente für die Vorteile der Verbrennung in Bezug auf Treibhausgase, verbesserte Luftreinhaltung und Ascheverwertung auf anhaltenden politischen Widerstand. ⓘ

In Europa

Die Verbrennungsanlage Tarastejärvi in Taraste, Tampere, Finnland ⓘ

In Europa wurden in den letzten zehn Jahren aufgrund des Verbots der Deponierung unbehandelter Abfälle zahlreiche Verbrennungsanlagen gebaut, und weitere sind im Bau. In jüngster Zeit haben einige Stadtverwaltungen damit begonnen, Aufträge für den Bau und den Betrieb von Verbrennungsanlagen zu vergeben. In Europa gilt ein Teil des aus Abfällen erzeugten Stroms als "erneuerbare Energiequelle" (EE) und kann daher steuerlich geltend gemacht werden, wenn er privat betrieben wird. Außerdem sind einige Verbrennungsanlagen in Europa mit einer Abfallverwertung ausgestattet, die die Wiederverwendung von eisenhaltigen und nichteisenhaltigen Materialien ermöglicht, die in Deponien gefunden werden. Ein bekanntes Beispiel ist das AEB-Abfallheizkraftwerk. ⓘ

In Schweden werden etwa 50 % der anfallenden Abfälle in Müllverbrennungsanlagen verbrannt, die Strom erzeugen und die Fernwärmesysteme der Städte versorgen. Die Bedeutung von Abfällen für die schwedische Stromerzeugung spiegelt sich in den 2.700.000 Tonnen Abfall wider, die jährlich (2014) zur Versorgung von Müllverbrennungsanlagen importiert werden. ⓘ

Im Vereinigten Königreich

Die in der Abfallwirtschaft des Vereinigten Königreichs eingesetzte Technologie liegt aufgrund der großen Verfügbarkeit von Deponien weit hinter der in Europa zurück. Die von der Europäischen Union festgelegte Deponierichtlinie führte dazu, dass die Regierung des Vereinigten Königreichs Abfallgesetze einführte, darunter die Deponiesteuer und das Landfill Allowance Trading Scheme. Diese Rechtsvorschriften zielen darauf ab, die Freisetzung von Treibhausgasen aus Deponien durch den Einsatz alternativer Methoden der Abfallbehandlung zu verringern. Die britische Regierung vertritt den Standpunkt, dass die Verbrennung eine immer größere Rolle bei der Behandlung von Siedlungsabfällen und der Energieversorgung im Vereinigten Königreich spielen wird. ⓘ

Im Jahr 2008 gab es Pläne für potenzielle Verbrennungsanlagenstandorte für etwa 100 Standorte. Diese wurden von britischen NRO interaktiv kartiert. ⓘ

Im Rahmen eines neuen Plans wurde im Juni 2012 ein vom DEFRA unterstütztes Zuschussprogramm (The Farming and Forestry Improvement Scheme) eingerichtet, um den Einsatz von Verbrennungsanlagen mit geringer Kapazität auf landwirtschaftlichen Flächen zu fördern, um deren Biosicherheit zu verbessern. ⓘ

Vor kurzem wurde eine Genehmigung für die größte Müllverbrennungsanlage des Vereinigten Königreichs im Zentrum des Korridors Cambridge - Milton Keynes - Oxford in Bedfordshire erteilt. Nach dem Bau einer großen Verbrennungsanlage in Greatmoor in Buckinghamshire und Plänen zum Bau einer weiteren Anlage in der Nähe von Bedford wird der Korridor Cambridge - Milton Keynes - Oxford zu einem wichtigen Verbrennungszentrum im Vereinigten Königreich. ⓘ

Mobile Verbrennungsanlagen

Verbrennungseinheiten für den Notfalleinsatz

Mobile Verbrennungsanlage für den Notfalleinsatz ⓘ

Notfallverbrennungsanlagen gibt es für die dringende und biologisch sichere Entsorgung von Tieren und ihren Nebenprodukten nach einem Massensterben oder einem Krankheitsausbruch. Aufgrund des öffentlichen Drucks und der beträchtlichen wirtschaftlichen Belastung haben Regierungen und Institutionen weltweit eine Verschärfung der Vorschriften und deren Durchsetzung erzwungen. ⓘ

Ansteckende Tierkrankheiten haben Regierungen und Industrie in den 20 Jahren bis 2012 200 Milliarden Dollar gekostet und sind für mehr als 65 % der weltweiten Ausbrüche von Infektionskrankheiten in den letzten sechzig Jahren verantwortlich. Ein Drittel der weltweiten Fleischexporte (ca. 6 Mio. Tonnen) ist jederzeit von Handelsbeschränkungen betroffen. Daher konzentrieren sich Regierungen, öffentliche Einrichtungen und kommerzielle Betreiber auf sauberere, sicherere und robustere Methoden der Tierkörperbeseitigung zur Eindämmung und Kontrolle von Krankheiten. ⓘ

Große Verbrennungsanlagen sind bei Nischenanbietern erhältlich und werden oft von Regierungen als Sicherheitsnetz für den Fall eines Seuchenausbruchs gekauft. Viele sind mobil und können schnell an Orten eingesetzt werden, die eine biologisch sichere Entsorgung erfordern. ⓘ

Kleine Verbrennungsanlagen

Ein Beispiel für eine mobile Verbrennungsanlage mit geringer Kapazität ⓘ

Kleinere Verbrennungsanlagen gibt es für spezielle Zwecke. Mobile Kleinverbrennungsanlagen sind beispielsweise für die hygienisch sichere Vernichtung medizinischer Abfälle in Entwicklungsländern gedacht. Kleine Verbrennungsanlagen können schnell in entlegene Gebiete gebracht werden, in denen ein Seuchenausbruch stattgefunden hat, um infizierte Tiere schnell und ohne das Risiko einer Kreuzkontamination zu entsorgen. ⓘ

Regionale Unterschiede

Bereits im beginnenden 20. Jahrhundert plante die Stadt Frankfurt am Main die Errichtung einer Müllverbrennungsanlage. Die Idee wurde für falsch gehalten und nicht weiter verfolgt. Erst mit den stetig wachsenden Müllhalden rings um Großstädte gegen Ende des 20. Jahrhunderts entstanden gut konstruierte und nutzbare Einrichtungen. ⓘ

In Deutschland sind die Anlagen teilweise entsprechend der Besiedlungsdichte verteilt. Teile der Industrie- und Siedlungsabfälle müssen jedoch über weitere Strecken transportiert werden. (Eine Übersichtskarte mit Basisdaten der meisten Anlagen findet sich bei der Interessengemeinschaft der Thermischen Abfallbehandlungsanlagen in Deutschland e. V.) ⓘ

Zur Müllverbrennung werden Müllverbrennungsanlagen (MVA; in der Schweiz Kehrichtverbrennungsanlagen, KVA) eingesetzt. Da mit wenigen Ausnahmen die im Abfall enthaltene Energie auch zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder Heizwärme (Dampf oder Fernwärme) genutzt wird, werden MVAs auch Müllkraftwerk (MKW), Müllheizwerk (MHW) oder Müllheizkraftwerk (MHKW) genannt – je nachdem, ob sie nur elektrische Energie (-kraftwerk), nur Wärme (-heizwerk) oder beides (-heizkraftwerk) erzeugen. ⓘ

Bedeutung

Der Anteil des Mülls, der in Müllverbrennungsanlagen verbrannt wird, ist weltweit sehr unterschiedlich. Während der Wassergehalt des Abfalls in Deutschland aufgrund der nahezu flächendeckenden Bioabfallsammlung verhältnismäßig gering ist (max. 30 Ma.-%, üblich sind 25 Ma.-%), liegt der Wassergehalt beispielsweise im asiatischen Raum teils deutlich darüber. Insgesamt werden weltweit jährlich etwa 255 Millionen Tonnen Abfall in ungefähr 2.200 Anlagen verbrannt. ⓘ

In den industrialisierten Ländern ist der Verbrennungsanteil, insbesondere wegen der gesetzlichen Rahmenbedingungen, deutlich höher als in den Entwicklungsländern. In Deutschland ist seit dem 1. Juni 2005 das Deponieren nicht vorbehandelter Abfälle verboten (TA Siedlungsabfall). Hausmüll darf erst nach seiner Verbrennung in Form von Asche oder Schlacke deponiert werden. In der Schweiz werden 100 Prozent des anfallenden Hausmülls thermisch behandelt. Die Müllverbrennung wird meist einer Deponierung vorangestellt, da Deponiefläche gerade in dicht besiedelten Ländern knapp ist und die Deponierung von Verbrennungsrückständen wesentlich weniger Platz und Volumen erfordert. ⓘ

Durch Abbauprozesse des organischen Anteils und durch Schadstoffe können Grundwasser, Boden und Umgebungsluft einer Deponie erheblich belastet werden. Thermisch behandelte Rückstände mit einem Restanteil von unter 3 % Kohlenstoff lassen sich hingegen meist problemlos deponieren. Die EU-Richtlinie 1999/31/EC begrenzt für Deponien den Anteil von biologisch abbaubaren Komponenten auf 3 %, weshalb in den Mitgliedstaaten die Vorbehandlung von Siedlungsabfällen erforderlich ist. ⓘ

Seit 2000 hat sich die Menge der verbrannten Abfälle in Deutschland vervierfacht. 2011 wurden 19,7 Millionen Tonnen thermisch verwertet, das ist gegenüber dem Vorjahr eine Steigerung um 13 %. Davon wurden zwei Drittel zur Energieerzeugung eingesetzt, 6,8 Mio. Tonnen in Biomassekraftwerken und 6,3 Mio. Tonnen in Ersatzbrennstoffkraftwerken. Ansonsten entfielen 2 Mio. Tonnen auf andere Kraftwerke, 1,2 Mio. Tonnen auf Heizkraftwerke und 3,4 Mio. Tonnen auf Produktionsanlagen. ⓘ

Aufbau

Müllbunker ⓘ

Eine herkömmliche Müllverbrennungsanlage besteht aus

1. Müllanlage:
   1. Brückenwaage, zur Ermittlung des Abfallgewichts durch eine Eingangs- und Ausgangswiegung
   2. Müllentladehalle, in der der Müll von den Abkippstellen über Rutschen direkt in den Müllbunker gelangt oder vorher bei Bedarf einen Sperrmüllzerkleinerer durchläuft
   3. Müllbunker, der zur Zwischenlagerung und Homogenisierung des Mülls dient
   4. Greifkran, über den der Müll in den Aufgabetrichter der Feuerung gegeben wird
2. Verbrennungsanlage im engeren Sinne mit Dampferzeuger:
   1. Feuerung, in der der Müll verbrennt (Bauarten siehe unten)
   2. Entschlacker, in den die Schlacke fällt und in den Schlackebunker transportiert wird
   3. Dampferzeuger, in dem mittels der heißen Rauchgase Dampf erzeugt wird, der die Turbine antreibt und über einen Generator elektrischer Strom erzeugt wird oder der als Fernwärme zum Heizen von Haushalten bzw. als Prozesswärme für industrielle Produktionsprozesse genutzt wird
3. Rauchgasreinigungsanlage
   1. Entstickung, nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) oder der selektiven nicht-katalytischen Reduktion (engl. selective non-catalytic reduction – SNCR).
   2. Filteranlage, mit der Staub abgeschieden wird, als Oberflächenfilter und/oder Elektrofilter
   3. chemische, adsorptive und/oder katalytische Reinigung, zum Abscheiden von Schadstoffen (insbes. HCl, SO₂, Schwermetalle, Dioxine/Furane etc.; i. d. R. als nasse Gaswäsche, trockene oder quasitrockene Absorption unter Zugabe von Kalkverbindungen und/oder Aktivkohle). Wird als Entstickungsstufe das SCR-Verfahren eingesetzt, können durch den vorhandenen Katalysator neben den Stickoxiden auch Kohlenstoffmonoxid und/oder Dioxine/Furane abgebaut werden.
   4. Schornstein, durch den die gereinigten Rauchgase an die Außenluft abgegeben werden.
4. Flugaschen- und Abwasserbehandlungsanlage (FLUWA/ABA)
5. diversen Neben- und Hilfssystemen ⓘ

Bauarten von Müllverbrennungsanlagen

Müllverbrennungsanlagen gibt es für verschiedene Zwecke in unterschiedlichen Größen und Ausführungen. Kleine Anlagen befinden sich in Krankenhäusern, um bakteriell kontaminierte Abfälle vor Ort beseitigen zu können. Zudem gibt es Anlagen für spezielle Zwecke wie die Klärschlammverbrennung. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Müll als Sekundärbrennstoff in Anlagen, die nicht zur Müllbeseitigung gebaut wurden, z. B. in Drehrohröfen der Zementindustrie. Der weitaus größte Anteil wird in großtechnischen Anlagen behandelt, wobei die frei werdende Energie in der Regel in Form von Fernwärme und/oder zur Stromerzeugung genutzt wird. Verbrennungsmethode ist meist die Verbrennung auf Ofenrosten, teilweise auch die Wirbelschichtfeuerung nach vorheriger Aufbereitung des Mülls. Pyrolyse- und Vergasungsanlagen oder das Thermoselectverfahren spielen bislang nur untergeordnete Rollen. ⓘ

Konditionierung

Zwischenlagerung und Vorbehandlung

Der angelieferte Müll aus verschiedenen Fuhren und Quellen wird zunächst in einer Mischanlage oder direkt im Müllbunker der Verbrennungsanlage deponiert, was zu einer Konditionierung des Mülls für eine verbesserte Stetigkeit des Brennwerts beiträgt. Ergänzend setzt man dem angelieferten Restmüll Ersatzbrennstoffe wie nicht recycelbare Kunststofffolien oder geschredderte Holzteile aus dem Sperrmüll zu. ⓘ

Pyrolyseanlagen

Die Verfahrensschritte Trocknung bis Entgasung werden technisch auch als Pyrolyse bzw. Entgasung bezeichnet. Die einzelnen Stufen können überlagernd in einer Brennkammer oder nacheinander in mehreren Reaktoren durchgeführt werden. Konventionelle Anlagen verfügen in der Regel nur über einen Brennraum, in dem die fünf Einzelschritte parallel ablaufen. Zudem gibt es Pyrolyse- und Vergasungsanlagen, in denen kein Restausbrand erfolgt und die damit genau genommen keine Müllverbrennungsanlagen sind, weil die entstehenden Gase anderen technischen Prozessen zugeführt werden. Weltweit gibt es aber nur wenige Anlagen, die die Pyrolyse-Verfahren großtechnisch einsetzen. ⓘ

Sondermüllverbrennungsanlagen (Drehrohrofen)

Funktionsprinzip Drehrohrofen ⓘ

Für die Verbrennung von Sonderabfällen, für die hohe Temperaturen notwendig sind, werden Drehrohröfen eingesetzt. Bei dieser Technik wird der Müll in das obere Ende eines schräg liegenden und sich langsam drehenden Zylinders gegeben. Die Länge eines solchen Drehrohrofens für die Abfallverbrennung beträgt bis zu 12 m, der Durchmesser liegt zwischen vier und fünf Metern. Dieses Rohr ist mit feuerfesten Steinen ausgekleidet, um eine hohe Temperatur von 1000–1300 °C aufrechterhalten zu können, denn bei der Verbrennung von besonders überwachungsbedürftigen Abfällen, die halogenorganische Stoffe enthalten, ist eine Mindesttemperatur von 1100 °C einzuhalten. Die Auskleidung schützt den äußeren Stahlmantel vor Korrosion und einer unzulässig hohen Temperatur. Das Drehrohr hat den Vorteil, dass Abfälle sehr unterschiedlicher Konsistenz und Stückigkeit verbrannt werden können; so kann die Aufgabe von Feststoffen, Schlämmen und Fässern bis zu 200 Litern erfolgen. Die Beheizung der Drehrohröfen erfolgt idealerweise mit heizwertreichen Lösemittelabfällen von mindestens 20.000 kJ/kg. ⓘ

Heizwert

Bei der Verbrennung von nicht vorbehandeltem Siedlungsabfall kann man in Deutschland von einem unteren Heizwert von 9–11 MJ/kg ausgehen. Unter Berücksichtigung aller Bilanzgrenzen und Wirkungsgrade der Teilverfahren in einer klassischen Müllverbrennungsanlage (Hauptkomponenten: Müllaufgabe; thermisches Hauptverfahren bestehend aus Feststoffausbrand auf einem Rost und Dampferzeugung in einem Wasserrohrkessel; Abgas- und Abwasserreinigung; elektrische Energieumwandlung aus dem Heißdampf) ließen sich so ca. 1,3 MJ bzw. etwa 0,36 kWh elektrische Energie pro kg feuchtem Abfall erzeugen. Obwohl dem Siedlungsabfall gemäß den Vorgaben des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes (§ 4 Abs. 1 KrW-/AbfG u. § 6 KrW-/AbfG) stofflich wiederverwertbare Inhaltsstoffe entzogen sind (z. B. sortenreine Kunststoffe, Papier, Glas) und die Grenze für eine energetische Verwertung von Abfallstoffen auf 11 MJ pro kg festgesetzt wurde (§ 6 Abs. 2 KrW-/AbfG), ist eine selbstgängige Verbrennung ohne Zusatzfeuerung möglich. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine „Mechanisch-Biologische Vorbehandlung“ (MBV) vorzuschalten, um beispielsweise heizwertarme, feuchte organische Abfälle abzutrennen und einer Kompostierung zuzuführen. Auch Inertstoffe werden auf diesem Wege abgetrennt. Der so erhöhte untere Heizwert der Restabfälle gestattet eine energetische Verwertung. In diesem Zusammenhang ist die thermische Behandlung von Rest- und Abfallstoffen eine technisch sinnvolle Ergänzung eines integrierten Abfallmanagementsystems für Siedlungsabfälle. ⓘ

Die bei der Verbrennung von Abfällen gewonnene Energie kann zur Stromerzeugung oder in thermischer Form (beispielsweise durch Fernwärme) genutzt werden. Die Energiebilanz der Herstellung eines Produktes mit der Energiebilanz der Verwertung in Beziehung zu setzen ist bei Siedlungsabfällen, die nicht sortenrein und sehr heterogen zusammengesetzt vorliegen, aufgrund multipler Bilanzgrenzen äußerst schwierig. Aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik kann niemals die gesamte im Müll enthaltene Energie in nutzbare Energie umgewandelt werden. Zudem treten bei jeder Energiewandlung auch Verluste auf, zum Beispiel in Form von Wärmeverlusten der in der Realität nie ganz adiabat ausführbaren Kessel und Feuerungstrakte. Darüber hinaus braucht eine Müllverbrennungsanlage einen Teil der erzeugten Energie zum Eigenbedarf. Somit kann durch die Müllverbrennung nur ein Teil derjenigen Energie wieder gewonnen werden, die in den Rohstoffen der Ausgangsprodukte steckte und bei deren Herstellung benötigt wurde. ⓘ

Ökologische Aspekte

Möglicher Aufbau einer Rauchgasreinigungsanlage ⓘ

Abgase

Da bei der Verbrennung des Mülls nicht bekannt ist, welche Inhaltsstoffe in welchen Mengen zu einem bestimmten Zeitpunkt verbrannt werden (kritisch sind beispielsweise PVC, Batterien und elektronische Bauteile, Lacke etc.), variiert die Zusammensetzung des Rauchgases und der Asche. Bei der Verbrennung entstehen neben Kohlendioxid und Wasser auch Kohlenmonoxid, Schwefeloxide, Stickoxide, aber auch Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) und Fluorwasserstoff (Flusssäure) sowie Quecksilber und schwermetallhaltige Stäube. In sehr geringen Konzentrationen entstehen auch hochtoxische Stoffe wie polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane. In der Vergangenheit wurde für die Ausbreitung der letztgenannten Stoffe in der Umwelt die Müllverbrennung ursächlich verantwortlich gemacht, jedoch teilte das Bundesumweltministerium in einer Pressemeldung 2005 mit, dass diese Aussage nicht mehr aktuell sei („Kamen 1990 ein Drittel aller Dioxinemissionen aus Müllverbrennungsanlagen, waren es im Jahr 2000 weniger als 1 %“). Allerdings wurde Kritik an dieser Sichtweise laut, weil die Abgasmessungen an Müllverbrennungsanlagen angeblich einen systematischen Fehler machen: Dioxin ist hydrophob, und da viel Wasserdampf in den Abgasen enthalten ist, drängen sich die Dioxinmoleküle an die mitausgestoßenen Staubpartikel. Gemessen werde allerdings nur die Dioxinkonzentration in der Luft. Dem wurde entgegengesetzt, dass die Schadstoffe gemessen würden, indem regelmäßig Rauchgasproben mitsamt allen Partikeln ausgeschleust und dann die enthaltenen Stoffe bestimmt werden. Die genaue Zahl und Vielfalt der in der Müllverbrennung entstehenden und von ihr freigesetzten Schadstoffe ist nicht bekannt. Grenzwerte gibt es lediglich für 40 bekannte luftgetragene Schadstoffe. Die Gefahr liegt darin, dass bei der Verbrennung von Müll sehr viele verschiedene Stoffe vorhanden sind. Aufgrund der Vielzahl der Stoffe kann die Gefährlichkeit einzelner nur im Spurenbereich auftretender Verbindungen kaum ermittelt werden. ⓘ

Aschen, Schlacken und Stäube

Müllverbrennungsanlage in Wuppertal 1980 ⓘ

Zu den festen Rückständen aus einer Müllverbrennungsanlage, ca. 30 % der verbrannten Abfallmenge, zählen Aschen und Schlacken der Abfallverbrennung sowie Abfälle aus der Rauchgasreinigung und der Abwasserreinigung und Filterstäube. Während des Verbrennungsprozesses, der Abgasreinigung und der Dampferzeugung entsteht eine Reihe von festen Endprodukten, von denen Schlacke den größten Anteil hat. 2002 wurden in den deutschen Müllverbrennungsanlagen ca. 3,4 Mio. Tonnen Schlacke produziert, wovon nach der Schlackenaufbereitung noch 2,9 Mio. Tonnen übrig blieben. Die Schlacke wird deponiert, zum Auffüllen von stillgelegten Minen benutzt oder als Baustoff für Dämme und Straßen recycelt. Des Weiteren entstehen Kessel- und Filterstäube, die ebenfalls auf Deponien oder in geschlossenen Bergwerken abgelagert werden. Außerdem werden Eisenschrott und NE-Metalle aussortiert sowie Gips gewonnen. ⓘ

In Österreich lag die maximale Behandlungskapazität der großen Abfallverbrennungsanlagen zur Verbrennung von Siedlungsabfällen und der heizwertreichen Fraktion bis Ende 2004 bei rund 1,6 Mio. t/Jahr. 2003 fielen aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen (ohne Anlagen zur Verbrennung von gefährlichem Abfall) rund 190.000 t/Jahr Grobasche (Schlacke) und 88.000 t/Jahr Flugasche an. Diese Mengen dürften sich bis zum Jahr 2010 auf rund 314.000 t/Jahr Grobasche (Schlacke) und rund 170.000 t/Jahr Flugasche erhöhen. ⓘ

In Österreich wird wegen der Vielzahl an Schadstoffen eine große Menge an Schlacken und Filterstäuben über Tage bzw. unter Tage deponiert. ⓘ

In Deutschland werden Filterstäube und die getrockneten Rückstände aus der chemischen Rauchgasreinigung fast ausschließlich in Salzbergwerken eingelagert. Die Verbrennungsschlacken mit den aufkonzentrierten Schadstoffen werden teilweise deponiert, jedoch häufiger als Füllmaterial in Salzstöcken und im Straßenbau verwendet. Die im Straßenbau eingesetzten MVA-Schlacken werden einem Eluat-Test unterzogen, bei dem einige Schadstoffe untersucht werden. ⓘ

In der Schweiz wird die Schlacke unter Tage gelagert. Vergütete Schlacke aus Kehrichtverbrennungsanlagen wird auch als Abdichtungsschicht für den Abschluss und die Rekultivierung von Deponieoberflächen verwendet. Filterstäube, Schlämme und Aschen werden nach Deutschland exportiert, wo sie etwa in den Untertagedeponien Herfa-Neurode und Zielitz eingelagert werden. ⓘ

Ressourcenschonung

Im Sinne des Kyoto-Protokolls sind zur Ressourcenschonung Techniken einzusetzen, die Rohstoffe schonen oder diese über ein Stoffstrommanagement sinnvoll verwerten. Nach der Ausschöpfung der Potentiale zur Abfallvermeidung und des stofflichen Recyclings kann übergangsweise eine thermische Verwertung von entsprechend aussortierten Siedlungsabfällen als Ersatzbrennstoff für fossile Rohstoffe eingesetzt werden, zum Beispiel in der Zementindustrie oder der Stahlherstellung, wo die Shredderleichtfraktion aus der Automobilverwertung als Reduktionsmittel den Steinkohlekoks substituiert. Dies erfordert allerdings entsprechende Rauchgasreinigungsanlagen. ⓘ

Im Zusammenhang mit dem noch in vielen Ländern üblichen Ablagern von unbehandelten Abfällen auf Deponien wird das Thema Abfallbergbau (engl. Landfill Mining) diskutiert. Dies soll das spätere Verwerten von heutzutage nicht rezyklierbaren Abfällen mit zukünftigen Technologien ermöglichen. ⓘ

Rechtliche Grundlagen und Grenzen

Europäische Union

Die Energieeffizienz einer Abfallverbrennungsanlage entscheidet nach der Abfallrahmenrichtlinie der Europäischen Union darüber, ob das dort angewandte Verfahren als energetische Verwertung oder als ein Beseitigungsverfahren anzusehen ist. Nach ihrer sogenannten Abfallhierarchie geht die Verwertung der Beseitigung vor mit entsprechenden Konsequenzen etwa für die Genehmigungsfähigkeit einer Anlage, eines Verfahrens oder einer Abfallverbringung. ⓘ

Deutschland

Für Müllverbrennungsanlagen gelten das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) und die nach ihm erlassenen Verordnungen. Danach bedürfen ihre Errichtung und ihr Betrieb regelmäßig einer solchen Genehmigung. 1990 sorgte das Inkrafttreten der Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe (kurz: 17. BImSchV) im Vergleich zu entsprechenden Regelungen der TA Luft für eine Verschärfung der zulässigen Emissionswerte. In ihrer aktuellen Form als Verordnung über die Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen enthält sie besondere Anforderungen an die Auslegung der Feuerung und gibt Grenzwerte für zulässige Emissionen vor. Die Emissionen müssen kontinuierlich überwacht und die Messergebnisse online an die zuständigen Behörden übertragen werden. Außerdem hat der Anlagenbetreiber jährlich die Messergebnisse zu veröffentlichen. ⓘ

Seit dem Inkrafttreten der sogenannten europäischen Verbrennungsrichtlinie gelten für Abfallverbrennungsanlagen und -mitverbrennungsanlagen (z. B. Kraftwerke, Zementwerke) teils die gleichen Emissionsgrenzwerte. Die 17. BImSchV musste entsprechend überarbeitet werden. Gleichwohl werden die gesetzliche Gleichbehandlung und auch die grundsätzlichen Vor- und Nachteile des Mülleinsatzes in Mitverbrennungsanlagen von Befürwortern und Gegnern kontrovers diskutiert, wobei unter anderem auch Ökobilanzen zur Bewertung herangezogen werden. ⓘ

Errichtete Müllverbrennungsanlagen im deutschsprachigen Raum

Deutschland

Die erste MVA Deutschlands, Hamburg 1895 ⓘ

Nach den gesetzlichen Vorgaben des KrWG dürfen in Deutschland nur Abfälle zur Beseitigung, die nicht auf andere Weise umweltverträglich verwertet oder behandelt werden können, in die Restmüllverbrennung gegeben werden. Die trotz der getrennten Erfassung und Sammlung noch anfallenden Hausrestmüllmengen und der Gewerberestmüll gehören hierzu. ⓘ

Die erste Müllverbrennungsanlage Deutschlands wurde ab 1893 am Hamburger Bullerdeich errichtet. 1894 begann der Probebetrieb, 1896 wurde der reguläre Betrieb aufgenommen. Die erste Münchner Anlage entstand um die Jahrhundertwende, die erste Berliner Anlage 1921. Die Schöneberger Müllverbrennungsanlage konnte die in sie gesetzten Hoffnungen aber nicht erfüllen, weshalb sich Müllverbrennung in Berlin erst nach dem Zweiten Weltkrieg etablierte. ⓘ

Bis 1998 wurden in Deutschland 53 Müllverbrennungsanlagen errichtet. Die Zahl stieg bis 2003 auf 61 an. Zu dieser Zeit plante man, weitere 15 Anlagen zu bauen, hauptsächlich in Ostdeutschland (insgesamt dann 76). Das Umweltbundesamt publiziert auf seiner Homepage eine Liste (Stand April 2016). Diese nennt 68 deutsche MVAs, die überwiegend Siedlungsabfälle verbrennen. ⓘ

Seit dem 1. Juni 2005 dürfen unbehandelte Restabfälle nicht mehr auf Deponien abgelagert werden. Eine Zeitlang stiegen die Preise für die Entsorgung von Misch- und Restabfällen stark an. Daher wurden viele Anlagen aus privatwirtschaftlichem Interesse gebaut. Diese Anlagen verbrennen überwiegend gemischte Gewerbeabfälle (siehe auch Ersatzbrennstoffkraftwerk). Später sanken die Entsorgungspreise wieder; es wurde sichtbar, dass es Überkapazitäten bei den MVAs gibt. Eine prognos-Studie von 2009, erstellt im Auftrag des NABU, sah Gefahren für stoffliches Recycling durch diese Überkapazität. „Heute werden zwei Millionen Tonnen Müll mehr Abfall nach Deutschland importiert als exportiert. Diese Menge entspricht der Kapazität von vier großen MVAs oder einem mit Müll beladenen Güterzug von 1000 Kilometer Länge.“ ⓘ

Schweiz

Die Anlage in Giubiasco (2014) ⓘ

In der Schweiz gibt es 30 Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA). Seit dem Jahr 2000 darf Siedlungsabfall in der Schweiz nicht mehr deponiert werden, sondern muss verpflichtend verbrannt werden. „5,5 Millionen Tonnen fallen in der Schweiz jedes Jahr an – jede Sekunde 174 Kilogramm. Das ergibt pro Person und Jahr 709 Kilogramm. Die Hälfte davon wird rezykliert.“ ⓘ

Im italienischsprachigen Kanton Tessin fehlte lange Zeit eine Anlage, weshalb der Kehricht entweder in andere Kantone gebracht oder vorübergehend abgelagert worden ist. In Giubiasco wurde eine neue Anlage gebaut und im Jahr 2009 in Betrieb genommen. ⓘ

Die KVA Josefstrasse in Zürich, welche seit 1904 besteht und somit die älteste Kehrichtverbrennungsanlage der Schweiz ist, wird voraussichtlich Ende März 2021 permanent stillgelegt. ⓘ

Österreich

Die von Friedensreich Hundertwasser gestaltete Müllverbrennungsanlage Spittelau ⓘ

In der Hauptstadt Wien existieren derzeit vier große Müllverbrennungsanlagen: Müllverbrennungsanlage Flötzersteig (1964), Müllverbrennungsanlage Spittelau (1971), Müllverbrennungsanlage Pfaffenau (2008) und mit dem Werk Simmeringer Haide (ehemals zu den Entsorgungsbetrieben Simmering gehörig, 1980) eine Klärschlamm- und Sondermüllverbrennungsanlage. Die von Fernwärme Wien GmbH betriebenen Werke produzieren jährlich neben rund 116 GWh elektrischer Energie etwa 1.220 GWh an Fernwärme, wobei 550.000 t Hausmüll, 180.000 t Klärschlamm und 90.000 t Sondermüll verbrannt werden. Dabei entstehen 190.000 t Asche, Schlacke, Schrott und Filterkuchen. Weitere Anlagen befinden sich in Arnoldstein (2004), Dürnrohr (2004), Lenzing (1998), Linz (2011), Niklasdorf (2004), Wels (1973, Neubau 1995) und Zistersdorf (2009). ⓘ

Auch in Österreich werden weitere Anlagen aufgrund des am 1. Januar 2009 in Kraft tretenden Deponieverbotes für unbehandelte Restabfälle geplant bzw. gebaut. ⓘ

Südtirol

In Bozen befindet sich die einzige Müllverbrennungsanlage Südtirols. Im Juli 2013 wurde eine neue größere Müllverwertungsanlage in Betrieb genommen, die Energie und Fernwärme für bis zu 20.000 Haushalte erzeugt. ⓘ

Alternativen zur Müllverbrennung

Die einfachste und beste Alternative zur Müllverbrennung ist es, so wenig Restmüll wie möglich anfallen zu lassen. Das geschieht durch die Verringerung der Abfallmengen (Abfallvermeidung) und durch die getrennte Sammlung der dennoch anfallenden Abfälle, sodass diese verwertet werden können. ⓘ

Bei einer Wiederverwertung z. B. von sortenrein vorliegenden Abfallstoffen können im Recycling neue Produkte erzeugt werden. Da die Sortenreinheit besonders bei Kunststoffen aus Siedlungsabfällen nur in seltenen Fällen gegeben ist, erfolgt hier entweder ein „Downcycling“ zu Produkten mit geringeren Materialanforderungen oder ein Materialrecycling nach erfolgter verfahrenstechnischer Aufbereitung. In einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sind daher nicht recyclingfähige Abfälle möglichst schon in der Produktion zu vermeiden. ⓘ

Da Abfälle in Deutschland nur bis zum 31. Mai 2005 unbehandelt deponiert werden durften, wurden Anlagen zur Abfallbehandlung errichtet. Es gibt verschiedene weitere Verfahren zur Abfallbehandlung, wie kalte Abfallbehandlungstechnologien, die von der Bundesregierung als gleichwertige Behandlungsanlagen statt der Müllverbrennung zugelassen wurden. ⓘ

Sonstiges

Die Konvention von London (1972), OSPAR und das Bamako-Übereinkommen beinhalten Verbote der Müllverbrennung auf hoher See und in Küstengewässern. ⓘ