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Betrachtung von Schad- und Nährstoffen im Rahmen des
Biomasse-Asche-Monitorings (BAM)
sowie rechtliche Voraussetzungen für eine Ascheverwertung
Jan Schlegel, Roland Bischof, Thomas Hering, TLLLR
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1. Bisherige Arbeiten der TLL
2. Feuerungsanlagen im BAM
3. Rechtliche Rahmenbedingungen
4. Ergebnisse des Aschemonitorings
5. Auswahl für Kompaktierungs- u. Gefäßversuche
6. Zusammenfassung und Fazit
Gliederung
16.01.2019 Fachgespräch zur Verwertung naturbelassener Biomasseaschen –
Schlegel, J., Bischof, R., Hering, Th. 2
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1. Bisherige Arbeiten der TLL
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Anl.-
Nr.
Feuerungswärme-
leistung [kW th]
Regelbrennstoff Feuerungs-
system
1 950 Stroh (Ballen) Rost
2 800 Niedermoorbiomasse (Ballen/Häcksel) Rost
3 630 Landschaftspflegeheu (Ballen/Häcksel) Rost
4 550 Stroh (Ballen/Häcksel) Drehrohr
5 500 Miscanthus (Häcksel) Mulde
6 180 Stroh (Pellets) Mulde
7 19500 Holzhackschnitzel Rost
8 49800 Stroh (Ballen) Rost
9 (4) 550 Holzhackschnitzel Rost
10 (6) 160 Stroh (Pellets) Rost
11 (5) 600 Miscanthus (Häcksel) Mulde
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2. Feuerungsanlagen im BAM
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• Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)
• Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV)
• Düngemittelverordnung (DüMV)
• Bioabfallverordnung (BioAbfV)
• Abfallverzeichnissverordnung (AVV)
• Deponieverordnung (DepV)
Darin sind u.a. enthalten Anforderungen an:
• einsetzbare Brennstoffe
• anfallende Aschefraktionen
• Schadstoffgrenzwerte
• Mindestgehalte an Nährstoffen
• weitere Parameter (Korngrößen, Staubbindung)
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3. Rechtliche Rahmenbedingungen
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naturbelassene, pflanzliche Biomasse
Naturbelassenes Holz Halmgut
Stroh Sonstige
Miscanthus Niedermoorbiomasse Landschaftspflegeheu
3.1 einsetzbare Brennstoffe nach DüMV
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Aschefraktion
Brennraumasche
Rostasche
Muldenasche
Asche aus Rauchgasweg
1. filternde Einheit
Zyklonasche
Asche aus Rauchgasweg
sonstige filternde Einheiten
Gewebefilterasche
Elektrofilterasche
3.2 anfallende Aschefraktionen
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3.2 anfallende Aschefraktionen
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Brennraum- und Zyklonasche
Gewebefilterasche
3.2 anfallende Aschefraktionen
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anorganische Schadstoffe Kennzeichung Grenzwert
Arsen (As) 20 mg / kg TM 40 mg / kg TM
Blei (Pb) 100 mg / kg TM 150 mg / kg TM
Cadmium (Cd) 1 mg / kg TM 1,5 mg / kg TM
(Cd) für Düngemittel > 5 % P2O5 (FM) 20 mg / kg P2O5 50 mg / kg P2O5
Chrom (ges.) 300 mg / kg TM -
Chrom (CrVI) 1,2 mg / kg TM 2 mg / kg TM
Nickel (Ni) 40 mg / kg TM 80 mg / kg TM
Quecksilber (Hg) 0,5 mg / kg TM 1 mg / kg TM
Thallium (Tl) 0,5 mg / kg TM 1 mg / kg TM
organische Schadstoffe Kennzeichung Grenzwert
Perfluorierte Tenside (PFT) 0,05 mg / kg TM 0,1 mg / kg TM
Σ Dioxine & dl-PCB (WHO-TEQ2005) *
30 ng / kg TM 8 ng / kg TM*
* auf Grünland und bei Ackerfutter gelten 8 ng/kg TM
3.3 Schadstoffgrenzwerte nach DüMV
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anorganische Schadstoffe Kennzeichung Grenzwert
Arsen (As) 20 mg / kg TM 40 mg / kg TM
Blei (Pb) 100 mg / kg TM 150 mg / kg TM
Cadmium (Cd) 1 mg / kg TM 1,5 mg / kg TM
(Cd) für Düngemittel > 5 % P2O5 (FM) 20 mg / kg P2O5 50 mg / kg P2O5
Chrom (ges.) 300 mg / kg TM -
Chrom (CrVI) 1,2 mg / kg TM 2 mg / kg TM
Nickel (Ni) 40 mg / kg TM 80 mg / kg TM
Quecksilber (Hg) 0,5 mg / kg TM 1 mg / kg TM
Thallium (Tl) 0,5 mg / kg TM 1 mg / kg TM
organische Schadstoffe Kennzeichung Grenzwert
Perfluorierte Tenside (PFT) 0,05 mg / kg TM 0,1 mg / kg TM
Σ Dioxine & dl-PCB (WHO-TEQ2005) *
30 ng / kg TM 8 ng / kg TM*
* auf Grünland und bei Ackerfutter gelten 8 ng/kg TM
PAK (EPA 16) aus DepV 30 mg / kg TM
3.3 Schadstoffgrenzwerte nach DüMV
bzw. DepV
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3.4 Schadstoffgrenzwerte nach BioAbfV
Schadstoff 30 t TM / ha 20 t TM / ha
Blei (Pb) 100 mg / kg TM 150 mg / kg TM
Cadmium (Cd) 1 mg / kg TM 1,5 mg / kg TM
(Cd) für Düngemittel > 5 % P2O5 (FM) 50 mg / kg P2O5 50 mg / kg P2O5
Chrom (ges.) 70 mg / kg TM 100 mg / kg TM
Nickel (Ni) 35 mg / kg TM 50 mg / kg TM
Quecksilber (Hg) 0,7 mg / kg TM 1 mg / kg TM
Kupfer (Cu) 70 mg / kg TM 100 mg / kg TM
Zink (Zn) 300 mg / kg TM 400 mg / kg TM
• weitere Parameter mit Grenzwerten
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3.5 Mindestgehalte an Nährstoffen
Vorgaben relevanter Düngemitteltypen
Typenbezeichnung Mindestgehalt Toleranz
Kaliumdünger aus der
Aufbereitung von Aschen
10 % wsl. K2O 1 %-Punkt
Kalkdünger aus der
Verbrennung pflanzlicher Stoffe
15 % CaO i.d. TM. (MgO
darf mit angerechnet werden)
CaO 3 %-Punkte
MgO -2,5 % MgO +5 %
ges.: 4 % CaO+MgO
mineral. PK-Dünger bei
Verwendung von Aschen
2 % msl.
P2O5
3 % wsl. K2O
org. mineral. PK-Dünger (mit
mind. 10 % organ. Substanz)
0,5 % P2O5 1 % K2O
50 % des in % angegebenen
Gehaltes, max. 1 %-Punkt
org. mineral. P-Dünger (mit
mind. 10 % organ. Substanz)
3 % P2O5
50 % des in % angegebenen
Gehaltes, max. 1 %-Punkt
org. mineral. K-Dünger (mit
mind. 10 % organ. Substanz)
3 % K2O
50 % des in % angegebenen
Gehaltes, max. 1 %-Punkt
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Korngrößenverteilung für Kalkdünger aus der Verbrennung pflanzlicher
Stoffe:
• Siebdurchgang: 90 % < 6,3 mm, 70 % < 3,15 mm.
– Pflanzenverfügbarkeit
– gleichmäßigere Ausbringung
Abgabe in granulierter oder staubgebundener Form (gilt auch bei PK-Dünger).
Siebdurchgang bewertet nach der Staubbindung (Arbeitsschutz):
• < 0,1 mm max. 0,2 %
• < 0,05 mm max. 0,05 %
• < 0,01 mm max. 0,005 %
3.6 weitere Anforderungen der DüMV
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• bisher wurden 42 Ascheproben von 11 Anlagen analysiert (2017/2018), davon:
– 25 reine Brennraumaschen bzw. Mischungen mit Zyklonaschen (BA bzw. BZA)
– 2 Zyklonaschen (ZA)
– 9 Mischungen aus Zyklon- u. Filteraschen bzw. reine Filteraschen (ZFA bzw. FA)
– 3 Mischaschen aus allen Fraktionen (MA)
– 3 Sonderaschen (SoA, 2 Unterrostaschen, eine aufbereitete Asche)
4. Ergebnisse
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Anlagen- Nr. Anlagen- Nr. Anlagen- Nr.
2017 / 2018 2018 / 2019 2019 / 2020
An
za
hl
de
r A
sc
he
pro
be
n
BA bzw. BZA
ZA
ZFA bzw. FA
SoA
MA
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• Weitere Ascheprobenahmen und Analysen erforderlich (ca. 30 p.a.)
– Erhöhung des Stichprobenumfangs
– genauere Abbildung unterschiedlicher
o Brennstoffe bzw. -qualitäten
o Betriebsweisen (Lastzustände, Lastwechsel)
o Ergebnisse von Optimierungen
4. Ergebnisse
Dazu ist die Erweiterung
auf die ursprüngliche
Projektlaufzeit notwendig.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Anlagen- Nr. Anlagen- Nr. Anlagen- Nr.
2017 / 2018 2018 / 2019 2019 / 2020
An
za
hl
de
r A
sc
he
pro
be
n
BA bzw. BZAZAZFA bzw. FASoAMAgeplant BA bzw. BZAgeplant ZFA bzw. FA
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4.1 Bewertung der Aschen nach DüMV -
Schadstoffe
• bei ca. 90 % der Brennraumaschen keine Grenzwertverletzung (grüne Balken)
• deutlich erhöhte Schadstofffracht in Filteraschen
n = 25 n = 17 n = 10 n = 8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Cd
As
Pb
Crg
es
CrV
I
Ni
Hg Tl
PF
T
Dio
xin
e
PA
KEin
halt
un
g /
Üb
ers
ch
reit
un
g d
er
Gre
nzw
ert
e in
%
BA bzw. BZA
unauffällig kennzeichnungspflichtig grenzwertüberschreitend
Cd
As
Pb
Crg
es
CrV
I
Ni
Hq Tl
PF
T
Dio
xin
e
PA
K
ZFA bzw. FA
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4.2 Bewertung der Brennraumaschen bzw.
Mischungen mit Zyklonaschen nach DüMV
0,5 0,5
1,4
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Stroh LAPF-Heu Holz
8 8 7
Grenzwert 1,5 mg/kg
mg/kg Cadmium-Werte
8 15
30
0
50
100
150
200
250
300
350
Stroh LAPF-Heu Holz
8 8 7
Anzeigewert 300 mg/kg
mg/kg Chrom ges.-Werte
862
0,5 0,5
2,2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Stroh LAPF-Heu Holz
8 8 7
Grenzwert 2 mg/kg
mg/kg Chrom VI-Werte
n = n = n =
anorganische Schadstoffe
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• für Asche kein PAK- Grenzwert in
der DüMV in D (nur in DepV)
• jedoch in:
Österreich 6 mg/kg
Schweiz 4 mg/kg
organische Schadstoffe
4.3 Bewertung der BA bzw. BZA nach
DüMV bzw. DepV
0
5
10
15
20
25
30
35
Stroh LAPF-Heu Holz Stroh LAPF-Heu Holz
6 4 5 6 4 5
Dioxin-Grenzwert 30 ng/kg PAK-Grenzwert 30 mg/kg
n =
Dioxin(ng/kg)- und PAK(mg/kg)-Werte von Brennraum- u. Zyklonaschen
Grenzwert GW Ackerfutter / Grünland
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4.4 Bewertung der BA bzw. BZA nach
DüMV - Nährstoffe
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45Stroh LAPF-Heu Holz Stroh LAPF-Heu Holz
8 8 7 8 8 7
CaO + MgO ges. in % K2O wsl. in %
Kalkdünger min. K- Dünger
%
Mindestgehalt Mindestgehalt inkl. Toleranz
n =
Einhaltung der Mindestgehalte:
• Kalkdünger 61 % (vorrangig
Holzaschen)
• min. Kaliumdünger: 22 %
(ausschließlich Halmgutaschen)
Nährstoffwert bei Einhaltung der
Düngemitteltypen:
• Kalkdünger: 12 – 36 €/t (inkl.
Mg)
• min. K- Dünger: 50 – 96 €/t
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4.4 Bewertung der BA bzw. BZA nach
DüMV - Nährstoffe
Einhaltung der
Mindestgehalte:
• min. PK-Dünger 52 %
• org.-min. PK-Dünger:
100 %
Nährstoffwert bei
Einhaltung der
Düngemitteltypen:
• min. PK-Dünger:
30 – 124 €/t
• org.-min. PK- Dünger:
9 – 30 €/t
n =
0
5
10
15
20
25
Stro
h
LAP
F-H
eu
Ho
lz
Stro
h
LAP
F-H
eu
Ho
lz
Stro
h
LAP
F-H
eu
Ho
lz
Stro
h
LAP
F-H
eu
Ho
lz
8 8 7 8 8 7 8 8 7 8 8 7
K2O wsl. in % P2O5 msl. in % K2O ges. in % P2O5 ges. in %
min. PK- Dünger org. min. PK- Dünger
%
Mindestgehalt
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• sechs Aschen von relevanten Anlagen
– je 2x als Brennstoff Stroh, Landschaftspflegeheu, Holz
– 4 Heizwerke und 2 Heizkraftwerke
– 4 Anlagen mit Trockenentaschung, 2 mit Nassentaschung
5. Auswahl der Aschen für
Kompaktierungs- u. Gefäßversuche
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bei 68% (17 von 25 Aschechargen) Verwertung als Dünger möglich
(Einhaltung aller Kriterien nach DüMV)
8% verfehlen einen Grenzwert nur knapp
8% verfehlen den PAK –Grenzwert
100% lassen sich dem Düngemitteltyp org. min. PK-Dünger zuordnen
Einzelne Aschen erreichen höherwertige Düngemitteltypen: min. K-
Dünger, min. PK- Dünger
bei 64% Verwertung als Dünger laut BioAbfV (Einhaltung
Schadstoffgrenzwerte für 20 t/ha*a) möglich
16% verfehlen einen Grenzwert nur knapp
bei fünf von elf Anlagen besteht hinsichtlich der anfallenden Aschequalität
Optimierungsbedarf (Trennung der Fraktionen, Reduzierung Schadstofffracht)
Mischungen aus Zyklon- u. Filteraschen bzw. reine Filteraschen haben deutlich
erhöhte Schadstofffrachten
nicht als Dünger verwertbar
6. Zusammenfassung und Fazit
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Kontakt: Jan Schlegel
Naumburger Str. 98
07743 Jena
Tel.: 0361 57 40 41-459
Daten und Dokumente des TLLLR finden Sie jetzt direkt auf unserer
Homepage unter:
http://www.thueringen.de/th9/tlllr
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!