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BIOS beschäftigt sich seit seiner Firmengründung schwerpunktmäßig mit der nachhaltigen Nutzung von Biomasseaschen und arbeitet seither intensiv an der Entwicklung neuer und der Verbesserung bestehender Aschenutzungsmöglichkeiten. Das dabei aufgebaute Know-How garantiert die erfolgreiche Abwicklung von F+E- und Realisierungsprojekten zu diesem Themenschwerpunkt.
BIOS ist ein kompetenter Partner für die Durchführung von F+E-Projekten auf dem Gebiet der Biomasseaschenutzung sowie für die Planung und Umsetzung von Nutzungskonzepten für Biomasseaschen.
Tätigkeitsfelder
BIOS bietet folgende Dienstleistungen zum Thema Ascheverwertung an:
Branchen
BIOS führt Arbeiten im Bereich der Aschenutzung für folgende Auftraggeber / Kunden durch:
Hintergrund
Die energetische Nutzung von holzartiger Biomasse in Heizwerken und Heizkraftwerken in Österreich stieg zwischen 2005 und 2015 um etwa 39% an (Quelle: Energiebilanzdaten der Statistik Austria über den Bruttoinlandsverbrauch von holzartigen Brennstoffen in Österreich). Auch in anderen europäischen Ländern, wie z.B. Deutschland, Italien und in Skandinavien nimmt der Anteil an Biomasse an der Energieerzeugung zu. Daher kommt auch der Fragestellung nach einer nachhaltigen und kosteneffizienten Verwertung der Holzaschen und anderen Biomasseaschen, deren anfallende Mengen dementsprechend auch deutlich gestiegen sind, immer größere Bedeutung zu.
Die derzeitige Situation, dass die anfallenden Holzaschen zu einem großen Teil deponiert werden, ist vor allem vor dem Hintergrund, dass Holzasche einen wertvollen Sekundärrohstoff mit dünge- und bodenverbessernder Wirkung darstellt und auch in der Bauindustrie als Bindemittel eingesetzt werden könnte, als sehr unbefriedigend anzusehen. Laut einem Bericht des Umweltbundesamtes aus dem Jahre 2016 (Biomasseascheströme in Österreich) betrug der Gesamtascheanfall aus der energetischen Nutzung von fester Biomasse in Heizwerken und Heizkraftwerken (ohne Kleinfeuerungsanlagen) in Österreich im Jahr 2013 rund 133.000 t. Davon wurden etwa 58.300 t deponiert, wobei die Kosten für die Deponierung von Holzasche derzeit mehrheitlich zwischen 60 und 100 €/t (mit Spitzenwerten über 200 €/t) liegen. Dementsprechend hoch sind die jährlich für die Entsorgung von Holzaschen anfallenden Kosten.
Eine vermehrte stoffliche Nutzung von Holzaschen ist daher auch von hohem betriebswirtschaftlichem Interesse für die Branche der Biomasseheizwerks- und Biomasseheizkraftwerksbetreiber sowie von großem volkswirtschaftlichem Interesse.
Biomasseasche – ein wertvoller Sekundärrohstoff
Aschen aus der Verbrennung naturbelassener Biomasse enthaltenen wertvolle Pflanzennährstoffe und Bodenverbesserer wie K, P, Mg und Ca, weshalb ihre Ausbringung auf land- und forstwirtschaftliche Flächen zu einer Schließung der Mineralienkreisläufe erheblich beitragen kann. Aufgrund des relativ hohen Ca-Gehalts von Holzaschen (zwischen 20 und 35%) eignen sich diese, ähnlich wie Branntkalk, auch als Bindemittel zur Bodenstabilisierung.
Andererseits können Aschen aus der Biomasseverbrennung auch erhöhte Schwermetallkonzentrationen aufweisen. Daher ist eine Fraktionierung in wertstoffreiche und schwermetallarme Aschen, die sich für eine Nutzung in der Land- und Forstwirtschaft sowie in der Bauindustrie eignen, sowie wertstoffarme und schwermetallreiche Fraktionen, die deponiert werden müssen, von großer Bedeutung. Die Verteilung von Wertstoffen und Schwermetallen ist von der Art der Verbrennungstechnik (Rost- oder Wirbelschichtfeuerung) abhängig:
Vor diesem Hintergrund wird es deutlich, dass sich die Verwertung von Biomasseaschen hauptsächlich auf die Rost- und Zyklonflugasche aus Rostfeuerungen sowie die Flugaschen und unter gewissen Rahmenbedingungen auch die Bettaschen aus Wirbelschichtfeuerungen konzentrieren sollte.
Stand der Biomasseascheverwertung in Österreich
Die aktuell in Österreich umsetzbaren Verwertungsmöglichkeiten sind nachfolgend kurz beschrieben. Für einen allgemeinen Überblick über Biomasseascheverwertung in Europa, siehe Download #003: Possibilities of Ash Utilisation from Biomass Combustion Plants
Verwertung auf land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen:
Grundlage für die Verwertung in der Land- und Frostwirtschaft ist neben dem Abfallwirtschaftsgesetz mit den darauf basierenden Verordnungen (Abfallnachweisverordnung und Abfallbilanzverordnung) in Kombination mit dem Bodenschutzrecht der Bundesländer die „Richtlinie für den sachgerechten Einsatz von Pflanzenaschen zur Verwertung auf land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen“ (Pflanzenaschenrichtlinie ) des Fachbeirats für Bodenfruchtbarkeit und Bodenschutz, die seit 01.01.2011 in Kraft ist. Gemäß Richtlinie ist der Einsatz von Biomasseaschen unter folgenden Rahmenbedingungen zulässig:
Um eine problemlose Verwertung sicherzustellen, muss die bei der Verbrennung anfallende Pflanzenasche dem Land- oder Forstwirt in geeigneter Form zur Verfügung gestellt werden. Das heißt konkret (für eine Aschenutzung in Österreich):
Verwertung als Zuschlagsstoff in der Kompostierung
Grundlage für die Verwertung als Zuschlagsstoff ist neben dem Abfallwirtschaftsgesetz mit den darauf basierenden Verordnungen (Abfallnachweisverordnung und Abfallbilanzverordnung) die Kompostverordnung, die seit 2001 in Kraft ist. Gemäß Kompostverordnung ist der Einsatz von Biomasseaschen unter folgenden Rahmenbedingungen zulässig:
Eine "Mit"-Kompostierung hat gegenüber einer Direktausbringung folgende Vorteile:
Forschungsergebnisse aus dem weiter unten vorgestellten FFG-Branchenprojekt zeigen, dass Zuschlagsmengen von bis zu 8 Gew% FS ökologisch sinnvoll sind.
Seit 2020 wird an einer Novellierung der Kompostverordnung gearbeitet. Die auf EU-Ebene diskutierte Aufnahme von Asche, Biokohle und Struvit (einem aus Abwasser zurückgewonnenen phosphathaltigen Mineral) als erlaubte Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Düngemitteln (für Details siehe Abschnitt Zulassung als Düngemittel) in die EU Düngeproduktverordnung (FPR) (möglicher Beschluss 2021) wäre dann auch in einer Novelle der Kompostverordnung zu berücksichtigen.
Zulassung als Düngemittel
Seit der Novelle des Düngemittelgesetzes vom 25. April 2017 (BGBl. I Nr. 58/2017) sind Verbrennungsrückstände, sprich Aschen, nicht mehr vom Düngemittelgesetz ausgenommen. Das heißt, dass Holzaschen prinzipiell zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden dürfen, sofern sie den Bestimmungen des DMG 1994 und den darauf aufbauenden Verordnungen entsprechen.
Holzaschen können seither in Österreich als Düngemittel per Bescheid zugelassen werden. Im Zuge des Zulassungsverfahrens werden vor allem die chemischen Eigenschaften der Aschen (Schwermetalle, Nährstoffe, TOC-Gehalt, organische Schadstoffe) sowie die Ausgangsmaterialien (kein Altholz und andere Abfälle) für die Verbrennung geprüft. Als Anhaltswerte für eine prinzipielle Eignungsprüfung können die Grenzwerte der Pflanzenaschenrichtlinie herangezogen werden. Darüber hinaus muss zumindest ein Primär- (N, K, P) oder Sekundärnährstoff (Ca, Mg, Na, S) in relevanten Mengen vorhanden sein. Die in der Düngemittelspezifikation angegebenen Mindestgehalte an Primär- oder Sekundärnährstoffen müssen dann genau so wie die Grenzwerte für Schadstoffe gesichert eingehalten werden. Der Antragsteller (= Heizwerksbetreiber) muss sich beim Bundesamt für Ernährungssicherheit als Düngemittelinverkehrbringer registrieren lassen. Die als Düngemittel deklarierten und zugelassenen Aschen können dann jederzeit vom Bundesamt geprüft werden. Durch die geänderte Rechtslage ist es auch möglich, die Asche an Düngemittelhersteller abzugeben, die dann die Zulassung des Düngemittels übernimmt.
Der Vorteil eine Zulassung als Düngemittel liegt vor allem darin, dass die Asche ihren Abfallstatus verliert und somit leichter in den Verkehr gebracht werden kann. Land- und Forstwirte, die die Aschen auf ihren Feldern ausbringen, sind dann keine Abfallverwerter mehr und die Aschen können wie jeder andere Dünger ohne besondere Aufzeichnungspflichten für Abfälle ausgebracht werden.
Am 16.07.2019 ist die neue EU-Düngemittelverordnung ((EU) 2019/1009) in Kraft getreten (Umsetzung bis 16.07.2022). Auf Basis der Verordnung kann die Kommission im Rahmen von delegierten Rechtsakten Pflanzenasche und andere potenzielle Ausgangsstoffe (z.B. Struvit, ein aus Abwasser zurückgewonnenes phosphathaltiges Mineral, oder Biokohle) als zulässige Rohstoffe für Düngemittel (gelistet in Anhang II der Verordnung) aufnehmen. Die delegierten Rechtsakte für Pflanzenaschen, Struvit und Biokohle wurden der Düngemittel Expertengruppe in der Kommission im Herbst 2019 vorgestellt. Es wird aktuell über die Aufnahme dieser Rohstoffe als erlaubte Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Düngemitteln in die EU Düngeproduktverordnung (FPR) diskutiert. Eine Aufnahme dieser Sekundärrohstoffe als Ausgangsstoffe für Düngemittel auf EU-Ebene könnte 2021 beschlossen werden.
Verwendung als Zuschlagsstoff in der Zementindustrie
Grundlage für die Verwertung als Zuschlagsstoff sind neben dem Abfallwirtschaftsgesetz mit den darauf basierenden Verordnungen (Abfallnachweisverordnung und Abfallbilanzverordnung) die Genehmigungsbescheide der einzelnen Zementwerke, in denen die zugelassenen Zuschlagsstoffe festgelegt sind. Die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Biomasseaschen sind von den behördlichen Auflagen im Genehmigungsbescheid abhängig und variieren von Zementwerk zu Zementwerk.
Ausblick
Die bestehenden Verwertungswege werden zwar teilweise genutzt, dennoch wird mehr als die Hälfte der jährlich in Österreich anfallenden Biomasseaschen deponiert. Darüber hinaus gibt es einige vielversprechende neue Holzascheverwertungsverfahren (Einsatz im Forstwege- und Landwirtschaftswegebau, Einsatz als Bindemittel zur Bodenstabilisierung), die derzeit noch gar nicht in Österreich angewendet werden. Die Ursachen dafür sind vielfältig. Dies war in der Vergangenheit vor allem darauf zurück zu führen, dass relevante ökologische, logistische, verfahrenstechnische und auch wirtschaftliche Aspekte noch ungenügend berücksichtigt und erforscht wurden und somit auch die erforderlichen gesetzlichen Rahmenbedingungen in Österreich und auch auf EU-Ebene noch größtenteils fehlten. Die fehlenden Informationen bzgl. praxisnaher Holzascheverwertungsverfahren stellten das Haupthemmnis dar, da ohne diese Daten und Erkenntnisse keine gesetzlichen Rahmenbedingungen für diese Nutzungsmöglichkeiten definiert werden konnten.
Aus diesem Grund wurde unter der wissenschaftlichen Leitung von BIOS ein von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördertes Forschungs- und Entwicklungsprojekt durchgeführt, mit dem Ziel, bestehende Verwertungswege zu optimieren und neue Verwertungswege zu erforschen und zu entwickeln. Die wichtigsten Eckpunkte dazu sind nachfolgend aufgeführt.
FFG-Branchenprojekt „Entwicklung von innovativen Verfahren zur Holzascheverwertung“
Das FFG-Branchenprojekt wurde von BIOS gemeinsam mit dem Fachverband der Holzindustrie initiiert und wurde mit renommierten wissenschaftlichen Partnern sowie Partnern aus der Industrie durchgeführt.
Wesentliche Eckdaten des Projektes:
Das Projekt verfolgte folgende generelle Zielsetzungen:
Ein Hauptziel des beantragten Projektes war es, sinnvolle neue Verwertungsverfahren von Holzasche zu untersuchen, zu entwickeln und zu bewerten. In diesem Zusammenhang konzentrierten sich die Arbeiten auf die Untersuchung und technische, ökologische und ökonomische Bewertung der Möglichkeiten der Aschenutzung auf Energieholzflächen und im Forst- und Landwirtschaftswegebau sowie im Straßenbau. Für diese neuen Ascheverwertungsverfahren besteht ein sehr großes zukünftiges Potenzial, die Verfahren wurden bisher aber in Österreich noch nicht erforscht.
Neben neuen innovativen Verfahren zur Holzaschenutzung wurden auch bereits in der Praxis umgesetzte Verfahren wie der Einsatz als Zuschlagsstoff in der Kompostierung oder die Ausbringung im Forst genauer untersucht.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse des Projektes, dass die Verwertung von Holzaschen in der Land- und Forstwirtschaft oder im Forstwege- und Straßenbau sowohl technisch als auch wirtschaftlich sinnvoll und unter Einhaltung der vorgegebenen Rahmenbedingungen auch ökologisch verträglich ist. Die Grundlagen für eine verstärkte Nutzung und Verwertung von Holzaschen in Österreich sind somit gegeben. Werden alle Verwertungsmöglichkeiten ausgeschöpft, könnten bis zu 800.000 t Holzasche pro Jahr in Österreich verwertet werden, was den derzeit jährlichen Anfall an Holzaschen (ca. 133.000 t im Jahr 2013 laut Bericht des Umweltbundesamts 2016) um ein Vielfaches übersteigt. Dazu ist es aber notwendig, eine fachlich abgesicherte und einheitliche Vorgangsweise für die neu entwickelten Verfahren (Einsatz im Forstwege- und Straßenbau) in Österreich zu schaffen, und auch bestehende rechtliche Rahmenbedingungen wie die Kompostverordnung bzgl. zulässiger Aschezuschlagsmengen anzupassen.
Darüber hinaus wurden für einzelne relevante Themen der Holzascheverwertung FACT-SHEETS erstellt, in denen die wesentlichen Fragen und Antworten für Heizwerksbetreiber und potenzielle Verwerter zu folgenden Themen übersichtlich zusammengestellt sind:
Der wissenschaftliche Endbericht zum Projekt kann über den Österreichischen Fachverband der Holzindustrie (Anfragen an Dipl.-Ing. (FH) Rainer Handl unter handl@holzindustrie.at) bezogen werden.
Aufbauend auf den Projektergebnissen wird nun an der Vorbereitung einer Richtlinie, in der die technischen, ökologischen und rechtlichen Rahmenbedingungen für einen sachgerechten Einsatz von Holzaschen im Forstwege- und Straßenbau zur Bodenstabilisierung definiert sind, gearbeitet. Das Ziel dabei ist es, eine einheitliche und mit den Behörden abgestimmte Vorgangsweise für Heizwerksbetreiber und Verwerter zu schaffen und eine rasche Genehmigung sowie ein Ende des Abfallbegriffs für die als Baustoff/Bindemittel eingesetzte Holzasche zu erreichen.