Bestimmung der biogenen Kohlenstoffgehalte von Klärschlamm und Faulgas und Untersuchung von Abhängigkeiten zu Kläranlagen-Basisdaten, Abwasserwerten und Klärschlammzusammensetzung

Lorenz, Gesine D., Susanne Voerkelius and Stephan Huxol, 2022. Bestimmung der biogenen Kohlenstoffgehalte von Klärschlamm und Faulgas und Untersuchung von Abhängigkeiten zu Kläranlagen-Basisdaten, Abwasserwerten und Klärschlammzusammensetzung [online]. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt, 2022. Verfügbar unter: https://openumwelt.de/handle/123456789/7404

Abstract german

Die Studie untersucht anhand einer begrenzten Anzahl an Proben von Klärschlamm (20) und Faulgas (14) aus kommunalen Kläranlagen die Verteilung von biogenem und fossilem Kohlenstoff und mögliche Abhängigkeiten von Basisdaten der Kläranlagen. Die Bestimmung des biogenen Kohlenstoffanteils der Klärschlämme und Faulgase erfolgt nach Verbrennung zu CO2 über die Bestimmung der Kohlenstoff-14(14C)-Gehalte mit Flüssigszintillationsspektrometrie. Bei den Faulgasen wurde bereits vorhandenes CO2 mit in die Messung einbezogen, da auch dieses aus dem Abbau der organischen Fracht der Abwässer stammt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Klärschlämme aus kommunalen Anlagen mit untergeordneten gewerblichen Abwässern (<45 %, berechnet als mittlere Auslastung der Einwohnerwerte abzüglich der angeschlossenen Einwohnerzahl) ca. 80 % biogene Kohlenstoffanteile und Faulgase ca. 85 % biogene Kohlenstoffanteile aufweisen. Der fossile Kohlenstoff ist hierbei wahrscheinlich auf schwer abbau-bare synthetische Produkte bzw. fossile Rohstoffe zurückzuführen. Kommunale Abwässer mit hohem gewerblichen Anteil (>/= 45 %) können wesentlich geringere Anteile an biogenem Kohlenstoff aufweisen. Bestimmt wurden Anteile von ca. 28 bis 71 % im Klärschlamm und ca. 11 bis 88 % im Faulgas. Numerische Abhängigkeiten zwischen Parametern des Abwassers, der Klärschlämme, der Kanalisation, oder der Größe und Verfahren der Kläranlagen und dem Anteil an biogenem Kohlenstoff konnten nicht identifiziert werden. Charakterisierungen der Klärschlämme eines Klärwerks für den biogenen Kohlenstoffanteil anhand vorhandener Daten der Kläranlagen sind nur als grobe Unterteilung hinsichtlich starker Indirekteinleitungen (>7= 45 %) insbesondere aus Industrien der Gebiete Chemie, fossile Energieträger u.Ä. sowie untergeordneter Indirekteinleitungen der genannten Industrien möglich. Initiierung und Auftrag der Studie erfolgte durch das Umweltbundesamt Berlin (Deutsche Emissionshandelsstelle). Quelle: Forschungsbericht

Abstract english

Based on a limited number of samples of sewage sludge (20) and digester gas (14), derived from municipal waste water plants, the study analyses the distribution of biogenic and fossil carbon and potential dependencies of available data from the waste water plants. The biogenic carbon contents of the sewage sludge and digester gas samples were determined by ana-lysing the carbon-14 (14C) content by liquid scintillation spectrometry after combustion to CO2. Al-ready existing CO2 in the digester gas samples was included to the analysis as also this CO2 originates from the degradation of organic content of the sewage. The results of the study show that sewage sludge from municipal waste water plants with minor portions of industrial waste water (<45 %, calculated as mean capacity utilisation of population equivalents minus affiliated citizen number) contains about 80 % biogenic carbon, while the respective digester gas contains about 85 % biogenic carbon. Hereby, the portion of fossil carbon is presumably attributed to persistent synthetic products and fossil raw material. The sewage from municipal waste water plants with higher portions of industrial waste water (>/= 45 %) can show significant smaller portions of biogenic carbon. In sewage sludge from such waste water plants, biogenic carbon contents of about 28 to 71 % were determined, while the respective digester gas contained about 11 to 88 % biogenic carbon. The portions of biogenic carbon in the samples showed no numerical dependency to chemical parameters of the waste water and sewage sludge, nor any correlation to the respective sewer system, or the size or the operation scheme of the waste water plants. Characterizations of the sewage sludge respecting biogenic carbon content by available waste water plant data is only feasible by a coarse classification regarding waste water with higher portions of industrial waste water discharge (>/=45 %), especially from industries processing chemicals and fossil fuels, and waste water with less discharge from these industries. The study was initiated and commissioned by the German Federal Environment Agency Berlin (German Emissions Trading Authority). Quelle: Forschungsbericht

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