Müll rein, Megawatt raus

Ende Juni beschloss der Rat der Stadt Ottawa im kanadischen Bundesstaat Ontario ohne Gegenstimme den Bau eines neuen Kraftwerks. Die Anlage ist etwas ganz Besonderes: Sie soll aus 400 Tonnen Müll pro Tag insgesamt 21 Megawatt Nettoenergie erzeugen – genügend Strom, um 19.000 Haushalte zu versorgen. Statt den Abfall wie in gewöhnlichen Müllverbrennungsanlagen einfach zu rösten, setzt die Anlage auf ein ausgeklügeltes Vergasungssystem. Betreiber PlascoEnergy nutzt dazu elektrisch angeregte Plasmafackeln. Einige dieser Vergasungsanlagen wurden bereits in Europa und Asien gebaut, wo die Deponieprobleme größer und die Energiepreise stets höher waren als in Nordamerika. Das Projekt in Ottawa ist nun das erste in Kanada und den USA.

Die Genehmigung durch die Stadt Ottawa ist nur die letzte positive Entwicklung für die Technologie in Nordamerika. Ein weiteres Kraftwerk, entwickelt von Westinghouse Plasma, das sich an zwei ähnlichen Großanlagen in Japan orientiert, soll auf Hawaii entstehen – eine Schuldverschreibung in Höhe von 100 Millionen Dollar zur Finanzierung wurde gerade genehmigt. In der Region um Boston kann unterdessen der PlacoEnergy-Wettbewerber Ze-gen vermelden, dass er eine Pilotanlage mit einer Kapazität von 10 Tonnen pro Tag erfolgreich angefahren hat – hier setzt man statt auf Plasma allerdings auf geschmolzenes Eisen.

Die meisten Vergasungsanlagen setzen den Abfall extremer Hitze aus – und zwar in einer Umgebung, in der kein Sauerstoff existiert. Unter diesen Bedingungen zersetzt sich das Ausgangsmaterial zu einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid – Syngas, das sich in Turbinen und Motoren wirkungsstark verbrennen lässt. In Nordamerika konnte sich die Technik vor allem aufgrund der Kosten im Produktionsbetrieb nicht durchsetzen: Plasma-Anlagen nutzen starke elektrische Ströme, um ein superheißes Plasma zu erzeugen, das dann als Katalysator dient. Das Problem: Die dafür benötigte Energie lag manchmal nur wenig über dem Energie-Output. Aus diesem Grund nutzte man solche Anlagen vor allem dazu, Giftmüll und andere gefährliche Stoffe unschädlich zu machen. "Man hat über die Produktion von Strom gar nicht weiter nachgedacht", sagt Rod Bryden, Chef von PlascoEnergy.

Sein Unternehmen begann vor fünf Jahren nach Möglichkeiten zu suchen, dennoch festen Abfall in Energie umzuwandeln – und zwar mit Hilfe weniger heißer Plasmaflammen, die sich kostengünstiger und mit weniger Strombedarf erzeugen lassen. Entsprechende Simulationen sprachen für den Prozess. "Die Hitzemenge, die notwendig ist, um Gase und Feststoffe zu trennen, war wesentlich geringer als die, die man braucht, wenn man das Material gänzlich zerstören will", sagt Bryden. Dieses Modell wurde dann an einer 5-Tonnen-Anlage im spanischen Castellgali im laufenden Betrieb getestet, die zusammen mit dem örtlichen Müllkonzern Hera Holdings betrieben wird. Im Januar ging es dann mit einer 100-Tonnen-Demonstrationsanlage weiter, die in Zusammenarbeit mit der Stadt Ottawa entstand.

Der Vergasungsprozess unterteilt sich in mehrere Stufen. Als Erstes werden alle Metallteile aus dem Abfall entfernt und der Rest des Mülls dann in einen Shredder gegeben. Dieses Ausgangsmaterial erreicht dann eine Vergasungskammer mit Temperaturen um 700 Grad Celsius. Dadurch entsteht eine komplexe Mischung aus Gasen, die dann nach oben steigt und dort auf eine Plasmaflamme trifft, die mit 1200 Grad brennt – deutlich kühler als die 3000 bis 5000 Grad, die man zur Vernichtung von Giftmüll braucht. Das Plasma reduziert die komplexe Gasmischung zu einer einfachen Kombination aus Dampf, Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Außerdem sind noch Fremdstoffe wie Quecksilber und Schwefel enthalten, die mit einem daran anschließenden Reinigungssystem entfernt werden – auch Ruß wird so abgeschieden. Schließlich wird das fertige Syngas zu einem Verbrennungsgenerator geleitet, der Strom erzeugt.

Der Müll, der nicht gänzlich zu Gas wird, bildet eine feste Schlacke, die auf den Boden der Vergasungskammer fällt. Sie wird dann zu einer weiteren Plasmaflamme geschoben, die den möglicherweise vorhandenen, restlichen Kohlenstoff austreibt. Dann kühlt die Schlacke ab und wird zu Glas. Dieses Material kann dann mit Baustoffen vermischt und im Straßen- und Hausbau verwendet werden.

Der Vertrag mit der Stadt Ottawa besagt, dass PlascoEnergy die rund 125 Millionen Dollar an Baukosten für die Anlage übernehmen wird. Das Kraftwerk könnte innerhalb von drei Jahren ans Netz gehen. Die Stadt Ottawa bezahlt im Betrieb dann die Standard-Verkippungsgebühren – rund 60 US-Dollar pro Tonne.

Der PlascoEnergy-Konkurrent Ze-gen versucht unterdessen, den Umgang mit komplexem Haushaltsmüll zu vermeiden, in dem er einen einheitlicheren Brennstoff in seinen Anlagen verwendet. Die Firma hat für ihre Vergasungstechnik, die auf geschmolzenes Eisen setzt, sieben Patente beantragt, Ausgangsmaterial sind Holzabfälle aus dem Bau- und Abbruchgewerbe. Die zum Einsatz kommende Technik stammt dabei zum Teil direkt aus der Stahlindustrie, wo geschmolzenes Eisen bereits zum Abscheiden von Unreinheiten aus Erzen verwendet wird. Der Ze-gen-Tiegel wird denn auch wie üblich elektrisch beheizt.

Firmenchef Bill Davis schätzt, dass die komplette Anlage nur leicht größer sein wird als die von PlascoEnergy – und trotzdem soll sie 30 Megawatt statt nur 21 erzeugen. Außerdem habe das resultierende Syngas eine so hohe Qualität, dass es auch für andere Anwendungen nutzbar sei – etwa für die Herstellung von synthetischem Benzin, Diesel und anderen Raffinerieprodukten. (bsc)