Umwelteffekte durch Vergärung von organischen Abfällen

Die Biogastechnologie bietet durch die Vergärung von organischen Abfällen eine effiziente Nutzung und zugleich eine Lösungsmöglichkeit abfallwirtschaftlicher Probleme, leistet durch die Rückgewinnung von Nährstoffen und der Vermeidung von Treibhausgasemissionen einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zum Klimaschutz und vermeidet durch die Hygienisierung von bedenklichen Abfällen Kontaminationen der Umwelt.

Die Versorgung mit hochwertigen Lebensmitteln ist ein Grundbaustein eines gesunden und langen Lebens. An die landwirtschaftliche Produktion, der anschließenden Weiterverarbeitung, dem Handel bis hin zum Konsum werden daher sehr hohe Anforderungen gestellt. Obwohl in der Lebensmittelproduktion bereits heute sehr effizient darauf geachtet wird möglichst alle verwertbaren Bestandteile der Ausgangsstoffe zu Lebensmitteln zu verarbeiten, fallen zwangsweise Abfälle an. Der Begriff der Lebensmittelabfälle („food waste“ laut EU Parlament, 2017) bezeichnet generell Lebensmittel, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind, entweder in essbarem oder ungenießbarem Zustand, und die aus der Produktions- oder Lieferkette entfernt werden, um entsorgt zu werden. Dies schließt alle Phasen der Lebensmittelversorgungskette, einschließlich Primärproduktion, Verarbeitung, Herstellung, Transport, Lagerung, Einzelhandel und Verbraucherebene mit ein.

Abbildung 1 zeigt den prozentualen Anfall an Lebensmittelabfällen in den unterschiedlichen Phasen der Lebensmittelversorgungskette. Die größte Fraktion der Lebensmittelabfälle (rund 90 %) entsteht in den der Primärproduktion nachgelagerten Phasen und umfasst sowohl Neben- und Koppelprodukte, als auch Abfälle aus der Lebensmittelproduktion (Herstellung, Verarbeitung) und -konsumation. Bei den Abfällen handelt es sich unter anderem um Lebensmittel, die durch Verderb oder Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums nicht mehr verkauft werden können, um Zutaten, Schalen und Resten, die bei der Zubereitung von Speisen anfallen, sowie nicht gegessene Reste und verdorbenes Essen als Folge von Überkäufen.

Anteiliger Anfall von Lebensmittelabfällen

Schätzungen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) zufolge, geht weltweit ein Drittel der für den menschlichen Verzehr produzierten Lebensmittel verloren oder wird verschwendet. Dies entspricht etwa 1,3 Milliarden Tonnen pro Jahr. Hierbei muss jedoch beachtet werden, dass aus vielen Ländern keine ausreichenden Daten vorliegen, um eine genaue Quantifizierung zu ermöglichen und die tatsächliche Menge tendenziell höher liegen wird.

Berechnungen einer Studie (Zero Waste Europe) zufolge, fallen in Österreich 118,5 kg kommunale Lebensmittelabfälle, einschließlich der Gastronomie, pro EinwohnerIn und Jahr an. In Summe sind dies über 1 Mio. Tonnen an jährlichen Lebensmittelabfällen. Im europaweiten Vergleich liegt Österreich damit knapp über dem EU-Durchschnitt (116,7 kg pro EinwohnerIn und Jahr). Ergebnissen der Studie nach, werden allerdings nur knapp 20 % der anfallenden Lebensmittelabfälle aktuell erfasst.

Daten aus Bundesabfallwirtschaftsplan, Statusbericht 2021

Von den insgesamt ca. 4,5 Mio. Tonnen an Siedlungsabfällen der österreichischen Haushalte und ähnlicher Einrichtungen werden rund 1 Mio. Tonnen an organischen Abfällen (Biotonne, Grünabfälle) durch die getrennte Sammlung erfasst und in entsprechenden Einrichtungen verwertet. Zusätzlich fallen rund 135.000 Tonnen an Küchen- und Speisenabfällen aus Gastronomiebetrieben, dem Lebensmittelgroßhandel und Großküchen wie z. B. von Krankenhäusern, Mensen und Kasernen an. Aufgrund der Bedeutung der Lebensmittelproduktion und dessen Bedarf an entsprechenden Ressourcen wie Fläche und Energie sollten vor allem zwei Aspekte Beachtung finden: die Vermeidung von Lebensmittelabfällen bzw. die bestmögliche Rückführung von Lebensmittelabfällen in den Nähstoffkreislauf.

Gemäß der Abfallhierarchie (siehe Abbildung 2) des Bundes-Abfallwirtschaftsgesetz (AWG) sowie der Abfallrahmenrichtlinie der EU (2009/28/EG) sollten biogene Abfälle, wenn möglich getrennt erfasst und einer direkten oder indirekten Wiederverwendung zugeführt werden. Für viele Lebensmittelabfälle, vor allem für verdorbene oder hygienisch bedenkliche Speisereste, ist dies aber nicht immer möglich. Nach dem übergeordneten Ziel der Abfallvermeidung geht es daher bei der weiteren Behandlung von organischen Abfällen um deren möglichst sinnvolle Nutzung. Damit dies überhaupt erfolgen kann, ist eine getrennte Sammlung unerlässlich. Diese verringert das Restmüllaufkommen und damit die erforderliche Kapazität von Müllverbrennungsanlagen und Deponien. Zusätzlich können durch die getrennte Erfassung die organischen Abfälle einer stofflichen und energetischen Verwertung zugeführt werden und damit sowohl die enthaltenen Nährstoffe im Kreislauf geführt, als auch regenerative Energie erzeugt werden. Nach wie vor landen in Österreich jedoch jährlich mehr als 400.000 Tonnen biogener Abfälle im Restmüll und können somit keiner Verwertungsmöglichkeit zugeführt werden. In allen Bundesländern wurden im Herbst 2018 und Frühjahr 2019 Restmüllanalysen durchgeführt. Diese zeigen, dass noch ein enormes Potential an biogenen Abfällen in der Restmülltonne liegt. Zwischen 27,5 bis 38,8% sind demnach „biogene Abfälle“. Auch wurde deutlich, dass rund die Hälfte der in der Restmülltonne befindlichen Organik zu den „vermeidbaren Lebensmitteln“ zählt. Umgerechnet bedeutet dies eine vermeidbare Menge an Lebensmitteln von mindestens rund 200.000 ha Weizen.

Abfallhierarchie für Vermeidung und Behandlung von Lebensmittelabfällen

Hinsichtlich Verwertung bietet im Speziellen die Biogastechnologie einen deutlichen Vorteil. Biogasanlagen ermöglichen es bekanntermaßen, einen regenerativen, speicherbaren Energieträger zu erzeugen. Nebenbei produzieren sie aber auch wertvolle nährstoff- und humusreiche Düngemittel. Diese Wiedergewinnung von Nährstoffen neben der Energiegewinnung darf keinesfalls außer Betracht gelassen werden. Bedingt durch die Endlichkeit von Phosphor erhält die Nährstoffrückgewinnung immer mehr an Bedeutung.

Durch den Fermentationsprozess werden außerdem keimfähige Unkrautsamen und pathogene Mikroorganismen abgetötet. Mithilfe der Biogastechnologie erfolgt somit eine Hygienisierung der Abfälle.

Darüber hinaus reduziert die Biogaserzeugung Treibhausgas-Emissionen, indem fossile Energieträger und energieintensive Mineraldünger ersetzt werden. Zudem werden CH4-Emissionen in die Atmosphäre vermieden, die durch die Lagerung von organischem Material wie biogenen Abfällen entstehen (z. B. in Deponien oder offenen Lagunen). Obwohl die verschiedenen organischen Abfälle und Nebenprodukte, die in Biogasanlagen eingesetzt werden, unterschiedliche Energiegehalte aufweisen, können durchschnittlich etwa 150 kg CO2 Äquivalente pro Tonne vergorenem Bioabfall vermieden werden (Quelle: Biogas aus Bioabfall, FVB).

Energetisches Potenzial

Gemeinsam mit Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie sowie der Fleisch- und Milchverarbeitung haben organische Abfälle in Österreich ein enormes, zum Großteil noch ungenutztes Potenzial, um einer sinnvollen Verwertung zugeführt zu werden. Die Biogastechnologie bietet hierbei eine Lösungsmöglichkeit abfallwirtschaftlicher Probleme und erzeugt gleichzeitig einen erneuerbaren, speicherbaren Energieträger. Das durch die Fermentation entstehende Biogas kann zur Produktion von Ökostrom und Wärme bzw. Kälte verwendet werden. Durch die Aufbereitung vom Rohbiogas zu Biomethan und anschließender Einspeisung ins Gasnetz wird außerdem der Verbrauch an fossilem Erdgas substituiert. Einer Studie der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz zufolge, beläuft sich das technisch mögliche Potenzial auf rund 950 Mio. m3 Biomethan, welches rein aus organischen Abfällen und Reststoffen der Lebensmittelindustrie realisiert werden könnte. Eine detaillierte Aufstellung der einzelnen organischen Fraktionen und dem daraus technisch realisierbaren Potenzial an Biomethan zeigt Abbildung 3. Durch Vergärung der organischen Stoffe in Biogasanlagen und der Ausbringung des entstehenden Gärprodukts könnten zusätzlich 45 000 Tonnen an Nährstoffen in den Kreislauf rückgeführt werden, eine Nährstoffmenge, die einer möglichen Weizenproduktion von rund 1,2 Mio. Tonnen entspricht.

Nährstoffrückführung

Sämtliche im Substrat enthaltenen Nährstoffe verbleiben im Gärprodukt, das als Dünger oder Bodenverbesserer in Landwirtschaft, Landschaftsbau und Gartenbau verwendet wird. Auf diese Weise werden die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe geschlossen. Gärprodukte sind somit wichtige Humusquellen, um Fruchtbarkeit, Struktur, Aktivität, Atmung und Wassereinlagerungsvermögen des Bodens zu erhalten und diesen vor Erosion zu schützen. Im Vergleich dazu bauen Mineraldünger keinen Humus im Boden auf. Die Substitution von Phosphat- und Kalidüngemitteln ist sehr wichtig, da es sich um endliche Ressourcen handelt. Zusätzlich ist der Gehalt an Cadmium und Uran in mineralischen Düngemitteln hoch und wird bereits als problematisch angesehen.

Veröffentlicht am 01.04.2022