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Fachinformationen: Deponiegas

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Fachinformationen: Deponiegas

 
Hier erhalten Sie weitere Informationen zum Bereich Deponiegas. Folgende Themen werden behandelt:

  • Eigenschaften
    Ausführungen zur Entstehung und Zusammensetzung sowie zum Langzeitverhalten und Gefährdungspotential von Deponiegas

  • Betrieb & Kontrolle
    Überblick über durchzuführende Arbeiten zur Optimierung der Deponieentgasung, Beschreibung der erforderlichen Messungen und Messgeräte

  • Altablagerungen
    Deponiegasproblematik bei Altablagerungen, Maßnahmen zur Erkundung und Bewertung der Gasphase, Überblick über mögliche Sicherungsmethoden


Eigenschaften

Hier erhalten Sie Informationen zu folgenden Themen:

  • Wie und unter welchen Voraussetzungen entsteht Deponiegas?

  • Woraus besteht Deponiegas im wesentlichen?

  • Welche Gefahren und Auswirkungen können von Deponiegas ausgehen?


Bei der Ablagerung von organischen Abfällen kommt es nach einer gewissen Anlaufzeit im Ablagerungskörper zu mehrstufigen biologischen Abbauprozessen. Als Endprodukt dieser mikrobiologischen Prozesse entsteht das sogenannte Deponiegas.

Zunächst findet über kurze Zeit eine aerobe Abbauphase statt. Hierbei nutzen Mikroorganismen den im Porenraum der Abfälle eingeschlossenen Sauerstoff zum Abbau der im Abfall vorhandene organische Masse. Durch den Einbau der Abfälle mit mechanischer Verdichtung mittels schwerer Geräte (Kompaktor) kann jedoch keine weitere Luft mehr in den Porenraum gelangen und der Sauerstoffgehalt nimmt rasch ab. Daher verlaufen die aeroben Prozesse nur mit schwacher Intensität und es werden auch lediglich leicht abbaubare Stoffe zu CO2 und Wasser unter Freisetzung von Wärmeenergie umgesetzt. Der CO2-Gehalt kann in dieser Abbauphase bis zu 20 % betragen.

Nach Zehrung des eingeschlossenen Luftsauerstoffes, i.d.R. ist dies ca. ½ bis 1 Jahr nach Ablagerungsbeginn der Fall, setzt der unter anaeroben Bedingungen ablaufende Hauptprozess der Deponiegasbildung ein. Hierbei werden die in den eingelagerten Abfällen enthaltene Biomassen, wie sie z. B. in Lebensmittelresten, Speiseabfällen, Grünabfällen, Papier, Stoffen, Hausabfällen etc. vorkommen, über einen mehrstufigen Abbau zu den Hauptabbauprodukten Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) umgesetzt. Der unter anaeroben Bedingungen ablaufende Abbau organischer Substanzen lässt sich durch nachfolgend dargestelltes 3-Stufenmodell beschreiben:





Bei der Hydrolyse werden Polysaccharide, Fette, Proteine und Zellulosen durch bakterielle Enzyme in ihre Grundbausteine Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren und Glyzerine aufgespalten.

Diese Ausgangsprodukte werden durch säurebildende (acidogene) Bakterien weiterverarbeitet zu organischen Säuren, niedermolekularen Alkoholen, Ammonium und Schwefelwasserstoff. Einige dieser Bakterienarten sind allerdings auch in der Lage, die o.g. Grundsubstanzen direkt in H2, CO2 und Essigsäure umzusetzen. Dieser Umbau der Grundbausteine wird als „Saure Gärung" bezeichnet. Die CO2 -Produktion in dieser Phase nimmt sprunghaft zu, dabei werden Sauerstoff und Stickstoff durch das Kohlendioxid verdrängt, ihr Gehalt nimmt ab.

Während der Methanbildung werden die Produkte der Sauren Gärung durch säureverarbeitende (acetogene) Mikroorganismen umgesetzt, wobei aus H2 , CO2 und Essigsäure direkt Methan (CH4) entsteht. Zur Methanbildung kommt es schließlich durch die Methanbakterien, die immer zusammen mit den acetogenen Bakterien vorkommen, da sie auf den von ihnen produzierten Wasserstoff angewiesen sind. In einem letzten Schritt des anaeroben Abbaus veratmen die Methanbakterien die Substrate der Hydrolyse und der Sauren Gärung (Acetat, Formiat, Methanol, Methylamine, CO2 und H2). Als Stoffwechselprodukt entsteht nun CH4. Die Emissionen von CO2 nehmen ab, die CH4-Konzentration erreicht Höchstwerte von 55-60 %. Die sogenannte Stabile Methanphase beginnt, wenn das Verhältnis von CH4 zu CO2 konstant bleibt. Im Idealfall liegen die Methangehalte bei 55-60 %, die Kohlendioxidanteile sollten 39-44 % betragen.

Bei sehr günstigen Voraussetzungen (zerkleinerter, durchmischter und durchfeuchteter Hausmüll) dauert die Hydrolyse ein paar Wochen, die Saure Gärung einige Monate. Die stabile Methanphase tritt nach 1-2 Jahren ein.



Betrieb und Kontrolle

Hier erhalten Sie Informationen zu folgenden Themen:

  • Hinweise und Empfehlungen zu einem effizienten Betrieb der Entgasungsanlage?

  • Wie werden FID- Begehungen durchgeführt?

  • Allgemeine Informationen zu messtechnischen und analytischen Fragestellungen?



Wirkungs- und Fremdkontrolle der Deponieentgasung

Im Anhang C der TA Siedlungsabfall (TASI) "Deponiegaserfassung, -behandlung und -untersuchung bei Altdeponien" wurden Anforderungen für Ausführung und Betrieb der Deponiegasfassung sowie der erforderlichen Gasuntersuchungen und Wirkungskontrollen der Entgasung festgeschrieben.

Im einzelnen heißt es:
"Der Gasaustritt über die Deponieoberfläche und die Migration in das Deponieumfeld sind zu unterbinden, zumindest aber so zu minimieren, dass keine schädlichen Auswirkungen zu befürchten sind."

Zur Überprüfung dieser Zielsetzung wird die Durchführung einer Fremdkontrolle durch eine fachkundige Stelle gefordert. Bei offenen Deponien oder Deponieabschnitten soll diese Fremdkontrolle vierteljährlich erfolgen. Endabgedeckte und abgedichtete Deponien sind darüber hinaus im Rahmen der Fremdkontrolle halbjährlich mittels FID zu überwachen. Eine genaueres Anforderungsprofil an die Art der durchzuführenden Messungen und die ein- zusetzenden Messgeräte ist in der TASI nicht enthalten.

Nach GUV 17.4 ist die Gaskonzentration an Gaskollektoren mit auf Funktionsfähigkeit geprüften Gaswarngeräten regelmäßig zu überwachen, um das Entstehen explosionsfähiger Atmosphäre zu verhindern. Die Forderung nach regelmäßiger Überwachung ist z. B. erfüllt, wenn

- die Gaskonzentration mit ortsfesten Gaswarngeräten kontinuierlich oder
- mit nicht ortsfesten Gaswarngeräten mindestens wöchentlich

überwacht wird. Sind Messstellen zur Kontrolle der Gaswanderung in der Nähe von Betriebsgebäuden eingerichtet, ist dort die Gaskonzentration regelmäßig, aber zumindest monatlich, bei besonderen Gefährdungen in kürzeren Zeitabständen, zu überwachen.

Hintergrund dieser Forderungen nach TASI und GUV 17.4 ist die Gewährleistung eines optimierten Entgasungsbetriebes. Der Betreiber ist also verpflichtet eine ständige Überprüfung der Anlage durchzuführen um die Wirksamkeit der Entgasungsmaßnahme zu dokumentieren. Bei den nach TASI geforderten Kontrollmaßnahmen wird unterschieden in Eigen- und Fremdkontrollen, wobei genauere Ausführungen über die Inhalte dieser Kontrollmaßnahmen nicht gegeben werden. Im folgenden wird daher ein in der Praxis bewährtes abgestuftes Arbeitsprogramm zur Durchführung der Eigen- und Fremdkontrollen vorgestellt. Zielsetzung der Fremdüberwachung ist hierbei eine sinnvolle Ergänzung der Eigenkontrollen zu ermöglichen und für diese durch Prüfung der aufgenommenen Messdaten und der eingesetzten Messgeräte eine externe Qualitätssicherung zu gewährleisten. Darüber hinaus können im Umfang der Fremdkontrolle noch weitere nicht durch den Deponiebetreiber realisierbare Messungen, wie z.B. die Durchführung der geforderten Abgasmessungen oder Kamerabefahrungen von Gasbrunnen enthalten sein.


Arbeitsprogramm Eigenkontrolle

Im Rahmen der wöchentlich durchzuführenden Eigenkontrollen werden in den Gassammelstationen und der Verdichterstation die in den Sammelleitungen der Gaskollektoren herrschenden Unterdrücke und Gaszusammensetzungen ermittelt. Letzteres erfolgt mit Hilfe von direktanzeigenden vor-Ort- Analysatoren mit Messkanälen für Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) auf IR-Basis oder mittels Wärmeleitfähigkeitsmessung sowie Sauerstoff (O2) mit chemischer Messzelle oder Paramagnetismus. Treten bei diesen Messungen Änderungen der Methankonzentration > ±3 % oder wird ein Anstieg der Sauerstoffkonzentrationen ermittelt, sollte eine Kontrollmessung des Gasvolumenstromes erfolgen. Da die Messung des Gasvolumenstromes relativ ungenau und in vielen Fällen auf Grund falsch dimensionierter Messstellen kaum möglich ist, erscheint es ausreichend, wenn die Messung des Gasvolumenstromes monatlich durchgeführt wird. Da die Volumen- ströme auf den Normzustand umgerechnet werden müssen, ist neben der Ermittlung der Gasgeschwindigkeit noch die Gastemperatur an der Messstelle zu erfassen. Bei Bedarf sollte eine Einstellung der Absaugraten erfolgen.


Arbeitsprogramm Fremdkontrolle

Im Rahmen der vierteljährlichen Fremdkontrolle wird ebenfalls das Arbeitsprogramm der Eigenkontrolle erbracht. Nach Bedarf wird hierbei die Einstellung der aus den Einzelbrunnen abgesaugten Gasmengen in Absprache mit dem Betriebspersonal optimiert. Zusätzlich erfolgt einmal jährlich in jeder Gassammelleitung eine Bestimmung der Einzelparameter CH4, CO2, O2 und N2 mittels direkt anzeigendem Messgerät und zusätzlich mittels Gaschromatograph. Durch die gaschromatographische Analytik ist eine direkte Bestimmung des Stickstoffanteils möglich und eine im Vergleich zu den IR-Messungen höhere Messgenauigkeit erreichbar.

Der Grund für diese Vorgehensweise liegt darin, dass das Eindringen von Luft in den Deponiekörper, z.B. bei zu starker Absaugung, im Anfangsstadium nur an der N2 Konzentration erkennbar ist. Der in der Luft enthaltene O2-Anteil bewirkt im Deponiekörper eine Oxidation des CH4- Anteils. Bei fortschreitender Übersaugung kann dann in einer späteren Phase ein deutlicher O2-Anstieg festgestellt werden. Bei Erreichen dieses Zustandes liegt allerdings bereits eine nicht reversible Beeinflussung der Gasbildung vor, welche durch eine rückgehende Gasmenge gekennzeichnet ist.

Neben den beschriebenen Gasmessungen werden im Rahmen der Fremdkontrolle alle Einzelkollektoren und Schachtbauwerke (z.B. Kondensatabscheider) begangen und einer visuellen Sichtprüfung unterzogen. In diesem Rahmen wird auch direkt an den Gasbrunnen die Gaszusammensetzung mit vor-Ort Analysatoren überprüft. Treten hierbei relevante Abweichungen zu den Messungen in der Sammelstation auf, erfolgt am entsprechenden Gasbrunnen ebenfalls eine gaschromatographische Analytik der Hauptkomponenten. Durch die gleichzeitige Messung am Brunnen und am Gassammelbalken ist die Funktionsprüfung der Gassammelleitung gewähr- leistet. Mindestens im jährlichen Rhythmus erfolgt eine Lotung der Gasbrunnen zur Ermittlung der wirksamen Filterrohrlänge und eines evtl. Wassereinstaus. Durch diese Vorgehensweise können Unregelmäßigkeiten bzw. Missstände, wie sie in der nachstehend Abbildung dargestellt sind, frühzeitig erkannt und unterbunden werden.



Weitere Leistungen, die im Rahmen der Fremdkontrolle optional enthalten sein können, sind die Durchführung der im Halbjahresturnus erforderlichen FID-Begehung oder eine Schulung des Betriebspersonals. Nach BGR 128 darf der Betrieb von Entgasungsanlagen nur durch sachkundiges Betriebspersonal erfolgen, welches jährlich über die Gefahren im Umgang mit Deponiegas und Maßnahmen zu deren Abwendung zu unterweisen ist. Durch eine gemeinsame exemplarische Durchführung der Mess-, Kontroll- und Einstellarbeiten am Entgasungs- system können mögliche Fehlerquellen und Schwachstellen aufgezeigt und Maßnahmen zur Qualitätssicherung der Eigenkontrollen erarbeitet werden.

Die im Rahmen der Eigenkontrolle durch das Betriebspersonal erfassten Messdaten werden einer Plausibilitätskontrolle unterzogen und es erfolgt eine Funktionsprüfung und Kalibrierung der Messgeräte des Deponiebetreibers.


Sicherheitstechnische Abnahme bzw. jährliche sicherheitstechnische Überprüfung

Bei der sicherheitstechnischen Abnahme erfolgt eine Funktionsprüfung der sicherheitstechnisch relevanten Messeinrichtungen und Abschaltvorgänge. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine Funktionsprüfung der Temperatur-, Druck- und Füllstandsüberwachungen sowie der Gaswarneinrichtungen und der technischen Lüftung. Des weiteren wird überprüft, ob technische Änderungen an der Entgasungsanlage vorgenommen wurden bzw. neue sicherheitstechnische Erkenntnisse eine Anpassung der Anlage erfordern.


FID Messungen

Weitere Leistungen, die im Rahmen der Fremdkontrolle optional enthalten sein können, sind die Durchführung der im Halbjahresturnus erforderlichen FID-Begehung.



Altablagerungen

Hier erhalten Sie Informationen zu folgenden Themen:

  • Vorgehensweise zur Erkundung der Deponiegassituation an Altablagerungen?

  • Bewertung des Gashaushaltes nach Leitfaden Deponiegas?

  • Informationen zur Belüftung von Altablagerungen?



Erkundung des Gashaushaltes bei Deponien und Altablagerungen

Im Rahmen von Gefährdungsabschätzungen bei Altablagerungen oder bei Überlegungen zur Wiedernutzung von ehemaligen Ablagerungs- flächen sind mögliche Gefährdungen durch Deponiegas zu beachten. Um eine einheitliche und damit vergleichbare Vorgehensweise zur Ermittlung und Beurteilung dieser Gefahren zu ermöglichen, wurde durch die Ingenieurgruppe RUK, Prof. G. Rettenberger und Dipl.-Ing. Urban-Kiss GbR im Auftrag der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württem- berg (LfU) eine Arbeitsmethodik entwickelt. Diese wurde 1992 als Bd. 10 des Altlastenhandbuches Baden-Württemberg unter dem Titel "Der Deponiegashaushalt von Altablagerungen - Leitfaden Deponiegas" von der LfU veröffentlicht.

Bei dieser Arbeitsmethodik wird zur Ermittlung und Beurteilung der Gefahrensituation durch Deponiegas die Altablagerung in einer ersten Bearbeitungsstufe einer charakteristischen Gasphase zugeordnet. Diese Zuordnung erfolgt in erster Näherung auf der Basis einfacher, deponiespezifischer Kenndaten, die häufig schon aus der historischen Erkundung bekannt oder hinreichend genau abgeschätzt werden können. Hierbei handelt es sich um

  • das Alter der Ablagerung,
  • die Ablagerungsgröße,
  • die Verfüllmächtigkeit,
  • die vermutete Abfallzusammensetzung und
  • die Einbauart der Abfälle.


Anhand der genannten Kriterien kann dann mit Hilfe des Formblattes zur Typisierung von Altablagerungen eine Abschätzung der zu erwartenden Gasphase erfolgen. Diese Gasphasen stehen in engem Zusammenhang zum Emissionsverhalten der Ablagerung und damit zur vorhandenen Gefährdung. Deshalb kann nach Ermittlung bzw. Abschätzung der Gasphase eine erste theoretische Bewertung der örtlichen Gefahrensituation vorgenommen werden, so dass über die Erforderlichkeit und Art technischer Erkundungen entschieden werden kann.

Die einzelnen Gasphasen sind nicht nur gekennzeichnet durch unter- schiedliche Gasproduktion, sondern unterscheiden sich wesentlich in der Zusammensetzung der Hauptgase Methan (CH4), Kohlenstoffdioxid (CO2), Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2). Dieser Tatsache Rechnung tragend ergeben sich in Abhängigkeit der erwarteten Gasphase für die technische Erkundung unterschiedliche Untersuchungsstrategien. Die Art der jeweils anzuwendenden Untersuchungsmethode richtet sich hierbei nach dem Untersuchungsziel, den örtlichen Verhältnissen und der Gasphase. Nachstehende Abbildung zeigt, welche Untersuchungsmethoden im Rahmen der messtechnischen Überprüfung in Abhängigkeit der nach o.g. Formblatt vorgenommene Einstufung in eine Gasphase anzuwenden sind.




Die Durchführung technischer Erkundungsmaßnahmen kann in folgenden Fällen erforderlich werden:


a) Untersuchungen zur Gefährdungsabschätzung

  • Charakterisierung des Gashaushaltes in der Altablagerung:

    • Findet noch eine Gasbildung statt?

    • Wie ist die Gaszusammensetzung?

    • Wie ist die Temperatur und der Gasdruck?


  • Ermittlung der standortspezifischen Situation:

    • Kommt es zu Gasemissionen in den Luftraum oder Migrationen in den Untergrund und wie hoch sind diese?

    • Führen die Gasemissionen bzw. -migrationen zu einem Transport bzw. Eintrag in gefährdete Bereiche?




b) Sanierungsuntersuchung

  • Grundlagenermittlung für die zu ergreifenden Maßnahmen, z. B.:

    • Sind Schutz-, Beschränkungs- und Kontrollmaßnahmen erforderlich?

    • Sind Abdichtungsmaßnahmen erforderlich?

    • Ist eine passive Entgasung ausreichend?

    • Wie ist das Entgasungssystem zu dimensionieren?

    • Kann das Gas verwertet werden?

    • Über welchen Zeitraum ist die Anlage zu betreiben?




Gasphasen

Änderung der Deponiegaszusammensetzung mit rückgehender Gasproduktion:

Über einen Zeitraum von ca. 25 bis 35 Jahren betrachtet ändert sich nicht nur die aktuell gebildete Gasmenge, sondern auch die Zusammensetzung des Gases. Daher lässt sich Deponiegas in unterschiedliche Phasen unterteilen, welche durch spezifische Konzentrationsverhältnisse der Hauptkomponenten gekennzeichnet sind. Nachfolgend werden die durch Prof. G. Rettenberger im Auftrag der Landesanstalt für Umweltschutz erarbeiteten charakteristischen Merkmale der Gasphasen beschrieben. Dabei wurden die Merkmale gegenüber der Darstellung des im Jahr 1992 veröffentlichten Leitfadens Deponiegas [Bd. 10 Altlastenhandbuch Baden-Württemberg] entsprechend neuerer Erkenntnisse fortgeschrieben.



Die einzelnen Gasphasen lassen sich hierbei wie folgt charakterisieren:

Aerobe Phase (Phase I), Saure Phase (Phase II) und Instabile Methangärung (Phase III)
Diese Phasen treten zu Beginn der Gasentwicklung auf und sind auf Grund der geringen Gasmenge bei der Deponiegasproblematik an Deponien ohne Bedeutung. Allerdings weist Deponiegas in der sauren Phase und der instabilen Methangärung ein sehr hohes Geruchspotential auf. Hinsichtlich der Klimarelevanz sind auch die hohen Ammoniakkonzentrationen von Bedeutung.

Stabile Methanphase (Phase IV)
Die Stabile Methanphase wird in der Regel etwa 1/2 bis 3 Jahre nach Ablagerungsbeginn erreicht. Die Gasbildung ist hier am höchsten. Die Methan-Konzentration liegt bei etwa 59 Vol.-%, die Kohlenstoffdioxid- Konzentration bei etwa 41 Vol.-%. Gegen Ende der Phase ist ein Anstieg der Methan-Konzentration und ein Absinken der Kohlenstoffdioxid- Konzentration zu beobachten. Das Verhältnis Methan zu Kohlenstoffdioxid kann Werte um 1,5 erreichen. In dieser Phase bildet sich im Innern, sofern keine aktive Entgasung stattfindet, ein leichter Überdruck aus. Somit kann Außenluft nicht in den Ablagerungskörper eindringen. Kennzeichnend für dieses Stadium, sofern Oberflächenabdichtungen oder Entgasungsmaß- nahmen dies nicht verhindern, sind hohe Emissionswerte (FID- Messwerte) an der Oberfläche. Gefahren durch Deponiegas können sich innerhalb und außerhalb des Ablagerungskörpers ergeben.

Langzeitphase (Phase V)
Die Langzeitphase ist durch eine Methan-Konzentration von deutlich über 60 Vol.-% bei entsprechend verringerter Kohlenstoffdioxid- Konzentration gekennzeichnet. Das Verhältnis Methan zu Kohlenstoffdioxid kann Werte bis 4 erreichen, was vermutlich u.a. auf ein Auswaschen von Kohlenstoffdioxid zurückzuführen ist. Ebenso wie bei der Stabilen Methanphase (Phase IV) ist typisch, dass durch die noch ausgeprägte Gasentwicklung ein Druckgefälle zur Umgebung besteht. Damit ergibt sich eine zur Stabilen Methanphase (Phase IV) vergleichbare Situation. Deponiegas strömt aus und es erfolgt kein Eintrag von atmosphärischer Luft in den Ablagerungskörper. In dieser Phase können mit dem Flammenionisationsdetektor (FID) noch beträchtliche Emissionen detektiert werden. Gefahren durch Deponiegas können innerhalb und außerhalb der Altablagerung gegeben sein.

Lufteindringphase (Phase VI)
Die Lufteindringphase ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbildung so stark abgenommen hat, dass Luft in die Altablagerung eindringen kann. Typisch für diese Phase ist das Auftreten von Stickstoff und das nahezu vollständige Fehlen von Sauerstoff. Bei weit fortgeschrittener Lufteindring- phase (Phase VI) kann ein Stickstoffanteil um 30 Vol.-% auftreten. Dementsprechend kann Methan bis auf Werte um 10-15 Vol.-% und Kohlenstoffdioxid auf Werte um 20 Vol.-% absinken. Das Verhältnis Methan zu Kohlenstoffdioxid entspricht anfangs der fortgeschrittenen Langzeitphase und sinkt gegen Ende deutlich ab. Die im Ablagerungskörper auftretende Verdünnung des Deponiegases mit Luft ist weder zeitlich noch örtlich homogen. Deshalb können in Randbereichen schon deutliche atmosphärische Einflüsse festgestellt werden, während Innenbereiche noch unbeeinflusst sind. Die Gasentwicklung ist so weit zurückgegangen, dass ein Gasüberdruck und infolgedessen ein Gasaustrag praktisch nicht mehr gegeben ist. Methan kann nur noch in größeren Tiefen festgestellt werden. Gefahren durch Deponiegas beschränken sich auf das Innere des Ablagerungskörpers.

Methanoxidationsphase (Phase VII)
Die Methanoxidationsphase ist dadurch gekennzeichnet, dass infolge der weiter zurückgegangenen Gasentwicklung verstärkt Luft in den Deponiekörper eindringt und Methan durch methanotrophe Bakterien zu Kohlenstoffdioxid oxidiert wird. Dieser Vorgang verschiebt das Verhältnis Methan zu Kohlenstoffdioxid auf Werte unter 1. Sauerstoff tritt deutlich auf (bis 5 Vol.-%). Das Verhältnis Sauerstoff zu Stickstoff weicht erheblich von dem der Luft ab. Der Vorgang der Methanoxidation vollzieht sich von außen nach innen, so dass Methan nur noch in größeren Tiefen vorhanden ist, wobei auch hier - wie bei der Lufteindringphase (Phase VI) - eine ungleiche räumliche und zeitliche Verteilung zu beobachten ist. In dieser Phase sind keine Deponiegasemissionen in den Luftraum mehr messbar. Aufgrund der Verminderung der brennbaren Komponente Methan nimmt die Gasgefahr, die nur noch auf das Innere der Ablagerung beschränkt ist, weiter ab.

Kohlenstoffdioxidphase (Phase VIII)
In dieser Phase geht die Methan-Konzentration gegen Null und die Kohlenstoffdioxid-Konzentration liegt zwischen 5 Vol.-% und 20 Vol.-%. Die Stickstoff-Konzentration erreicht Werte, wie sie in normaler Bodenluft vorkommt. Ferner kann die Sauerstoff-Konzentration bis 15 Vol.-% ansteigen. Die Konzentrationsverteilung ist inhomogen. Methan bildet sich, wenn überhaupt, nur noch in größeren Tiefen. Eine Emission durch Deponiegas findet nicht mehr statt. Mögliche Gasgefahren sind vom Kohlenstoffdioxid bestimmt.

Luftphase (Phase IX)
In dieser Phase geht die Kohlenstoffdioxid-Konzentration auf Werte unter 4 Vol.-% zurück, die Methan-Konzentration geht gegen Null, die Sauerstoff- Konzentration liegt zwischen 18 und 20 Vol.-% und die Stickstoff-Konzentration bei 78 Vol.-%. Die Konzentrationen von Sauerstoff und Stickstoff erreichen die für Bodenluft normalen Werte. Eine Gasgefahr ist nicht mehr gegeben.



Gefahrenpotential

Verlässt das im Deponiekörper gebildete Biogas die Ablagerung als unkontrollierte Emission, kann es zur Gefahr für die Umwelt oder zur Ursache von (Geruchs-) Belästigungen werden. Die prinzipiell möglichen, durch Deponiegas verursachten, Schadwirkungen lassen sich unterteilen in:

a) Physiologische Schadwirkungen
Hierunter sind Vergiftungseffekte (toxische Wirkung) durch bestimmte Gasinhaltstoffe bzw. Erstickungserscheinungen (sofern es durch einen Deponiegaszustrom zu einer Sauerstoffreduzierung kommt) bei Mensch, Tier und Pflanze zu verstehen. Einige Beispiele für diese Gefahren sind:

  • Erstickungsgefahr durch Luftverdrängung in Gebäudekellern und Schächten oder z.B. bei Schürfen am Deponiekörper

  • Vergiftungsgefahr durch einzelne Gaskomponenten bei Arbeiten an Deponien

  • Vegetationsschäden bei der Rekultivierung durch Bodenluftverdrängung


b) Chemische Schadwirkungen
Diese Art der Schadwirkung tritt überwiegend nur bei aktiv entgasten Deponien auf. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um Korrosionsschäden an gasführenden Anlagenteilen wie Rohrleitungen, Dichtungen, Gasfördereinrichtungen oder Armaturen.

c) Physikalische Schadwirkungen
Solche Schadwirkungen mit oder ohne Druckwirkung bzw. Brandfolge können eintreten, wenn ein gefährliches explosionsfähiges Gemisch aus Deponiegas und Luft gezündet wird. Beispiele hierfür sind:

  • Explosionsgefahr in geschlossenen Räumen durch Methan in bestimmten Konzentrationsbereichen in Luft

  • Brandgefahr


d) Geruchsbelästigungen
Neben den sonstigen Auswirkungen, die von Deponiegasen ausgehen können, ist die Problematik von Geruchsemissionen aus Hausmülldeponien von großer Bedeutung. Die durch Deponiegas hervorgerufenen Geruchsbelästigungen werden von Spurengaskomponenten verursacht, wie z.B. Schwefelwasserstoff (H2S), organische Schwefelverbindungen (Mercaptane), verschiedene Ester, Alkylbenzole u.a.. Diese geruchsintensiven Stoffe wirken sich oft bereits in geringsten Konzentrationen belästigend auf das Wohlbefinden von Anwohnern aus.

e) Allgemeine ökologische Auswirkungen
In den letzten Jahren wurde deutlich, dass die aus Deponien entweichenden Gase ebenfalls am "Treibhauseffekt" beteiligt sind. Kohlendioxid, Methan und Kohlenwasserstoffe tragen mit dazu bei, die Erdatmosphäre aufzuheizen, indem sie einen großen Teil der Sonnenstrahlung nahezu ungehindert in die Atmosphäre passieren lassen, aber einen großen Teil der infraroten Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird, absorbieren und zur Erdoberfläche zurückstrahlen. Der Anteil des CO2 im Deponiegas ist hierbei ohne Bedeutung, da sowohl bei aerobem biochemischem Abbau organischer Substanzen in der Natur als auch bei der Verbrennung dieser Substanzen CO2 freigesetzt wird.

Methan, das nicht nur aus Mülldeponien, sondern auch aus Sümpfen, Reisfeldern und bei der Viehzucht entweicht, ist die Deponiegaskomponente mit der größten Umweltrelevanz. Es hat nach Kohlendioxid mit 19 % den zweitgrößten Anteil am Treibhauseffekt und weist gegenüber Kohlendioxid die 32-fache Wirkung bei dem weltweiten Temperaturanstieg auf.

Die im Deponiegas in Spurenkonzentrationen enthaltenen Chlorkohlenwasserstoffe (CKW´s) und Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW´s) sind im Hinblick auf die Umweltbelastung ebenfalls als bedenklich einzustufen. Hinsichtlich der Umweltrelevanz sind insbesondere zwei Auswirkungen dieser Stoffe von Bedeutung: Die mögliche Zerstörung des stratosphärischen Ozongürtels und die bereits erwähnte Klimaveränderung durch die Absorption der Infrarotstrahlung (Treibhauseffekt). Der Einfluss eines zusätzlichen Spurengasmoleküls (FCKW) auf das Klima entspricht dem Einfluss von etwa 15.000 Kohlendioxidmolekülen.

Zur Reduktion der von Deponien ausgehenden Schadstoffemissionen sowie zur Vermeidung von Brand- und Explosions- gefahren und Beeinträchtigungen des Pflanzenwachstums auf rekultivierten Deponien bzw. Deponiebereichen ist daher eine gezielte Erfassung und schadlose Entsorgung von Deponiegasen durch technische Maßnahmen unumgänglich und zählt mittlerweile wohl zum Stand der Technik.

Die Deponieentgasung und die Deponiegasbehandlung werden aus den dargestellten Gründen und der langen Zeitdauer der möglichen Gasbildung daher heute als notwendiger Bestandteil jeder Hausmülldeponie angesehen und durch diesbezügliche gesetzliche Regelungen gefordert. Hierzu zählt insbesondere die TA Siedlungsabfall (Dritte Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz, Technische Anleitung zur Verwertung, Behandlung und sonstigen Entsorgung von Siedlungsabfällen).

Neben der Reduzierung der beschriebenen negativen Umweltauswirkungen kann sich durch technische Entgasungsmaßnahmen ein weiterer positiver Aspekt ergeben. Durch die Nutzung des Energiepotenzials des Deponiegases aufgrund des in ihm enthaltenen brenn- baren Methans eröffnet sich die Möglichkeit, Erdgas, Heizöl oder Kohle an anderer Stelle zu ersetzen. Die Art der Deponiegasverwertung ist immer größen- und standortabhängig. Bei kleinen Deponien ist eine wirtschaftliche Gasverwertung nur bei relativ geringen Investitionskosten möglich. Hieraus ergibt sich die Forderung, möglichst einfache Verwertungssysteme zu installieren. Bevor jedoch nur eine reine Abfackelung des Gases in Erwägung gezogen wird, sollten in jedem Fall verschiedene mögliche Nutzungsvarianten überprüft werden.


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