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Biochemische Veränderungen bei der Lagerung von heizwertreicher Fraktion

Nachfolgend werden einige allgemeine Erkenntnisse zu möglichen biochemischen Veränderungen, die bei der Lagerung der heizwertreichen Fraktion (HWRF aus der MBA) prinzipiell auftreten können, zusammengefasst aufgeführt. Diese Kurzdarstellung hat DC Sieghard Weck als unabhängiger Umwelt- und Abfallberater für den BV „Sauberes Delitzscher Land e.V.“ als Sachbeistand erarbeitet.

Insbesondere durch den Einfluss von Mikroorganismen werden die in der HWRF im Überfluss vorhandenen organischen Substanzen abgebaut. Diese Abbauprozesse verlaufen vorrangig nach chemischen Reaktionsmechanismen, wobei die komplexen (bio-)chemischen Reaktionen dominieren (vor allem die konkurrierenden Folgereaktionen) mit der Konsequenz, dass bei den resultierenden Stoffumwandlungsprozessen praktisch ständig die sich formierenden chemischen Gleichgewichte gestört werden. Die Reaktionskinetik hängt von vielen Parametern ab, wobei Temperatur, Feuchtegehalt und pH-Wert besonders bedeutsam sind.

Die energiereiche HWRF ist trotz Verpackung prinzipiell in der Lage, vor allem unter Nutzung der Umgebungstemperatur die erforderlichen Aktivierungsenergien zu entwickeln, die dann die relevanten komplexen Reaktionen entfalten lassen.

Der Feuchtegehalt der HWRF (15-ca.30 Gew.%) ist zwar relativ gering, aber immer noch ausreichend, um (bio-)chemische Reaktionen zu ermöglichen (» trockene Fermentation «) - wenn auch mit zeitlicher Verzögerung bzw. mit geringeren Reaktionsgeschwindigkeiten im Vergleich zu gezielt geführten vergleichbaren biologischen Prozessen, wo üblicherweise die Feuchte >30% beträgt. Durch die monatelange Lagerung der Ballen unter den Einflüssen von Wind / Wetter und mit Hilfe des statischen Drucks durch die Eigengewichte der Ballen sowie ggf. durch Lichteinwirkung ist das in Rede stehende potentielle Reaktionssystem (die HWRF) mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit in der Lage, trotz Feuchtedefizit langsam, aber mit zunehmender Eigendynamik die (bio)chemischen Reaktionen zu initiieren. Nach diesen Startreaktionen können die weiteren Reaktionsschritte ggf. mit Unterstützung katalytisch wirkender Substrate, die ebenfalls in der HWRF vorhanden sind, ablaufen. Mit der Folge, dass die HWRF zunehmend verändert wird.

Die resultierenden Strukturveränderungen, die z.T. auch mit der Bildung problematischer bzw. gefährlicher Stoffe einhergehen, können wie folgt kurz skizziert werden:

1. HWRF (verpackt) unter anaeroben Bedingungen:

   1. Zersetzungsreaktionen an biologischen Materialien (Organik, Holz, Pappe/Papier, Lebensmittelreste u.a.) werden vorrangig durch Bakterien und Pilze bewerkstelligt. Damit wird die HWRF gesundheitsgefährdend und zumeist auch geruchsintensiv vor allem durch vielfach infektiös wirkende Spaltprodukte sowie Pilzsporen (Faulungs- bzw. Verwesungsprozesse) verändert. Organische Substanzen werden vor allem fermentativ abgebaut, d.h. sie werden zu Alkoholen und (Karbon)säuren oxidiert und danach vorrangig unter Bildung von Methangas (CH4) und Kohlendioxid (CO2) zersetzt. Unter bestimmten Bedingungen können aber auch andere Zersetzungsprodukte , wie z.B Schwefelwasserstoff (H2S) oder Ammoniak (NH3) gebildet werden.
      Problematisch bleiben die Metaboliten und Intermediate.

   2. Zersetzungen von Organik bzw. Kunststoffen/Plasten erfolgen auch in Analogie zum Prinzip der » Hydrothermalbehandlung « unter Luftabschluss (Faulung).
      Diese Reaktionen führen unter anaeroben Bedingungen u.a. auch zur Bildung von Gasen (niedere Kohlenwasserstoffe, vor allem Methan) sowie zu Pyrolyseprodukten (Monomere, Oligomere und deren Isomere) und damit ebenfalls zu Strukturveränderungen der HWRF

   3. Unter Lichteinwirkung können zusätzlich auch photochemische Reaktionen initiiert werden, wobei durch radikalische Kettenreaktionen die HWRF maßgeblich verändert wird und problematische Spaltprodukte gebildet werden.

2. HWRF (unverpackt bzw. in undichter Verpackung) unter aeroben Bedingungen:

   1. Zersetzungen von Organik bzw. von Kunststoffen/Plasten erfolgen in Analogie zum Prinzip der » Hydrothermalbehandlung « unter Beteiligung von Luftsauerstoff (Verrottung) und Feuchtigkeit sowie durch photo-chemische Reaktionen (ebenfalls unter Beteiligung von Sauerstoff und Feuchtigkeit).

   2. Luft und Feuchtigkeit bewirken zahlreiche Zersetzungsreaktionen von biologischen Materialien unter Mithilfe von Bakterien, Pilzen u.a. und führen folglich zu Veränderungen der HWRF unter Freisetzung von Kohlendioxid und Wasserdampf.
      Problematisch bleiben die Metaboliten und Intermediate.

Diplomchemiker Sieghard Weck, Sandersdorf, 17.08.06

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