Nachweis starker N₂O Hot-Spots auf einer MBA-Deponie

Ein Zielkonflikt für Minimierungsstrategien von Treibhausgasemissionen?

• Dr. Peter Harborth
• Dr. Roland Fuß
• Prof. Dr. Heinz Flessa
• Prof. Dr.-Ing. Klaus Fricke

Mechanisch-biologische Vorbehandlung (MBA) ist eine effektive Methode, um vor allem organischen Kohlenstoff aus Siedlungsabfällen vor der Ablagerung zu entfernen. Durch diesen vorgeschalteten Prozess ist insbesondere die Methan-Produktion in der Deponie deutlich gemindert. Allerdings wurden direkte Messungen von Treibhausgasemissionen aus MBA-Deponien bisher noch nicht durchgeführt. Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen dieses Vortrags erste Befunde von 2 Messkampagnen über THG-Emissionen (CH₄ und N₂O) an der Deponieoberfläche einer deutschen MBA-Deponie sowie über die entsprechende Gaszusammensetzung im Deponiekörper präsentiert. Unerwartet hohe N₂O Emissionen in der Größenordnung von 20 bis 200g CO₂ Äquivalenten m^-2 h^-1 (bis zu 428 mg N m^-2 h^-1 ) konnten auf einem streifenförmigen, 20 m breiten Hot Spot unmittelbar an der Abkippkante gemessen werden. Die höchsten CH₄ Emissionen wurden in einigen Wochen altem Material gefunden und erreichten eine Größe von ungefähr 10 g CO₂ Äquivalenten m^-2 h^-1. Damit übertreffen die N₂O-Emissionen im vorliegenden Fall die CH₄ Emissionen bezogen auf ihr GWP um den Faktor 20. Die maximalen Deponiegas-Konzentrationen lagen mit 24.000 ppmv (N₂O) beziehungsweise 75 % Vol. (CH₄ ) ebenfalls extrem hoch. Nahe der Deponieoberfläche, in 50 cm Tiefe, konnte eine deutlich inverse Korrelation zwischen N₂O und CH₄ Konzentrationen beobachtet werden. Zusätzlich zu diesem Befund deutet das Verteilungsmusters der extrahierbaren N-Metaboliten Ammonium, Nitrit und Nitrat darauf hin, dass die hohe N₂O Produktion in Zusammenhang mit einer starken Nitrifikations-Aktivität steht. Da diese unerwartet hohen mikrobiellen N₂O-Aktivitäten letztlich durch den Eintrag von Sauerstoff im Zuge des Abfalleinbaus ausgelöst wurden, sollten Belüftungsmaßnahmen im MBA Deponiebereich, etwa mit dem Ziel einer weitergehenden CH₄ -Reduktion, sehr sorgfältig geplant und unter Berücksichtigung aller THG-Emissionen durchgeführt werden.

Mechanical biological treatment (MBT) is an effective technique, which removes organic carbon from municipal solid waste (MSW) prior to deposition. Thereby, methane (CH₄ ) production in the landfill is strongly mitigated. However, direct measurements of greenhouse gas emissions from MBT landfills have not been conducted so far. Thus, CH₄ and nitrous oxide (N₂O) emissions from a German MBT landfill as well as their concentrations in the landfill gas (LFG) were measured. High N₂O emissions of 20 to 200g CO₂ equivalents m^-2 h^-1 magnitude (up to 428 mg N m^-2 h^-1 ) were observed within 20 m of the tipping face. CH₄ emissions were highest from several weeks old material and reached about 10 g CO₂ equivalents m^-2 h^-1. Maximum LFG concentrations were 24,000 ppmv and 75 % vol. for N₂O and CH₄ , respectively. At a depth of 50 cm from the landfill surface a strong negative correlation between N₂O and CH₄ concentrations was observed. From this and from the distribution pattern of extractable ammonium, nitrite, and nitrate we conclude that strong N₂O production is associated with nitrification activity and the occurrence of nitrite and nitrate, which is initiated by oxygen input during waste deposition. Therefore, CH₄ mitigation measures, which often employ aeration, could result in a net increase of GHG emissions due to increased N₂O emissions.