Die Sicherstellung der zukünftigen Energieversorgung auf Basis ressourcen- und umweltschonender Energieerzeugung bzw. Energiewandlung gewinnt eine immer größere Bedeutung. Vor diesem Hintergrund findet im Bereich der Abfallbehandlung ein Umdenken statt, sodass Abfall nicht länger nur als Reststoff zur Beseitigung, sondern vielmehr als Brennstoff zur Energienutzung erkannt wird. Das führte dazu, dass insbesondere an Industriestandorten, die Abfall als Brennstoff einsetzen, die Energieversorgung noch vor bzw. gleichwertig gegenüber der Abfallbehandlung gestellt wird. Dadurch konnten in der Vergangenheit immer häufiger fossile Primärenergieträger wie Erdgas, Heizöl oder Kohle durch den „Ersatzbrennstoff (EBS)“ Abfall bzw. Abfallfraktionen substituiert werden. Da Abfall in seiner Zusammensetzung sehr inhomogen ist und einer entsprechend hohen Schwankungsbreite – sowohl in den Einzelfraktionen als auch zeitlich – unterliegt, ist bei der Verbrennung mit einer ebenso schwankenden Abgaszusammensetzung zu rechnen. Neben anderen politischen Aspekten war dieser Tatbestand sicherlich ein großes Anliegen des Gesetzgebers die Emissionsgrenzwerte von Abfallverbrennungsanlagen gegenüber den herkömmlichen fossilbefeuerten Verbrennungsanlagen im Umfang der zu überwachenden Stoffe zu erhöhen sowie im Emissionsniveau zu verschärfen. So kam es in den letzten 30 Jahren zu einer umfangreichen Entwicklung in der Festlegung von Emissionsgrenzwerten. Angefangen mit der erstmaligen Technischen Anleitung (TA) Luft von 1974 gefolgt von der TA Luft 1986 bis hin zu der Verabschiedung einer eigenen Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) zur Abfallverbrennung in der 17. BImSchV vom 23. November 1990 (BGBl. I S. 2545, S. 2832) [1]. Mit den am 31. Januar 2009 in Kraft getretenen Artikeln 1 und 2 der Verordnung vom 27. Januar 2009 (BGB1. I S.129) [2] – zur Absicherung der Qualitätsanforderungen in der 13. und 17. BImSchV – werden die Anforderungen an Großfeuerungs- und Gasturbinenanlagen in der 13. BImSchV und an Anlagen zur Verbrennung und Mitverbrennung von Abfällen in der 17. BImSchV durch langfristige Mittelwerte für die Massenkonzentrationen der Emissionen von Stickstoffoxiden ergänzt und bilden somit die aktuellste Grenzwertverschärfung. Diese fortandauernden Emissionswertreduzierungen hatten zur Folge, dass ein Großteil der bestehenden Abfallverbrennungsanlagen ihre Abgasreinigungsanlagen immer wieder anpassen bzw. erweitern mussten. Das führte zu den, teils heute noch existierenden, mehrstufigen und sehr komplexen Anlagen. Ein weiterer Grund für die mehrstufigen Anlagen war in den neunziger Jahren die Forderung der Wertstoffgewinnung aus den in der Abgasreinigung anfallenden Reststoffen, wie man es aus dem Kraftwerksbereich mit der Herstellung von Gips bei der Rauchgasentschwefelung kannte. Sicherlich durch wirtschaftliche Interessen geleitet, wurden simultan wirkende Verfahren wie die Trocken- und konditionierte Trockensorptionssysteme so weiterentwickelt, dass selbst unter der Maxime der Kosten- und Energieeinsparung die geltenden Emissionsgrenzwerte der 17. BImSchV mühelos unterschritten werden können. Trotz der bereits sehr niedrigen Emissionsgrenzwerte wird die politische Akzeptanz der Abfallverbrennung immer wieder in Zweifel gezogen und letztendlich nur in möglichen weiteren Reduzierungen der Emissionsgrenzwerte einen tolerierbaren Fortbestand in Aussicht gestellt. Befürworter und Betreiber von Abfallverbrennungsanlagen halten dem entgegen, dass zur Reduzierung der noch wenigen Milligramms der entsprechenden Schadstoffe ein überproportionaler apparativer und energetischer Mehraufwand steht. Gegenstand dieser Arbeit ist es genau diese Diskrepanz bzw. Abhängigkeit zwischen erzielbaren Emissionsminderungen zu den emissionsführenden Energieaufwendungen der dafür notwendigen Abgasreinigungstechnologien aufzuzeigen. Zunächst wird auf die mit dem Thema in Verbindung stehenden derzeitigen Untersuchungen und Bewertungen sowie auf die gesetzlichen Emissionsanforderungen eingegangen. Da es eine Vielzahl von Abgasreinigungskomponenten und wiederum eine Schar deren Kombinationsmöglichkeiten miteinander gibt, werden sechs unterschiedliche Varianten aufgezeigt und verglichen. Bei der Wahl der Varianten ist es im Kontext zur vorliegenden Arbeit von Bedeutung, dass sowohl einstufige als auch zwei- bzw. mehrstufige Verfahren berücksichtigt werden, die sich im Aufbau und dem Additiveinsatz aber auch im Abscheidevermögen unterscheiden. Diese sechs wesentlichen Varianten spiegeln die in der Praxis häufig angewandten Verfahren wider und charakterisieren nicht kongruente Verfahrensschritte mit deren jeweils zu erzielenden Emissionsniveaus. Basierend auf der Tatsache, dass jede dieser Varianten bereits hinter thermischen Abfallbehandlungsanlagen in Betrieb ist, werden die vorliegenden langjährigen Betriebserfahrungen in die Bewertung einbezogen. Damit die Verfahren und insbesondere die Energieaufwendungen zur Erzielung unterschiedlicher Abscheidegrade bzw. Emissionsniveaus verglichen werden können, erfolgt dies über die Ermittlung der jeweiligen Kumulierten Energieaufwendungen (KEA). Das bedeutet, dass der Energieaufwand der zum einen zur Errichtung, dem Betrieb und letztendlich Entsorgung der Anlagen nach einer gewissen Betriebsdauer (ca. 20-30 Jahren) aufgebracht werden muss, ganzheitlich ermittelt wird, der jedoch wiederum die Freisetzung von Emissionen zur Folge hat. So sind die Herstellung von Halbzeugen wie Stahl, Aluminium, Kunststoffe, u. a. sowie für den Betrieb der Anlagen die Produktion von Betriebsstoffen wie Kalk, Natronlauge, Ammoniak, u. a. als auch elektrische Energie zu berücksichtigen. Für die Entsorgung der Anlagen ist durch die hohen Recyclingraten und somit Rückführung in den Wirtschaftskreislauf mit einer Gutschrift für den Energieaufwand zu rechnen. Die einzelnen Energieaufwendungen der beschriebenen Varianten werden anhand von Massen-, Stoff- und Energiebilanzen ermittelt. Erfahrungsgemäß stellt die Nutzungsphase gegenüber der Herstellungs- und Entsorgungsphase die energieintensivste Phase dar. Da auch durch den Betrieb und Prozessführung die größten Abhängigkeiten zwischen Abscheideleistung respektive Emissionsniveau und dem gegenüberstehenden energetischen Aufwand existiert, werden anhand von Praxiserfahrungen Berechnungsansätze abgeleitet und in die Bilanzierung einbezogen. Über die Bildung von emissionsbezogenen Energiekennzahlen werden Bewertungskriterien für die energetischen Aufwendungen zu den unterschiedlichen Emissionsminderungsgraden entwickelt. Damit wird ein Instrumentarium geschaffen, emissionsverursachende Energieaufwendungen im Kontext zu Emissionsminderungsgraden zu charakterisieren.weiterlesen