Bioabfallrecycling (Methoden, Schritte, Bedeutung, Barrieren)

Bioabfallrecycling (Methoden, Schritte, Bedeutung, Barrieren)

Was sind organische Abfälle?

Organische Abfälle sind Materialien aus lebenden Quellen wie Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen, die biologisch abbaubar sind und in einfachere organische Moleküle zerlegt werden können.

  • Organische Abfälle, die auf verschiedene Weise in der Natur anfallen, können entweder in festem oder flüssigem Zustand vorliegen.
  • Als fester organischer Abfall wird in erster Linie organisch-biologisch abbaubarer Abfall verstanden, der einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 80-85% enthält.
  • Die häufigsten Quellen für organische Abfälle sind Landwirtschaft, Haushaltstätigkeiten und Industrieprodukte.
  • Grünabfälle wie Lebensmittelabfälle, mit Lebensmitteln verschmutztes Papier, ungefährliche Holzabfälle, Landschaftsabfälle und Schnittabfälle sind einige der Beispiele für biologisch abbaubare oder organische Abfälle.
  • Auch wenn die meisten organischen Abfälle im Boden Nährstoffe und Mineralien für die Bodenfruchtbarkeit und das Pflanzenwachstum anreichern, können unsachgemäße Entsorgungspraktiken schwere Schäden an der Umwelt verursachen.
  • In jüngster Zeit wurde jedoch das Konzept der organischen Abfallwirtschaft und des Recyclings eingeführt und umgesetzt.

Organische Abfälle sind eine wichtige Quelle der Umweltverschmutzung. Einige der häufigsten Arten von organischen Abfällen, die normalerweise in der Natur vorkommen, umfassen Folgendes:

1. Siedlungsabfälle

  • Kommunale feste Abfälle umfassen die häufigsten Abfälle, die in unserem täglichen Leben in Form von Produktverpackungen, Grasschnitt, Möbeln, Kleidung, Flaschen, Essensresten, Geräten, Farben, Zeitungen und Batterien anfallen.
  • Diese Abfälle fallen in Wohngebieten, Schulen, Krankenhäusern und Unternehmen an.

2. Rinderabfälle

  • Rinderabfälle sind tierische Abfälle tierischen Ursprungs, die als gute Ressourcen für organische Substanz dienen.
  • Rinderabfälle sind auch ein wichtiger Bodendünger, der eine hohe Konzentration an Mikro- und Makronährstoffen für das Pflanzenwachstum und die Bodenfruchtbarkeit liefert.
  • Rindermist und -futter sind organische Abfälle in Form von Rinderabfällen. Außerdem tragen Geflügelabfälle und Schweineabfälle zur Zahl der organischen Abfälle tierischen Ursprungs bei.

3. Lebensmittelabfälle

  • Lebensmittelabfälle machen etwa 30% des gesamten organischen Abfalls in der Natur auf natürliche und künstliche Weise aus.
  • Einige der Beispiele für Lebensmittelabfälle sind Schalen, Kerne, Blätter, Früchte, Zweige, Außenhäute und Schlämme.
  • Die Obst- und Gemüsekonservenindustrie, die Tiefkühlgemüseindustrie und die Obsttrocknungsindustrie sind zusammen mit Wohngebieten und Hotels oder Restaurants die Hauptproduzenten von Lebensmittelabfällen.

Was ist Bioabfallrecycling?

Bioabfallrecycling ist der Prozess der organischen Abfallwirtschaft, bei dem organische Abfälle recycelt oder durch verschiedene Recyclingmethoden in nützliche Stoffe umgewandelt werden.

  • Der Bedarf an Recycling organischer Abfälle ist im Laufe der Jahre gestiegen, da die Abfallwirtschaft in den meisten Metropolen zu einem aufkommenden Thema wurde.
  • Organische Abfälle machen den größten Teil des in der Natur anfallenden Abfalls aus, der dann aufgrund seines hohen Feuchtigkeitsgehalts direkt die städtischen Lebenssysteme beeinflusst.
  • Der überschüssige Feuchtigkeitsgehalt erhöht das Abfallvolumen, während die Verbrennungstemperaturen gesenkt werden, was eine Gesamtlast der Abfallentsorgung verursacht.
  • Um diesen Fragen zu begegnen, wurden weltweit verschiedene Behandlungsmethoden und -praktiken formuliert und umgesetzt.
  • Die Nutzung von Mikroorganismen bei der Entsorgung organischer Abfälle ist auch ein gangbares Mittel zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit bei der Entsorgung solcher Abfälle.
  • Beim Recycling organischer Abfälle werden die Abfälle unterschiedlichen Behandlungen unterzogen, die zur Umwandlung von Abfällen in Kompost oder Wurmkompost führen, der dann als natürlicher Dünger verwendet werden kann.
  • Biologische Behandlungen gehören zu den bequemsten und effektivsten Alternativen zur Behandlung organischer Abfälle.
  • Diese Behandlungen helfen, das Recycling und die Rückgewinnung von Abfallkomponenten zu maximieren.
  • Das primäre Ziel des Recyclings von organischem Abfall besteht darin, einen nachhaltigen Kreislauf aufrechtzuerhalten, bei dem der biologisch abbaubare Anteil des organischen Abfalls durch verschiedene Recyclingtechniken in nützlichen organischen Dünger oder Dünger umgewandelt wird.

Methoden des Recyclings von organischen Abfällen

Es gibt verschiedene Methoden des Recyclings organischer Abfälle, von denen jede für eine bestimmte Abfallgruppe verwendet werden kann, um eine Form nützlicher organischer Substanz zu erzeugen. Einige der gebräuchlichen Methoden werden im Folgenden beschrieben:

1. Tierfutter

  • Eine der gebräuchlichsten und effizientesten Methoden zum Recycling organischer Abfälle besteht darin, landwirtschaftliche Abfälle und Lebensmittelabfälle als Nahrung an Rinder und andere Tiere zu geben.
  • Die Verfütterung von organischem Abfall an Tiere ist eine einfache und einfache Methode des Abfallrecyclings.
  • Die Leute können einige Bauern kontaktieren und ihre Küchenabfälle spenden, damit die Tiere sie aufnehmen können.
  • Die direkte Verfütterung von organischem Abfall an Tiere kann jedoch bei diesen Tieren zu Gesundheitsproblemen führen.
  • Daher haben verschiedene Länder wie die USA Vorschriften über den Umfang und die Art des Futters für die Tiere erlassen.
  • Das Recycling von Lebensmitteln durch Tierfutter hat viele Vorteile, wie z. B. einen geringeren Druck auf Deponien, eine geringere Methanproduktion aus Obst und Gemüse und die fehlende Notwendigkeit, organische Abfälle in andere Formen umzuwandeln.
  • Dies hilft auch den Landwirten, da sie kein zusätzliches Tierfutter kaufen müssen, und hilft schließlich der Wirtschaft.

2. Kompostierung

  • Kompostierung ist der Prozess der Zersetzung von organischem Material, bei dem Bodenorganismen auf das organische Material einwirken, was zur Wiederverwendung von Stickstoff, Phosphor, Kalium und anderen Bodennährstoffen in humusreiche Komponenten führt.
  • Die Kompostierung ist ein aerobes Verfahren, das unter korrekten Bedingungen der Feuchtigkeits- und biologischen Wärmeproduktion stattfindet.
  • Obwohl alle organischen Stoffe kompostiert werden können, dauert die Kompostierung einiger Materialien wie Hackschnitzel und Papier viel länger als die von Lebensmitteln und landwirtschaftlichen Abfällen.
  • Eine gewisse Menge an Hackschnitzeln ist jedoch wichtig, um die Belüftung im Kompostierungsprozess zu erhöhen.
  • Der Gesamtprozess der Kompostierung umfasst sowohl die Kompostierungszeit, gefolgt von einer Stabilisierungsphase, um ein stabiles Endprodukt zu erzeugen, das dann auf das Land aufgebracht werden kann.
  • Es gibt verschiedene Kompostiersysteme, die von der einfachen, kostengünstigen Behälterkompostierung bis hin zu hochtechnischen und teuren Reaktorsystemen reichen.
  • Kompostbehälter eignen sich am besten für den Einsatz in Häusern, um einfache Küchenabfälle und Gartenschnitt zu kompostieren. Eines der Hauptprobleme bei Kompostbehältern ist die Zeit, die für den Abschluss des Prozesses benötigt wird.
  • Die Kompostierung im großen Maßstab wird in großen Reaktoren mit einer automatisierten Zufuhr von Sauerstoff und Feuchtigkeit durchgeführt, um große Tonnen Kompost für industrielle Anwendungen zu erzeugen.

3. Anaerobe Vergärung

  • Aufgrund der negativen Auswirkungen der Deponierung und Verbrennung wurde die anaerobe Vergärung aufgrund der kostengünstigen Technologie zur Erzeugung erneuerbarer Energie und der Behandlung von feuchtigkeitsreichem und energiereichem Material vorgeschlagen.
  • Während des anaeroben Vergärungsprozesses wandeln anaerobe Mikroorganismen verschiedene Arten von Biomasse und anderen organischen Abfällen in Biogas und nährstoffreiche Reststoffe um, die für Lappenanwendungen verwendet werden können.
  • Das durch anaerobe Vergärung erzeugte Biogas enthält Gase wie Methan, Kohlendioxid und Spuren von Wasserstoff und Schwefelwasserstoff.
  • Im Vergleich zu anderen Verfahren kann dieses Verfahren eine viel breitere Palette von Substraten verwenden, selbst solche mit hohem Feuchtigkeitsgehalt und Verunreinigungen.
  • Zu den am häufigsten verwendeten Substraten für die anaerobe Vergärung gehören Abwasser, Klärschlamm und Tiermist.

4. Rendering

  • Rendern ist der Prozess der Umwandlung von tierischem Abfallgewebe in stabile und verwendbare Formen wie Futterproteine.
  • Während des Schlachtungsprozesses werden Fettgewebe, Knochen und Tierkadaver einer hohen Temperatur von etwa 130°C ausgesetzt und dann unter Druck gesetzt, um Krankheitserreger zu zerstören.
  • Das Rendern kann sowohl im Küchen- als auch im Industriemaßstab erfolgen.
  • Einige Fälle von nicht-tierischen Produkten können auch zu Pulpen zerkleinert werden.
  • Die Produkte der Tierkörperbeseitigung können in verschiedenen Formen angewendet werden, wobei die festen Partikel in Tiernahrungsprodukten verwendet werden und das Fett zur Seifenherstellung hinzugefügt wird.
  • Das Rendern hat jedoch einige Nachteile, da es Abfallprodukte wie Blut nicht vollständig abbauen kann.

5. Schneller thermophiler Aufschluss

  • Die schnelle thermophile Verdauung ist der Prozess der schnellen Fermentation von organischen Abfällen durch die Aktivierung fermentierender Mikroorganismen bei hohen Temperaturen.
  • Ein thermophiler Schnellkocher arbeitet sechs- bis zehnmal schneller als ein normaler Biokocher.
  • In einem thermophilen Fermenter wird das Ausgangsmaterial in den Fermenter eingespeist, wobei Luft durch das Material gepresst wird, um das Wachstum von aeroben Mikroben zu unterstützen.
  • Der Prozess des thermophilen Aufschlusses ist ein exothermer Prozess, der einen thermophilen Zustand bei 55–65 °C aufrechterhält.
  • Das Produkt der schnellen thermophilen Verdauung ist ein Biodünger, der auf dem Boden verwendet werden kann, um die Bodenfruchtbarkeit zu erhöhen.
  • Die häufigste Anwendung der thermophilen aeroben Faulung findet sich in der Abwasserindustrie zur Behandlung von Klärschlämmen.

6. Immobilisierte Enzymreaktion

  • Der Einsatz von Enzymen gegenüber chemischen Katalysatoren bei der Behandlung von Abwasser und ähnlichen Abfallprodukten reduziert die Bildung von Nebenprodukten und einen erheblichen Energieaufwand.
  • Einige Herausforderungen wie die Aufrechterhaltung der Stabilität und Leistung von Enzymen erfordern jedoch die Entwicklung stabilisierter Energiesysteme.
  • Die Verwendung von immobilisierten Enzymen beim Recycling organischer Abfälle ermöglicht die Abbauaktivität auch unter nicht idealen Umgebungen.
  • Die Immobilisierung von Enzymen unterstützt auch die Wiederverwendung von Biokatalysatoren für mehrere Prozesse, was dann die Kosten chemischer und enzymatischer Prozesse reduziert.
  • Immobilisierungstechniken wie Adsorption, Einschluss und Verkapselung können angewendet werden.
  • Der Einsatz von Enzymen zur Umwandlung organischer Abfälle in wiederverwendbare Formen ermöglicht wichtige Modifikationen wie Oxidation, Hydrolyse, Acylierung und Phosphorylierung.
  • Enzyme wie Esterasen können zur Veresterung von Ölen zu Biodiesel verwendet werden. In ähnlicher Weise können auch Zucker verestert werden, um sie als Tenside zu verwenden.
  • All diese Verfahren ermöglichen eine wirtschaftlichere und effizientere Abfallwirtschaft.

Prozess (Allgemeine Schritte / Mechanismus) des Recyclings von organischen Abfällen

Der Gesamtprozess des organischen Abfallrecyclings beginnt mit der Sammlung von Abfallstoffen, die dann verschiedene Schritte durchlaufen, um eine verwertbare Form organischer Substanz zu erhalten. Die allgemeinen Schritte/Mechanismen des Recyclings von organischem Abfall können wie folgt erklärt werden;

1. Sammlung

  • Der erste Schritt in der organischen Abfallwirtschaft des Recyclings ist die Sammlung von Abfallstoffen, die entweder in kleinem Umfang in einer Küche oder in großem Umfang in der Industrie erfolgen kann.
  • Eine ausreichende Menge an Abfallstoffen muss in geeigneten Säcken gesammelt werden, damit sie der Recyclingstelle zugeführt werden können.
  • Bei der Kompostierung wird der organische Abfall in einer Grube gesammelt, während der aus einem Fermenter im Fermenter gesammelt wird.

2. Dekontamination

  • Ein wichtiger Schritt beim Recycling von organischen Abfällen ist die Dekontamination von Abfällen, um schädliche Auswirkungen zu vermeiden.
  • Dieser Schritt ist besonders wichtig beim Umgang mit organischen Abfällen aus der Industrie.
  • Außerdem sollten alle nicht biologisch abbaubaren Substanzen wie Glas, Kunststoff und Ziegel, falls vorhanden, während dieses Schritts entfernt werden.

3. Vorbereitung

  • Bevor der organische Abfall einem Recyclingsystem zugeführt wird, sollte er aufbereitet werden.
  • Die verwendete Aufbereitungsmethode hängt von der Art des gewählten Recyclingverfahrens ab. Denn zum Beispiel erfordert die Kompostierung das Zerkleinern und Stapeln von organischem Abfall, während ein immobilisiertes Enzymsystem immobilisierte Enzyme erfordert.
  • Einige Verfahren erfordern möglicherweise sogar eine Stabilisierungsphase vor dem Recycling, in diesem Fall sollte der Zeitpunkt festgelegt werden.

4. Recyclingprozess

  • Je nach Art des organischen Abfalls und gewünschter Endprodukte sollte eine geeignete Recyclingmethode gewählt werden.
  • Menschliche Abfälle wie Abwasser und Fäkalien sollten durch anaerobe Vergärung recycelt werden, während Abwässer mit thermophilen Faulbehältern behandelt werden können.

5. Screening und Einstufung

  • Die erhaltenen Reststoffe oder Kompost werden dann in verschiedene Größen gesiebt, um sie für verschiedene Zwecke zu verwenden.
  • Je nach Anwendung der Endprodukte sind Sortierung und Siebung unabdingbar.

Bedeutung des Bioabfallrecyclings

Das Recycling von organischem Abfall hat mehrere Vorteile, die dazu beitragen, die Probleme zu vermeiden, die durch die Ansammlung von Abfallprodukten in der Natur entstehen. Einige der gemeinsamen Vorteile oder Bedeutungen des Recyclings von organischem Abfall sind:

  1. Das Recycling von Biomasse oder Bioabfällen ermöglicht die Energiegewinnung in Form von Biogas durch Recyclingprozesse wie die anaerobe Vergärung.
  2. Die Umwandlung von organischem Material in Kompost hilft, Ressourcen zu sparen, da Kompost als Biodünger verwendet werden kann, der den Einsatz anderer chemischer Düngemittel vermeidet.
  3. Die Trennung von organischen und anorganischen Abfällen verbessert auch die Effizienz des nicht-organischen Recyclings.
  4. Eine der wichtigsten Bedeutungen des Recyclings organischer Abfälle ist die Reduzierung der Luft-, Wasser- und Bodenverschmutzung, da Probleme wie Geruchsbildung oder Gasemissionen reduziert werden.
  5. Die Erzeugung von Biodünger durch Recyclingverfahren verbessert die Bodenqualität, was wiederum die Bodenfruchtbarkeit und das Pflanzenwachstum erhöht.
  6. Deponien neigen dazu, die Emission von Treibhausgasen zu erhöhen, und das Recycling solcher Abfälle zu weniger schädlichen Abfällen verringert diese Emissionen.
  7. Das Recycling organischer Abfälle reduziert auch die Konzentration von Abfällen, die für weniger effiziente Prozesse wie Deponierung und Verbrennung übrig bleiben.
  8. Das Recycling organischer Stoffe erhöht den organischen Gehalt des Bodens, was die Bodenfruchtbarkeit verbessert und den Pflanzen wichtige Nährstoffe liefert, wodurch der Ernteertrag gesteigert wird.
  9. Die Stabilisierung organischer Abfälle trägt zur Verbesserung des Nährstoffgehalts und der Verfügbarkeit als Dünger in der Landwirtschaft bei. Außerdem werden neue beliebte Konzepte wie sauberere Produktion, Null-Abfall-Politik, Nachhaltigkeit und biobasierte Kreislaufwirtschaft eingeführt.
  10. Einige Komposte, die mit geeignetem Substrat zubereitet wurden, wirken als biologische Bekämpfungsmittel, um Pflanzenkrankheiten zu verhindern und zu kontrollieren.

Hindernisse und Herausforderungen des Recyclings von organischen Abfällen

Obwohl das Recycling organischer Abfälle eine neue und wichtige Methode des Abfallrecyclings ist, gibt es einige Herausforderungen, die den Einsatz von Recyclingmethoden einschränken. Einige der bekanntesten Hindernisse oder Herausforderungen beim Recycling organischer Abfälle sind:

  1. Die langfristige Anwendung von kompostrecyceltem Abfall auf dem Boden kann zu einer Ansammlung von Schwermetallen führen, von wo aus sie auf verschiedene trophische Ebenen der Nahrungskette gelangen können.
  2. Einige ausgewählte Gruppen persistenter organischer Schadstoffe wie chlorierte Dioxine, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und chlororganische Pestizide werden während des Behandlungsprozesses in Feststoffen angereichert. Diese Verbindungen können schädliche Auswirkungen auf niedere Organismen oder in einigen Fällen sogar auf Menschen und Wildtiere haben.
  3. Die Verwendung von Biodüngern, die durch Verfahren wie Kompostierung und Wurmkompostierung hergestellt werden, führt zu einem erheblichen Eintrag toxischer Metalle wie Cadmium und Blei, die sich direkt auf die Gesundheit von Mensch und Tier auswirken können.
  4. Recyclingprozesse wie Kompostierung erzeugen Gerüche, die Luftverschmutzung oder Unbehagen verursachen können.
  5. Der mikrobielle Abbau organischer Abfälle kann zur Bildung von luftgetragenen Mikroorganismen oder Bioaerosolen führen, die potenzielle Risiken wie Atemwegserkrankungen für die Arbeiter und Anwohner der Anlage darstellen können.

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