Skip to main content

Thermal Treatment as a Chance for Material Recovery

  • Chapter
  • First Online:
Source Separation and Recycling

Part of the book series: The Handbook of Environmental Chemistry ((HEC,volume 63))

Abstract

The recovery of materials in the course of thermal waste treatment may sound contradictory at first glance because thermal treatment is supposed to destroy materials. However, this is only the case for organic materials. But waste consists of more: Metals and minerals are part of the trash, and there are options to get them back afterward or better by thermal treatment.

This chapter addresses the possibilities for recovering resources for material applications by thermal waste treatment. Two thermal routes are considered: Waste-to-energy (WtE) plants and pyrolytic disintegration approaches.

WtE enables the recovery of iron, nonferrous metals, and also minerals from bottom ash. Another opportunity for material recovery is flue gas utilization. The recovery and material utilization of HCl and sulfur (in the form of gypsum) has been industrially practiced for decades. In the last few years, the first approaches to recover metals from the filter dust were also industrially implemented.

Pyrolytic processes offer the chance to recover valuables from composite material parts, like carbon fiber-reinforced plastics (CFRP), or from metal-enriched fractions of other waste treatment processes like shredder residues. The containing plastics can be volatilized at high temperatures and the emerging pyrolysis gases can be utilized to supply the thermal energy for the process. The absence of oxygen and relatively low temperatures prevents the valuables in the composite matrix from damage.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 299.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 379.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 379.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Notes

  1. 1.

    ATR for German: Aufschluss (disintegration), Trennung (separation) and Recycling.

  2. 2.

    Assumptions: 200,000 tons of waste throughput, specific flue gas amount of 5,500 m3i.N./ton of waste.

Abbreviations

CFB:

Circulating fluidized bed (reactor)

CFRP:

Carbon fiber-reinforced plastics

DM:

Dry matter

DOC:

Dissolved organic carbon

FGC:

Flue gas cleaning

KEZO:

Kehrichtverwertung Zürcher Oberland (WtE plant in the Zurich region)

MSW:

Municipal solid waste

MSWI:

Municipal solid waste incineration

RDF:

Refuse-derived fuel

SCR:

Selective catalytic reduction (of nitrogen oxides)

SNCR:

Selective non-catalytic reduction (of nitrogen oxides)

SRF:

Solid recovered fuel

WEEE:

Waste electrical and electronic equipment

WtE:

Waste-to-energy

References

  1. Quicker P, Neuerburg F, Noël Y, Huras A (2017) Sachstand zu den alternativen Verfahren für die thermische Entsorgung von Abfällen. In: Umweltbundesamt (ed) TEXTE. Download https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-03-06_texte_17-2017_alternative-thermische-verfahren.pdf

    Google Scholar 

  2. Quicker P, Stockschläder J (2016) Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen. Abschlussbericht zum Vorhaben UBA-FB 3713 33 303des Umweltforschungsplans des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

    Google Scholar 

  3. Verein Deutscher Ingenieure (ed) (2014) VDI 3460 emission control – thermal treatment of waste. Beuth Verlag, Düsseldorf

    Google Scholar 

  4. De Fodor A (1989) Elektrizität aus Kehricht. Budapest (1911). In: MABEG, Gesellschaft für Abfallwirtschaft und Entsorgung (ed) Nachdruck der Originalausgabe

    Google Scholar 

  5. Thomé-Kozmiensky KJ, Pahl U (eds) (1994) Thermische Abfallbehandlung. 2. Auflage. Berlin

    Google Scholar 

  6. Statistisches Bundesamt (ed) (2016) Abfallbilanz 2014. Wiesbaden. Download https://www.destatis.de/DE/Publikationen/Thematisch/UmweltstatistischeErhebungen/Abfallwirtschaft/AbfallbilanzPDF_5321001.pdf?__blob=publicationFile

  7. Martens H (2016) Recyclingtechnik. Springer Fachmedien, Wiesbaden

    Book  Google Scholar 

  8. Kuchta K, Enzner V (2015) Endbericht Metallrückgewinnung aus Rostaschen aus Abfallverbrennungsanlagen – Bewertung der Ressourceneffizienz. Entsorgergemeinschaft der Deutschen Entsorgungswirtschaft e.V. Download http://www.entsorgergemeinschaft.de/index.php?id=154

  9. Adam F, Böni D, Böni F (2011) Technischer Statusbericht Thermo-Recycling. Stiftung Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung. Hinwil. Download https://zar-ch.ch/fileadmin/user_upload/Contentdokumente/Oeffentliche_Dokumente/zar_technischerzwischenbericht.pdf

  10. Böni D (2010) Ausbeute aus der Trockenschlacke. VDI Wissensforum Feuerung und Kessel – Beläge und Korrosion in Großfeuerungsanlagen. Frankfurt. Download https://zar-ch.ch/fileadmin/user_upload/Contentdokumente/Oeffentliche_Dokumente/Ausbeute__aus_Trockenschlacke.pdf

  11. Lamers F (2015) Treatment of bottom ashes of waste-to-energy installations – state of the art. In: Thomé-Kozmiensky KJ, Thiel S (eds) Waste management, Waste-to-energy, vol 5. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 271–292

    Google Scholar 

  12. Wieduwilt M, Müller R, Luzzatto M, Brison A (2015) Advanced Urban Mining: a summary of the state of the art of metal recovery out of dry bottom ash. In: Thomé-Kozmiensky KJ, Thiel S (eds) Waste Management, Waste-to-energy, vol 5. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 293–304

    Google Scholar 

  13. Eckert S (2016) Modernisierung der Ofenlinie 2 der KVA Horgen und Umbau auf Trockenschlackenaustrag. Vortrag Informationsveranstaltung ZAR. Download https://zar-ch.ch/fileadmin/user_upload/Contentdokumente/Veranstaltungen/Info_2016/ZARInfo16_Eckert_S_ZAR_Tockenaustrag_KVA_Horgen_HZI.pdf

  14. Fleck E, Langhein E-C, Blatter E (2013) Metallrückgewinnung aus trocken ausgetragenen MVA-Schlacken. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen, Schlacken, Stäube. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 323–339

    Google Scholar 

  15. Gablinger H, Juchli M (2016) KEBAG-Trockenschlackeaustrag für Feinschlacke. Vortrag Informationsveranstaltung ZAR. Download https://zar-ch.ch/fileadmin/user_upload/Contentdokumente/Veranstaltungen/Info_2016/ZARInfo16_DrGablinger_H_Juchli_M_Grate_for_Riddlings.pdf

  16. Hitachi Zosen Inova HZI (2016) Nass- und Trockenaustrag von Rostasche? HZIs Grate for Riddlings kombiniert beides. Meldung RecyclingPortal. Download http://recyclingportal.eu/Archive/27826

  17. Martin JJE, Koralewska R, Wohlleben A (2015) Advanced solutions in combustion-based WtE technologies. In: Special thematic issue: waste-to-energy processes and technologies, vol 37. Jg, pp 147–156

    Google Scholar 

  18. Bunge R (2016) Aufbereitung von Abfallverbrennungsaschen – Eine Übersicht. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Mineralische Nebenprodukte und Abfälle, vol 3. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 141–161

    Google Scholar 

  19. Bunge R (2010) Wertstoffgewinnung aus KVA-Rostasche. In: Schenk K (ed) KVA-Rückstände in der Schweiz. Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern, pp 170–184

    Google Scholar 

  20. Deike R, Ebert D, Warnecke R, Vogell M (2012) Recyclingpotenziale bei Rückständen aus der Müllverbrennung. Abschlussbericht. Download https://www.itad.de/information/studien/20130110DEIKEH dasRecyclingpotentialAbschlussbericht.pdf

  21. Kersting D (2013) Aufbereitung und Verwertung von MV-Schlacken. 25. VDI-Fachkonferenz Thermische Abfallbehandlung. VDI-/ITAD-Spezialtag: Aufbereitung und Verwertung von MVA-Schlacken. 9.-11. 2013 Würzburg

    Google Scholar 

  22. Lechner P, Mostbauer P (2010) Grundlagen für die Verwertung von MV-Rostasche. Teil B: Aufbereitungstechnik und Innovationen. Download https://www.bmlfuw.gv.at/dam/jcr:3e990e78-f77d-4d52-b9a1-b3b5ffe5630a/BOKU_Grundsatz_Teil_A_Rostasche.pdf

  23. Meinfelder T, Richers U (2008) Entsorgung der Schlacke aus der thermischen Restabfallbehandlung. Wissenschaftliche Berichte, FZKA 7422

    Google Scholar 

  24. Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz und Ministeriums für Wirtschaft und Mittelstand, Energie und Verkehr NRW (2001) Anforderungen an den Einsatz von mineralischen Stoffen aus industriellen Prozessen im Straßen- und Erdbau. Gem. RdErl

    Google Scholar 

  25. Koralewska R (1999) Naßchemische Behandlung von Rostschlacken aus MVA. Dissertation der TU München. In: Berichte aus Wassergüte- und Abfallwirtschaft, vol 151. München

    Google Scholar 

  26. Lück T (2004) Verfahren der Scherer + Kohl GmbH zur weitergehenden Schlackeaufbereitung. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Optimierung der Abfallverbrennung 1. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 621–643

    Google Scholar 

  27. Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) (2003) Mitteilung 20 Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen – Technische Regeln. Stand

    Google Scholar 

  28. Thomé-Kozmiensky KJ (2013) Möglichkeiten und Grenzen der Verwertung von Sekundärabfällen aus der Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen – Schlacken – Stäube aus Metallurgie und Abfallverbrennung. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 77–278

    Google Scholar 

  29. Berkhout P, Rem P (2015) Separation apparatus, United States patent US 9,033,157

    Google Scholar 

  30. Van de Weijer R. Optimisation of bottom ash treatment. Download http://www.aebamsterdam.nl/media/1323/04-presen-tatie-bodemas.pdf

  31. de Vries W, Rem P, Berkhout M (2014) ADR – a new method for dry classification. In: Thomé-Kozmiensky KJ, Thiel S (eds) Waste-to-energy, Waste management, vol 4. TK Verlag, Neuruppin, pp 331–344

    Google Scholar 

  32. Holm O (2014) r3 Verbundprojekt ATR. Essen

    Google Scholar 

  33. Holm O (2015) r3 Verbundprojekt ATR. Bonn

    Google Scholar 

  34. Lübben S (2015) Treatment of bottom ash, metal recovery and recycling of minerals. Hamburg

    Google Scholar 

  35. Simon F-G, Holm O (2013) Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse. Verdoppelung der Metallausbeute aus MVA-Rostasche. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen, Schlacken, Stäube. TK Verlag, Neuruppin

    Google Scholar 

  36. Rüßmann D, Pretz T (2015) Verlustminimiertes Metallrecycling aus Müllverbrennungsaschen durch sen-sorgestützte Sortierung – VeMRec, TP 6 Aufbereitung: BMBF-Förderprogramm r3 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Strategische Metalle und Mineralien: Urban Mining – Rückgewinnung von Wertstoffen aus anthropogenen Lagern, Gewinnung von Wertstoffen aus dem Rückbau von Altdeponien und Hüttenhalden sowie aus Verbrennungsrückständen”: Schlussbericht zu dem vom BMBF geförderten Verbundprojekt. Laufzeit: 01.05.2012–31.04.2015

    Google Scholar 

  37. Breitenstein B, Goldmann D (2013) ReNe-Verfahren zur Rückgewinnung von dissipativ verteilten Metallen aus Verbrennungsrückständen der thermischen Abfallbehandlung. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen, Schlacken, Stäube. TK Verlag, Neuruppin, pp 341–352

    Google Scholar 

  38. Breitenstein B, Goldmann D (2015) NE-Metallrückgewinnung aus Abfallverbrennungsschlacken unterschiedlicher Herkunft. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 2. TK Verlag, Neuruppin, pp 255–270

    Google Scholar 

  39. Knorr W, Hentschel B (1999) Rückstände aus der Müllverbrennung. Chancen für eine stoffliche Verwertung von Aschen und Schlacken. In: Initiativen zum Umweltschutz, vol 13. Berlin

    Google Scholar 

  40. Koralewska R (2013) Verfahren zur Inertisierung von Aschen/Schlacken aus der Rostfeuerung. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen – Schlacken – Stäube – aus Abfallverbrennung und Metallurgie. TK Verlag, Neuruppin

    Google Scholar 

  41. Lübben S (2015) Verwertung von Abfallverbrennungsasche als Zuschlagsstoff in der Beton-, Asphalt- und Zement-industrie. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 2. TK Verlag, Neuruppin, pp 321–335

    Google Scholar 

  42. Ardia P, Böni D, Büchi U, Di Lorenzo F, Schlumberger S (2014) Geschäftsbericht/Tätigkeitsbericht 2014. Download http://zar-ch.ch/fileadmin/user_upload/Contentdokumente/Oeffentliche_Dokumente/ZAR_GB_2014_DE.pdf

  43. Franz M (2014) KVA – Schlackenaufbereitung in der Schweiz. Von den Anfängen bis heute. Download http://www.nutecag.ch/home/images/Nutec/downloads/Schlacke.pdf

  44. IGENASS. Interessengemeinschaft Nassaustrag. www.igenass.ch

  45. Schlumberger S, Bühler J (2013) Metallrückgewinnung aus Filterstäuben der thermischen Abfallbehandlung nach dem FLUREC-Verfahren. In: Thomé-Kozmiensky KJ (ed) Aschen – Schlacken – Stäube – aus Abfallverbrennung und Metallurgie. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, pp 377–398. Download http://www.vivis.de/phocadownload/2013_ass/2013_ass_377_398_schlumberger.pdf

    Google Scholar 

  46. Karpf R (2016) Aktueller Stand der Abgasreinigung bei der thermischen Abfallbehandlung. In: Quicker P, Schnurer H, Zeschmar-Lahl B (eds) Müll-Handbuch. Erich Schmidt Verlag, Berlin

    Google Scholar 

  47. Sattler K (2012) Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate. Wiley, Weinheim

    Google Scholar 

  48. Schönbucher A (2002) Thermische Verfahrenstechnik: Grundlagen und Berechnungsmethoden für Ausrüstungen und Prozesse. Springer Verlag, Berlin Heidelberg

    Book  Google Scholar 

  49. Rotheut M, Horst T, Quicker P (2015) Thermomechanical treatment of metal composite fractions. Chem Ing Tech 87(11):1504–1513

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. Kraus T, Kühnel M, Witten E (2016) Composites-Marktbericht. Download http://www.avk-tv.de/files/20161128_marktbericht_2016deutsch.pdf

  51. Limburg M, Quicker P (2016) Entsorgung von Carbonfasern – Probleme des Recyclings und Auswirkungen auf die Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky KJ, Beckmann M (eds) Energie aus Abfall, vol 13. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin

    Google Scholar 

  52. Limburg M, Quicker P (2016) Disposal of carbon fibre reinforced polymers. In: Thomé-Kozmiensky KJ, Thiel S (eds) Waste Management, Waste-to-energy, vol 6. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Peter Quicker .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2017 Springer International Publishing AG

About this chapter

Cite this chapter

Quicker, P. (2017). Thermal Treatment as a Chance for Material Recovery. In: Maletz, R., Dornack, C., Ziyang, L. (eds) Source Separation and Recycling. The Handbook of Environmental Chemistry, vol 63. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/698_2017_28

Download citation

Publish with us

Policies and ethics