ZusammenfassungStatistische Entropie kann zur Bewertung von unterschiedlichen Verfahren der Abfallwirtschaft herangezogen werden. Führt das Verfahren zu einer Separierung und damit Konzentrierung einzelner Materialien oder Stoffe, so entspricht dies einer niedrigen Statistischen Entropie, kommt es jedoch zu einer Vermischung und Verdünnung, erhöht sich diese. Recyclingverfahren haben beispielsweise das Ziel, konzentrierte Recyclingoutputs aus einem gemischten Abfallinput zu generieren, was einer Reduzierung der Statistischen Entropie entspricht. Eine Bewertung mittels Statistischer Entropie kann jedoch auch für Produkte selbst verwendet werden. Hierbei werden die Materialzusammensetzung und der Aufbau von Produkten mittels Statistischer Entropie bewertet. Komplexe Produkte, die aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, weisen tendenziell eine höhere Statistische Entropie und eine schlechtere Recyclingfähigkeit auf als Produkte, die nur aus einigen wenigen Materialien zusammengesetzt sind. Die Statistische Entropie kann daher als Maß für die Recyclingfähigkeit von Produkten betrachtet werden. Anhand einer Fallstudie zu unterschiedlichen Generationen von Mobiltelefonen wird die Anwendung der neuen Bewertungsmethode demonstriert. Die Ergebnisse der Fallstudie zeigen, dass sich die Bewertung mittels Statistischer Entropie dafür eignet, die produktinhärente Recyclingfähigkeit von Produkten zu bewerten und dabei wichtige Einblicke in das Design for Recycling von Produkten zu liefern. Als Planungs- bzw. Entscheidungstool angewandt, könnte der neue Bewertungsansatz helfen, die Weichen für eine effektive Kreislaufwirtschaft bereits im Produktdesign zu stellen und so in Folge ein besseres Recycling zu ermöglichen.
The final publication is available at Springer via https://doi.org/10.1007/s00506-016-0327-2 . ; Der globale Stoffhaushalt wird immer weniger von natürlichen Prozessen, sondern vielmehr von anthropogenen Vorgängen dominiert. Ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit schließen auch den effizienten Umgang mit Rohstoffen ein. Die detaillierte Kenntnis nationaler Stoffströme in Form von Rohstoffbilanzen oder – über die Zeit fortgeschrieben – in Form einer nationalen Rohstoffbuchhaltung ist notwendige Grundlage einer effektiven und strategischen Rohstoffpolitik. In der nationalen Rohstoffbuchhaltung werden die wichtigsten Rohstoffflüsse einer Volkswirtschaft systematisch bilanziert und übersichtlich dargestellt. Durch die Fortschreibung von Bilanzen über die Zeit wird es ermöglicht, die Größe anthropogener Lager und deren Entwicklung abzuschätzen. Kommende Anforderungen auf der Ver- und Entsorgungsseite können so ermittelt werden. Umfangreiche und detaillierte Bilanzen dienen als Entscheidungsgrundlage in der Rohstoffpolitik und darüber hinaus als Informationsbasis der Nutzung bzw. Bewirtschaftung anthropogener Ressourcen. Die Verfügbarkeit von Informationen, um nationale Rohstoffbilanzen zu erstellen, sowie Möglichkeiten, die Zuverlässigkeit von Daten zu bewerten, sind jedoch sehr begrenzt. Werkzeuge, um die Informationsgrundlage von Rohstoffbilanzen zu untersuchen und zu bewerten, werden daher in dieser Arbeit vorgestellt. Diese umfassen zum einen eine Methodik zur systematischen Charakterisierung von Rohstoffbilanzdaten und zum anderen eine darauf aufbauende formalisierte Vorgehensweise zur Bewertung der Informationsgüte. Sie sind wesentlich dafür, nationale Stoffsysteme auf wissenschaftlicher Ebene besser zu verstehen, und um Maßnahmen hin zu einer nationalen Rohstoffbuchhaltung im administrativen Kontext zu ergreifen. ; The influence of anthropogenic processes on global material flow systems increasingly dominates the influence of natural processes. In this context, the provision of detailed knowledge on material flow systems is relevant for decision makers in resource policy. This information can be provided in the form of one-year material balances or, if repeated over a period of consecutive years, in the form of national resource budgets. In national resource budgets, all relevant flows of a material through a national economy are balanced and displayed in neatly arranged diagrams. By updating these material balances over a series of years, the development of material stocks can be estimated. Upcoming challenges both regarding supply and disposal of materials can be identified. Comprehensive balances are useful for decision makers in resource policy and, moreover, as an information basis for future exploitation of anthropogenic resources. However, both availability of data and possibilities for assessing the reliability of data are very limited. In this work, a methodology for investigating and evaluating the information basis of national resource budgets is presented. The methodology includes procedures for systematic characterization of resource budget data and formal procedures for evaluating their reliability. From a scientific perspective, the methodology contributes to understanding material flow systems better. It also enables implementing procedures towards national resource budgets in an administrative context.
The final publication is available at Springer via https://doi.org/10.1007/s00506-016-0295-6 . ; Die Nutzung von Phosphor (P) erfolgt derzeit in Österreich im Wesentlichen linear, Kreisläufe sind – mit Ausnahme des internen landwirtschaftlichen Kreislaufes der Nutzung von Wirtschaftsdünger (Gülle, Stallmist) – kaum ausgebildet. Gleichzeitig ist Österreich vollständig auf den Import des endlichen Rohstoffes Rohphosphat aus teils geopolitisch instabilen Regionen angewiesen. Demgegenüber weisen kommunales Abwasser und Tiermehle ein beträchtliches P-Potenzial auf, welches jedoch kaum genutzt wird. In Hinblick auf die Kritikalität von P wurden zahlreiche Technologien zur gezielten Rückgewinnung von P aus dem Abwasser entwickelt, welche vom rein technischen Gesichtspunkt bereits einsatzfähig sind bzw. teilweise bereits großtechnisch umgesetzt wurden (v. a. Rückgewinnung aus der flüssigen Phase). Mit dem Ziel einer größtmöglichen Nutzung des abwasserbürtigen Phosphors wäre zukünftig eine Rückgewinnung aus reinen Klärschlamm- oder kombinierten Tiermehl- und Klärschlammaschen anzustreben. Die dafür notwendigen Strukturen wie Verbrennungsanlagen für Klärschlamm alleine oder in Kombination mit Tiermehl müssten dazu allerdings noch ausgebaut werden. Neben neu entwickelten Verfahren können Recyclate von Rückgewinnungsverfahren (z. B. Struvit) oder reine Klärschlamm-/Tiermehlaschen als Sekundärrohstoffe in bestehenden industriellen Prozessen wie etwa der Düngemittel- oder Phosphorsäureindustrie eingesetzt werden. Die Nachbarländer Deutschland und Schweiz streben die Rückgewinnung von P aus Klärschlämmen bzw. deren Aschen bereits über rechtlich verbindliche Ziele an. Damit dies auch in Österreich umgesetzt werden kann, sind in einem ersten Schritt das (politische) Bekenntnis und in weiterer Folge Änderungen der rechtlichen Rahmenbedingungen (z. B. im Düngemittelrecht) sowie verbindliche Vorgaben erforderlich. Instrumente zur Umsetzung eines P-Recyclings können beispielsweise festgelegte Recyclingquoten für die Düngemittelindustrie (z. B. "Pxx" in Anlehnung an die E10-Bioethanolquote) oder die Einhebung eines "Phosphorcents" zusätzlich zu den Gebühren der Abwasserreinigung oder Abfallwirtschaft, welcher für den Aufbau der erforderlichen Strukturen (z. B. Verbrennungsanlagen für Klärschlamm und Tiermehl) herangezogen werden kann. ; Currently, the phosphorus (P) used in Austria is essentially of a linear structure. Cyclical ring structures—with the exception of those in manure (slurry, dung) used for local agricultural purposes—are as yet rudimentary. Simultaneously, Austria is entirely dependent on imports of the raw material rock phosphate, partly from geopolitically unstable regions. In contrast, sewage and animal meat and bone meal as significant sources of P are largely ignored. In view of the importance of P, numerous technologies for targeted P recycling from sewage have been developed—some already operational from a purely technical perspective and others already implemented on an industrial scale (particularly, recycling from the liquid phase). In order to make the best possible use of sewage-borne P, recycling from pure sewage sludge or animal meat and bone meal ash combined with sewage sludge ash would be desirable in future. Necessary structures, such as incinerators for sewage sludge alone or in combination with animal meat and bone meal, however, have yet to be developed. In addition to newly developed methods, recyclates (materials that are recyclable) from recycling processes (e.g., struvite), pure sewage sludge ash or animal meat and bone meal ash can be used as secondary raw materials in existing industrial processes, for instance, in the fertilizer or phosphoric acid industries. Neighboring countries Germany and Switzerland already recycle P from sewage sludge and sewage sludge ash to legally binding targets. Implementation in Austria too would initially require (political) commitment and, consequently, changes in the legal framework (e.g., fertilizer legislation) as well as binding standards. Implementation instruments for P recycling could be, for instance: defined recycling quotas for the fertilizer industry (e.g., "Pxx", according to the E10 bioethanol quota); or levying "phosphorus cents" additional to the sewage treatment and waste management fees, to be used to develop the necessary structures (e.g., incinerators for sewage sludge and animal meal).
ZusammenfassungDie zunehmende Verschmutzung von aquatischen und terrestrischen Ökosystemen mit Mikroplastik stellt ein ernstzunehmendes Umweltproblem dar, wobei insbesondere die hohe Widerstandfähigkeit von Kunststoffen gegenüber Abbauprozessen zu einer stetigen Anreicherung von Mikroplastik in der Umwelt führt. Für die Bewertung der bereits vorhandenen Mikroplastikbelastung in der Umwelt sowie der Evaluierung von Haupteintragsquellen ist die Entwicklung geeigneter Methoden für die akkurate und einfache Bestimmung von Mikroplastik ein entscheidender Faktor. Die im gegenständlichen Artikel vorgestellte Analysenmethode stellt eine derartige Möglichkeit für die massenbezogene Analyse von Mikroplastik dar. Die an der TU Wien entwickelte EA-OEM (Elemental Analysis Overdetermined Equation Method) kann als thermoanalytische Methode eingestuft werden und nutzt die ausgeprägten Unterschiede in der Elementarzusammensetzung zwischen Kunststoffen, biogenen und anorganischen Materialien. Daraus wird der Gehalt an Mikroplastik in Umweltproben quantitativ bestimmt. Die EA-OEM wurde in den letzten Jahren anhand verschiedener Probentypen getestet und durch zusätzliche Wiederfindungsversuche mit gespikten Matrixproben und der Teilnahme an einem Ringversuch bereits einer eingehenden Validierung unterzogen. Die gegenständliche Arbeit fasst einige dieser Untersuchungen zusammen. Diese Resultate untermauern einerseits die hohe Wiederfindungsrate von Kunststoffen bei gespikten Mikroplastikproben (im Bereich von 93 bis 110 %) und andererseits eine ungefähre Nachweisgrenze der Methode, die im Bereich von 1 Massen-% Mikroplastikgehalt liegt. Die EA-OEM positioniert sich als verhältnismäßig einfaches und kostengünstiges Messverfahren, um Mikroplastik in Umweltproben zu bestimmen.
