Marktbericht zur Abfallverwertung: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Abfallart (Kommunale Festabfälle, Landwirtschaftliche Abfälle, Sonstige), Technologie (Thermochemisch, Verbrennung, Biochemisch, Anaerobe Vergärung, Sonstige), Anwendung (Wärme, Strom, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für Abfallverwertung

Unterstützende Regierungspolitiken und -programme

Förderliche Regierungspolitiken waren in der Vergangenheit der entscheidende Faktor für die Entwicklung des Marktes für die energetische Verwertung von Abfällen. Regierungen in zahlreichen Ländern haben Initiativen auf politischer Ebene ergriffen, um diesen Markt zu fördern. In den USA sind kommunale Abfalldeponien gemäß dem Clean Air Act verpflichtet, ein Deponiegas-Sammel- und -Kontrollsystem zu installieren und zu betreiben. So wurden im Jahr 2020 in den Vereinigten Staaten auf 327 Deponien rund 256 Milliarden Kubikfuß (Bcf) Deponiegas gesammelt und verbrannt, um etwa 10 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom zu erzeugen. Dies entspricht etwa 0,3 % der gesamten Stromerzeugung im US-amerikanischen Kraftwerksmaßstab.

Darüber hinaus hat die indische Regierung Projekte zur Energiegewinnung aus Abfall durch Investitionszuschüsse und Einspeisevergütungen gefördert. Um Energie aus Siedlungs- und Industrieabfällen zu gewinnen, hat das Ministerium für Neue undErneuerbare EnergienDas Ministerium für Neue und Erneuerbare Energien (MNRE) fördert aktiv alle verfügbaren technologischen Lösungen. Durch die Bereitstellung finanzieller Unterstützung für Forschungs- und Entwicklungsinitiativen auf Kostenbeteiligungsbasis und gemäß seiner Forschungs- und Entwicklungspolitik treibt es auch die Forschung im Bereich der Abfallverwertung zur Energiegewinnung voran. So aktualisierte das MNRE beispielsweise im März 2020 die Richtlinien für sein Abfallverwertungsprogramm. Die neuen Richtlinien könnten die bestehenden, am 30. Juli 2018 veröffentlichten Richtlinien des Programms ersetzen. Eine Neuerung der Richtlinien ist die Einbeziehung von Projekten auf Basis von Siedlungsabfällen, basierend auf einer Klarstellung des Finanzministeriums. Solche Richtlinienerweiterungen werden den Markt für Abfallverwertung zur Energiegewinnung im Prognosezeitraum voraussichtlich maßgeblich beeinflussen.

Hydrothermale Karbonisierung (htc) und Dendro-Flüssigenergie (dle)

Neue Technologien zur Abfallverwertung wie die hydrothermale Karbonisierung (HTC) beschleunigen die geothermische Umwandlung von Nassabfällen mithilfe eines Säurekatalysators unter hohem Druck und hoher Temperatur. Dadurch wird die Produktion von „Hydrochar“ angeregt, dessen Eigenschaften denen fossiler Brennstoffe ähneln. Dies bietet Wachstumspotenzial für den Markt. Im Vergleich zur anaeroben Vergärung (AV) liegen die Hauptvorteile in der kürzeren Verarbeitungszeit und den ähnlichen Betriebsbedingungen zur Erzeugung der gleichen Energiemenge. Zu den wesentlichen Merkmalen der HTC gehören:

• Verfahren wie HTC zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich Form, Zusammensetzung und Feuchtigkeitsgehalt der Ausgangsmaterialien aus, sodass kein energieintensiver Trocknungsschritt vor der Weiterverarbeitung erforderlich ist. Die Reaktionen verlaufen autogen, ohne dass zusätzlicher Druck zugeführt wird.

• Hydrochars können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als Brennstoff, als funktionalisierte kohlenstoffhaltige Materialien (Aktivkohle) oder als Bodenverbesserungsmittel zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit bei gleichzeitiger Bereitstellung einer langfristigen Kohlenstoffsenke.

• Die Herstellung von Siedlungsabfallkohle dient nicht nur als Kohlenstoffsenke, sondern kann auch zur Verdrängung erheblicher Mengen an Treibhausgasen führen, die bei der Herstellung anderer Bodenverbesserungsmittel entstehen, wie zum BeispielDüngemittelund erweisen sich als einfacherer, energieeffizienterer und besserer Ansatz als die derzeitigen CCS-Technologien. Eine Tonne Holzkohle, die mittels HTC gewonnen wird, vermeidet 2,2 Tonnen CO₂ in der Atmosphäre.

Darüber hinaus stellt die Dendro Liquid Energy (DLE)-Technologie eine nahezu abfallfreie Innovation im Bereich der Abfallverwertung dar. Laut dem Weltenergierat ist die DLE-Technologie hinsichtlich der Stromerzeugung bis zu viermal effizienter als die anaerobe Vergärung und zudem kostengünstiger. Die emissionsfreie Ableitung macht die Anlage im Vergleich zu aktuellen Technologien noch attraktiver. DLE kann potenziell verschiedene Abfallfraktionen verwerten, wie zum Beispiel …PlastikAbfall und Holzstämme werden zu Energie umgewandelt. Je nach Abfallzusammensetzung kann die DLE-Technologie einen Wirkungsgrad von über 80 % erreichen. Eine typische Anlage mit einer Kapazität von 30.000 Tonnen pro Jahr benötigt eine Investition von 14,5 Millionen Euro und jährliche Betriebskosten von rund 1,75 Millionen Euro. Diese innovative Zero-Waste-Technologie dürfte daher in den kommenden Jahren maßgeblich zum Marktwachstum beitragen.

Marktbeschränkung

Negative Auswirkungen der auf Verbrennung basierenden Abfallverwertungstechnologie

Obwohl Verbrennungsprozesse zur Behandlung von Siedlungsabfällen eine attraktive technologische Option für die Abfallbewirtschaftung darstellen, werden sie weltweit intensiv diskutiert (insbesondere in Umwelt-, Sozial- und Politikkreisen). Abhängig von der Abfallzusammensetzung setzen Müllverbrennungsanlagen eine Vielzahl von Chemikalien frei, die Umwelt und menschliche Gesundheit schädigen. Biomedizinische Abfälle, die für Mensch und Umwelt gefährlich sind und eine spezielle Behandlung und Entsorgung erfordern, machen 10 bis 25 % des gesamten Abfalls von Gesundheitseinrichtungen aus.

Neben der Freisetzung unzähliger Verbindungen unbekannter Toxizität produzieren Müllverbrennungsanlagen auch erhebliche Mengen an Schadstoffen wie Feinstaub, Metalle, saure Gase, Stickoxide und Schwefel. Die öffentliche Gesundheit und die Umwelt werden durch diese Art der Müllverbrennung ernsthaft gefährdet.

Krebserkrankungen und Atemwegssymptome haben erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit. Weitere mögliche Folgen sind hormonelle Ungleichgewichte, ein verändertes Geschlechterverhältnis und angeborene Fehlbildungen. Die Auswirkungen auf die Umwelt zeigen sich hingegen in Eutrophierung, Smogbildung, Versauerung, Ozon- oder photochemischer Smogbildung, globaler Erwärmung sowie Toxizität für Tiere und Menschen.

Darüber hinaus verursacht die Müllverbrennung Probleme, da bei der Verbrennung von Kunststoffen giftige Substanzen wie Dioxine entstehen. Die Verbrennungsgase tragen zur Luftverschmutzung und zum sauren Regen bei. Gleichzeitig kann die Asche aus Verbrennungsanlagen Schwermetalle und andere Schadstoffe enthalten. Aufgrund dieser Probleme laufen derzeit verschiedene Kampagnen gegen die Müllverbrennung. Daher wird erwartet, dass die auf der Müllverbrennung basierende Technologie zur Energiegewinnung aus Abfall den globalen Markt für Abfallverwertung im Prognosezeitraum beeinträchtigen wird.

Wichtige Marktchance

Zunehmender Abfallaufkommen und steigender Energiebedarf

Die wachsende Weltbevölkerung führt zu immer größeren Müllbergen. Laut Prognosen der Vereinten Nationen wird die Weltbevölkerung von 7,7 Milliarden im Jahr 2020 auf rund 9,7 Milliarden im Jahr 2050 ansteigen. Fast 90 % dieses Bevölkerungswachstums werden voraussichtlich in den Städten Afrikas und Asiens stattfinden und dort einen erheblichen Bedarf an Abfall verursachen. Bei der derzeitigen Bevölkerungszahl fallen weltweit täglich fast 2,01 Milliarden Tonnen Siedlungsabfall an, von denen mindestens 33 % nicht umweltgerecht entsorgt werden. Angesichts der wachsenden Bevölkerung und der steigenden Kaufkraft wird das Abfallaufkommen in den kommenden Jahren voraussichtlich enorm zunehmen.

Angesichts wachsender Mittelschichtfamilien in Ländern wie China, Indien, Südafrika, Russland und Brasilien dürfte die Abfallmenge aufgrund des zunehmenden Konsums von verpackten Lebensmitteln erheblich ansteigen. Darüber hinaus wird das Bevölkerungswachstum in Städten der Entwicklungsländer, das zu veränderten Lebensgewohnheiten führt, die Abfallproduktion weltweit voraussichtlich weiter ankurbeln.

Darüber hinaus ist der steigende Strombedarf angesichts der zunehmenden Umweltverschmutzung ein weiterer wichtiger Faktor, der angegangen werden muss. Laut Weltenergierat wird der weltweite Strombedarf voraussichtlich von 12,9 Terawattstunden im Jahr 2020 auf rund 53.000 Terawattstunden im Jahr 2050 ansteigen. Um die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage zu verringern, könnte die Energiegewinnung aus Abfall für die meisten Länder eine Option sein, um Abfall zu reduzieren und Strom zu erzeugen.

Einblick in die Abfallarten

Siedlungsabfälle dominieren den Markt für die energetische Verwertung von Abfällen. Siedlungsabfälle umfassen Haushalts-, Gewerbe- und institutionelle Abfälle, die in großen Mengen und kontinuierlich anfallen. Die Dominanz von Siedlungsabfällen beruht auf ihrer hohen Verfügbarkeit und dem steigenden Bedarf an nachhaltigen Abfallmanagementlösungen. Müllverbrennungsanlagen wandeln Siedlungsabfälle effizient in erneuerbare Energie um und reduzieren so die Nutzung von Deponien und Treibhausgasemissionen. Staatliche Vorschriften und Initiativen zur Förderung sauberer Energien verstärken die Nutzung von Lösungen zur energetischen Verwertung von Siedlungsabfällen zusätzlich und sichern ihnen ihre führende Marktposition.

Technologie-Einblicke

Der Markt für Abfallverwertung zur Energiegewinnung lässt sich in thermochemische, Verbrennungs-, biochemische, anaerobe Vergärungs- und sonstige Verfahren unterteilen. Die Verbrennung dominiert den Markt. Diese Technologie reduziert das Abfallvolumen effizient und erzeugt Energie durch die Verbrennung von Abfällen bei hohen Temperaturen. Ihre Vormachtstellung beruht auf ihrer weiten Verbreitung, ihrer bewährten Zuverlässigkeit und der Fähigkeit, verschiedene Abfallarten zu verarbeiten, was sie zur bevorzugten Wahl für die Abfallverwertung macht.

Anwendungseinblicke

Die Stromerzeugung dominiert den Markt für Abfallverwertung zur Energiegewinnung. Diese Anwendung wandelt Abfall in eine wertvolle Energiequelle um, deckt den Energiebedarf und reduziert Deponieabfälle. Ihre Vormachtstellung beruht auf staatlichen Förderprogrammen, technologischen Fortschritten und dem steigenden Bedarf an nachhaltigen und erneuerbaren Energielösungen, wodurch sie zu einem Schlüsselelement globaler Energiestrategien wird.

Regionale Einblicke

Europa hatte im Prognosezeitraum den größten Marktanteil. Die Müllverbrennung ist derzeit in Deutschland die bekannteste Technologie zur energetischen Verwertung von Siedlungsabfällen. Bei der Vergasung und Pyrolyse entsteht ein brennbares Synthesegas, das entweder zur Stromerzeugung genutzt oder weiter aufbereitet und für die direkte Stromerzeugung in einem Kraftwerk aufbereitet werden kann.Gasturbineoder Motor. Der elektrische Wirkungsgrad der Verbrennung ist in der Regel höher als der der Vergasung, da die Betriebstemperaturen, der Dampfdruck und der Gesamtenergiebedarf für den Anlagenbetrieb niedriger sind.

In Deutschland beträgt das konstante Volumen des gesamten Siedlungsabfalls (einschließlich aller wiederverwertbaren Materialien wie Glas und Papier) rund 50,61 Millionen Tonnen pro Jahr (2019), während das anteilige Volumen des Hausmülls (ausschließlich thermisch wiederverwertbar) im Land stark angestiegen ist.

Markt für Abfallverwertung im asiatisch-pazifischen Raum

Der asiatisch-pazifische Raum ist die zweitgrößte Region. Seit 2019 zählt er zu den größten globalen Märkten für die energetische Verwertung von Abfällen. China, Japan, Indien und einige weitere Länder dominieren diesen Markt in der Region. Faktoren wie steigende Abfallmengen, förderliche Regierungspolitiken, Initiativen zur nachhaltigen und effizienten Abfallentsorgung, zunehmende Investitionen und technologische Fortschritte im Bereich der energetischen Verwertung werden den Markt im asiatisch-pazifischen Raum im Prognosezeitraum voraussichtlich antreiben. China ist mit rund 1,44 Milliarden Einwohnern (Stand 2020) eines der bevölkerungsreichsten Länder der Welt.

Aufgrund der wirtschaftlichen Entwicklung und der rasanten Urbanisierung hat die Menge an Siedlungsabfällen stark zugenommen. Daher stellt die effektive Entsorgung von Siedlungsabfällen in China eine ernsthafte umweltpolitische Herausforderung dar. Der Großteil der Abfälle landet auf Deponien in der Nähe chinesischer Großstädte, wodurch die Bevölkerung Boden- und Grundwasserverschmutzung sowie starker Luftverschmutzung ausgesetzt ist. Die unkontrollierte Zersetzung dieser Abfälle führt zur Freisetzung des potenten Treibhausgases Methan. Die meisten Deponien des Landes sind voll oder nahezu voll belegt, was illegale Müllentsorgung und -verbrennung begünstigt.

Darüber hinaus verfügen viele chinesische Städte über keine geeigneten Flächen für Mülldeponien. Das Land steht vor dem Problem der Müllberge, die zu gravierenden Umwelt-, Grundwasser- und Bodenverschmutzungen sowie Gesundheitsproblemen führen. Bis 2025 wird sich Chinas Abfallaufkommen voraussichtlich auf über 500 Millionen Tonnen jährlich verdoppeln. Dies wiederum dürfte im Prognosezeitraum einen massiven Bedarf an Abfallbehandlungsanlagen im Land erzeugen.

Markt für Abfallverwertung in Nordamerika

Nordamerika ist die drittgrößte Region. Die Abfallverwertung (Waste-to-Energy, WTE) erfüllt die Kriterien für eine erneuerbare Energiequelle. Der Brennstoff für WTE-Anlagen (Müll) ist nachhaltig und regional verfügbar und erzeugt saubere, erneuerbare Energie. Aufgrund dieser erneuerbaren Natur haben mehrere US-Bundesstaaten die WTE als erneuerbar deklariert. Die im Rahmen des Portfolios erneuerbarer Energien anerkannten WTE-Anlagen profitieren von niedrigeren Entsorgungsgebühren und können somit zum Marktwachstum beitragen. Ein wesentlicher Faktor für den Rückgang von WTE-Anlagen ist der enorme Kapitalbedarf für deren Bau.

Zudem ist die Rendite gering, was Investitionen in diesem Markt gehemmt hat. 2018 produzierte Kanada rund 25,6 Millionen Tonnen Abfall. Der Haushaltssektor verursachte 42,15 % des Abfallaufkommens (10,84 Millionen Tonnen), während der Industrie-, Gewerbe- und institutionelle Sektor (IGS) 14,88 Millionen Tonnen (57,85 %) produzierte. Zwischen 2014 und 2018 ging das IGS-Abfallaufkommen leicht zurück, während das Haushaltsabfallaufkommen im gleichen Zeitraum zunahm. Obwohl der Großteil des Abfalls im Land auf Deponien entsorgt wird, haben die Provinz- und Zentralregierungen Initiativen zur Förderung des Abfallrecyclings und der Abfallverwertung zur Energiegewinnung entwickelt. Daher wird für den Prognosezeitraum ein Wachstum in diesen Bereichen erwartet.