Fire-Hazardous Waste Materials: Risk Analysis and Assessment of Portable and Lithium-Ion Batteries in Waste Management Systems

Titel in Übersetzung: Brandgefährlicher Abfall: Risikoanalyse und -bewertung von Geräte- und Lithiumbatterien in abfallwirtschaftlichen Systemen

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Ein genauer Blick auf die Geschichte der Brandereignisse zeigt, dass die Abfallwirtschaft immer anfällig für Brände war. Nach einer Reihe von Deponiebränden in den 1990ern und Brandfällen in Zwischenlagern in den 2000ern traten in den letzten Jahren immer häufiger Brände in Abfallbehandlungsanlagen auf. In der Folge führten hohe Schadensbeträge zu vermehrten und schwerwiegenden Versicherungsproblemen. Darüber hinaus stehen die Auswirkungen der häufigen Abfallbrände in Konflikt mit dem Umwelt- und Klimaschutz. Der vermehrte Einsatz von Lithium-Batterien als leistungsfähige Energiespeicher wurde lange Zeit nur aus Sicht der Ressourcen betrachtet, da sie als zukünftiger Abfall betrachtet wurden. Jetzt rücken Sicherheitsaspekte und das Risiko von Lithium-Ionen-Batterien in den Blickpunkt, da sie zahlreiche Aufbereitungsanlagen in Brand zu setzen drohen. Diese Doktorarbeit besteht aus den beiden Themenbereichen „Analyse von Bränden in abfallwirtschaftlichen Systemen“ und „Risikoanalyse und -bewertung von Gerätebatterien“. In einer aufwendigen Brandursachenforschung wurden über 550 Brandereignisse der letzten zwölf Jahre untersucht, wobei sich ein stark steigender Trend bei der Anzahl der Brände zeigte. Bei den wichtigsten Brandursachen stehen unbekannte Brandursachen an erster Stelle, gefolgt von Selbstentzündung und Batterien. Abfalllager und Zerkleinerungsaggregate erwiesen sich als die kritischsten Brandherde. Gemischte Abfallfraktionen wie Restmüll, Sperrmüll und Gewerbeabfälle waren die am stärksten betroffenen Abfallströme. Die Datenauswertung zeigte eine hohe Datenqualität und -signifikanz. Vergleicht man die Nutzungsphase und die End-of-Life-Phase, so zeigen Gerätebatterien, insbesondere lithiumbasierte Batterien, sehr unterschiedliche Gefahren und Risikopotenziale. Mit Blick auf die unterschiedlichen Missbrauchsmechanismen von Lithium-Ionen-Batterien zeigten die Untersuchungen, dass Altbatterien am meisten durch thermische oder mechanische Beschädigung in Abfallaufbereitungsprozessen betroffen sind. Untersuchungen, die durchgeführt wurden, um den Verbleib nicht getrennt gesammelter Gerätebatterien zu ermitteln, ergaben hohe Mengen an Gerätebatterien in kommunalen Siedlungsabfallströmen (im Jahr 2016 z.B. 718 t im Restmüll, 41 t im Leichtverpackungsabfall, 17 t im Metall-verpackungsabfall in Österreich). Vergleicht man diese Zahlen mit der Menge, die getrennt gesammelt wird (2.188 t im Jahr 2016), wird die Bedeutung dieser relativen Mengen deutlich. Die Risikoanalyse ergab, dass am Ende ihrer Lebensdauer ca. 24% der Lithium-Ionen-Batterien einen kritischen Ladezustand aufweisen und daher bei kritischer Beschädigung leichte (in 12% sogar schwere) Reaktionen durch thermal runaway zeigen. Gemäß der szenariobasierten Risikobewertung sind die potenziellen Risiken von Gerätebatterien zu hoch für einen nachhaltigen Betrieb abfallwirtschaftlicher Anlagen. Schließlich werden Strategien und Gegenmaßnahmen vorgestellt, darunter z.B. Ökodesign, erweiterte Produzentenverantwortung und intensive Maßnahmen zur Bewusstseinsbildung.
Titel in ÜbersetzungBrandgefährlicher Abfall: Risikoanalyse und -bewertung von Geräte- und Lithiumbatterien in abfallwirtschaftlichen Systemen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Huber-Humer, Marion, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Pomberger, Roland, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Risiko
  • Gerätebatterien
  • Lithium-Batterien
  • Lithium-Ionen-Akkumulator
  • Abfallwirtschaft

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