Zum Unternehmen
Die Hamburg Port Authority (HPA) ist als Anstalt öffentlichen Rechts seit 2005 für das Hamburger Hafenmanagement zuständig, wobei ihr der Großteil der Hafengrundstücke selbst gehört. Zu den wichtigsten Aufgaben der HPA zählen der Bau und die Instandhaltung der wasser- und landseitigen Infrastruktur des Hafens, die Sicherheit des Schiffsverkehrs, die Strategieentwicklung für die Hafenbahnanlagen sowie das Immobilienmanagement vor Ort.
Ausgangslage und Ziele
Im Hamburger Hafen müssen regelmäßig große Mengen Sedimente gebaggert werden, um die für den Hafenbetrieb erforderlichen Wassertiefen sicherstellen zu können. Ein kleiner Teil der abgelagerten Sedimente ist so belastet, dass er nicht im Gewässer umgelagert werden darf. Ihn gilt es an Land zu behandeln und anschließend zu entsorgen. Das stellt die Sparte Landside Treatment and Disposal (LD) sicher, in welcher das Projekt zur Materialflusskostenrechnung (MFCA) durchgeführt wurde. Die Sparte LD nimmt jährlich circa 200.000 Tonnen Trockensubstanz (tTS) belasteten Baggerguts in Hamburg für die Aufbereitung zur Verwertung oder Beseitigung an. Rund 140 Mitarbeiter der Sparte betreiben dazu Annahme- und Umschlaganlagen, Behandlungsanlagen, Deponien sowie Zwischen- und Langzeitlager.
Zentraler Bestandteil der Behandlung ist die Trennung der Sedimente in sandige und schlickige Anteile. Dieser Schritt erfolgt in der sogenannten METHA, einer großtechnischen Anlage. Während der gewonnene Sand verwertet werden kann, muss der Schlick in der Regel auf Deponien verwertet oder beseitigt werden. Eine Behandlungsalternative zur METHA-Anlage bietet die Entwässerung des Sand-Schlick-Gemischs in Entwässerungsfeldern. Das getrocknete Sand-Schlick-Gemisch muss anschließend i.d.R. auf Deponien verwertet oder beseitigt werden.
Einzelne Anlagen wie beispielsweise die METHA und Prozesse zur Sedimentbehandlung wurden und werden bereits in anderen Projekten sehr detailliert untersucht. In Vorbereitung der MFCA-Analyse haben die Beteiligten nun zusätzlich die Daten zur Annahme des Baggerguts sowie Informationen zu dessen Transport und Einlagerung auf den Deponien aufgenommen. Diese aufgenommenen Daten wurden im Rahmen der Materialsflusskostenrechnung erstmalig mit dem zu transportierenden Baggergut in Verbindung gesetzt sowie mit den von Behandlungsprozessen ausgehenden ökologischen Auswirkungen (Treibhausgas-Emissionen) verknüpft.
Insgesamt kann das Baggergut an vier verschiedenen Stellen wasserseitig angenommen werden. Eine fünfte Möglichkeit bietet die sogenannte Mischbodenaufgabe für die Annahme überwiegend trockener Materialien.
Ziel des Projekts war es, die gesamte Prozesskette der Landbehandlung und Entsorgung für das Referenzjahr 2019 transparenter zu machen, um aus den Ergebnissen Hinweise für die künftige Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen zu gewinnen. Dafür sollten die dazugehörigen Daten erstmalig strukturiert und die Massenströme mit dem für sie erforderlichen Energieeinsatz verknüpft werden. Außerdem wünschte die HPA eine Abschätzung des CO2-Äquivalent-Fußabdrucks jedes Prozessschrittes sowie einzelner Annahme- und Behandlungsstränge inklusive der indirekten Scope 3 Emissionen, die in der Wertschöpfungskette eines Unternehmens entstehen. Ein weiteres Projektziel ist die Entwicklung von ökologischen Kennzahlen – so genannte Key Performance Indicators (KPIs) – und die Untersuchung von alternativen Transportmöglichkeiten, um in Zukunft eine möglichst umweltschonende Behandlung und Entsorgung des Baggerguts zu gewährleisten.
Vorgehensweise / Umsetzung
Mit der Software Umberto Efficiency+ wurde das Gesamtsystem von der Annahme über die Behandlung bis zur Entsorgung des belasteten Baggerguts innerhalb definierter Grenzen dargestellt und daraus ein Materialflussmodell in der Software zu modelliert. Zu den Eingangsmaterialien in dem gesamten Entsorgungsprozess gehörten das mit Prozesswasser eingespülte Sand-Schlick-Gemisch und sandiger Boden. Im nächsten Schritt wurde die Energiezufuhr sowohl für den Transport als auch für die Materialverarbeitung analysiert. Dabei zeigte sich: Die wichtigsten Energieträger in diesen Prozessen sind Gas, Strom und Diesel.
Anschließend wurden sowohl der Ausstoß direkter Treibhausgase für die Brennstoffverbrennung als auch die indirekten Emissionen für die Brennstoffproduktion und die Infrastruktur sowie der Energieverbrauch für jeden einzelnen Prozessschritt ermittelt. Durch die Nutzung dieser Informationen konnten die KPIs berechnet werden.
Ergebnisdarstellung / Zusammenfassung
Als KPI wurden die spezifischen Treibhausgas-Emissionen in kg CO2-eq pro tTS zu entsorgendem Baggergut je Prozessschritt ermittelt. Darin enthalten sind sämtliche berücksichtigten direkten und indirekten Emissionen aus den Kategorien Scope 1, 2 und 3. Die Kennzahlen geben eine Übersicht über den CO2-Ausstoß durch die Auslastung der METHA-Anlage und die Logistik, liefern aber auch weitere Anhaltspunkte zum erforderlichen Energieeinsatz für die Behandlung der belasteten Sedimente und den damit verbundenen Kohlenstoffdioxid-Emissionen. Je nach Annahme- und Behandlungsweg ergibt sich daraus ein Ergebnis für den Gesamtprozesses.
Die Berechnungen haben gezeigt, dass neben der Baggergutbehandlung in der METHA die Transporte den Treibhausgas intensivsten Prozessschritt der Sparte LD darstellen. Der Transport über dieselbetriebene LKW zur Deponie Feldhofe wurde als größter CO2-Emittent ermittelt. Die Berechnungen haben gezeigt, dass neben der Baggergutbehandlung in der METHA die Transporte den Treibhausgas intensivsten Prozessschritt der Sparte LD darstellen. Um in Zukunft eine möglichst umweltschonende Behandlung und Entsorgung des Baggerguts gewährleisten zu können, wurden verschiedene Szenarien entwickelt, die den Transport zur Deponie Feldhofe darstellen, ausgehend von dem zur Zeit praktizierten dieselbetriebenen LKW Transport, welches das Szenario mit dem größter CO2-Emittenten ist. Im ersten Schritt wurden emissionsärmere, straßengebundene Transportmöglichkeiten untersucht (Szenario 1-4). Darüber hinaus prüften die Projektbeteiligten eine Kombination aus Straßen- und Schiffstransport (Szenarien 5-12). So ließen sich folgende alternative Kraftstoffoptionen identifizieren:
Die Nutzung des Straßentransports in einem Binnenschiff-Szenario ist unvermeidlich. Daher wurde die Entfernung (km) und die Menge an Energie und Kraftstoff berechnet, die für LKW benötigt wird, um das Material auf das Schiff und zur Deponie in Feldhofe zu transportieren.
Mit dem Ergebnis in Gegenüberstellung der absoluten Treibhausgas-Emissionen ließ sich die emissionseffizienteste Transportart identifizieren – nämlich der reine Straßentransport mit Wasserstoff-LKW. Durch den Einsatz solcher Fahrzeuge kann das Unternehmen seine CO2-Äquivalent-Emissionen im Vergleich zu Szenario 1 um 39 Prozent reduzieren (Tabelle 1). Der Transport über Barge und Wasserstoff-LKW würde nur 34 Prozent einsparen, dafür könnte aber die Straßenbelastung in Hamburg reduziert werden.
Die Projektergebnisse der MFCA-Analyse haben folgende Vorteile für die HPA:
- Sie geben einen guten und strukturierten Überblick über den Energieeinsatz entlang der Prozesskette
- Sie bieten eine faktenbasierte Diskussionsgrundlage zur Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen bezogen auf einzelne Prozessschritte
Ausblick
Die Ergebnisse des Projekts geben wichtige Hinweise und Anregungen für betriebliche Optimierungen und Beiträge zur Senkung der Treibhausgas-Emissionen. Dies betrifft insbesondere den energieintensiven Transportbetrieb, der im Anschluss an das Projekt weiter betrachtet wird.
