UCOs sind Öle und Fette, die zum Kochen oder Braten in der Lebensmittelindustrie, Restaurants, Fastfood und auf Verbraucherebene in Haushalten verwendet wurden. Der Europäische Abfallkatalog (EBR) klassifiziert sie als Siedlungsabfälle (Haushaltsabfälle und ähnliche gewerbliche, industrielle und institutionelle Abfälle) einschließlich getrennt gesammelter Fraktionen unter dem Code 20 01 25 (Speiseöle und -fette). UCO, das aus Abwasserbehandlungsanlagen gewonnen wird, gilt ebenfalls als ungefährliches Material mit einem anderen Code: 19 08 09 (Fett‐ und Ölgemisch aus der Öl / Wasser-Trennung, das Speiseöl und Fette enthält).Schätzungen zufolge werden derzeit rund 90% der in der EU verwendeten Speiseöle und -fette aus pflanzlichen Ölen hergestellt, während in Ländern wie Belgien relativ große Mengen tierischer Fette verwendet werden (Peters et al, 2013). Nach Schätzungen der EU beläuft sich das zu erhebende UCO-Potenzial auf etwa 8 L UCO/Kopf und Jahr. Hochgerechnet auf die Gesamtbevölkerung der EU von rund 500 Millionen bedeutet dies, dass 4 Mio. Tonnen UCO die jährliche Kapazität sind – siebenmal mehr als die derzeit gesammelte Menge. Dieses Potenzial steigt nach dem jährlichen Anstieg des Speiseölverbrauchs in der EU‐15 um etwa 2% pro Jahr. Um dieses Sammlungsniveau zu erreichen, sollte die Sammlungsinfrastruktur verbessert werden (Anderssen et al., 2007).
UCO-Sammlung, Transport und Lagerung
Das BIOSIRE-Projekt hat drei Hauptstrategien für die UCO-Sammlung identifiziert:
- Dezentrale Sammlung: Das Biodieselunternehmen richtet ein Tür-zu-Tür-Sammelsystem ein, um direkt von den „Produzenten“ von UCO zu sammeln.
- Prozessor Zentrale Sammlung: Die „Produzenten“ von UCO liefern es an zentralen Sammelstellen aus. Das Biodieselunternehmen holt sie direkt von diesen Standorten ab.
- Kombinierte Ölsammlung: Das Biodieselunternehmen liefert die pflanzlichen Rohöle an die „Produzenten“ von UCO und sammelt sie auch für das Recycling.
Die UCO-Lieferkette besteht aus den folgenden Schritten:
- Produktionsstandort: der Standort, an dem das UCO hergestellt wird.
- Spot-Terminal: Der erste Ort, an dem die UCO zunächst gesammelt wird.
- Füllterminal: Das Terminal, an dem der UCO für die letzte Stufe des Prozesses auf die Lastwagen geladen wird; Hier findet das Mischen von UCO aus verschiedenen Ölen statt.
- Biodiesel-Raffinerie oder Reinigungsterminal: Das Terminal, in dem der Biodiesel hergestellt wird
Transport und Lagerung müssen der CEN/TR 15367-3 „Vermeidung von Kreuzkontamination“ entsprechen.
Rechtliche Beschränkungen
Die folgenden Verordnungen, Richtlinien und Entscheidungen der europäischen Gesetzgebung müssen bei der Sammlung von UCO befolgt werden:
Verordnungen
- VERORDNUNG (EG) Nr. 1013/2006 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 14.Juni 2006 über die Verbringung von Abfällen.
Richtlinien
- Richtlinie 1975/439/EWG des Rates vom 16.Juni 1975 über die Beseitigung von Altölen (75/439/EWG).Richtlinie 1991/689/EWG des Rates vom 12.Dezember 1991 über gefährliche Abfälle. (91/689/EWG).Richtlinie 1999/31/EG des Rates vom 26.April 1999 über die Deponierung von Abfällen.Richtlinie 2006/12/EG des EUROPÄISCHEN PARLAMENTS und des RATES vom 5. April 2006 über Abfälle.Richtlinie 2008/98/EG des EUROPÄISCHEN PARLAMENTS und des RATES vom 19.November 2008 über Abfälle und zur Aufhebung bestimmter Richtlinien.Entscheidung der Kommission vom 3. Mai 2000 zur Ersetzung der Entscheidung 94/3/EG zur Aufstellung eines Abfallverzeichnisses gemäß Artikel 1 Buchstabe a der Richtlinie 75/442/EWG des Rates über Abfälle und der Entscheidung 94/904/EG des Rates zur Aufstellung eines Verzeichnisses gefährlicher Abfälle gemäß Artikel 1 Absatz 4 der Richtlinie 91/689/EWG des Rates über gefährliche Abfälle.Entscheidung der Kommission vom 16.Januar 2001 zur Änderung der Entscheidung 2000/532/EG hinsichtlich der Abfallliste (bekannt gegeben unter Aktenzeichen K(2001) 108).Beschluss des Rates vom 19.Dezember 2002 zur Festlegung von Kriterien und Verfahren für die Annahme von Abfällen auf Deponien gemäß Artikel 16 und Anhang II der Richtlinie 1999/31/EG.
Qualitätsmerkmale des gesammelten UCO, das für die Verarbeitung zu Biodiesel verwendet wird
Physikalische und chemische Eigenschaften von UCO (Wen et al, 2010)
| Eigenschaft | Einheiten | Wert |
| Palmitinsäure | Gew.-% | 8,5 |
| Stearinsäure | Gew.-% | 3.1 |
| Oleic Acid | wt% | 21.2 |
| Linoleic Acid | wt% | 55.2 |
| Linolenic Acid | wt% | 5.9 |
| Others | wt% | 4.2 |
| Water Content | wt% | 1.9 |
| Density | g/cm3 | 0.91 |
| Kinematic Viscosity (40°C) | mm2/s | 4.2 |
| Saponification Value | mgKOH/g | 207 |
| Acid Value | mgKOH/g | 3.6 |
| Jodzahl | g I2/100 g | 83 |
| Natriumgehalt | mg/kg | 6,9 |
| Peroxidgehalt | mg/kg | 23,1 |
UCO enthält Verunreinigungen wie Freie Fettsäure (FFA) und Wasser, die vor der Umesterung entfernt werden müssen. Tatsächlich reagieren FFAs mit dem alkalischen Katalysator, um Seife herzustellen, die die Reaktion hemmt, was zu einer schlechten Biodieselausbeute führt (Leung & Guo, 2006; Banerjee & Chakraborty, 2009). Ein FFA-Gehalt über 3,0% beeinträchtigt den Umesterungsvorgang. Die Säure- und Verseifungswerte bestimmen sowohl die Qualität als auch den Preis von UCO. Der FFA-Inhalt des UCO kann über verschiedene Techniken entfernt werden:
- saure Veresterung mit Methanol und Schwefelsäure (Meng et al, 2008),
- Veresterung mit Ionenaustauscherharzen (Ozbay et al, 2008),
- Neutralisation mit Alkalien gefolgt von Seifentrennung durch einen Dekanter und
- Extraktion mit polaren Flüssigkeiten zusammen mit saurer Veresterung und Destillation von FFA.
Der Wassergehalt wird üblicherweise durch Erhitzen des UCO über 100°C entfernt (Demirbas, 2009). Alternativ wird eine Vakuumdestillation bei einem Druck von 0,05 bar verwendet (Felizardo et al, 2006). Darüber hinaus können suspendierte Feststoffe, Phospholipide und andere Verunreinigungen mit heißem Wasser weggespült oder durch Zentrifugation und Papierfiltration entfernt werden (Chen et al., 2009).
Bestehende Verarbeitungstechnologien und Verfahren
Biodiesel besteht aus langkettigen Fettsäuremethylestern (FAME), die aus Triglyceriden gewonnen werden.:
- Klassisches Umesterungsverfahren, Homogenkatalysierte Umesterung
- Heterogenkatalysierte Umesterung
- Enzymatische, Enzymkatalysierte Umesterung
- Überkritisches Methanol, nichtkatalysierte Umesterung.
Die Umesterung mit Methanol ist die gebräuchlichste Methode. UCO erfordert aufgrund seines hohen FFA-Gehalts strengere Umesterungsbedingungen als neue Öle. Homogene basische Katalysatoren sind in der Industrie am weitesten verbreitet, da sie den Prozess beschleunigen und mildere Reaktionsbedingungen erreichen. Die Reaktion kann sowohl diskontinuierlich (batch) als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Nach der Reaktion wird das Glycerin durch Absetzen oder Zentrifugieren abgetrennt. Die Biodieselphase wird dann gereinigt, bevor sie als Dieselkraftstoff in Übereinstimmung mit der Norm EN14214 und anderen nationalen Qualitätsstandards und technischen Normen verwendet wird.