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Erarbeitung von Probenahmestrategien zur Bewertung der Schadtoffbelastung einer Kupferhuette

Emissionsminderungs­maßnahmen in der Sekundärhütte (RWN)

Die Aurubis AG (ehemals Norddeutsche Affinerie AG) ist Europas größter Kupferproduzent und der weltweit größte Kupferrecycler. Am Standort Hamburg gewinnt das Unternehmen u.a. Kupfer aus Kupfererzkonzentraten, Altkupfer und Recycling-stoffen und verarbeitet dies in eigenen Anlagen zu Halbzeug wie beispielsweise Draht weiter. In der Sekundärhütte (RWN) werden komplexe sekundäre Rohstoffe (kupfer-, edelmetall-, blei- und nickelhaltige Hüttenzwischenprodukte, Recyclingmaterialien und Abfälle zur Verwertung) verarbeitet, die weltweit eingekauft oder von der Aurubis AG selbst produziert werden. Die Halle, in der sich die Produktionsanlagen befinden, ist etwa 80 Meter lang und schloss sich vor dem Projekt an einen offenen Zwischenproduktplatz an. Beim Ein- und Ausgießen des geschmolzenen Materials treten staub- und schwer-metallhaltige Emissionen auf, die früher nur ungenügend abgesaugt und gereinigt werden konnten. Die Folge waren Belastungen der Innenluft und der Austritt von Emissionen über das Hallendach in die Außenluft. Das Absaugen der gesamten Halle war technisch und ökologisch nicht sinnvoll. Ziel des Fördervorhabens war es, ein neues Verfahren in die Anwendung zu bringen, um die diffusen staub- und schwermetallhaltigen Emissionen zu erfassen und abzuscheiden. Um ein wirkungsvolles Erfassen mit möglichst minimalem Absaugvolumen zu erreichen, wurden die Produktionsanlagen nach dem sogenannten "Haus-in-Haus-Konzept" kleinräumig umbaut. Absaugvorrichtungen erfassen und reinigen die diffusen Emissionen nun direkt an der Quelle. Die erforderliche Absaugmenge wurde regeltechnisch optimiert. Das Absaugen erfolgt zielgerichtet und wird angepasst an den Produktionsablauf gesteuert. Über den gesamten Zwischenproduktplatz wurde die Konverterhalle so verlängert, dass alle festen Stoffe innerhalb des Hallendachs umgeschlagen werden können. Des Weiteren verlegte man die Gießvorgänge des schmelzflüssigen Materials unter Hauben und kann sie nun von außen steuern. Die Reinigung der erfassten Haubenabgase erfolgt mit Hilfe von Gewebefilteranlagen. Die bisher auftretenden Emissionen an Fein- und Metallstäuben in die Außenluft konnten durch die Einhausung und das zielgerichtete Absaugen erheblich vermindert werden. Die Überdachung des Zwischenproduktplatzes bewirkt, dass die beim Lagern und beim Umschlag auftretenden Emissionen in die Umgebungsluft weitgehend vermieden werden. Insgesamt werden durch die Installation optimierter und angepasster Erfassungsanlagen stündlich 200.000 Kubikmeter Hallenluft abgesaugt. Dies ist etwa ein Viertel des Abluftvolumenstromes, der bei einer vollständigen Hallenabsaugung anfallen würde. Die gezielten Einhausungsmaßnahmen sparen somit gegenüber der Alternative einer vollständigen Hallenabsaugung große Mengen an Energie. Im Vergleich zum Ausgangszustand ist der jährliche Energiebedarf durch die zusätzlichen Absaugeinrichtungen jedoch um 1.600 Megawattstunden angestiegen. Der im Gewebefilter abgeschiedene und im Staubsammelbunker anfallende Staub ist ein Zwischenprodukt für die Metallgewinnung. Er wird direkt in der Hütte weiterverarbeitet. Gleiches gilt genauso für die metallhaltige Schlacke, das Werkblei und den Kupferbleistein. Abfälle fallen in Form verbrauchter Filtermaterialien an. Die Arbeitsplatzsituation für die Mitarbeiter konnte deutlich verbessert werden, denn die Arbeitsplatzbelastung durch Cadmium und Arsen im Schwebstaub ist deutlich vermindert. Aufgrund der verminderten Emissionen kann die Anlage die ab 2012 geltenden Zielwerte der Luftqualitätsrichtlinie der EU (Immissionsbelastung) für Cadmium (5 Nanogramm/Kubikmeter) und Arsen (6 Nanogramm/Kubikmeter) schon jetzt einhalten. Das Pilotprojekt zeigt, mit welchen Maßnahmen die Hüttenindustrie staub- und schwermetallhaltige Emissionen deutlich vermindern kann, um die künftige EU-Luftqualitätsrichtlinie zu erfüllen. Die Maßnahmen sind auf verschiedene Anlagenarten mit Schmelzprozessen übertragbar und wurden daher auch bei der Bearbeitung des BVT-Merkblattes der Nichteisen-Metallindustrie berücksichtigt. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Luft Fördernehmer: Norddeutsche Affinerie AG/Aurubis AG Bundesland: Hamburg Laufzeit: 2003 - 2005 Status: Abgeschlossen

Neues Tunnelofenkonzept zur Einsparung fossiler Energie und CO2 beim Brennen von Ziegeln

Metallindustrie: Maßnahmen für mehr Ressourcenschonung entwickelt

<p>Energieeffizientere Produktionsgebäude, mehr Rohstoffe aus dem Recycling oder erneuerbare Stromversorgung – viele unterschiedliche Maßnahmen sind nötig, um die Herstellung von Nichteisen-Metallen wie Aluminium oder Kupfer weniger energie- und rohstoffintensiv zu machen. Ein UBA-Forschungsprojekt zeigt, welche Maßnahmen besonders vielversprechend und welche Akteure gefragt sind.</p><p>Zunächst wurden im Projekt <strong>165 Expertinnen und Experten aus Industrie, Wissenschaft, NGOs und Behörden</strong> nach Potenzialen für mehr Ressourcenschonung bis zum Jahr 2030 befragt. Der geographische Fokus lag auf Deutschland, wobei auch internationale Impulse berücksichtigt wurden. Der inhaltliche Fokus lag auf den vier Massenmetallen Aluminium, Kupfer, Blei und Zink.&nbsp;</p><p>Die Ergebnisse der Befragung wurden anschließend mit den Stakeholdern in einem <strong>Zukunftsworkshop</strong> diskutiert und bewertet. In einem anschließenden <strong>Szenarienworkshop</strong> wurden vielversprechende Szenarien genauer beschrieben und bewertet.</p><p>Die nach den Befragungen sowie dem Zukunftsworkshop am höchsten bewerteten Maßnahmen wurden in <strong>sechs Maßnahmenbündeln</strong> zusammengefasst und sowohl die zuständigen Akteure als auch der Zeithorizont für die Realisierbarkeit benannt.</p><p>Folgende <strong>Maßnahmenbeispiele</strong> verdeutlichen, dass sowohl die Industrie als auch Politik, Behörden, Investoren und die Wissenschaft gefragt sind:</p><p>Die <strong>Politik</strong> sollte stärkere Anreize für Investitionen in Energie- und Ressourceneffizienzmaßnahmen setzen, aber auch durch Vorgaben für das Produktdesign die Recyclingfähigkeit von Produkten erhöhen.</p><p>Die <strong>Industrie</strong> sollte das Erfassen und Recyceln ausgedienter Produkte verbessern und so mehr Primär- durch Sekundärrohstoffe ersetzen. Die Energieversorgung muss auf Erneuerbare umgestellt, Produktionsgebäude und -verfahren müssen energetisch optimiert werden.</p><p><strong>Investoren und Teilhaber an Unternehmen</strong> sollten bei innovativen Projekten längere Amortisationszeiten akzeptieren.</p><p>Die <strong>Wissenschaft</strong> ist bei der Entwicklung neuer Produktions- und Recyclingverfahren gefragt.</p><p>Mehr zu den Ergebnissen und der Methodik des Forschungsvorhabens ist im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/delphine-ermittlung-von">Abschlussbericht</a> nachzulesen.</p><p>Um die Ergebnisse des Vorhabens auch international bekannt zu machen, wurden diese zunächst im Rahmen der <strong>European Metallurgical Conference 2017</strong> vorgestellt und diskutiert.&nbsp;</p><p>Im November 2017 wurde im Rahmen der „European Raw Materials Week“ ein internationaler <strong>Workshop in Brüssel</strong> durchgeführt. Internationale Expertinnen und Experten aus Industrie, NGOs, EU-Kommission und Wissenschaft diskutierten dabei die Themenkomplexe „Recycling und Reststoffbehandlung“ sowie „Energieerzeugung- und Nutzung in der NE-Metallindustrie“. Als Ergebnis wurde ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/recommendation_paper_nf-metals_industry.pdf">Recommendation Paper (PDF)</a> mit Maßnahmenempfehlungen für einzelne Stakeholdergruppen erstellt.</p>

DelphiNE: Ermittlung von Ressourcenschonungspotenzialen in der Nichteisenmetallindustrie durch eine Zukunftsanalyse nach der Delphi-Methode

Welchen Beitrag kann die energie- und rohstoffintensive deutsche NE-Metallindustrie zur Entwicklung einer „Green Economy“ leisten? Wie kann das Metallrecycling optimiert und Energie effizienter eingesetzt werden? Diesen und anderen Zukunftsfragen widmete sich das Projekt „DelphiNE“. Viele Akteure aus Industrie, Wissenschaft, Zivilgesellschaft sowie Politik und Behörden haben dazu ihr Expertenwissen in das Projekt eingebracht. Mit Hilfe der bewährten und handfesten Delphi-Methode wurden daraus zukünftige Maßnahmen zur Steigerung der Ressourcenschonung in der NE-Metallindustrie erarbeitet. Für die EU-Ebene wurden die wichtigsten Maßnahmen in einem Recommendation Paper zusammengefasst. Veröffentlicht in Texte | 116/2018.

New 4.0: Norddeutsche Energiewende, Teilvorhaben: Flexibilisierung der Lastaufnahme in kontinuierlichen Prozessen der energieintensiven NE-metallproduzierenden Industrie

Im Rahmen des Projektes NEW 4.0 plant Aurubis, einen Teil der jetzige Dampferzeugung aus Erdgas durch eine Power-to-Heat-Anlage zu ersetzen, um dadurch dem übergeordneten Ziel der Flexibilisierung zu dienen. Durch diese Anlage könnte in Zeiten, in denen überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energiequellen zur Verfügung steht in einem Elektrodenheizkessel Dampf erzeugt werden. Die hierfür zur Verfügung stehende Technologie Power-to-Heat kommt in Deutschland bisher noch kaum zur Anwendung. Darüber hinaus beabsichtigt Aurubis im Rahmen von NEW 4.0 weitere Potentiale der Flexibilisierung der Stromabnahme aber auch deren Grenzen im Werk Hamburg systematisch und mit Unterstützung der HAW Hamburg, C4DSI zu analysieren. Durch die Errichtung der Power-to-Heat- Anlage wird nicht nur die Flexibilisierung erreicht, sondern auch ein Werk der energieintensiven Industrie in den Gesamtkontext des intelligenten Energienetzes eingebunden. Die Flexibilisierung auf Basis von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien, erfordert eine enge Zusammenarbeit und Koordination aller beteiligten Akteure. Durch die Installation und den Betrieb eines Elektrodenheizkessels in einem Werk der energieintensiven / NE-metallproduzierenden Industrie wird der Nachweis erbracht werden, dass die Flexibilisierung in dieser Industrie möglich ist. Der Arbeitsplan besteht aus zwei Teilen: in einem ersten Teil wird in dem bestehenden Werk Hamburg ein Elektrodenheizkessel installiert und betrieben. Im zweiten Teil werden durch eine Studie in Zusammenarbeit mit HAW, C4DSI weitere Flexibilisierungsmöglichkeiten untersucht und analysiert.

ETAL: Entwicklung neuartiger Technologien, Anlagenkomponenten und Logistik zur energieeffizienten Fertigung in Leichtmetall-Gießerein, Teilprojekt: Entwicklung von Fertigungsstrategien energieeffizienter Projektinnovationen und Erforschung von deren Funktionalität und Wirkweisen

Wer planetare Grenzen im Blick hat, kommt an im Sinne des Umwelt- und Ressourcenschutzes effizienten und nachhaltigen Produktionslösungen nicht vorbei. Das Forschungsvorhaben verfolgt in diesem Sinne das Ziel, den erforderlichen Primär-Energieeinsatz bei der NE-Gusserzeugung und damit die emittierten Schadstoffe signifikant zu reduzieren, gleichzeitig sowohl Gussqualität als auch Fertigungsflexibilität deutlich zu erhöhen und in Summe die Fertigungskosten zu senken und die Umwelt zu schonen. Realisiert werden soll dieses Ziel durch die Entwicklung neuartiger Anlagenkomponenten, die eine Zusammenlegung der bislang notwendigen Prozessschritte 'Metall schmelzen', 'Schmelze transportieren' und 'Metall warmhalten' zu einem Prozessschritt: 'Metall dezentral und volltransportabel einschmelzen und warmhalten' und somit eine komplette Reorganisation der Materialflüsse sowie der Fertigungslogistik in der Gießerei ermöglichen. Technologisch ist dazu die Weiterentwicklung einer innovativen Brennertechnologie sowie eine Rückführung und Wiederverwertung der prozessintern anfallenden Hochtemperatur-Abwärme zur Verbrennungsluftvorwärmung vorgesehen, wobei die Wärmeenergie künftig in neuartigen Heißluftdockingstationen bereitgestellt und an mobile Tiegelpfannen abgegeben wird.

ETAL: Entwicklung neuartiger Technologien, Anlagenkomponenten und Logistik zur energieeffizienten Fertigung in Leichtmetall-Gießerein, Teilvorhaben Logistikkonzeptentwicklung zur (Re-)Organisation der IT-/Materialflüsse der Gießerei unter Berücksichtigung der Technologiealternativen

Wer planetare Grenzen im Blick hat, kommt an im Sinne des Umwelt- und Ressourcenschutzes an effizienten und nachhaltigen Produktionslösungen nicht vorbei. Das Forschungsvorhaben verfolgt in diesem Sinne das Ziel, den erforderlichen Primär-Energieeinsatz bei der NE-Gusserzeugung und damit die emittierten Schadstoffe signifikant zu reduzieren, gleichzeitig sowohl Gussqualität als auch Fertigungsflexibilität deutlich zu erhöhen und in Summe die Fertigungskosten zu senken und die Umwelt zu schonen. Realisiert werden soll dieses Ziel durch die Entwicklung neuartiger Anlagenkomponenten, die eine Zusammenlegung der bislang notwendigen Prozessschritte 'Metall schmelzen', 'Schmelze transportieren' und 'Metall warmhalten' zu einem Prozessschritt: 'Metall dezentral und volltransportabel einschmelzen und warmhalten' und somit eine komplette Reorganisation der Materialflüsse sowie der Fertigungslogistik in der Gießerei ermöglichen. Technologisch ist dazu die Weiterentwicklung einer innovativen Brennertechnologie sowie eine Rückführung und Wiederverwertung der prozessintern anfallenden Hochtemperatur Abwärme zur Verbrennungsluftvorwärmung vorgesehen, wobei die Wärmeenergie künftig in neuartigen Heißluftdockingstationen bereitgestellt und an mobile Tiegelpfannen abgegeben wird.

ETAL: Entwicklung neuartiger Technologien, Anlagenkomponenten und Logistik zur energieeffizienten Fertigung in Leichtmetall-Gießerein, Teilprojekt: Untersuchung und Bewertung der Energieeffizienz und Praxistauglichkeit der neuen Anlagen, Konzeptionelle Umgestaltung der Seriengießprozesse

Wer planetare Grenzen im Blick hat, kommt im Sinne des Umwelt- und Ressourcenschutzes an effizienten und nachhaltigen Produktionslösungen nicht vorbei. Das Forschungsvorhaben verfolgt in diesem Sinne das Ziel, den erforderlichen Primär-Energieeinsatz bei der NE-Gusserzeugung und damit die emittierten Schadstoffe signifikant zu reduzieren, gleichzeitig sowohl Gussqualität als auch Fertigungsflexibilität deutlich zu erhöhen und in Summe die Fertigungskosten zu senken und die Umwelt zu schonen. Realisiert werden soll dieses Ziel durch die Entwicklung neuartiger Anlagenkomponenten, die eine Zusammenlegung der bislang notwendigen Prozessschritte 'Metall schmelzen', 'Schmelze transportieren' und 'Metall warmhalten' zu einem Prozessschritt: 'Metall dezentral und volltransportabel einschmelzen und warmhalten' und somit eine komplette Reorganisation der Materialflüsse sowie der Fertigungslogistik in der Gießerei ermöglichen. Technologisch ist dazu die Weiterentwicklung einer innovativen Brennertechnologie sowie eine Rückführung und Wiederverwertung der prozessintern anfallenden Hochtemperatur-Abwärme zur Verbrennungsluftvorwärmung vorgesehen, wobei die Wärmeenergie künftig in neuartigen Heißluftdockingstationen bereitgestellt und an mobile Tiegelpfannen abgegeben wird.

Quecksilberemissionen aus industriellen Quellen - Status Quo und Perspektiven

Ausgangslage/Zielstellung/Methodik des Vorhabens: A) Ausgangslage: Quecksilber und seine Verbindungen können schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt haben. Es gibt verschiedene internationale und europäische Vereinbarungen und Richtlinien, die die Verwendung von Quecksilber und dessen Eintrag in die Umwelt regeln, unter anderem die OSPAR-Konvention, das UNECE-Schwermetall-Protokoll, die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) der EU und die demnächst in Kraft tretende Minamata Konvention. Mit den Maßnahmen, die heute zur Minderung der Quecksilberemissionen in relevanten Industriesektoren, wie Großfeuerungsanlagen, Metall- und Nichteisenmetallindustrie, Zementindustrie, eingesetzt werden, wird das Quecksilber zwar aus dem jeweiligen Prozess ausgeschleust, aber in vielen Fällen werden die mit Quecksilber verunreinigten Abfälle und Nebenprodukte in anderen Prozessen als Sekundärrohstoffe eingesetzt, z.B. REA-Gips in der Gips- oder Zementindustrie, Flugaschen aus GFA in der Zementindustrie und Filterstaub aus der Zementklinkerproduktion im Endprodukt Zement. Mit diesem Vorgehen werden zwar lokal die Quecksilberemissionen verringert, aber an anderer Stelle neue Quecksilberemissionen erzeugt bzw. das Quecksilber mit Produkten großflächig verteilt. Echte Quecksilbersenken, mit denen das Quecksilber dauerhaft aus den Kreisläufen ausgeschleust wird, gibt es in vielen Bereichen nicht. Eine Erfüllung der in den oben genannten Vereinbarungen und Richtlinien verankerten Ziele scheint damit schwer erreichbar. B) Ziel des Vorhabens soll es sein, die Machbarkeit der Schaffung von echten Quecksilbersenken zu untersuchen. Dazu sollen aktuelle Entstehungsorte und Verbreitungspfade dokumentiert und Möglichkeiten zur Schaffung echter Quecksilbersenken näher beleuchtet werden. Wissenslücken sollen dokumentiert und Forschungsbedarf identifiziert werden. Einzelne sektorspezifische Fragestellungen sollen tiefergehend untersucht werden und ggf. mit... Text gekürzt

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