technologyComment of dimethyl carbonate production (RER):
Dimethyl carbonate has been historically produced through the reaction of phosgene and methanol. Because of the toxicity of phosgene, a greener route of production has been developed (Tundo and Selva 2002). Today it is mostly produced through the reaction of ethylene or propylene carbonate with methanol. This activity models the production of dimethyl carbonate as the result of the reaction of ethylene carbonate and methanol.
Chemical reaction:
C3H4O3 + CH3OH -> C3H6O3 + CH2O
This inventory representing production of a particular chemical compound is at least partially based on a generic model on the production of chemicals. The data generated by this model have been improved by compound-specific data when available.
The model on production of chemicals is using specific industry or literature data wherever possible and more generic data on chemical production processes to fill compound-specific data gaps when necessary. The basic principles of the model have been published in literature (Hischier 2005, Establishing Life Cycle Inventories of Chemicals Based on Differing Data Availability). The model has been updated and extended with newly available data from the chemical industry.
In the model, unreacted fractions are treated in a waste treatment process, and emissions reported are after a waste treatment process that is included in the scope of this dataset. For volatile reactants, a small level of evaporation is assumed. Solvents and catalysts are mostly recycled in closed-loop systems within the scope of the dataset and reported flows are for losses from this system.
The main source of information for the values for heat, electricity, water (process and cooling), nitrogen, chemical factory is industry data from Gendorf. The values are a 5-year average of data (2011 - 2015) published by the Gendorf factory (Gendorf, 2016, Umwelterklärung, www.gendorf.de), (Gendorf, 2015, Umwelterklärung, www.gendorf.de), (Gendorf, 2014, Umwelterklärung, www.gendorf.de). The Gendorf factory is based in Germany, it produces a wide range of chemical substances. The factory produced 1657400 tonnes of chemical substances in the year 2015 (Gendorf, 2016, Umwelterklärung, www.gendorf.de) and 740000 tonnes of intermediate products.
Reference(s):
Hischier, R. (2005) Establishing Life Cycle Inventories of Chemicals Based on Differing Data Availability (9 pp). The International Journal of Life Cycle Assessment, Volume 10, Issue 1, pp 59–67. 10.1065/lca2004.10.181.7
Gendorf (2016) Umwelterklärung 2015, Werk Gendorf Industriepark, www.gendorf.de
Tundo, P. and Selva, M. 2002. The Chemistry of Dimethyl Carbonate. Acc. Chem. Res. Vol.9, 35, pp. 706–716
For more information on the model please refer to the dedicate ecoinvent report, access it in the Report section of ecoQuery (http://www.ecoinvent.org/login-databases.html)
technologyComment of oxidation of methanol (RER):
Represents a current cross-section of actual plants in Europe. The inventory is based on 100% formaldehyde production. The inputs and outputs are an average of the Silver and Formox processes.
Silver process:
Initially, methanol is dehydrogenated and subsequently there is combustion of hydrogen overall resulting in the production of formaldehyde and water. The raction takes place with air over a crystalline silver catalyst.
Formox process:
Methanol is directly oxidized by air over a metal oxide catalyst at a temperature of 470 °C. excess heat is removed with an oil-transfer medium. The product gases are cooled, absorbed in water, and an aqueous 37% formaldehyde solution is obtained. (Wells, 1999)
References:
G. Margaret Wells, “Handbook of Petrochemicals and Processes”, 2nd edition, Ashgate, 1999
Althaus H.-J., Chudacoff M., Hischier R., Jungbluth N., Osses M. and Primas A. (2007) Life Cycle Inventories of Chemicals. Final report ecoinvent data v2.0 No. 8. Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, CH.
Die bei der Herstellung von Stahl anfallenden sogenannten 'Kuppelgase' sind reich an Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) und stellen eine alternative Kohlenstoff-Quelle für die Herstellung chemischer Wertprodukte dar. Neben der Umwandlung zu chemischen Bulkchemikalien stellt auch die Verwendung von CO und CO2 als Rohstoffe für die Kunststoffindustrie eine ökologisch wie ökonomisch interessante Variante da. Im Rahmen des Vorhabens Carbon2Polymers sollen neue Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten und den Polyurethanbestandteilen erforscht werden. Hochwertige Kunststoffe werden heutzutage in Mio. Tonnen hergestellt. Da auch in Zukunft von einem wachsenden Bedarf an diesen Materialen auszugehen ist, zeichnet sich für eine Synergie zwischen Stahlwerken und der Kunststoffindustrie ein Potential ab. Die stoffliche Nutzung der Kuppelgase hat das Potential, den spezifischen CO2-Ausstoß der Stahlwerke zu reduzieren und ermöglicht der chemischen Kunststoffindustrie den Zugang zu einer alternativen Rohstoffbasis. Insgesamt kann diese Synergie zu einer nennenswerten Senkung des Primärrohstoffverbrauchs und zu einer Reduktion von CO2-Emissionen führen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll die Verwendung von CO aus Hüttengasen für die Polycarbonat-Herstellung (TP A) und von CO2 für die Isocyanat-Herstellung für Polyurethane (TP B) untersucht werden. Ein zentraler Punkt des Vorhabens ist TP A mit der Herstellung von Carbonaten unter der Randbedingung einer veränderten Rohstoffbasis und fluktuierendem Stromangebot. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Weiterentwicklung der beiden katalytischen Prozessschritte gelegt: der Phosgenbildung und der lösungsmittelfreien Direktphosgenierung. Aufgabe im TP B ist es, die entwickelten Verfahrenskonzepte, deren prinzipielle Anwendbarkeit bereits demonstriert wurde, in den verschiedenen Arbeitspaketen weiterzuentwickeln und zu optimieren, zu evaluieren, an die Produktverwertung anzukoppeln und damit zur industriellen Reife zu bringen.
Gemäß Paragraph 3 (3) Störfall-Verordnung sind von Seiten des Betreibers eines Betriebsbereichs vorbeugend Maßnahmen zu treffen, um die Auswirkungen von Störfällen so gering wie möglich zu halten. Diese störfallbegrenzenden Maßnahmen können aktiver oder passiver Art sein. Zu den passiven Maßnahmen zählen z. B. Schutzzäune, wälle oder Auffangräume. Aktive Maßnahmen können Wasserschleier, Dampfwände, Berieselungsanlagen o. ä. sein. Im Falle der Freisetzung von Flüssigkeiten können Maßnahmen wie Auffangräume so dimensioniert werden, dass die austretende Flüssigkeit vollständig zurück gehalten wird. Im Falle der Freisetzung von Gasen ist die Wirksamkeit störfallbegrenzender Maßnahmen in vielen Fällen eingeschränkt, da in Abhängigkeit von den Stoffeigenschaften sowie den Witterungs- und Umgebungsbedingungen nur ein Teil des Gases zurückgehalten werden kann. Wie groß dieser Anteil ist, ist weit gehend unbekannt. Im Allgemeinen wird der Erfolg bei Schwergasen größer bzw. vorhersehbarer sein als bei dichteneutralen Gasen. Bei Wasserschleiern oder ähnlichen Maßnahmen wird zudem die auf bestimmte Gase wie z. B. Ammoniak oder Phosgen hydrolysierende Wirkung genutzt. Auch hier ist die gemäß der möglichen chemischen Umsetzung zu erwartende Wirkung qualitativ bekannt, nicht jedoch die Wirksamkeit im realen Fall quantifizierbar. Im Rahmen von Störfallauswirkungsbetrachtungen kann es sich ergeben, dass am gewählten Aufpunkt der relevante Beurteilungswert überschritten wird. Soll zusätzlich eine störfallbegrenzende Maßnahme berücksichtigt werden, so lässt sich deren Auswirkung auf das Ergebnis derzeit nicht quantifizieren. Insbesondere im Zusammenhang mit der Ermittlung angemessener Abstände in der Bauleitplanung ist es jedoch häufig von Interesse, konkret zu wissen, wie hoch der Beitrag einer bestimmten Maßnahme zu einer möglichen Reduzierung dieses Abstandes ist. Bevor entschieden werden kann, ob und welche Untersuchungen zur Bestimmung der Wirksamkeit begrenzender Maßnahmen durchzuführen sind, sollte in diesem Untersuchungsvorhaben zunächst der aktuelle Stand des Wissens ermittelt werden. Die Untersuchungen ergaben, dass auf der einen Seite zwar zahlreiche experimentelle Arbeiten durchgeführt wurden, um die Wirksamkeit verschiedener störfallbegrenzender Maßnahmen zu untersuchen. Allerdings hängt diese von so vielen Parametern ab, dass eine allgemeingültige Angabe nicht möglich ist.
Im Verbundvorhaben QUINGAP soll in einer engen arbeitsteiligen Kooperation zwischen Forschungsinstitut, einem KMU und einem industriellen Pilo-Kunden ein neuartiges, modulares, QCL-basierendes Gasanalysesystem erarbeitet werden. Die beteiligten Partner bringen dabei ihre bisherigen Erfahrungen bzgl. der Laser-Spektroskopie, der industrietauglichen Entwicklung/ Konstruktion und Fertigung von optomechanischen Bauteilen, sowie das entsprechende Applikationswissen für die Pilot-Anwendung mit in das Vorhaben ein. Die in QUINGAP geplanten Forschungsarbeiten haben die konkrete Pilot-Applikation 'Arbeitsplatzüberwachung von Phosgen' zum Ziel. Dieses Gas ist extrem gefährlich (Grenzwert 20 ppb) und wird weltweit tonnenweise verarbeitet (6 Mio. Tonnen/ Jahr), dabei kann mit dem heutigen Stand der Technik der jüngst reduzierte Grenzwert nicht mehr zuverlässig gemessen/ überwacht werden. Bei Erreichen dieses Ziels ist geplant (nach Ablauf dieses Projektes und auf Kosten des beteiligten KMU und einer Spin-Off-Company des INP), die Adressierung weiterer, ähnlicher Messaufgaben vorzunehmen.