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Chem-Anorg\Soda-DE-2020

Herstellung von Soda (Natriumcarbonat), einem wichtigen Grundstoff der anorganischen Chemie. Es wird sowohl aus natürlichen Vorkommen gewonnen, als auch synthetisch hergestellt. In Deutschland wird ausschließlich die synthetische Herstellung betrieben. Ausgangsstoffe für das betrachtete Ammoniaksoda- oder Solvay-Verfahren sind Steinsalz bzw. Natriumchlorid (nach Solereinigung) und Kalkstein bzw. (nach Brennen und Löschen) Calciumhydroxid. Der in dieser Bilanz untersuchte Gesamtprozess umfaßt folgende Einzelprozesse: 1. Herstellung einer gesättigten Salzlösung: NaCl + H2O 2. Brennen des Kalksteins (das freigesetzte CO2 wird in Teilprozess 4 benötigt): CaCO3 => CaO + CO2 3. Sättigung der Salzlösung mit Ammoniak: NaCl + H2O + NH3 4. Ausfällen von Bicarbonat durch Einleiten von CO2 in die Lösung: NaCl + H2O + NH3 + CO2 à NH4Cl + NaHCO3 5. Filtern und Waschen des ausgefällten Bicarbonats 6. Thermische Zersetzung des Bicarbonats zu Soda (das freigesetzte CO2 wird in Stufe 4 zurückgeführt): 2 NaHCO3 à Na2CO3 + H2O + CO2 7. Herstellung von Kalkmilch: CaO + H2O => Ca(OH)2 8. Rückgewinnung des Ammoniaks durch Destillation der Mutterlösung aus Teilprozess 4 mit Kalkmilch (das freigesetzte Ammoniak wird in Stufe 3 wieder eingesetzt): 2 NH4Cl + Ca(OH)2 => 2NH3 + CaCl2 + 2H2O Die nach der Destillation verbleibende Lösung wird meist in ihrer Gesamtheit verworfen, da - abhängig von der Nachfrage - nur ein kleiner Teil zur Herstellung von CaCl2 genutzt werden kann. Vereinfacht kann der gesamte Prozess durch die folgende Summengleichung beschrieben werden: 2 NaCl + CaCO3 => Na2CO3 + CaCl2 Dabei verläuft die Reaktion in wässriger Lösung aufgrund der geringen Löslichkeit des Calciumcarbonats von rechts nach links. Daher wird Ammoniak als Promotor der Bildung von Natriumbicarbonat über das Zwischenprodukt Ammoniumbicarbonat eingesetzt (vgl. #2). Im Jahr 1992 standen einer Inlandsproduktion von über 1,2 Mio t (alte Bundesländer) ein Import von 0,25 Mio t (60 % davon aus den USA) und ein Export von ca. 0,02 Mio t gegenüber. Vor diesem Hintergrund wird es als legitim angesehen, bei der Sachbilanz des Soda für Deutschland lediglich die Daten für die synthetische Sodaherstellung zu verwenden. Bilanziert wurde die Soda-Herstellung von der Firma Solvay Alkali GmbH, die nach der ETH zitiert wird (#1). In dieser Bilanz wird der gesamte Prozeß der Sodaherstellung einschließlich der Teilanlagen der Solereinigung, dem Kalkofen und der Energieerzeugung in einem industriellen Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung bilanziert. Dabei werden Steinkohle und Erdgas als Energieträger eingesetzt. Allokation: keine Massenbilanz: Als Rohstoffe zur Soda-Herstellung werden bezogen auf eine Tonne Soda ca. 1550 kg Steinsalz und 1130 kg Kalkstein benötigt (#1). Energiebedarf: Der Energiebedarf der Sodaherstellung, wie sie in diesem Projekt bilanziert wird, wird über Erdgas, Steinkohle und Steinkohlenkoks gedeckt. Da die Energieumwandlung bereits in der Bilanzierung enthalten ist, ist lediglich die Bereitstellung de Energieträger noch zu bilanzieren. Der Energiebedarf nach Solvay setzt sich folgendermaßen zusammen: Energiebedarf der Sodaherstellung (nach #1) Energieträger m³ bzw. kg/ t Produkt GJ/t Produkt Erdgas 28,2 (m³) 1,094 Steinkohle (Vollwert) 270 (kg) 7,938 Steinkohlenkoks 80 (kg) 2,224 Summe 11,256 Die Prozesse zur Sodaherstellung haben folglich einen Energiebedarf von 11,26 GJ/t Soda. Für die Sodaherstellung in Europa kann eine Spannweite von 10-14 GJ/t angegeben werden. Bei den deutschen Herstellern besteht das Bestreben die Energiebereitstellung mehr und mehr über Gas zu decken (Solvay 1996). Prozessbedingte Luftemissionen: Die Luftemissionen werden zum größten Teil durch die Bereitstellung bzw. Umwandlung der Energie verursacht. Dabei werden von Solvay folgende Emissionsfaktoren angegeben: Schadstoff Menge in kg/t Produkt CO2 800 CO 7 SO2 2 NOx 1,8 Staub 0,25 Zusätzlich wird noch CO2 beim Brennen des Kalkes freigesetzt, das nicht im chemisch im Soda gemäß Gleichung 4. gebunden werden kann. Die Menge wird von Solvay mit 176 kg/t Produkt angegeben (#1). Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Wasserinanspruchnahme: Wasser wird vorwiegend zur Bereitstellung von Prozeßdampf und als Kühlwasser in einer Reihe von Einzelprozessen eingesetzt. Der Wasserbedarf ist dadurch relativ hoch. Pro Tonne Soda werden 62,6 m³ Wasser benötigt (#1). Abwasserparameter: Eine organische Belastung des Abwassers, die sich mit den in GEMIS bilanzierten Summenparametern messen läßt, ist nicht zu rechnen. In der Bilanz von Solvay werden ausschließlich anorganische Verunreinigungen aufgeführt. Vor allem die Chloridfracht über das Abwasser ist bemerkenswert. Pro Tonne Natriumcarbonat werden über Calciumchlorid ca. 950 kg Chlorid über das Abwasser emittiert (#1). Reststoffe: Als Reststoffe aus den Prozessen um die Sodaherstellung fällt Asche aus der Verbrennung der Kohle an (6 kg/t P). Weiterhin verbleiben Rückstände des Kalksteins (20 kg/t P) und sog. Downcyclate (22 kg/t P). Bei den Downcyclaten handelt es sich um Produktionsrückstände, die teilweise im Straßenbau eingesetzt werden können. Sie werden in GEMIS allerdings als Reststoff und nicht als Produkt verbucht. Insgesamt fallen somit ca. 48 kg Reststoffe pro Tonne Soda an (#1). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 64,5% Produkt: Grundstoffe-Chemie

Veredlung-CN\Baumwolle-US-II-2000

Veredlung von Baumwollmaschenwaren in China konventionelle Baumwolle aus den USA Veredlungsschritte sind Bleichen, Färben, Waschen und Trocknen Wasserverbrauch [l/kg] 120 (durchschnittlich) Schmidt, 1999 56 (T-Shirt) Pulli, 1997 80-200 (durschschnittlich) Cognis, 1995 114 (Bsp. 1 ) Schönberger, 1998 258 (Bsp. 2 ) Schönberger, 1998 138 Mittelwert Mit dem Wasserbedarf hängt der Energieverbrauch eng zusammen(Heizen der Textilbäder) Ein weiterer Posten beim Energieverbrauch in der Veredlung ist das anschließende Trocknen der Ware. Gesamtenergieverbrauch Veredlung Energieverbrauch [MJ/kg] 18-43 Schmidt, 1999 27,84 Pulli, 1997 20-110 Cognis, 1995 35,64 Schönberger, 1998 25 Altenfelder, 1996 39,93 Mittelwert Der Großteil der Energie ist Prozesswärme, der kleinere elektrische Energie für die Bewegungen der Maschinen. Split zwischen direkt eingesetzter Wärme und elektrischer Energie von Baumwollmaschenware: Wärme elektrische Energie 95 % 5 % Pulli, 1997 85 % 15 % Midtjydsk, 1998 90 % 10 % Mittelwert Einsatz von Textilhilfsmitteln und Salz [SSI, 1994]: 547 g/kg Steinsalz 165 g/kg Textilhilfsmittel, über die jedoch keine detaillierten und verallgemeinerbaren Informationen vorliegen. Auslastung: 1500h/a Brenn-/Einsatzstoff: Textilien gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Textilien

Veredlung-CN\Baumwolle-CN-2000

Veredlung von Baumwollmaschenwaren in China konventionelle Baumwolle aus China Veredlungsschritte sind Bleichen, Färben, Waschen und Trocknen Wasserverbrauch [l/kg] 120 (durchschnittlich) Schmidt, 1999 56 (T-Shirt) Pulli, 1997 80-200 (durschschnittlich) Cognis, 1995 114 (Bsp. 1 ) Schönberger, 1998 258 (Bsp. 2 ) Schönberger, 1998 138 Mittelwert Mit dem Wasserbedarf hängt der Energieverbrauch eng zusammen(Heizen der Textilbäder) Ein weiterer Posten beim Energieverbrauch in der Veredlung ist das anschließende Trocknen der Ware. Gesamtenergieverbrauch Veredlung Energieverbrauch [MJ/kg] 18-43 Schmidt, 1999 27,84 Pulli, 1997 20-110 Cognis, 1995 35,64 Schönberger, 1998 25 Altenfelder, 1996 39,93 Mittelwert Der Großteil der Energie ist Prozesswärme, der kleinere elektrische Energie für die Bewegungen der Maschinen. Split zwischen direkt eingesetzter Wärme und elektrischer Energie von Baumwollmaschenware: Wärme elektrische Energie 95 % 5 % Pulli, 1997 85 % 15 % Midtjydsk, 1998 90 % 10 % Mittelwert Einsatz von Textilhilfsmitteln und Salz [SSI, 1994]: 547 g/kg Steinsalz 165 g/kg Textilhilfsmittel, über die jedoch keine detaillierten und verallgemeinerbaren Informationen vorliegen. Auslastung: 1500h/a Brenn-/Einsatzstoff: Textilien gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Textilien

Erlaubnisse (WFS Dienst)

Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze aufsuchen will (Aufsuchung = Suche nach oder Feststellung der Ausdehnung von Bodenschätzen), benötigt dazu eine Erlaubnis gemäß § 7 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Die Erlaubnis gewährt das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes (Erlaubnisfeld) Bodenschätze aufzusuchen. Das Erlaubnisfeld ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarten „Erlaubnisse“ zeigt die aktuell vom LBEG vergebenen Erlaubnisgebiete sowohl offshore in der Nordsee als auch onshore auf dem Festlandsockel.

Erlaubnisse (WMS Dienst)

Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze aufsuchen will (Aufsuchung = Suche nach oder Feststellung der Ausdehnung von Bodenschätzen), benötigt dazu eine Erlaubnis gemäß § 7 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Die Erlaubnis gewährt das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes (Erlaubnisfeld) Bodenschätze aufzusuchen. Das Erlaubnisfeld ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarten „Erlaubnisse“ zeigt die aktuell vom LBEG vergebenen Erlaubnisgebiete sowohl offshore in der Nordsee als auch onshore auf dem Festlandsockel.

Bewilligungen (WMS Dienst)

Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze gewinnen (abbauen) will, benötigt dazu eine Bewilligung gemäß § 8 BBergG oder das Bergwerkseigentum gemäß § 9 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Sowohl Bewilligungen als auch Bergwerkseigentum gewähren das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes Bodenschätze zu gewinnen. Das Bergwerkseigentum ist darüber hinaus ein „grundstücksgleiches“ Recht, das heißt es ist grundbuch- und beleihungsfähig. Das Feld der Bewilligung oder des Bergwerkseigentums ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarten „Bewilligungen“ zeige die aktuell vom LBEG vergebenen Bewilligungsgebiete sowohl offshore in der Nordsee als auch onshore auf dem Festlandsockel.

Bergwerkseigentum (WFS Dienst)

Das Bergwerkseigentum gewährt einer Person oder Firma das Recht, den Bodenschatz, für den das Bergwerkseigentum verliehen ist, abzubauen. Das Bergwerkseigentum ist beim Grundbuchamt in das Berggrundbuch eingetragen. Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze gewinnen (abbauen) will, benötigt dazu eine Bewilligung gemäß § 8 BBergG oder das Bergwerkseigentum gemäß § 9 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Sowohl Bewilligung als auch Bergwerkseigentum gewähren das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes Bodenschätze zu gewinnen. Das Bergwerkseigentum ist darüber hinaus ein „grundstücksgleiches“ Recht, das heißt es ist grundbuch- und beleihungsfähig. Das Feld der Bewilligung oder des Bergwerkseigentums ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarte „Bergwerkseigentum“ zeige das aktuell vom LBEG vergebene Bergwerkseigentum.

Bergwerkseigentum (WMS Dienst)

Das Bergwerkseigentum gewährt einer Person oder Firma das Recht, den Bodenschatz, für den das Bergwerkseigentum verliehen ist, abzubauen. Das Bergwerkseigentum ist beim Grundbuchamt in das Berggrundbuch eingetragen. Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze gewinnen (abbauen) will, benötigt dazu eine Bewilligung gemäß § 8 BBergG oder das Bergwerkseigentum gemäß § 9 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Sowohl Bewilligung als auch Bergwerkseigentum gewähren das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes Bodenschätze zu gewinnen. Das Bergwerkseigentum ist darüber hinaus ein „grundstücksgleiches“ Recht, das heißt es ist grundbuch- und beleihungsfähig. Das Feld der Bewilligung oder des Bergwerkseigentums ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarte „Bergwerkseigentum“ zeige das aktuell vom LBEG vergebene Bergwerkseigentum.

Bewilligungen (WFS Dienst)

Die Suche nach volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B. Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze und deren Gewinnung unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Unterschieden werden dabei „bergfreie“ und „grundeigene“ Bodenschätze. Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Auf bergfreie Bodenschätze erstreckt sich das Eigentum an einem Grundstück nicht. Wer bergfreie Bodenschätze gewinnen (abbauen) will, benötigt dazu eine Bewilligung gemäß § 8 BBergG oder das Bergwerkseigentum gemäß § 9 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Sowohl Bewilligungen als auch Bergwerkseigentum gewähren das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes Bodenschätze zu gewinnen. Das Bergwerkseigentum ist darüber hinaus ein „grundstücksgleiches“ Recht, das heißt es ist grundbuch- und beleihungsfähig. Das Feld der Bewilligung oder des Bergwerkseigentums ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt. Die Themenkarten „Bewilligungen“ zeige die aktuell vom LBEG vergebenen Bewilligungsgebiete sowohl offshore in der Nordsee als auch onshore auf dem Festlandsockel.

Ingenieurgeologische Karte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Salzstockhochlagen (WMS Dienst)

Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte ISH50 wurde auf Basis des Geotektonischen Atlas von Nordwestdeutschland 1:100.000 Salzstockhochlagen gekennzeichnet, in denen Salzgesteine oberhalb von -200 m NN – in wenigen Ausnahme oberhalb von -300 m NN – auftreten und von Grundwasser führenden Schichten umgeben sind. Hier können durch Auslaugung im Bereich des Salzspiegels flächenhafte Senkungen und durch Auslaugung im Bereich des Gipshutes Erdfälle entstehen. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).

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