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Oxidations-Katalysatoren (OxKat/RCO) in der Zementklinkerproduktion: Errichtung einer erstmaligen und innovativen Anlage zur Emissionsminderung ohne Einsatz fossiler Primärenergie (KAREm)

Die Holcim (Süddeutschland) GmbH ist spezialisiert auf die Herstellung und den Vertrieb von Baustoffen. Das Unternehmen bietet ein breites Sortiment an Zement, Gesteinskörnungen, Beton sowie Dienstleistungen für Bauvorhaben an. Der Prozess der Zementklinkerherstellung ist sehr energieintensiv und verursacht sowohl brennstoff- als auch rohstoffbedingte Emissionen. Letztere resultieren aus den chemischen Zusammensetzungen der verwendeten Rohstoffe wie Kalkstein, Sand, Ton und z.B. eisenhaltigen Zusatzstoffen. Neben Staub sind insbesondere gasförmige Abgaskomponenten, wie NO X , NH 3 und SO X , organische Verbindungen sowie Schwermetalle von Bedeutung. In der 17. BImSchV, der für Zementwerke maßgeblichen Immissionsschutzregelung, gibt es jedoch für eine Vielzahl von Parametern (SO X , organische Gesamtemissionen, NH 3 , Hg) die Möglichkeit, rohmaterialbedingte Ausnahmen von den allgemeinen Grenzwerten zuzulassen. Am Standort Dotternhausen gelten derzeit Ausnahmen für die Emissionsgrenzwerte von CO, VOCs und NH 3 , da bisher keine Reduzierung der rohstoffbedingten Emissionen implementiert ist. Zur Minderung von NO X -Emissionen wird im Zementwerk Dotternhausen aktuell das Verfahren der selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) betrieben. Im Rahmen des Vorhabens soll im Zementwerk der HOLCIM Süddeutschland GmbH in Dotternhausen eine Anlage zur kombinierten Abgasreinigung errichtet werden. Damit sollen zum einen die Emissionen des Zementwerks deutlich reduziert (z.B. NO X , NH 3 , VOCs, CO) und zum anderen der fossile Energiebedarf für die Emissionsminderung in Zementwerken deutlich gesenkt werden. Die Anlage besteht aus einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der mit einem Oxidationskatalysator in einer Funktionseinheit kombiniert wird. Der Oxidationskatalysator wird erstmalig in der Zementindustrie eingesetzt. Der Einsatz von Oxidationskatalysatoren wird seit langem als vielversprechende Technologie für den Einsatz in der Zementindustrie gehandelt, aufgrund des hohen technischen Risikos aber bisher noch nicht eingesetzt. Durch diese Anlagenkombination werden zukünftig sowohl brennstoffbedingte als auch rohmaterialbedingte Emissionen eingespart und gezielt insbesondere NO X , NH 3 , organische Gesamtemissionen und besonders problematische Einzelverbindungen (z. B. Benzol, PAKs, PCB) sowie CO gemindert. So sollen bei Umsetzung des Projektes im Dauerbetrieb Emissionswerte für Ammoniak unterhalb der allgemeinen gesetzlichen Anforderungen eingehalten werden: 10 Milligramm pro Kubikmeter statt 30 Milligramm pro Kubikmeter für Ammoniak im Tagesmittel. CO wird nahezu vollständig zu CO 2 oxidiert. Zusätzlich werden die Emissionen organischer Verbindungen soweit reduziert, dass keine nach 17. BImSchV allgemein zulässige rohmaterialbedingte Ausnahme für organische Emissionen erforderlich ist und ein Wert unterhalb von 10 Milligramm pro Kubikmeter im Dauerbetrieb und allen Betriebszuständen eingehalten wird. Auch bei relevanten organischen Einzelkomponenten (z. B. Benzol, Dioxine/Furane, PCB) wird eine nahezu vollständige Zerstörung erwartet. Damit werden bei erfolgreicher Umsetzung des Projektes die Emissionen unterhalb des Emissionsniveaus der aktuell fortschrittlichsten Anlagen liegen. Ziel ist, nach erfolgreicher Umsetzung des Projektes auf die Inanspruchnahme rohmaterialbedingter Ausnahmen für NH 3 , organische Gesamtemissionen und CO verzichten zu können. Darüber hinaus kann bei der innovativen Technologiekombination aus selektiver katalytischer Reduktion und einem Oxidationskatalysator auf den Einsatz fossiler Energieträger komplett verzichtet werden. Die geplante Anlagenkombination ist auf andere Anlagen der Zementindustrie und ggf. auch auf Unternehmen anderer Branchen übertragbar, da es sich bei dem Ofenabgas der Zementklinkerproduktion um ein sehr herausforderndes Umfeld für die Anwendung abgassensibler Minderungstechniken handelt. Die Demonstration der Funktionsfähigkeit des Verfahrens kann daher Hürden für andere Bereiche abbauen helfen. Weiterhin ist davon auszugehen, dass auch eine Nachrüstung von Oxidationskatalysatoren als eigenständiges Element in Werken mit Low-Dust-SCR-Anlagen und ggf. auch anderen SCR-Varianten zur weitergehenden Reduktion von organischen und CO-Emissionen möglich ist. Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden Umweltbereich: Luft Fördernehmer: Holcim GmbH Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2025 Status: Laufend

Entwicklung eines mathematischen Modells zur Minimierung des Energieverbrauchs bei Zementdrehrohröfen mit Ketteneinbauten

Zement wird mit Hilfe des Trocken- oder Nassverfahrens im Drehrohrofen hergestellt. Beim Nassverfahren ist der spezifische Energiebedarf zum Brennen des Klinkers ca. 40 Prozent höher als beim Trockenverfahren, da im Gegensatz zum Trockenverfahren das feuchte Vormaterial direkt in den Drehrohrofen eingebracht wird und so das Wasser im Drehrohrofen sehr energieintensiv verdampft werden muss. Eine Möglichkeit den Energiebedarf beim Nassverfahren zu senken, ist die Verbesserung des Wärmeübergangs von den heißen Rauchgasen auf das Vormaterial im Drehrohrofen, indem im Drehofen Ketten angebracht werden. Die Ketten werden im heißen Rauchgas aufgeheizt und durch die Drehbewegung des Ofens in das kältere Vormaterial gefördert, wo sie ihre Wärme entsprechend abgeben. Dadurch sind Energieeinsparungen von rd. 15 Prozent möglich. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll ein mathematisches Modell, basierend auf Stoff-, Massen-, Energie- und Impulsbilanzen, zur Beschreibung des Betriebsverhaltens dieser Kettensysteme formuliert werden, um durch eine verbesserte Auslegung des Kettensystems im Drehofen den Energiebedarf und damit Umweltbelastungen und Energiekosten bei der Zementherstellung zu minimieren.

Hochaufgelöste Satellitenbilder von XCO2 und XCH4, Teilprojekt 1: Observationen

Primäre und sekundäre Maßnahmen zur Minderung der NOx-Emissionen an einer Drehrohrofenanlage mit Vorkalzinator zum Brennen von Zementklinker

Bei der Herstellung von Zementklinkern werden fossile Brennstoffe unter hoher Flammentemperatur und Luft-Überschuss eingesetzt. Beim Verbrennen entsteht überwiegend Stickstoff-Monoxid (NO). Dieses reagiert beim Abkühlen unter 200 °C mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid (NO 2 ). Für Menschen ist Stickstoffdioxid besonders schädlich, da es die Lungenfunktion beeinträchtigt. Außerdem erzeugen Stickstoffoxide (Sammelbezeichnung NO x ) in Verbindung mit Wasser Salpetersäure. Dies führt zum Versauern und Überdüngungen (Eutrophie) der Böden und Gewässer. In der kalten Jahreszeit reagieren gasförmige Stickoxide und Ammoniak zu partikelförmigen Ammoniumnitrat. Dieses ist mitverantwortlich für die großräumige Belastung durch Feinstaub (PM 10). Anfang der 90er Jahre emittierten Zementwerke mehr als 1,5 Gramm Stickoxide pro Kubikmeter Abgas (bezogen auf 10 Prozent sauerstoffgehalt im Abgas). Innerhalb Deutschlands trug die Zementindustrie somit wesentlich zu den Stickoxidemissionen bei. Um diese Belastung zu verringern, war es Ziel, die Emissionswerte der TA Luft für Zementwerke auf 0,8 Gramm Stickoxid/Kubikmeter zu reduzieren. Erste Maßnahmen, wie etwa eine NOx-arme Feuerungstechnik, reichten nicht, die Emissionen ausreichend zu mindern. Eine weitere Möglichkeit, Abgase zu "entsticken", war die selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR). Sie kam damals bereits in abgetrennten Feuerungsräumen erfolgreich zum Einsatz, etwa in Kraftwerken. Mit diesem Vorhaben und mit einem weiteren Vorhaben (HeidelbergCement AG) sollte an zwei verschiedenen Zementofentypen erstmals großtechnisch demonstriert werden, dass mit Hilfe eines prozessintegrierten SNCR-Verfahrens die NOx-Emissionen von Zementöfen deutlich reduziert werden können. Beim SNCR-Verfahren spritzen Düsen Ammoniak (NH 3 ) in den Feuerungsraum ein. Das Ammoniak reagiert selektiv mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Um die Stickoxide spürbar zu reduzieren und gleichzeitig das Entstehen von Ammoniakschlupf oder das Verbrennen von Ammoniak zu vermeiden, ist ein Temperaturbereich von 850 bis 1.000°C erforderlich. Mit Hilfe der SNCR-Technik gelang es damals, in Zementwerken die NOx-Emissionen auf unter 0,8 Gramm/Kubikmeter zu senken. Die beiden Fördervorhaben hatten maßgeblichen Anteil daran, dass in der TA Luft die Emissionswerte für Anlagen zur Herstellung von Zementklinker deutlich gesenkt werden konnten. Die SNCR-Technik kommt heute europaweit zum Einsatz, in ca. 100 Drehöfen von Zementwerken sowie in anderen Verbrennungsanlagen. Dadurch sanken die Belastungen der Luft durch Stickstoffoxide merklich. Gleichwohl sind sie in Zementwerken noch immer vergleichsweise hoch. Sie zu mindern, bleibt daher auch in Zukunft eine Herausforderung. Dies gilt vor allem im Hinblick auf das Erreichen der gesetzlichen Luftqualitätsziele. Ein weiteres Verfahren ist die SCR-Technik. Sie hat sich in Müllverbrennungs- und Stromerzeugungsanlagen etabliert. Mittlerweile wird sie auch in der Zementproduktion häufig eingesetzt. Das Besondere: sie nutzt einen Katalysator, um die Stickstoffoxidemissionen zu verringern. Ein Vorteil des Verfahrens sind die im Vergleich zur SNCR-Technik niedrigen Ammoniakemissionen. Nachteile können höherer Strom- und thermischer Energiebedarf sein. Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden Umweltbereich: Luft Fördernehmer: Dyckerhoff AG Bundesland: Hessen Laufzeit: 1992 - 1995 Status: Abgeschlossen

Energierahmenprogramm-Verbundvorhaben - DRI-EOS: Nutzung von auf DRI-Basis erzeugter EAF-Schlacke in der Zementindustrie, Teilprojekt 3 - Aufbereitung und Schlackehandling

Rohstoffsicherungskarte von Niedersachsen 1 : 25 000

Durch Berücksichtigung geowissenschaftlicher und rohstoffwirtschaftlicher Kenntnisse ist es möglich, Rohstoffgebiete zu klassifizieren und auf Karten entsprechend darzustellen. Das Ergebnis ist die Rohstoffsicherungskarte 1 : 25 000 (RSK25), die für Niedersachsen flächendeckend digital vorliegt und fortlaufend aktualisiert wird. Diese Information über rohstoffwirtschaftlich prioritäre Gebiete wird Raumplanern zur Verfügung gestellt. Für ihre Arbeit ist es erforderlich und hilfreich, die Rohstoffgebiete in Wertstufen einzuteilen. Wegen der Vielzahl der konkurrierenden Nutzungsansprüche an den begrenzten Naturraum ist es nur so möglich, das Rohstoffpotenzial großflächig, verbindlich und langfristig zu schützen. Die Auswahl der Flächen, die für die ausreichende Rohstoffversorgung des Landes unbedingt gesichert werden müssen, erfordert einerseits umfassende geowissenschaftliche Daten, andererseits aber auch möglichst detaillierte Kenntnisse über die regionalen und überregionalen Wirtschaftsstrukturen. Wichtige Grundlage für die Bewertung ist nicht nur die Qualität der unterschiedlichen Rohstoffe, sondern auch eine grobe Einschätzung des langfristigen regionalen und landesweiten Bedarfs. In diesem Zusammenhang muss beispielsweise die Verkehrsanbindung der einzelnen Flächen berücksichtigt werden, ebenso wie die Standortgebundenheit bestimmter Industriezweige. Ein Beispiel dafür ist die Zementindustrie, für die aufgrund sehr hoher betrieblicher Investitionen und eines sehr großen Rohstoffbedarfs die planerische Sicherung von Lagerstätten in unmittelbarer Nähe zum Werksstandort erfolgen muss. Seit mehreren Jahrzehnten werden deshalb vom LBEG neben geowissenschaftlichen auch zahlreiche andere Daten erhoben. In Regionen, in denen ausreichende Basisdaten fehlen, werden vom LBEG spezielle Bohrprogramme sowie mineralogische und geochemische Untersuchungen von Rohstoffen durchgeführt.

Rohstoffsicherungskarte von Niedersachsen 1 : 25 000 (WMS Dienst)

Durch Berücksichtigung geowissenschaftlicher und rohstoffwirtschaftlicher Kenntnisse ist es möglich, Rohstoffgebiete zu klassifizieren und auf Karten entsprechend darzustellen. Das Ergebnis ist die Rohstoffsicherungskarte 1 : 25 000 (RSK25), die für Niedersachsen flächendeckend digital vorliegt und fortlaufend aktualisiert wird. Diese Information über rohstoffwirtschaftlich prioritäre Gebiete wird Raumplanern zur Verfügung gestellt. Für ihre Arbeit ist es erforderlich und hilfreich, die Rohstoffgebiete in Wertstufen einzuteilen. Wegen der Vielzahl der konkurrierenden Nutzungsansprüche an den begrenzten Naturraum ist es nur so möglich, das Rohstoffpotenzial großflächig, verbindlich und langfristig zu schützen. Die Auswahl der Flächen, die für die ausreichende Rohstoffversorgung des Landes unbedingt gesichert werden müssen, erfordert einerseits umfassende geowissenschaftliche Daten, andererseits aber auch möglichst detaillierte Kenntnisse über die regionalen und überregionalen Wirtschaftsstrukturen. Wichtige Grundlage für die Bewertung ist nicht nur die Qualität der unterschiedlichen Rohstoffe, sondern auch eine grobe Einschätzung des langfristigen regionalen und landesweiten Bedarfs. In diesem Zusammenhang muss beispielsweise die Verkehrsanbindung der einzelnen Flächen berücksichtigt werden, ebenso wie die Standortgebundenheit bestimmter Industriezweige. Ein Beispiel dafür ist die Zementindustrie, für die aufgrund sehr hoher betrieblicher Investitionen und eines sehr großen Rohstoffbedarfs die planerische Sicherung von Lagerstätten in unmittelbarer Nähe zum Werksstandort erfolgen muss. Seit mehreren Jahrzehnten werden deshalb vom LBEG neben geowissenschaftlichen auch zahlreiche andere Daten erhoben. In Regionen, in denen ausreichende Basisdaten fehlen, werden vom LBEG spezielle Bohrprogramme sowie mineralogische und geochemische Untersuchungen von Rohstoffen durchgeführt.

Optimierung des Prozessschritts der Desorption bei trockenen CO2-Abtrennverfahren mit aminfunktionalisierten Adsorbentien

UVP Alce in Rüdersdorf

in der UVP zum Zementwerk der Firma ALCE in Rüdersdorf ist von Luftschadstoffen in der Immissionsprognose als Vorbelastung die Rede. Diese Vorbelastung sollten zur neuen Ermittlung der Gesamtbelastung dienen. Leider sind diese Werte online nicht mehr einsehbar. Bitte teilen Sie mir die Werte der Vorbelastung mit. https://www.uvp-verbund.de/trefferanzeige?docuuid=c311a385-f072-4997-8d24-8c3ef65f1e28

Forschung 'Klimarechner - Abfallwirtschaft': Entwicklung eines Berechnungssystems für Treibhausgase verschiedener abfallwirtschaftlicher Prozesse

Abfallwirtschaftliche Verwertungs- und Beseitigungsverfahren führen zur Freisetzung unterschiedlicher Mengen an Treibhausgasemissionen. Hingegen lassen sich durch die Rückgewinnung von Sekundärmaterialien sowie über die Erzeugung und Abgabe von Strom und Wärme Treibhausgasemissionen vermeiden. Unter der Leitung von Herrn Dr. Wünsch wird gemeinsam mit den Bachelor- und Masterstudenten des Studienganges Abfallwirtschaft und Altlasten ein excelbasiertes Berechnungssystem zur Ermittlung der Treibhausgasbilanzen der folgenden Verwertungs- und Beseitigungsverfahren entwickelt: -Deponierung, -mechanische Aufbereitung, -mechanisch-biologische Stabilisierung, -mechanisch-physikalische Stabilisierung, -mechanisch-biologische (aerobe) Aufbereitung, -mechanisch-biologische (anaerobe) Aufbereitung, -Müllverbrennung, -Verbrennung in Ersatzbrennstoff-kraftwerken, -Verbrennung in Braun- und Steinkohlekraftwerken, -Verbrennung in Zementwerken. Dabei ist es möglich den Abfalloutput eines Verfahrens als Input eines anderen Verfahrens zuzuweisen und somit eine Bilanz um komplette Verwertungs- bzw. Beseitigungsketten zu erstellen. Ziel ist es, eine Berechnungsoberfläche zu entwickeln, die es zum einen ermöglicht, mit der Angabe weniger Daten, wie bspw. der erzeugten Abfallmengen Treibhausgasbilanzen zu ermitteln. Zum anderen soll es aber auch möglich sein sämtliche Parameter, wie bspw. Abfallzusammensetzungen, Treibhausgasemissions- und -substitutionsfaktoren sowie spezifische Daten zu den aufgeführten Verfahren, den Bedingungen des Nutzers anzupassen. Die Ergebnisse lassen sich bezogen auf die Art der freigesetzten und vermiedenen Treibhausgasemissionen darstellen (siehe folgende Grafik), als auch bezogen auf die genutzten Verwertungs- und Beseitigungsverfahren. Aktuell wird daran gearbeitet, automatisch Sankeydiagramme zu erzeugen, welche die verschiedenen Stoff-, Energie und Emissionsflüsse der Einzelverfahren und der kombinierten Verwertungs- und Beseitigungsketten übersichtlich darstellen.

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