Eine Zementfabrik vor Ort verseucht die Umgebung mit dem giftigen Schwermetall Thallium. Die landwirtschaftlich genutzten Flächen werden unbrauchbar, Bäume verlieren ihr Laub.
Bei der Abwasserreinigung können Städte und Gemeinden viel Energie sparen Die mehr als 10.000 kommunalen Kläranlagen in Städten und Gemeinden brauchen viel Energie: Sie sind für durchschnittlich fast 20 Prozent des Stromverbrauchs aller kommunalen Einrichtungen verantwortlich. Kläranlagen benötigen so fast 4.400 Gigawattstunden Strom pro Jahr, was der Stromerzeugung (Kapazität) eines modernen Kohlekraftwerkes entspricht und stoßen so pro Jahr rund 3 Millionen Tonnen des Klimagases Kohlendioxid (CO2) aus. Dieser Ausstoß lässt sich ohne große zusätzliche Investitionen um ein Drittel senken. Besonders vielversprechend für Kommunen, die das Klima schützen möchten: Eine energiesparendere Belüftung der Belebungsbecken sowie die Energieerzeugung aus den Faulgasen der Klärschlämme in Blockheizkraftwerken. Ein neues Forschungsprojekt des Umweltbundesamtes (UBA) zeigt, mit welchen Maßnahmen Kläranlagen zum Klimaschutz beitragen können – und zwar, ohne Reinigungsleistung und Betriebssicherheit zu beeinträchtigen. Die größten Stromfresser bei der Abwasserbehandlung sind die Belüftungsanlagen des Belebungsbeckens. Dort geschieht - unter Zufuhr von Sauerstoff aus der Luft - der biologische Abbau der Schadstoffe. Der Stromverbrauch der Belüfter könnte durchschnittlich um 30 Prozent sinken, falls die Kommunen erstens Elektromotoren mit der höchsten Effizienzklasse verwendeten, zweitens bessere Regelungstechnik einsetzten und drittens Druck- und Verbrauchsmessgeräte einbauten, die Betriebsstörungen oder Verschleiß der Anlage rechtzeitig anzeigen. Viel Energie schlummert auch im Klärschlamm: Aus ihm können die Kommunen Faulgas gewinnen, aus dem sie in Blockheizkraftwerken Energie erzeugen können. Die Faulgasnutzung lohnt sich vor allem in großen Kläranlagen mit mehr als 10.000 angeschlossenen Einwohnerinnen und Einwohnern. Kläranlagenbetreiber nutzen Faulgase zum Teil schon heute; eine optimale Betriebsführung kann die Energieausbeute jedoch annähernd verdoppeln. Die Klärschlämme kleinerer Anlagen, für die sich die Faulgaserzeugung nicht lohnt, lassen sich am günstigsten verwerten, in dem man diese mit Abwärme aus Kraft- oder Zementwerken oder mit Solarenergie trocknet und anschließend als Ersatzbrennstoff verwendet. Ein energetisch günstiger Ersatzbrennstoff ist auch der ausgefaulte und getrocknete Klärschlamm der großen Anlagen. Das Wasserhaushaltsgesetz fordert den Einsatz energiesparender Technik bei der Abwasserreinigung: Für die Kommunen bieten sich gute Chancen, dem gerecht zu werden. So freuen sich das Klima und der Kämmerer.
Im vorliegenden Bericht wurde das thermochemische Kunststoffrecycling auf Basis der Prozesse Verölung/Verflüssigung, Pyrolyse und Gasifizierung untersucht. Die Verfahren wurden detailliert untersucht und mittels Nutzenkorbmethode mit mechanischem Recycling und energetischer Verwertung verglichen. Diese zeigte, dass chemische Recyclingverfahren dem mechanischen Recycling hinsichtlich Energieverbrauch und THG-Emissionen deutlich und der Verwertung im Zementwerk moderat unterlegen sind. Veröffentlicht in Texte | 154/2024.
Das Gutachten gibt einen Überblick über die Grundlagen der Zementklinkererzeugung, die Rechtsgrundlagen für die Abfallmitverbrennung in Zementwerken, die Verfahren und Techniken zur Emissionsminderung und die Wechselwirkungen zwischen Ressourcenschonung und Klimaschutz bei der Abfallmitverbrennung. Es geht auch kurz auf die erforderliche Qualitätssicherung beim Einsatz abfallbasierter Brennstoffe und die rohstoffliche Verwertung von Abfällen ein. Das Gutachten soll helfen, Informationen zur Abfallmitverbrennung in der Zementindustrie für die interessierte Öffentlichkeit, aber auch für die Presse und andere interessierte Kreise transparent zu machen und Wissenslücken zu schließen. Veröffentlicht in Texte | 202/2020.
Dieser Datensatz enthält Information zu gas- und partikelförmigen Schadstoffen. Verfügbare Auswertungen der Schadstoffe sind: Tagesmittel, Ein-Stunden-Mittelwert, Ein-Stunden-Tagesmaxima, Acht-Stunden-Mittelwert, Acht-Stunden-Tagesmaxima, Tagesmittel (stündlich gleitend). Diese werden mehrmals täglich von Fachleuten an Messstationen der Bundesländer und des Umweltbundesamtes ermittelt. Schon kurz nach der Messung können Sie sich hier mit Hilfe von deutschlandweiten Karten und Verlaufsgrafiken über aktuelle Messwerte und Vorhersagen informieren und Stationswerte der letzten Jahre einsehen. Neben der Information über die aktuelle Luftqualität umfasst das Luftdatenportal auch zeitliche Verläufe der Schadstoffkonzentrationen, tabellarische Auflistungen der Belastungssituation an den deutschen Messstationen, einen Index zur Luftqualität sowie Jahresbilanzen für die einzelnen Schadstoffe.
Klinkerbrennen: Nach der Aufbereitung der Rohstoffe wird das Rohmehl in Drehrohröfen zu Klinker gebrannt. In den Kalzinierungsreaktionen findet die Zersetzung des Kalksteines bei ca. 900°C statt (Hantsche 1993). In der Praxis werden die Rohmaterialien bei ca. 1450°C zu Klinker gebrannt (ETH 1995). Dabei erfordert die Zersetzung des Kalksteins ca. 70 % des gesamten Wärmeaufwandes der Prozeßeinheit. Nach dem Brennen des Klinkers wird dieser abgekühlt, bevor er - wenn erwünscht - weiterverarbeitet werden kann. Mit der Abwärme können die Rohmaterialien vorgetrocknet werden (vgl. „Aufbereitung der Rohstoffe“). Ortsbezug: Die hier verwendeten Daten aus (Hantsche 1993), (ETH 1995), (WIKUE 1995a), (VDZ 1996) beziehen sich alle auf die Zementproduktion in Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Daten verschiedener Quellen zum Energiebedarf des Prozesses zeigen eine gute Übereinstimmung, so daß die Datenqualität als hinreichend gut zu bezeichnen ist. Genese der Daten - Massenbilanz: Im Brennprozeß wird dem Rohmaterial neben der eigentlichen Klinkerbildung das restliche Wasser (<2 %) und vor allen Dingen CO2 ausgetrieben. Daher müssen bezogen auf eine Tonne Klinker zwischen 1550 und 1600 kg Rohmehl in den Drehrohrofen eingebracht werden (Hantsche 1993), (WIKUE 1995a). In dieser Studie wird das arithmetische Mittel von 1575 kg/t Klinker angesetzt. Energiebedarf: Der aus der Stöchiometrie resultierende theoretische Wärmeaufwand beträgt ca. 2000 MJ/t Klinker. Für den realen Energiebedarf werden in der Literatur Werte angegeben, die gut übereinstimmen. Tab.: Energiebedarf zum Klinkerbrennnen in MJ/t Klinker. Literatur Energiebedarf [MJ/t] (Hantsche 1993) 3200 (WIKUE 1995) 3250 (VDZ 1996) 3000 GEMIS 3.0 3000 In GEMIS werden die Daten des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. übernommen, der diese Angaben für das Jahr 1994 nach einer statistischen Erhebung noch einmal bestätigte. Demnach ergibt sich für die gesamte Bundesrepublik ein spezifischer Brennstoffenergieverbrauch von 3000 MJ/t. In den alten Bundesländern werden 2950 MJ/t Klinker eingesetzt, während in den neuen Bundesländern im Schnitt noch 3180 MJ/t benötigt werden (VDZ 1996). Der Brennstoffenergieverbrauch konnte im Jahr 1994 im Vergleich zu den Vorjahren und den anderen Literaturangaben noch einmal gesenkt werden, da die Auslastung der Drehrohrofenanlagen in diesem Jahr besonders hoch war. Für die darauffolgenden Jahre wird von einer stagnierenden Auslastung ausgegangen (VDZ 1996). Trotzdem soll der spezifische Brennstoffenergieverbrauch bis zum Jahre 2005 sowohl in den neuen als auch in den alten Bundesländern auf 2800 MJ/t gesenkt werden (VDZ 1996). Der größte Teil des Brennstoffenergieverbrauchs (ca. 96%) wird über Steinkohle, Braunkohlen, Sekundärbrennstoffen und Heizöl S gedeckt. Weitere Brennstoffe werden in GEMIS nicht berücksichtigt. Dabei sind die Anteile der einzelnen Energieträger folgendermaßen verteilt: Tab.: Relative Anteile der einzelnen Energieträger am spezifischen Brennstoffenergieverbrauch beim Klinkerbrennen (VDZ 1996). Brennstoff Rel. Anteil in Prozent Steinkohle 50 Braunkohlen (Brikett, rheinisch) 33 Sekundärbrennstoffe 11 Heizöl S (1,8 % S) 6 Prozessbedingte Luftemissionen: Da zu den prozessbedingten Luftemissionen keine repräsentativen validierten Meßwerte zur Verfügung stehen, wird auf Emissionsfaktoren des UBA zurückgegriffen. Die Luftemissionen des Prozesses setzen sich zusammen aus den Emissionen, die aus dem Einsatzmaterial resultieren und den brennstoffbedingten Emissionen. Durch die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein werden beim Brand des Klinkers ca. 545 kg CO2 pro Tonne Zementklinker emittiert. Dieser Wert stimmt gut mit den Daten des UBA überein. Das UBA gibt einen Emissionsfaktor von 565 kg/t Zementklinker an (UBA 1996) Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Für die brennstoffbedingten Emissionen sind die Verbrennungsbedingungen sehr wichtig. Daher kann keine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung der Prozesswärme durchgeführt werden. Vielmehr müssen spezifische Emissionsfaktoren getrennt nach einzelnen Brennstoffen für die spezifischen Prozessbedingungen angenommen werden. Das UBA hat auch für den Prozess des Klinkerbrennens für die brennstoffspezifischen Prozessemissionen zusammengestellt (UBA 1996). Zur Berechnung der in GEMIS relevanten Emissionen werden die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro TJ eingesetzte Energie für die einzelnen Brennstoffe für den oben angegebenen Brennstoffmix berechnet . Diese werden mit dem Brennstoffenergieverbrauch multipliziert. Man erhält somit die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro Tonne Produkt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind: Tab.: Brennstoffbedingte Emissionsfaktoren beim Klinkerbrennen bezogen auf den Brennstoffmix des VDZ von 1994 (Verändert nach UBA 1996). Schadstoff Emissionsfaktor in kg/t Klinker SO2 0,11 NOx 1,73 Staub 0 CO2 277,69 CO 0,19 CH4 0,04 NMVOC 0,04 N2O 0,01 Das UBA weist keinen Emissionsfaktor für Staub aus, obwohl dessen Emission bei der Klinkerherstellung wichtig erscheint. Hierfür werden nach Hantsche 0,3 kg/t Klinker angesetzt (Hantsche 1993). Wasserinanspruchnahme: Für das Klinkerbrennen wird weder Prozess- noch Kühlwasser benötigt. Das Abkühlen des Klinkers erfolgt durch Luftkühlung. Die abgeführte Wärme wird zur Vortrocknung der Rohmaterialien genutzt. Abwasserinhaltsstoffe: In dem betrachteten Prozess fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in dem Prozess eingesetzt werden können. Aufgrund der Bilanzgrenzen werden daher keine Reststoffe bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Sonstige gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 63,5% Produkt: Baustoffe
Klinkerbrennen: Nach der Aufbereitung der Rohstoffe wird das Rohmehl in Drehrohröfen zu Klinker gebrannt. In den Kalzinierungsreaktionen findet die Zersetzung des Kalksteines bei ca. 900°C statt (Hantsche 1993). In der Praxis werden die Rohmaterialien bei ca. 1450°C zu Klinker gebrannt (ETH 1995). Dabei erfordert die Zersetzung des Kalksteins ca. 70 % des gesamten Wärmeaufwandes der Prozeßeinheit. Nach dem Brennen des Klinkers wird dieser abgekühlt, bevor er - wenn erwünscht - weiterverarbeitet werden kann. Mit der Abwärme können die Rohmaterialien vorgetrocknet werden (vgl. „Aufbereitung der Rohstoffe“). Ortsbezug: Die hier verwendeten Daten aus (Hantsche 1993), (ETH 1995), (WIKUE 1995a), (VDZ 1996) beziehen sich alle auf die Zementproduktion in Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Daten verschiedener Quellen zum Energiebedarf des Prozesses zeigen eine gute Übereinstimmung, so daß die Datenqualität als hinreichend gut zu bezeichnen ist. Genese der Daten - Massenbilanz: Im Brennprozeß wird dem Rohmaterial neben der eigentlichen Klinkerbildung das restliche Wasser (<2 %) und vor allen Dingen CO2 ausgetrieben. Daher müssen bezogen auf eine Tonne Klinker zwischen 1550 und 1600 kg Rohmehl in den Drehrohrofen eingebracht werden (Hantsche 1993), (WIKUE 1995a). In dieser Studie wird das arithmetische Mittel von 1575 kg/t Klinker angesetzt. Energiebedarf: Der aus der Stöchiometrie resultierende theoretische Wärmeaufwand beträgt ca. 2000 MJ/t Klinker. Für den realen Energiebedarf werden in der Literatur Werte angegeben, die gut übereinstimmen. Tab.: Energiebedarf zum Klinkerbrennnen in MJ/t Klinker. Literatur Energiebedarf [MJ/t] (Hantsche 1993) 3200 (WIKUE 1995) 3250 (VDZ 1996) 3000 GEMIS 3.0 3000 In GEMIS werden die Daten des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. übernommen, der diese Angaben für das Jahr 1994 nach einer statistischen Erhebung noch einmal bestätigte. Demnach ergibt sich für die gesamte Bundesrepublik ein spezifischer Brennstoffenergieverbrauch von 3000 MJ/t. In den alten Bundesländern werden 2950 MJ/t Klinker eingesetzt, während in den neuen Bundesländern im Schnitt noch 3180 MJ/t benötigt werden (VDZ 1996). Der Brennstoffenergieverbrauch konnte im Jahr 1994 im Vergleich zu den Vorjahren und den anderen Literaturangaben noch einmal gesenkt werden, da die Auslastung der Drehrohrofenanlagen in diesem Jahr besonders hoch war. Für die darauffolgenden Jahre wird von einer stagnierenden Auslastung ausgegangen (VDZ 1996). Trotzdem soll der spezifische Brennstoffenergieverbrauch bis zum Jahre 2005 sowohl in den neuen als auch in den alten Bundesländern auf 2800 MJ/t gesenkt werden (VDZ 1996). Der größte Teil des Brennstoffenergieverbrauchs (ca. 96%) wird über Steinkohle, Braunkohlen, Sekundärbrennstoffen und Heizöl S gedeckt. Weitere Brennstoffe werden in GEMIS nicht berücksichtigt. Dabei sind die Anteile der einzelnen Energieträger folgendermaßen verteilt: Tab.: Relative Anteile der einzelnen Energieträger am spezifischen Brennstoffenergieverbrauch beim Klinkerbrennen (VDZ 1996). Brennstoff Rel. Anteil in Prozent Steinkohle 50 Braunkohlen (Brikett, rheinisch) 33 Sekundärbrennstoffe 11 Heizöl S (1,8 % S) 6 Prozessbedingte Luftemissionen: Da zu den prozessbedingten Luftemissionen keine repräsentativen validierten Meßwerte zur Verfügung stehen, wird auf Emissionsfaktoren des UBA zurückgegriffen. Die Luftemissionen des Prozesses setzen sich zusammen aus den Emissionen, die aus dem Einsatzmaterial resultieren und den brennstoffbedingten Emissionen. Durch die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein werden beim Brand des Klinkers ca. 545 kg CO2 pro Tonne Zementklinker emittiert. Dieser Wert stimmt gut mit den Daten des UBA überein. Das UBA gibt einen Emissionsfaktor von 565 kg/t Zementklinker an (UBA 1996) Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Für die brennstoffbedingten Emissionen sind die Verbrennungsbedingungen sehr wichtig. Daher kann keine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung der Prozesswärme durchgeführt werden. Vielmehr müssen spezifische Emissionsfaktoren getrennt nach einzelnen Brennstoffen für die spezifischen Prozessbedingungen angenommen werden. Das UBA hat auch für den Prozess des Klinkerbrennens für die brennstoffspezifischen Prozessemissionen zusammengestellt (UBA 1996). Zur Berechnung der in GEMIS relevanten Emissionen werden die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro TJ eingesetzte Energie für die einzelnen Brennstoffe für den oben angegebenen Brennstoffmix berechnet . Diese werden mit dem Brennstoffenergieverbrauch multipliziert. Man erhält somit die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro Tonne Produkt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind: Tab.: Brennstoffbedingte Emissionsfaktoren beim Klinkerbrennen bezogen auf den Brennstoffmix des VDZ von 1994 (Verändert nach UBA 1996). Schadstoff Emissionsfaktor in kg/t Klinker SO2 0,11 NOx 1,73 Staub 0 CO2 277,69 CO 0,19 CH4 0,04 NMVOC 0,04 N2O 0,01 Das UBA weist keinen Emissionsfaktor für Staub aus, obwohl dessen Emission bei der Klinkerherstellung wichtig erscheint. Hierfür werden nach Hantsche 0,3 kg/t Klinker angesetzt (Hantsche 1993). Wasserinanspruchnahme: Für das Klinkerbrennen wird weder Prozess- noch Kühlwasser benötigt. Das Abkühlen des Klinkers erfolgt durch Luftkühlung. Die abgeführte Wärme wird zur Vortrocknung der Rohmaterialien genutzt. Abwasserinhaltsstoffe: In dem betrachteten Prozess fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in dem Prozess eingesetzt werden können. Aufgrund der Bilanzgrenzen werden daher keine Reststoffe bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Sonstige gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 63,5% Produkt: Baustoffe
Klinkerbrennen: Nach der Aufbereitung der Rohstoffe wird das Rohmehl in Drehrohröfen zu Klinker gebrannt. In den Kalzinierungsreaktionen findet die Zersetzung des Kalksteines bei ca. 900°C statt (Hantsche 1993). In der Praxis werden die Rohmaterialien bei ca. 1450°C zu Klinker gebrannt (ETH 1995). Dabei erfordert die Zersetzung des Kalksteins ca. 70 % des gesamten Wärmeaufwandes der Prozeßeinheit. Nach dem Brennen des Klinkers wird dieser abgekühlt, bevor er - wenn erwünscht - weiterverarbeitet werden kann. Mit der Abwärme können die Rohmaterialien vorgetrocknet werden (vgl. „Aufbereitung der Rohstoffe“). Ortsbezug: Die hier verwendeten Daten aus (Hantsche 1993), (ETH 1995), (WIKUE 1995a), (VDZ 1996) beziehen sich alle auf die Zementproduktion in Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Daten verschiedener Quellen zum Energiebedarf des Prozesses zeigen eine gute Übereinstimmung, so daß die Datenqualität als hinreichend gut zu bezeichnen ist. Genese der Daten - Massenbilanz: Im Brennprozeß wird dem Rohmaterial neben der eigentlichen Klinkerbildung das restliche Wasser (<2 %) und vor allen Dingen CO2 ausgetrieben. Daher müssen bezogen auf eine Tonne Klinker zwischen 1550 und 1600 kg Rohmehl in den Drehrohrofen eingebracht werden (Hantsche 1993), (WIKUE 1995a). In dieser Studie wird das arithmetische Mittel von 1575 kg/t Klinker angesetzt. Energiebedarf: Der aus der Stöchiometrie resultierende theoretische Wärmeaufwand beträgt ca. 2000 MJ/t Klinker. Für den realen Energiebedarf werden in der Literatur Werte angegeben, die gut übereinstimmen. Tab.: Energiebedarf zum Klinkerbrennnen in MJ/t Klinker. Literatur Energiebedarf [MJ/t] (Hantsche 1993) 3200 (WIKUE 1995) 3250 (VDZ 1996) 3000 GEMIS 3.0 3000 In GEMIS werden die Daten des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. übernommen, der diese Angaben für das Jahr 1994 nach einer statistischen Erhebung noch einmal bestätigte. Demnach ergibt sich für die gesamte Bundesrepublik ein spezifischer Brennstoffenergieverbrauch von 3000 MJ/t. In den alten Bundesländern werden 2950 MJ/t Klinker eingesetzt, während in den neuen Bundesländern im Schnitt noch 3180 MJ/t benötigt werden (VDZ 1996). Der Brennstoffenergieverbrauch konnte im Jahr 1994 im Vergleich zu den Vorjahren und den anderen Literaturangaben noch einmal gesenkt werden, da die Auslastung der Drehrohrofenanlagen in diesem Jahr besonders hoch war. Für die darauffolgenden Jahre wird von einer stagnierenden Auslastung ausgegangen (VDZ 1996). Trotzdem soll der spezifische Brennstoffenergieverbrauch bis zum Jahre 2005 sowohl in den neuen als auch in den alten Bundesländern auf 2800 MJ/t gesenkt werden (VDZ 1996). Der größte Teil des Brennstoffenergieverbrauchs (ca. 96%) wird über Steinkohle, Braunkohlen, Sekundärbrennstoffen und Heizöl S gedeckt. Weitere Brennstoffe werden in GEMIS nicht berücksichtigt. Dabei sind die Anteile der einzelnen Energieträger folgendermaßen verteilt: Tab.: Relative Anteile der einzelnen Energieträger am spezifischen Brennstoffenergieverbrauch beim Klinkerbrennen (VDZ 1996). Brennstoff Rel. Anteil in Prozent Steinkohle 50 Braunkohlen (Brikett, rheinisch) 33 Sekundärbrennstoffe 11 Heizöl S (1,8 % S) 6 Prozessbedingte Luftemissionen: Da zu den prozessbedingten Luftemissionen keine repräsentativen validierten Meßwerte zur Verfügung stehen, wird auf Emissionsfaktoren des UBA zurückgegriffen. Die Luftemissionen des Prozesses setzen sich zusammen aus den Emissionen, die aus dem Einsatzmaterial resultieren und den brennstoffbedingten Emissionen. Durch die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein werden beim Brand des Klinkers ca. 545 kg CO2 pro Tonne Zementklinker emittiert. Dieser Wert stimmt gut mit den Daten des UBA überein. Das UBA gibt einen Emissionsfaktor von 565 kg/t Zementklinker an (UBA 1996) Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Für die brennstoffbedingten Emissionen sind die Verbrennungsbedingungen sehr wichtig. Daher kann keine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung der Prozesswärme durchgeführt werden. Vielmehr müssen spezifische Emissionsfaktoren getrennt nach einzelnen Brennstoffen für die spezifischen Prozessbedingungen angenommen werden. Das UBA hat auch für den Prozess des Klinkerbrennens für die brennstoffspezifischen Prozessemissionen zusammengestellt (UBA 1996). Zur Berechnung der in GEMIS relevanten Emissionen werden die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro TJ eingesetzte Energie für die einzelnen Brennstoffe für den oben angegebenen Brennstoffmix berechnet . Diese werden mit dem Brennstoffenergieverbrauch multipliziert. Man erhält somit die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro Tonne Produkt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind: Tab.: Brennstoffbedingte Emissionsfaktoren beim Klinkerbrennen bezogen auf den Brennstoffmix des VDZ von 1994 (Verändert nach UBA 1996). Schadstoff Emissionsfaktor in kg/t Klinker SO2 0,11 NOx 1,73 Staub 0 CO2 277,69 CO 0,19 CH4 0,04 NMVOC 0,04 N2O 0,01 Das UBA weist keinen Emissionsfaktor für Staub aus, obwohl dessen Emission bei der Klinkerherstellung wichtig erscheint. Hierfür werden nach Hantsche 0,3 kg/t Klinker angesetzt (Hantsche 1993). Wasserinanspruchnahme: Für das Klinkerbrennen wird weder Prozess- noch Kühlwasser benötigt. Das Abkühlen des Klinkers erfolgt durch Luftkühlung. Die abgeführte Wärme wird zur Vortrocknung der Rohmaterialien genutzt. Abwasserinhaltsstoffe: In dem betrachteten Prozess fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in dem Prozess eingesetzt werden können. Aufgrund der Bilanzgrenzen werden daher keine Reststoffe bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Sonstige gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 63,5% Produkt: Baustoffe
Klinkerbrennen: Nach der Aufbereitung der Rohstoffe wird das Rohmehl in Drehrohröfen zu Klinker gebrannt. In den Kalzinierungsreaktionen findet die Zersetzung des Kalksteines bei ca. 900°C statt (Hantsche 1993). In der Praxis werden die Rohmaterialien bei ca. 1450°C zu Klinker gebrannt (ETH 1995). Dabei erfordert die Zersetzung des Kalksteins ca. 70 % des gesamten Wärmeaufwandes der Prozeßeinheit. Nach dem Brennen des Klinkers wird dieser abgekühlt, bevor er - wenn erwünscht - weiterverarbeitet werden kann. Mit der Abwärme können die Rohmaterialien vorgetrocknet werden (vgl. „Aufbereitung der Rohstoffe“). Ortsbezug: Die hier verwendeten Daten aus (Hantsche 1993), (ETH 1995), (WIKUE 1995a), (VDZ 1996) beziehen sich alle auf die Zementproduktion in Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Daten verschiedener Quellen zum Energiebedarf des Prozesses zeigen eine gute Übereinstimmung, so daß die Datenqualität als hinreichend gut zu bezeichnen ist. Genese der Daten - Massenbilanz: Im Brennprozeß wird dem Rohmaterial neben der eigentlichen Klinkerbildung das restliche Wasser (<2 %) und vor allen Dingen CO2 ausgetrieben. Daher müssen bezogen auf eine Tonne Klinker zwischen 1550 und 1600 kg Rohmehl in den Drehrohrofen eingebracht werden (Hantsche 1993), (WIKUE 1995a). In dieser Studie wird das arithmetische Mittel von 1575 kg/t Klinker angesetzt. Energiebedarf: Der aus der Stöchiometrie resultierende theoretische Wärmeaufwand beträgt ca. 2000 MJ/t Klinker. Für den realen Energiebedarf werden in der Literatur Werte angegeben, die gut übereinstimmen. Tab.: Energiebedarf zum Klinkerbrennnen in MJ/t Klinker. Literatur Energiebedarf [MJ/t] (Hantsche 1993) 3200 (WIKUE 1995) 3250 (VDZ 1996) 3000 GEMIS 3.0 3000 In GEMIS werden die Daten des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. übernommen, der diese Angaben für das Jahr 1994 nach einer statistischen Erhebung noch einmal bestätigte. Demnach ergibt sich für die gesamte Bundesrepublik ein spezifischer Brennstoffenergieverbrauch von 3000 MJ/t. In den alten Bundesländern werden 2950 MJ/t Klinker eingesetzt, während in den neuen Bundesländern im Schnitt noch 3180 MJ/t benötigt werden (VDZ 1996). Der Brennstoffenergieverbrauch konnte im Jahr 1994 im Vergleich zu den Vorjahren und den anderen Literaturangaben noch einmal gesenkt werden, da die Auslastung der Drehrohrofenanlagen in diesem Jahr besonders hoch war. Für die darauffolgenden Jahre wird von einer stagnierenden Auslastung ausgegangen (VDZ 1996). Trotzdem soll der spezifische Brennstoffenergieverbrauch bis zum Jahre 2005 sowohl in den neuen als auch in den alten Bundesländern auf 2800 MJ/t gesenkt werden (VDZ 1996). Der größte Teil des Brennstoffenergieverbrauchs (ca. 96%) wird über Steinkohle, Braunkohlen, Sekundärbrennstoffen und Heizöl S gedeckt. Weitere Brennstoffe werden in GEMIS nicht berücksichtigt. Dabei sind die Anteile der einzelnen Energieträger folgendermaßen verteilt: Tab.: Relative Anteile der einzelnen Energieträger am spezifischen Brennstoffenergieverbrauch beim Klinkerbrennen (VDZ 1996). Brennstoff Rel. Anteil in Prozent Steinkohle 50 Braunkohlen (Brikett, rheinisch) 33 Sekundärbrennstoffe 11 Heizöl S (1,8 % S) 6 Prozessbedingte Luftemissionen: Da zu den prozessbedingten Luftemissionen keine repräsentativen validierten Meßwerte zur Verfügung stehen, wird auf Emissionsfaktoren des UBA zurückgegriffen. Die Luftemissionen des Prozesses setzen sich zusammen aus den Emissionen, die aus dem Einsatzmaterial resultieren und den brennstoffbedingten Emissionen. Durch die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein werden beim Brand des Klinkers ca. 545 kg CO2 pro Tonne Zementklinker emittiert. Dieser Wert stimmt gut mit den Daten des UBA überein. Das UBA gibt einen Emissionsfaktor von 565 kg/t Zementklinker an (UBA 1996) Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Für die brennstoffbedingten Emissionen sind die Verbrennungsbedingungen sehr wichtig. Daher kann keine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung der Prozesswärme durchgeführt werden. Vielmehr müssen spezifische Emissionsfaktoren getrennt nach einzelnen Brennstoffen für die spezifischen Prozessbedingungen angenommen werden. Das UBA hat auch für den Prozess des Klinkerbrennens für die brennstoffspezifischen Prozessemissionen zusammengestellt (UBA 1996). Zur Berechnung der in GEMIS relevanten Emissionen werden die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro TJ eingesetzte Energie für die einzelnen Brennstoffe für den oben angegebenen Brennstoffmix berechnet . Diese werden mit dem Brennstoffenergieverbrauch multipliziert. Man erhält somit die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro Tonne Produkt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind: Tab.: Brennstoffbedingte Emissionsfaktoren beim Klinkerbrennen bezogen auf den Brennstoffmix des VDZ von 1994 (Verändert nach UBA 1996). Schadstoff Emissionsfaktor in kg/t Klinker SO2 0,11 NOx 1,73 Staub 0 CO2 277,69 CO 0,19 CH4 0,04 NMVOC 0,04 N2O 0,01 Das UBA weist keinen Emissionsfaktor für Staub aus, obwohl dessen Emission bei der Klinkerherstellung wichtig erscheint. Hierfür werden nach Hantsche 0,3 kg/t Klinker angesetzt (Hantsche 1993). Wasserinanspruchnahme: Für das Klinkerbrennen wird weder Prozess- noch Kühlwasser benötigt. Das Abkühlen des Klinkers erfolgt durch Luftkühlung. Die abgeführte Wärme wird zur Vortrocknung der Rohmaterialien genutzt. Abwasserinhaltsstoffe: In dem betrachteten Prozess fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in dem Prozess eingesetzt werden können. Aufgrund der Bilanzgrenzen werden daher keine Reststoffe bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Sonstige gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 63,5% Produkt: Baustoffe
Klinkerbrennen: Nach der Aufbereitung der Rohstoffe wird das Rohmehl in Drehrohröfen zu Klinker gebrannt. In den Kalzinierungsreaktionen findet die Zersetzung des Kalksteines bei ca. 900°C statt (Hantsche 1993). In der Praxis werden die Rohmaterialien bei ca. 1450°C zu Klinker gebrannt (ETH 1995). Dabei erfordert die Zersetzung des Kalksteins ca. 70 % des gesamten Wärmeaufwandes der Prozeßeinheit. Nach dem Brennen des Klinkers wird dieser abgekühlt, bevor er - wenn erwünscht - weiterverarbeitet werden kann. Mit der Abwärme können die Rohmaterialien vorgetrocknet werden (vgl. „Aufbereitung der Rohstoffe“). Ortsbezug: Die hier verwendeten Daten aus (Hantsche 1993), (ETH 1995), (WIKUE 1995a), (VDZ 1996) beziehen sich alle auf die Zementproduktion in Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Daten verschiedener Quellen zum Energiebedarf des Prozesses zeigen eine gute Übereinstimmung, so daß die Datenqualität als hinreichend gut zu bezeichnen ist. Genese der Daten - Massenbilanz: Im Brennprozeß wird dem Rohmaterial neben der eigentlichen Klinkerbildung das restliche Wasser (<2 %) und vor allen Dingen CO2 ausgetrieben. Daher müssen bezogen auf eine Tonne Klinker zwischen 1550 und 1600 kg Rohmehl in den Drehrohrofen eingebracht werden (Hantsche 1993), (WIKUE 1995a). In dieser Studie wird das arithmetische Mittel von 1575 kg/t Klinker angesetzt. Energiebedarf: Der aus der Stöchiometrie resultierende theoretische Wärmeaufwand beträgt ca. 2000 MJ/t Klinker. Für den realen Energiebedarf werden in der Literatur Werte angegeben, die gut übereinstimmen. Tab.: Energiebedarf zum Klinkerbrennnen in MJ/t Klinker. Literatur Energiebedarf [MJ/t] (Hantsche 1993) 3200 (WIKUE 1995) 3250 (VDZ 1996) 3000 GEMIS 3.0 3000 In GEMIS werden die Daten des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. übernommen, der diese Angaben für das Jahr 1994 nach einer statistischen Erhebung noch einmal bestätigte. Demnach ergibt sich für die gesamte Bundesrepublik ein spezifischer Brennstoffenergieverbrauch von 3000 MJ/t. In den alten Bundesländern werden 2950 MJ/t Klinker eingesetzt, während in den neuen Bundesländern im Schnitt noch 3180 MJ/t benötigt werden (VDZ 1996). Der Brennstoffenergieverbrauch konnte im Jahr 1994 im Vergleich zu den Vorjahren und den anderen Literaturangaben noch einmal gesenkt werden, da die Auslastung der Drehrohrofenanlagen in diesem Jahr besonders hoch war. Für die darauffolgenden Jahre wird von einer stagnierenden Auslastung ausgegangen (VDZ 1996). Trotzdem soll der spezifische Brennstoffenergieverbrauch bis zum Jahre 2005 sowohl in den neuen als auch in den alten Bundesländern auf 2800 MJ/t gesenkt werden (VDZ 1996). Der größte Teil des Brennstoffenergieverbrauchs (ca. 96%) wird über Steinkohle, Braunkohlen, Sekundärbrennstoffen und Heizöl S gedeckt. Weitere Brennstoffe werden in GEMIS nicht berücksichtigt. Dabei sind die Anteile der einzelnen Energieträger folgendermaßen verteilt: Tab.: Relative Anteile der einzelnen Energieträger am spezifischen Brennstoffenergieverbrauch beim Klinkerbrennen (VDZ 1996). Brennstoff Rel. Anteil in Prozent Steinkohle 50 Braunkohlen (Brikett, rheinisch) 33 Sekundärbrennstoffe 11 Heizöl S (1,8 % S) 6 Prozessbedingte Luftemissionen: Da zu den prozessbedingten Luftemissionen keine repräsentativen validierten Meßwerte zur Verfügung stehen, wird auf Emissionsfaktoren des UBA zurückgegriffen. Die Luftemissionen des Prozesses setzen sich zusammen aus den Emissionen, die aus dem Einsatzmaterial resultieren und den brennstoffbedingten Emissionen. Durch die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein werden beim Brand des Klinkers ca. 545 kg CO2 pro Tonne Zementklinker emittiert. Dieser Wert stimmt gut mit den Daten des UBA überein. Das UBA gibt einen Emissionsfaktor von 565 kg/t Zementklinker an (UBA 1996) Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Für die brennstoffbedingten Emissionen sind die Verbrennungsbedingungen sehr wichtig. Daher kann keine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung der Prozesswärme durchgeführt werden. Vielmehr müssen spezifische Emissionsfaktoren getrennt nach einzelnen Brennstoffen für die spezifischen Prozessbedingungen angenommen werden. Das UBA hat auch für den Prozess des Klinkerbrennens für die brennstoffspezifischen Prozessemissionen zusammengestellt (UBA 1996). Zur Berechnung der in GEMIS relevanten Emissionen werden die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro TJ eingesetzte Energie für die einzelnen Brennstoffe für den oben angegebenen Brennstoffmix berechnet . Diese werden mit dem Brennstoffenergieverbrauch multipliziert. Man erhält somit die Emissionsfaktoren in kg Schadstoff pro Tonne Produkt, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind: Tab.: Brennstoffbedingte Emissionsfaktoren beim Klinkerbrennen bezogen auf den Brennstoffmix des VDZ von 1994 (Verändert nach UBA 1996). Schadstoff Emissionsfaktor in kg/t Klinker SO2 0,11 NOx 1,73 Staub 0 CO2 277,69 CO 0,19 CH4 0,04 NMVOC 0,04 N2O 0,01 Das UBA weist keinen Emissionsfaktor für Staub aus, obwohl dessen Emission bei der Klinkerherstellung wichtig erscheint. Hierfür werden nach Hantsche 0,3 kg/t Klinker angesetzt (Hantsche 1993). Wasserinanspruchnahme: Für das Klinkerbrennen wird weder Prozess- noch Kühlwasser benötigt. Das Abkühlen des Klinkers erfolgt durch Luftkühlung. Die abgeführte Wärme wird zur Vortrocknung der Rohmaterialien genutzt. Abwasserinhaltsstoffe: In dem betrachteten Prozess fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in dem Prozess eingesetzt werden können. Aufgrund der Bilanzgrenzen werden daher keine Reststoffe bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Sonstige gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 63,5% Produkt: Baustoffe
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