Zusammen wirken. Der Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen. Holcim (Süddeutschland) GmbH

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1 Zusammen wirken. Der Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen Holcim (Süddeutschland) GmbH

2 Inhalt Editorial 3 Strategie 4 Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe sind wichtige Bestandteile der nachhaltigen Entwicklung Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz 6 Sicherheit ist oberstes Gebot Herstellungsprozess 8 Blick ins Zementwerk: Hightech und Know-how Qualitätssicherung 10 Der Klinkerbrennprozess ist ein Stoffumwandlungsprozess Die Holcim (Süddeutschland) GmbH ist eine Tochtergesellschaft des weltweit tätigen Schweizer Baustoffkonzerns Holcim Ltd. Die Kernbereiche des Unternehmens sind Zement, Kies und Beton. Mit rund 360 hoch motivierten Mit arbeiterinnen und Mitarbeitern pro duziert Holcim Süddeutschland Bau stoffe für verschiedenste Einsatzzwecke. Großes Know-how und lang jährige Erfahrung tragen zu maß ge schneiderten Lösungen bei. Brennprozess 12 Optimaler Brennstoffmix Brennstoffe 14 Strenge Kriterien für Brennstoffe Sicherheit unser gemeinsames Ziel 16 Sicherer Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen Innovationen 18 Mit moderner Technik fit in die Zukunft Zementklinker 20 Brennstoffe liefern Klinkermineralien Umwelt 22 Ersatzbrennstoffe wirtschaftlich und umweltverträglich Umwelt 24 Hohe Ziele tiefe CO 2 -Bilanz Einsatz von Ersatzbrennstoffen 25 Fragen und Antworten Herzstücke des Zementwerks: Der Drehrohrofen und der Wärmetauscherturm 2 Holcim Zusammen wirken

3 Editorial Liebe Leserin, lieber Leser, Beton ist zum wichtigsten Baustoff der Welt geworden. Ingenieure und Architekten realisieren damit kühnste Brücken und monumentale Sportstadien ebenso wie Ein familienhäuser und Betonstraßen. Der Aufstieg des Bau stoffs Beton war aber nur Dank der Erfindung des Bindemittels Portlandzement möglich. Zement ist ein un verzicht barer Be stand teil von jedem Beton. Zement wird durch die Mahlung von Zementklinker hergestellt. Diesen produzieren wir aus natürlichen Rohstoffen wie Kalkstein, Ölschiefer, Sand und Ton in einem kontrollierten Brennprozess. Dieser Prozess benötigt sehr hohe Temperaturen von bis zu C im Material und ist deshalb sehr energieintensiv. Im Zementwerk Dotternhausen werden verschiedene Ersatzbrennund Ersatz rohstoffe eingesetzt, welche die so genannten fossilen Energieträger wie Kohle und Schweröl teilweise ersetzen. Mit der Verwendung CO 2 -neutraler Ersatzbrenn stoffe wie Papier faserfangstoffe oder in jüngster Zeit auch Trocken klär schlamm geht die Zementindustrie einen von Behörden und Umweltverbänden anerkannten Weg, um die vom Gesetzgeber geforderte CO 2 -Reduktion weiter vor an zutreiben. Unser Zementwerk setzt ausgewählte Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe ein. Diese müssen die strikten Grenzwerte des Gesetzgebers und die strengen Qualitätsvorgaben des Endprodukts Zement erfüllen. Regelmäßige Qualitätsprüfungen von der Eingangsprüfung über den ge samten Produktionsprozess hin zum Endprodukt sowie der Audi tierung der Lieferanten stellen sicher, dass diese Vorgaben eingehalten werden. Wir können ausgewählte Er satz brennstoffe nur einsetzen, weil die mineralischen Ver brennungsrückstände chemisch zu Zement klinker umgewandelt werden. Unser Zementwerk erzeugt mit Ersatz brenn stoffen einen Zementklinker von konstanter Qualität auf höchstem Standard. Es ist eines unserer Ziele, mit den veränderten Anforderungen des Marktes und des Gesetzgebers stetig Schritt zu halten und unseren Kunden stets qualitativ hoch stehende Zemente zur Verfügung zu stellen. Ein weiteres Ziel ist es, einen Beitrag zur Ressourcenschonung und zur Reduktion der Umweltbelastung zu leisten. Bei der Bewälti gung dieser Aufgaben ist uns der Dialog mit allen Be teiligten wichtig, mit den Bürgern, Behörden, Verbänden, Nachbargemeinden und Lieferanten. Wir bauen auf ein partner schaft liches Miteinander. Diese Haltung zeigt sich auch in unseren Unternehmenswerten Strength. Performance. Passion., die jeder Mitarbeiter tagtäglich bewusst lebt. Damit beweisen wir allen Anspruchsgruppen, mit denen wir im Kontakt sind, dass wir ein zuverlässiger und vertrauens voller Partner sind. Wir nehmen unsere Verantwortung für die Umwelt und die Menschen, die in unserem Umfeld leben und arbeiten, sehr ernst. Daran lassen wir uns messen! Reto Willimann Geschäftsführer Holcim (Süddeutschland) GmbH Holcim Zusammen wirken 3

4 Strategie Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe sind wichtige Bestandteile der nachhaltigen Entwicklung Holcim nimmt bei der Verwertung von Abfällen in Zementwerken weltweit eine Führungsposition ein. Wir bringen damit Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz und soziale Verantwortung ins Gleichgewicht. Raffaele Chiulli 1 Gemäß dem Konzept der Triple Bottom Line kann eine Unter nehmung nur dann lang fristig er folg reich sein, wenn sie Wirt schaftlich keit, Um weltschutz und soziale Ver ant wortung nach haltig in Einklang bringt. Klimaveränderung, effiziente Energie nutzung sowie die Belastung von Luft, Wasser und Boden sind aktuelle Themen der Um weltdiskussion. Kosten druck, globaler Wett bewerb und Rentabilität sind die Sorgen der Wirt schaft. Mehr denn je geht es heute darum, ökologische und ökonomische Interessen auszubalancieren. Die abfallfreie Gesellschaft ist dabei eine interessante Vision. Leider sind wir noch weit von ihrer Realisierung entfernt. Müll verbrennungsanlagen und Deponien stellen gängige Lösungen für unsere Abfallprobleme dar, sind aber oft mit hohen Investitionen verbunden und hinterlassen die Rückstände kommenden Generationen. Eine bewährte Alternative ist daher die Verwertung von klar definierten Abfallströmen in der Zementindustrie. Ein moderner Drehrohrofen bietet eine ökologisch einwand freie und kostengünstige Verwertungsmöglichkeit. Verschiedenste Abfallströme werden seit den 70er Jahren in Zementwerken rund um die Welt erfolgreich als Ersatz brenn- und Ersatzrohstoffe eingesetzt. Dabei werden Abfallprobleme umweltfreundlich und kosteneffizient ge löst, CO 2 -Emissionen reduziert, Ressourcen geschont und die Herstellungskosten für Zement gesenkt. Damit trägt die Zementindustrie zur Erreichung der Ziele bei, die in der Agenda 21 des Weltgipfels in Rio 1992 und in der Johannesburg Declaration on Sustainable Development 2002 festgelegt wurden. Die Triple Bottom Line 1 Es geht heute immer seltener darum, ob und wie Abfälle deponiert oder verbrannt werden können. Immer häufiger stellt sich die Frage, welchen Wert der Abfall noch be sitzt und welcher Nutzen sich daraus noch ziehen lässt. Haupt ziel ist dabei eine effiziente Bewirtschaftung der uns zur Verfügung stehenden Ressourcen. In der Praxis be deutet dies stoffliche oder energetische Verwertung von Ab fäl len. Die Zementindustrie bietet hier eine optimale Lösung an. Im Drehrohrofen ersetzt die im Abfall vor handene Energie zu nahezu 100 Prozent die entsprechende Menge fossiler Brenn stoffe. Gleichzeitig ersetzen die mi nera lischen Bestandteile des Abfalls natürliche Rohstoffe, die sonst in Steinbrüchen abgebaut werden müssten. Beton ist ein Baumaterial mit niedriger CO 2 -Bilanz. Die Produktion des für den Beton notwendigen Zements ist aber ausgesprochen energie- und ressourcenintensiv. Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe bieten hier die Möglichkeit, den CO 2 -Ausstoß maßgeblich zu senken und damit zur Erreichung der weltweiten Klimaziele beizutragen. Für Holcim ist damit der Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen die praktische Umsetzung der Triple Bottom Line. In unseren Zementwerken können wir intelligente Lösungen für die stoffliche und energetische Ver wertung von Abfällen anbieten. So schaffen wir Werte für das Unter nehmen, für die Umwelt und für die Gesellschaft. Führungsrolle von Holcim Die Holcim Gruppe hat die Bedeutung von Ersatzbrennund Ersatzrohstoffen frühzeitig erkannt. Seit langer Zeit werden auf Konzernstufe und in den Gruppengesellschaften gute Lösungen für die Verwertung von Abfällen in unseren Zementwerken gesucht, gefunden und weiter ent wickelt. Dank der dabei entstandenen Fachkompetenz konnte sich Holcim auch in diesem Bereich eine Führungs rolle innerhalb der weltweiten Zementindustrie auf bauen wurden in Holcim Zementwerken weltweit 3 Millionen Tonnen Ersatzrohstoffe eingesetzt. 3 Millionen Tonnen Ab fälle wurden als Ersatzbrennstoffe verwertet und er setzten dabei 2,2 Millionen Tonnen Kohle. Dies hat maß geb lich zur Reduktion unserer CO 2 -Emissionen beigetragen: zwischen 1990 und 2008 konnten die spezifischen Emissi onen von CO 2 um 17,3 Prozent gesenkt werden. Es freut uns, dass diese Leistungen international anerkannt werden. Seit mehreren Jahren ist Holcim dank ihres Nachhaltigkeitsprogramms im FTSE4Good Index 2 sozial ver antwortlicher Unternehmen gelistet. Zudem ist Holcim Bestandteil des Dow Jones Sustainability World Index 3 und des European Dow Jones STOXX Sustainability Index wurde Holcim innerhalb dieses Index bereits zum vierten Mal zum leader of the industry ernannt. Speziell im Bereich Klimastrategie erzielte Holcim dabei eine Spitzen position wurde Holcim vom Ethisphere Institute 4 auserwählt als eine der World`s Most Ethical Companies. 4 Holcim Zusammen wirken

5 Das Werk Dotternhausen im europäischen Verbund Das Zementwerk Dotternhausen nimmt in der Holcim Gruppe nicht nur aufgrund seiner zentralen Lage innerhalb Europas eine besondere Stellung ein. Der Einsatz von Ölschiefer ist eine technisch und ökologisch hoch interes sante Spezialität in der Zementproduktion. Die beim Brennen des Ölschiefers als Nebenprodukt entstehende Wärme nutzen wir zur Strom er zeugung. Werke in Europa. Die Koordination innerhalb dieses Verbunds gewähr leistet, dass Anlagen, Prozesse und Systeme kontinuierlich verbessert werden. So können wir wirtschaftlich und öko logisch optimale Lösungen für die Verwertung von Ab fällen in unseren Zementwerken mit hoher Zuver lässig keit anbieten. Im Bereich der Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe verfügt das Werk Dotternhausen über langjährige Erfahrung. Es ist damit ein wichtiger Partner im Verbund der Holcim Raffaele Chiulli Energy Director Central Europe Triple Bottom Line 2 Der FTSE4Good Index misst die Leistung von Unternehmen, die weltweit anerkannte Standards im Bereich der sozialen Ver antwortung einhalten. Damit werden In vestitionen in solche Unternehmen vereinfacht. (FTSE: FT Financial Times, SE Stock Exchange) 3 Die Dow Jones Sustainability Indexes verfolgen die Leistung von Unternehmen, welche im Bereich der Nach haltig keit führend sind. Damit geben sie Anlegern zuverlässige und objektive Maßstäbe, um nachhaltige In ves titionen zu verwalten. 4 Das forschungsbasierte Ethisphere Institute mit Hauptsitz in New York ist eine führende internationale Expertenkommission, die sich der Entwicklung, dem Fortschritt und dem Austausch von besten Praxislösungen widmet bezogen auf Geschäftsethik, soziale Unternehmensverantwortung, Antikorruption und Nachhaltigkeit. Holcim Zusammen wirken 5

6 Eines der obersten Gebote in allen Holcim Werken weltweit ist die Einhaltung von Arbeits sicherheits- Bestimmungen. Wir tun alles, damit niemand gefährdet wird, der auf unserem Werksgelände arbeitet oder sich dort aufhält. In einem Zementwerk herrscht reger Betrieb insbesondere, was die Produktion und den Lieferverkehr angeht. Die Sicherheit aller, die sich auf dem Werksgelände befinden, muss jederzeit gewährleistet sein. Dies beginnt mit dem Tragen einer per sön lichen Schutzausrüstung (Helm, Brille, Sicherheitsschuhe und Warnwesten) und geht bis zu umfang reichen Sicherheitsschulungen für alle, die das Zementwerk betreten oder dort arbeiten. Michael Schöndienst Sicherheitskoordinator Zementwerk 6 Holcim Zusammen wirken

7 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz Sicherheit ist oberstes Gebot Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz bei der Holcim Süddeutschland betrifft nicht nur die eigenen Mitarbeiter des Zementwerks Dotternhausen, sondern beinhaltet auch die Fürsorge für externe Mitarbeiter, die für uns arbeiten. Unter funktionierendem Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Holcim Süddeutschland verstehen wir, dass jeder Mitarbeiter, auch externe Mitarbeiter, unsere Werke so unversehrt und gesund verlassen, wie sie zuvor eingetreten sind. Allgemeinen Statistiken und der Erfahrung von Holcim zu folge gründen 90 Prozent aller Arbeitsunfälle auf unsicherem oder falschem Verhalten von Personen. Um Unfälle zu vermeiden und die Sensibilität für sicheres Arbeiten zu steigern, absolvieren alle Mitarbeiter fortlaufend Sicher heits schulungen und Sicherheitsunterweisungen, so dass jeder Mit ar beiter zu einem kleinen Fachmann für Sicher heit aus ge bildet wird. Dieses Wissen wendet er in der Praxis an und gibt es auch an seine Kollegen weiter. Externe Mitarbeiter und Geschäftspartner, ob direkt beauftragt oder als Subunter nehmer bei der Holcim Süddeutschland tätig, durch laufen ebenfalls mehrere Schulungen und Unter weisungen, damit sich diese frühzeitig und umfassend mit dem Thema Ar beitssicherheit, den Vorschriften und Regeln der Holcim Süddeutschland persönlich ausein ander setzen können. Dies bezieht sich auch auf die Geschäftspartner im Bereich der Ersatz brenn- und Ersatzrohstoffe. Wir fordern diese Sicherheitskultur konsequent ein, und die stetig sinkenden Unfallzahlen bestätigen uns in unserem Tun. Holcim Zusammen wirken 7

8 Luftaufnahme Zementwerk Dotternhausen Holcim (Süddeutschland) GmbH zählt zu den wenigen Unternehmen in Deutschland, die für alle Werke sowohl ein Qual i täts management-system nach DIN EN ISO 9001 als auch ein Umweltmanagement-System nach DIN EN ISO nachweisen können. Durch kontinuierliche Überwachung und Opti mie rung der Prozesse sowie den Einsatz neuester Technologien garantieren wir höchste Produkt qualität. Die stetige Optimierung der Prozesse und der Einsatz neuester Technologien er lauben einen konstanten Ze menther stel lungsprozess, der Vor aussetzung für höchste Produkt quali tät ist. Werk leiter Dieter Schillo und sein Team können mit Hilfe der computerge steuerten Pro zess über wachung sämt liche Produktionsschritte ständig kon trol lieren und schon bei kleinen Pro zess abweichungen die nötige Feinab stimmung vornehmen. Dieter Schillo Werkleiter Zementwerk Dotternhausen 8 Holcim Zusammen wirken

9 Herstellungsprozess Blick ins Zementwerk: Hightech und Know-how Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Zement bei der Holcim Süddeutschland sind Kalkstein, Ölschiefer, Sand und Ton. Diese Rohstoffe gewinnen wir durch Abbau in den Steinbrüchen. Im Brecher werden die Rohstoffe zer kleinert, mit der Seilbahn oder dem Transportband werden sie ins Zementwerk gefördert, im Mischbett vor ge mischt, homogenisiert und in der Rohmehlmühle zur ge wünschten Fein heit vermahlen. Anschließend erhitzen heiße Ofenabgase im Wärme tauscher turm das Rohmehl auf rund C. Dann gelangt es in den Drehrohrofen, in dem die Temperatur des Mehls auf C steigt. Bei dieser Temperatur wandeln sich die Mi ne ralien der Rohstoffe chemisch in Klinker mineralien um, die sich zu kugelförmigem, dunkelgrauem Zement klinker formen. Die hohen Temperaturen im Ofen ent stehen durch eine C heiße Flamme, die mit Kohle, Öl sowie Ersatzbrennstoffen (z. B. Bearbeitungsöle) ge nährt wird, wie auch beispiels weise durch Papierfaser fangstoffe, Dach pappen sowie Trockenklärschlamm, die am Ofeneinlauf (Calzinator) aufge geben werden. Nach dem Brennprozess kühlt Luft den Zementklinker schnell und kontrolliert ab, um einen optimalen Kristallauf bau der Klinkermineralien zu erzielen. Dann vermahlen Zementmühlen den Klinker zusammen mit einem kleinen Teil Gips zum allgemein gebräuchlichen Portlandzement. Durch Variieren der Mahlfeinheit und Zumahlen von weiteren Bestandteilen wie Kalkstein oder gebranntem Öl schiefer entstehen die verschiedenen Zemente mit ihren typischen Eigenschaften. Der Drehrohrofen ist das Herzstück des Zementwerks, hier werden die Rohstoffe zu Zementklinker gebrannt Chemiker überwachen den gesamten Produktions prozess, indem sie von allen Materialien den Roh- und Brenn stof fen, Rohmehl, Zementklinker, Zumahlstoffen und Zement regelmäßig Proben entnehmen. Sie garantieren damit die gleichbleibend hohe Qualität. Modernste Anlagen packen rund fünf Prozent des Zements in Säcke ab. Den weitaus größten Teil transportieren Silo fahr zeuge zu unseren Kunden. Abbildung 1 Der Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen im Herstellungsprozess von Zement Mischbett Der Weg des Ölschiefers Vorwärmer mit Calzinator Der Weg des Kalksteins Steinbruch Calzinator: Altreifen, Papierfaserfangstoffe, Dachpappe, Gummi, Trockenklärschlamm, Papierasche Rohmehlmühle Drehrohrofen Klinkersilo Primärbrenner: Kunststoffe, Bearbeitungsöle Zementmühle Holcim Zusammen wirken 9

10 Nebenelemente und Spurenelemente waren schon immer Teil unserer Rohstoffe und haben in geringen Mengen keinen Einfluss auf die Zementqualität. Mit allen Zementen führt das Team im Labor periodisch standardisierte Zement-, Mörtel- und Betonprüfungen durch, um eine konstante Zement qualität sicherzustellen. In verschie denen Projekten untersuchen Ludger Dagge und seine Experten bei spiels weise die Einflüsse der Neben ele men te und Spurenelemente auf die Eigenschaften von Zementen. Schwer me talle, die lediglich in Spuren in den von uns eingesetzten Roh- und Brenn stof fen vorkommen, werden regel mäßig durch externe Labors überprüft. Ludger Dagge Leiter Qualitätssicherung 10 Holcim Zusammen wirken

11 Qualitätssicherung Der Klinkerbrennprozess ist ein Stoffumwandlungsprozess Zementklinker besteht chemisch hauptsächlich aus Calcium-, Silicium-, Aluminium- und Eisenoxid. Außerdem enthält der Zement klinker in kleinsten Mengen Neben- und Spurenelemente. Nebenelemente Die häufigsten Nebenelemente sind Alkalien, Sulfate und Chloride. In geringsten Mengen kommen auch Magnesium, Phosphate und Mangan vor. Chlorid stammt aus den Rohstoffen und aus den meisten Ersatzbrennstoffen. Phosphate sind vor allem im Klärschlamm enthalten. Von allen Neben elementen ist der Einfluss auf die Zementeigenschaften be kannt. Schwankungen im Gehalt der Alkalien, Phosphate und Chloride haben Auswirkungen auf die Erhärtung des Zements. Deshalb ist es wichtig, dass die Konzentration im Zement konstant bleibt. Bei den anderen Nebenelementen macht sich der Einfluss auf die Zementeigenschaften erst nach einem Vielfachen der üblichen Konzentration bemerkbar. Es ist die Aufgabe der Qualitätssicherung im Labor, die Einhaltung der Grenzwerte bei den Rohstoffen und bei den Brennstoffen regel mäßig zu kontrollieren. Spurenelemente Bei den Spurenelementen handelt es sich um Schwermetalle. Diese beeinflussen die Zementeigenschaften nicht, können aber die Umwelt schon in geringen Mengen belasten. Die Zementindustrie hat beim Einsatz von Ersatzstoffen strenge Grenzwerte für den Schwermetall gehalt. Sie beschränken somit auch den Schwermetall ge halt im Zementklinker. Die Schwermetalle werden im Zementklin ker sowie im Endprodukt, Automatisierte Probeentnahme und Computeranalyse mit moderner Robotertechnik im Labor Dotternhausen dem Beton, chemisch-minera lo gisch fest gebunden und immobilisiert. So sind sie nicht mehr freisetzbar. Vereinbarungen mit den Lieferanten von Ersatzbrennund Ersatzrohstoffen und systematische Eingangskontrollen der gelieferten Stoffe im Zementwerk stellen sicher, dass die Grenzwerte eingehalten werden. Damit werden auch die hoch geste ckten Qualitätsziele von Holcim Süddeutschland erfüllt. Abbildung 2 Die Konzentration der Nebenelemente wird so gehalten, dass sie auf die Zementqualität keinen Einfluss hat Konzentration im Zement Nebenelemente Konz. im Zement mögliche Auswirkungen Magnesium 1,0 3,0 % Aus Zement hergestellte Produkte können treiben, falls der Magnesium anteil größer als 5 % ist (Volumenvergrößerung, Selbstzerstörung) Sulfate 3,0 4,0 % beeinflussen das Erstarren und die Festigkeitsentwicklung Alkalien 0,5 1,2 % fördern die Frühfestigkeit Phosphate 0,2 0,6 % können die Abbindung verzögern, falls größer als 1 % Mangan 0,05 0,2 % beeinflusst die Zementfarbe Chloride 0,02 0,05 % Die Bewehrung im Beton kann durch Chloride korrodieren, falls diese größer sind als 0,1 % Holcim Zusammen wirken 11

12 Klinkerqualität, Prozessstabilität und Aus wirkungen auf die Umwelt sind wichtige Kriterien für den Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatz roh stoffen. Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen ist eine technische Herausforderung. Neben neuen Anlagen für das Handling der Stoffe sind auch Weiterentwicklungen am Brenner sowie eine Optimierung der Anlagentechnik erforderlich. Anpassungen bei der Pro zess technik, Messtechnik, In standhaltung, Sicherheitstechnik so wie beim Qualitätsmanagement sind erforderlich. All dies ist mit zum Teil erheblichen Investitionen verbunden. Heute liefern Ersatzbrennstoffe im Werk Dotternhausen rund 40 Pro zent des thermischen Energiebe darfs. Ingo Etter Plant Performance Engineer 12 Holcim Zusammen wirken

13 Brennprozess Optimaler Brennstoffmix Ein modernes Zementwerk setzt heute neben den immer knapper und teurer werdenden fossilen Brennstoffen zahl reiche Ersatzstoffe ein, um die für die Zementklinkerher stellung benötigten hohen Prozesstemperaturen zu er reichen C sind erforderlich, damit sich aus den Rohstoffen die Klinkerminerale bilden. An zwei Stellen wird dem Ofensystem die Energie in Form von Brennstoffen zugeführt: zum einen am Primärbrenner, wo flüssige und feinkörnige, blasfähige feste Brennstoffe eingesetzt werden und zum anderen in der Sekundärfeuerung am Calzinator, wo bis zu 60 Prozent der Energie zugeführt wird. Hier können auch stückige Brennstoffe, z. B. geschredderte Altreifen oder Dachpappe, zugesetzt werden. Als Brennstoffe kommen Stoffe in Frage, die so viel Kohlenwasserstoffe enthalten, dass sie einen nennenswerten Heizwert besitzen und deren Handling im Prozess möglich ist. Zudem dürfen die Brennstoffe keine Bestand teile enthalten, die negative Auswirkungen auf die Klinkerqualität und auf die Emissionen haben. Vorteilhaft wirken sich hier die sehr hohe Prozesstemperatur und die lange Verweilzeit der Verbrennungsgase bei hoher Temperatur aus. Die mineralischen Anteile der Brennstoffe werden zu Zementklinker umgewandelt. Die Ersatzbrennstoffe stellen neue Aufgaben an die Verfahrenstechnik, die Qualitäts- und die Emissionsüberwachung. Die Verantwortlichen in den Zementwerken beschäftigen sich heute mit Brennstoffen, die im Vergleich zu traditionellen Brennstoffen wie Kohle und Schweröl eine andere Aufbereitung, Lagerung, Anwendungstechnik und moderne Analyseverfahren erfordern. Calzinator Sekundärfeuerung Drehrohrofen Tertiärluftleitung Abbildung 3 Hohe Prozessstabilität und ideale Umsetzung von Ersatzbrenn- und Ersatz rohstoffen durch moderne Calzinator technik Primärfeuerung Kühler Modernste Calzinatortechnik Brennstoffe werden sowohl in einem modernen Hauptbrenner in der Primärfeuerung als auch in der Sekundärfeuerung eines modernen Calzinators eingesetzt. Der moderne Calzinator mit Tertiärluft verfügt über eine sehr hohe Gasverweilzeit, die speziell stückigen Brennstoffen einen maximalen Ausbrand und den mineralischen Bestandteilen eine ideale Vermischung mit den Rohmaterialien im Prozess ermöglicht. Durch die Verbin dung von Ofenkopf und Calzinator über die Tertiärluft leitung können heiße, sauerstoffreiche Gase aus dem Kühler in den Verbrennungsbereich im Calzinator geleitet werden. Der zu sätzliche Sauerstoff bietet optimale Ver bren nungsbe din gungen für die Ersatzstoffe. Die Flammentemperatur von C und die Brenntemperatur von C gewährleisten, dass im Drehrohrofen sämtliche organischen Stoffe vollständig verbrannt werden Abbildung 4 Moderne Brenner erlauben den Einsatz verschiedener Brenn stoffe gleichzeitig und ermöglichen einen konstanten Prozess Luftzufuhr feste Ersatzbrennstoffe flüssige Ersatzbrennstoffe Traditionelle Brennstoffe (Kohle, Schweröl) Holcim Zusammen wirken 13

14 Ein Ersatzbrenn- oder Ersatzrohstoff muss chemisch und physikalisch in unseren Produktions prozess passen. Der Abfallmarkt sucht für eine Viel zahl von Materialien nach Lösungen. Nicht alle diese Materialien eignen sich aber als Ersatzstoffe für die Zementindustrie. Es kommen einzig Stoffe in Frage, die eine bestimmte chemische und physikalische Zu sammensetzung aufweisen und die keinen negativen Einfluss auf den Klinkerbrennprozess, die Produktqualität und die Umwelt haben. Dr. Friedrich Wimmer koordi niert die Ersatzstoff-Aktivitäten im Werk Dotternhausen. Er bietet unseren kommunalen und industriellen Geschäftspartnern sichere und nachhaltige Verwertungslösungen an, wobei die Stoffströme in Menge und Qualität zuverlässig ausgewählt und gesteuert werden. Dr. Friedrich Wimmer Leiter Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe 14 Holcim Zusammen wirken

15 Brennstoffe Strenge Kriterien für Brennstoffe Traditionelle und Ersatzbrennstoffe unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung nur unwesentlich. Beide bestehen aus einem brennbaren, organischen Anteil und einem nicht brennbaren, mineralischen Anteil. Der organische Anteil verbrennt zu Kohlendioxid und Wasser und erzeugt die hohe Ofentemperatur. Der mineralische Anteil wird chemisch vollständig zu Zementklinker umgewandelt und ist somit Roh stoff für den Zement klinker. Er ist bei der Berechnung des Roh mehls für den Klinkerprozess zu berücksichtigen. Die chemische Zusammensetzung des Klinkers hängt von der Mischung der Rohstoffe und dem mineralischen Anteil der Brennstoffe ab. Brennstoffe eignen sich für die Zement herstellung nur, wenn ihre Rückstände aus Calcium oxid (CaO), Siliciumoxid (SiO 2 ), Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und Eisen oxid (Fe 2 O 3 ) bestehen (siehe S. 21). Der Gehalt an Neben ele menten und Schwermetallen wird stets überwacht und muss strengen Qualitätskriterien genügen. Brennstoffe Rohstoffe Fossile Brennstoffe Schweröl Traditioneller Brennstoff besteht aus 100% organischen Materialien und verbrennt vollständig. Wird im Brennstoffmix als konstanter Brennstoff eingesetzt. Kohle Traditioneller Brennstoff wird im Brennstoffmix als konstanter Brennstoff eingesetzt. Petrolkoks Traditioneller Brennstoff entsteht bei der Erdöl-Raffination. Primärrohstoffe Kalkstein Liefert Calciumoxid Sand Liefert Siliciumoxid Ton Liefert Aluminium- und Eisenoxid Ölschiefer Schwefelträger wird benötigt zur Qualitätssicherung, zur Feinjustage der chemischen Zusammensetzung und der Bindemitteleigenschaften. Thermografieaufnahme des Drehrohrofens und der Tertiärluftleitung Ersatzbrennstoffe Bearbeitungsöle Altöl, z.b. aus der Getriebeherstellung Trockenklärschlamm Aus der kommunalen Abwasseraufbereitung Kunststoffe Aus der Aufbereitung von Produktionsund Gewerbeabfällen, bestehen aus 100% organischen Materialien und verbrennen deshalb vollständig. Papierasche Asche aus der Verbrennung von Papierfasern in der Papierindustrie Altreifen/Gummi Abgefahrene Reifen von Autohäusern und Reifenhändlern Ersatzstoffe Gießereisand Altsand aus Eisen- u. Aluminiumgießereien, liefert Siliciumoxid Aschen Aus Verbrennungsanlagen werden benötigt zur Qualitätssicherung, zur Feinjustage der chemischen Zusammensetzung und der Bindemitteleigenschaften. Pyritabbrand Aus der Schwefelsäureherstellung, liefert Eisenoxid Fotowasser Ersetzt Ammoniakwasser in der DeNOx- Anlage Korrekturstoffe Papierfaserfangstoffe Im Papierproduktionsprozess anfallende, für die Weiterverarbeitung zu kurze Papierfasern Dachpappe Aus Sanierung/Abbruch von Gebäuden oder Produktionsabfällen Abbildung 5 Die Tabelle zeigt die Stoffe, die Holcim Süddeutschland derzeit einsetzt Holcim Zusammen wirken 15

16 Sicherheit unser gemeinsames Ziel Sicherer Einsatz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen Der Einsatz ausgewählter Reststoff-Fraktionen als Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe hat in der Herstellung von Zementklinker eine lange Tradition. Dieser Einsatz in den Öfen der Zementindustrie zählt zu den nachhaltigsten Lösungen zur Verwertung von Reststoffen. Damit leistet Holcim einen wichtigen Beitrag zur ökologisch und ökonomisch sinnvollen und rückstandslosen Verwertung geeigneter Reststoffe und Nebenprodukte und schließt Stoffkreisläufe. Holcim schont damit gleichzeitig natürliche Ressourcen wie fossile Brennstoffe und trägt zur Senkung der CO 2 -Emissionen bei. Die Holcim (Süddeutschland) GmbH bietet ihren kommunalen und industriellen Geschäftspartnern sichere und nachhaltige Ver wertungs lösungen an. Die Stoffströme werden effizient und zuverlässig in den geeigneten Prozessen eingesetzt. Mit ihren zertifizierten Qualitätssicherungs-Systemen garantiert Holcim die Einhaltung definierter Abläufe für die Hand habung, Aufbereitung, Probe nahme und Prüfung von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen. Holcim legt sehr großen Wert darauf, dass das Unter nehmen und seine Geschäftspartner diese Stoffe verant wor tungs voll und sicher handhaben. Außerdem befolgt Sie alle Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutz bestimmungen sowie entsprechende Zulassungs beschränkungen für den Betrieb. Hohe Ansprüche an die Geschäftspartner Holcim Süddeutschland kann in punkto Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, speziell im Bereich der Verwertung von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen, enorme Erfolge verbuchen. Zusammen mit ihren Geschäftspartnern möchte Holcim diese Erfolgsbilanz weiter verbessern. Was genau bedeutet dies für die Geschäftspartner, von denen Holcim Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe zur Verwertung bezieht, und was wünscht sich Holcim von ihnen? Von ihren Geschäftspartnern benötigt Holcim folgende An gaben zur Arbeitssicherheit: Genehmigungen und Zertifizierungen Die Genehmigungen des Unternehmens betreffen die Hand habung von spezifischen Materialien. Holcim erwartet, dass ihre Geschäfts partner über alle rechtlich notwendigen Genehmigungen verfügen. Bei Zertifizierungen unterscheidet Holcim nach ISO 9001 für Qualität, ISO für Um welt management sowie nach den gängigen Sicherheitsbestimmungen. Holcim ermutigt ihre Geschäfts partner, diese Zertifizierungen zu erlangen. Kenntnis aller im Umlauf befindlichen Materialien Die Kenntnisse über gehandhabte Stoffe beziehen sich auf die Zusammensetzung der Materialien, die Verfügbarkeit von Analyseergebnissen und des Sicherheitsdatenblattes. Die Materialinformationen geben an, mit welchen anderen Materialien die Stoffe nicht in Kontakt kommen dürfen, ebenso wie sie eindeutige und spezifische Aus kunft über eine sichere Handhabung dieser Materialien ent halten. Alle angelieferten Stoffe müssen frei von unerwünschten Abfallstoffen sein. Generell in allen Holcim Werken weltweit verbotene Abfall stoffe sind: anatomische Krankenhausabfälle, asbest haltige Abfälle, biologisch gefährdende Abfälle, Elektronikschrott, Batterien, Sprengstoffe, hoch konzentrierte Cyanid-Abfälle, Mineralsäuren, radioaktive Abfälle und nicht sor tierter Hausmüll. Interne Qualitätssicherungs-Prozesse Diese enthalten Verfahren zu Probenentnahmen, Material analysen und Angaben über die Handhabung des Materials. Zudem eine Bestätigung, dass es sich nicht um radioaktives Material handelt und Angaben zur Kennzeichnung von Behältern. Sämtliche Vorfälle im Bereich der Arbeits sicherheit und des Gesundheits schutzes werden mit dem Ziel dokumentiert, diese in Zukunft zu vermeiden. Konstruktion der Anlagen Bei den Anlagen ist es wichtig zu wissen, ob das Unternehmen Laboreinrichtungen besitzt oder einsetzt und ob fest zugeordnete und angemessene Lagerungsmöglich keiten verfügbar sind. Die Lagerungsmöglichkeiten müssen spezifische Sicherheitskriterien erfüllen (z. B. Betonböden, Dächer und Brandschutzsysteme). 16 Holcim Zusammen wirken

17 Mitarbeiter Eigene Mitarbeiter und Mitarbeiter von Drittfirmen müssen im Thema Arbeitssicherheit versiert sein und das Ge fahren potential der Stoffe einschätzen können. Das Betriebs personal muss geeignete Schutzausrüstung tragen und für die Handhabung der Stoffe speziell geschult sein. Verpackung und Transport Diese Bereiche umfassen: Einhaltung der Kennzeichnungsvorschriften schriftliche Transportanweisungen Zustand der gelagerten Materialbehälter Prüfung der Transportunterlagen Kontrolle, ob sich die Materialbehälter in gutem Zustand befinden Kontrolle, ob diese Behälter auf Paletten gestapelt sind Erfolgreiche und sichere Zusammenarbeit Für eine erfolgreiche Zusammenarbeit ist es für Holcim wichtig, die Betriebe der Geschäftspartner besuchen zu dürfen und Arbeitsschutzinformationen mit ihnen auszutauschen. All diese Maßnahmen dienen dazu, auf einfache, aber wirksame Weise Risiken zu minimieren. Die Arbeits schutzanforderungen am Werksstandort von Holcim orientieren sich an international empfohlenen Standards. Dazu zählen die persönliche Schutzausrüstung (PSA), Ereignismanagement und die Verhaltensregeln auf Firmengeländen. Die Arbeitsschutzvorschriften stehen in allen Werken von Holcim in Form einer Broschüre zur Verfügung. Ein Trainingsprogramm im Internet ist Pflicht für alle im Werk tätigen Personen. Holcim Zusammen wirken 17

18 Mit sorgfältiger Planung realisieren wir Projekte für den Betriebsalltag von morgen. Moderne Technik mit hohem Automati sierungs grad ist eine Grundlage für stabile Produktionsprozesse und unterstützt damit Umweltschutz, Sicherheit, Qualität und Standortsicherung. Wir stellen uns der Heraus forderung, Anlagen zu entwickeln, die den Anforderungen von morgen entsprechen. Unser Handeln untersteht dem Ziel der Nachhaltigkeit. Das heißt für uns, mit dem Wissen um die Erdgeschichte, die wir am Standort und bei unserer täglichen Arbeit direkt vor Augen haben, verantwortungs bewusst die Zu kunft lebenswert zu gestalten. Gerald Massini Leiter Technische Planung 18 Holcim Zusammen wirken

19 Innovationen Mit moderner Technik fit in die Zukunft Innovative Technik gründet auf einer sorgfältigen Planung. Mitentscheidend ist dabei die Koordination vielschichtiger Belange von Kunden, Mitarbeitern, Werk, Konzern, Pro duktion, Sicherheit, Instandhaltung, Qualität, Umwelt, Behör den, Öffentlichkeit und vielen mehr. Der Zentrale Leitstand im Zementwerk Dotternhausen ist eine moderne Leitzentrale mit neuester Technik Anlagentechnik In den vergangenen Jahren wurde das Zementwerk Dottern hausen mit moderner Technik erneuert. Dazu wurden er hebliche Anstrengungen unternommen und viel investiert. Zu sätzlich wurden Anlagen zur Handhabung und zum Ein satz von Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffen gebaut. Fossile Brennstoffe, wie Kohle und Öl, sowie natürliche Ressourcen, wie Sand und Eisenerz, werden dadurch geschont. Der Einsatz moderner Technik trägt entscheidend zum Um weltschutz bei. Im Klinkerbrennprozess mindert die DeNOx/SNCR-Anlage (Selektive, Nicht-Katalytische Reduktion) die Stickoxide im Abgas. Der Klinkerbrennprozess bietet von sich aus eine siebenstufige Trockensorption zur Bindung der sauren und ionisierten Gasbestand teile, vergleichbar mit Nasswäschern oder Sprüh-/Flugstromabsorbern aus Feue rungsanlagen. Bei letzteren ist allerdings diese Technik separat erforderlich, da sie nicht Prozessbestandteil ist. Moderne Gewebefiltertechnik scheidet Staub und partikel gebundene Verbindungen ab. Diese werden in den Prozess zurückgeführt. Schwermetalle werden im Klinker sowie im Endprodukt, dem Beton, chemischmineralogisch derart eingebunden, dass sie nicht mehr freisetzbar sind. Der stabile Hochtemperaturprozess der Klinkerpro duktion bietet somit eine optimale Voraussetzung zur Ver wertung von Ersatzstoffen. Der leistungsfähige Mehrkanalbrenner im Drehofen sowie lange Verweilzeiten im Calzinator und der direkte Sauer stoff ein trag über die Tertiärluftleitung bieten optimale Ver bren nungs bedingungen. So werden zudem konstante Temperatur- und Prozessbedingungen sicherge stellt und damit eine hochwertige Verwertung, also die rohstoffliche und energetische Nutzung von Ersatzstoffen. Spezielle An lagen zur Handhabung und zum Einsatz von Ersatzstoffen ermöglichen den sicheren Umgang mit diesen Stoffen. Die Grundlagen zum Betrieb unserer Anlagen sind durch be hördliche Genehmigungen gelegt, und die Emissionsüberwachung dokumentiert die Einhaltung der Genehmigungs auflagen. Überwachung und Automatisierung Über den Zentralen Leitstand, die hochmoderne Leitzentrale des Werkes, werden die Anlagen überwacht und gesteuert. Dies ist ein wesentlicher Schritt für einen optimierten Be triebs ablauf, schnelle Reaktionsmöglichkeiten und die Weiter ent wicklung des Werkes. Eine weitreichende und aus ge feilte Fernsteuerung, Automatisierung und Überwachung der An lagen ist eine Grundlage für konstante und stabile Pro zes se. Dies ermöglicht hohe Verfügbarkeit der Anlagen, hoch wertige Produkte, gleichmäßige Qualität, geringst möglichen Energieeinsatz, niedrige Emissionen und trägt zur Sicherheit von Personen und Anlagen sowie zum Umwelt schutz bei. Blick aus der Leitzentrale auf den Drehrohrofen Holcim Zusammen wirken 19

20 Zahlreiche Versuche und Messungen haben er geben, dass mit Ersatzstoffen erzeugter Zementklinker höchste Qualitätsstandards erfüllt. Das Labor in Dotternhausen entspricht dem neuesten Stand der Technik. Modernste Laborautomaten und neueste Prüfmethoden erleichtern die täglichen Analysen. An 12 verschiedenen Kontrollpunkten im Zementwerk werden während des Herstellprozesses mehrmals täglich Proben automatisch gezogen und online analysiert. Zusätzlich werden an vielen Stellen manuell Proben genommen und analysiert. Ludger Dagge, Harald Bayer und Erich Raus (v.l.) bei der Datenauswertung im Labor 20 Holcim Zusammen wirken

21 Zementklinker Brennstoffe liefern Klinkermineralien Kohle und Diamanten wer hätte gedacht, dass beide Materialien aus hundert Prozent Kohlenstoff bestehen, also dieselbe chemische Zusammensetzung haben? Die ungleichen Eigenschaften kommen vom unterschied lichen mineralogischen Aufbau. Genau so verhält es sich mit den Rohstoffen aus den Stein brüchen und den Rückständen der Brennstoffe. Für die Zementherstellung wird chemisch betrachtet Calcium oxid (CaO), Siliciumoxid (SiO 2 ), Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und Eisenoxid (Fe 2 O 3 ) benötigt. Diese Oxide befinden sich sowohl in den natürlich vorkommenden Rohstoffen Kalkstein, Ölschiefer, Sand oder Ton als auch in den Rück ständen der eingesetzten Brennstoffe. Werden diese im Ofen gebrannt und anschließend gekühlt, verwandeln sie sich in die Klinkermineralien Alit, Belit, Aluminat und Ferrit. Bei diesem thermischen Prozess spielt die Herkunft der chemischen Elemente keine Rolle. Wichtig für die Bildung der Klinkermineralien ist ihre richtige mengenmäßige Zu sammensetzung. Die vier Klinkermineralien bilden annähernd 100 Prozent des Zementklinkers. Alit und Belit sind mit rund 80 Prozent die Hauptkomponenten. Sie verleihen dem Zement die hydraulische Bindeeigenschaft, das heißt, dass der Zement abbindet und hart wird. Aluminat und Ferrit bilden Schmelzphasen. Sie sorgen dafür, dass Alit und Belit bereits bei einer Temperatur von C entstehen. Aluminat hat einen geringen Einfluss auf die Fes tig keitsentwicklung und einen großen auf das Abbinde ver halten, das durch Gipszugabe reguliert wird. Ferrit be ein flusst die Zement eigenschaften nur unwesentlich und ver leiht dem Zement die graue Farbe. Klinker ist das Zwischenprodukt im Zementherstellungsprozess Die mengenmäßig richtige Zusammensetzung der Hauptoxide 68% Calciumoxid 22% Siliciumoxid 6% Aluminiumoxid 4% Eisenoxid 2 führt zur Bildung der Klinkermineralien: 1 Alit, 2 Belit, 3 Aluminat, 4 Ferrit Abbildung 6 In einem thermischen Prozess wandeln sich die Oxide bei C zu Klinkermineralien um Abbildung 7 Dreistoffdiagramm Produkt 1. Zementklinker Rohstoffe 2. Kalkstein 3. Mergel 4. Ton Fossile Brennstoffe 5. Kohle Ersatzstoffe 6. Trockenklärschlamm 7. Altreifen/Gummi 8. Papierasche 9. Gießereisand 10. Papierfaserfangstoffe 11. Dachpappe Holcim Zusammen wirken 21

22 Wir beseitigen nicht wir verwerten Ersatzstoffe und schonen damit natürliche Ressourcen, ohne die Umwelt nachteilig zu beeinflussen. Für uns gibt es sechs wichtige Voraussetzungen für den Einsatz von Ersatzstoffen: 1. Der Einsatz jedes einzelnen Stoffes ist behördlich genehmigt 2. Die Inhaltsstoffe der Ersatzbrenn- und Ersatzrohstoffe sind kontrolliert 3. Die Emissionen des Zementwerks werden nicht nachteilig beeinflusst 4. Die Produktqualität bleibt konstant hoch 5. Die Stabilität des Herstellungsprozesses wird gewahrt 6. Die Mitarbeiter dürfen durch den Einsatz von Ersatzstoffen nicht gefährdet werden Markus Knobelspies Leiter Umweltmanagement 22 Holcim Zusammen wirken

23 Umwelt Ersatzbrennstoffe wirtschaftlich und umweltverträglich Mit Ersatzbrennstoffen ersetzt Holcim seit vielen Jahren pri märe fossile Energieträger wie Kohle und Öl und leistet da mit einen wesentlichen Beitrag zur CO 2 -Reduktion und zum Klimaschutz. Im Rahmen der weltweiten Diskussion über die durch Treibhausgase verursachte Klima veränderung gewinnt das Bestreben, Abfälle im Sinne der industriellen Öko logie energetisch zu nutzen, vermehrt an Bedeutung. Der Einsatz von Ersatzstoffen hat dabei mehrere Vorteile: Die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses kann verbessert werden, und gleichzeitig leistet Holcim einen Beitrag zur umweltverträglichen Verwertung sowie zur Scho nung von Ressourcen. Gesamtökologisch ist der Einsatz von Ersatzstoffen im Zementwerk in vielen Fällen anderen Verwertungs- oder Beseitigungsverfahren überlegen. Der organisch-chemische Anteil dieser Brennstoffe wird in Wärme umgesetzt. Die dabei erzeugte Energie wird im Pro zess optimal genutzt. Organische Schadstoffe werden bei einer Flammentemperatur von rund C und einer langen Verweilzeit im Calzinator von über 5,5 Sekun den vollständig zerstört. Damit kann die Energie der Er satzbrenn stoffe im Zementherstellungsprozess fast zu hundert Pro zent genutzt werden. Die mineralischen Anteile der Brenn stof fe, die in anderen Verbrennungsprozessen als Asche anfallen und separat entsorgt werden müssen, werden chemisch zu Zementklinker umgewandelt. Eine Ent sorgung dieser Asche entfällt. Schwermetalle aus den Er satz brennstoffen werden im Zementprozess in den Klinker ein ge bunden. Dies geschieht ebenso mit Schwermetallen aus der traditionellen Kohle und den Schwermetallen, die geologisch im Rohstoff aus dem Steinbruch vorhanden sind. Abfallpolitik heute Bei Betrachtung des Themas Deponierung von Abfällen ist festzustellen, dass der Gesetzgeber bereits 1993 beschlossen hat, ab 2005 deutlich strengere Vorschriften für die Deponierung von Abfällen einzuführen. So ist es seit 2005 nicht mehr erlaubt, Abfälle mit organischen Inhalts stoffen zu deponieren. Die Verbrennung von solchen Stoffen belastet die Umwelt weniger als die Deponierung, sie ist umweltschonender und zukunftsweisender. Beispiel Trockenklärschlamm Ziele der baden-württembergischen Umweltpolitik beim Thema Klärschlamm sind der Ausstieg aus der landwirtschaftlichen und landbaulichen Verwertung sowie eine für Wasser, Boden und Luft unschädliche und ökonomisch akzeptable Entsorgung oder vorzugsweise thermische Verwertung. Eine hochwertige Verwertung von Klärschlamm erfordert in der Regel eine Aufbereitung, da eine Entwässerung und Trocknung notwendig ist. Um aus Klärschlamm einen inerten, lagerfähigen Brennstoff zu erhalten, muss sein Tro cken substanzanteil mindestens 90 Pro zent be tragen. Werden die Klärschlämme mit energie schonenden Techniken ge trocknet (z. B. Solar- oder Ab wärme), so ist auch die CO 2 -Ein sparung optimal. Diese ge trockneten Klärschlämme werden im Zementwerk Dottern hausen auf ideale Weise stofflich und energetisch ver wertet. Trocken klär schlamm wichtiger und sinn voller Er satz brenn stoff für die Zement her stellung Abbildung 8 Schematische Darstellung für Messstellen und Probeentnahmen für Labor untersuchungen am Bespiel von Trockenklärschlamm Holcim Zusammen wirken 23

24 Umwelt Hohe Ziele tiefe CO 2 -Bilanz den Portlandkompositzementen (z.b. Ölschieferzement) der Fall ist. Er satz brenn- und Ersatzrohstoffe ersetzen fossile wie Kohle und Schweröl. Holcim Süddeutschland ersetzt derzeit da mit rund 40 Prozent der benötigten thermischen Energie. Wir setzen uns für die Natur ein: Durch die konsequente Renaturierung oder Re kul ti vie rung ehe maliger Ab bauge biete geben wir der Natur ihre Potenziale zurück. Ein öko logisches Gut achten über den alten Schiefer bruch weist fast 400 Tierund Pflanzen arten nach, von denen viele erst dank der Renaturierung einen Lebensraum finden konnten Die Reduktion von Kohlendioxid (CO 2 ) ist heute eine der größten Herausforderungen der energieintensiven Industrien wie auch der Zementindustrie. Bei der Herstellung von Zement entsteht beim Brennprozess CO 2. Dieses stammt zu zwei Dritteln vom Kalkstein und zu einem Drittel aus den Brennstoffen. Zum 1. Januar 2005 ist das Kyoto-Protokoll der UN-Klima-Konferenz in Kraft getreten, um den Aus stoß von Kohlendioxid und anderen Gasen zu re du zie ren. Die Ziele für Deutschland sind be sonders ehrgeizig: Sie sehen eine Reduktion der Emissionen um 21 Pro zent bis 2012 vor. Den Unternehmen wurden im Rahmen des Emissionshandels Zertifikate zu ge teilt. Nachhaltige Strategie Der Zementindustrie stehen zwei Strategien zur Verfügung, die CO 2 -Emissionen zu verringern. Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen einerseits und andererseits die Herabsetzung des Klinkergehalts im Zement wie es bei Ersatzbrennstoffe reduzieren den CO 2 -Ausstoß Bei Ersatzbrennstoffen handelt es sich um Stoffe, die wenn sie nicht in der Zementindustrie als Brennstoff einge setzt würden anderswo vernichtet werden müssten und dabei CO 2 freigesetzt würde. In der Zementindustrie werden aber damit fossile Brennstoffe eingespart und so mit CO 2 -Emissionen reduziert. Außerdem sind Ersatz brenn stoffe zum Teil biogenen Ursprungs, d. h. aus nachwachsenden Rohstoffen, und damit bei der Verbrennung CO 2 -neutral. Somit werden im Drehrohrofen diese Stoffe als Brennstoffe ökologisch und sauber verwertet. Die Emissionen eines Zementwerks sind größtenteils prozessbedingt und hängen mit den eingesetzten Rohstoffen und den erforderlich hohen Verbrennungstemperaturen zusammen. Nur ein geringer Teil der Emissionen kommt aus den Brennstoffen. Die Emissionen von Staub, Schwefel dio xid, Stickoxiden und organischen Schadstoffen er höhen sich durch den Einsatz von Ersatzbrennstoffen nicht. Die Emis sionen von Schwermetallen im Ze ment werk Dottern hausen liegen weit unter den Grenz werten und sogar größten teils unter halb der Nachweis grenze. Dies wird durch jähr liche Emissionsmessungen überwacht. Durch den Ein satz von Er satzbrenn stoffen werden strengere Emis sions grenzwerte für das Abgas des Dreh rohr ofens zugrunde ge legt. Die Einhaltung dieser Emis sions grenzwerte wird im Zementwerk kontinuierlich über wacht, aufgezeichnet und an die zu stän digen Behörden weitergeleitet. Abbildung 9: Verwertung von Ersatzbrennstoffen im Zementwerk: Der Gesamt ausstoß von Kohlendioxid (CO 2 ) reduziert sich, da weniger fossile Brennstoffe wie Kohle und Schwer öl eingesetzt werden müssen Abfall fossile Brennstoffe Abfall fossile Brennstoffe 24 Holcim Zusammen wirken Abfallentsorgung Zementwerk Energetische und stoffliche Verwertung im Zementwerk

25 Einsatz von Ersatzbrennstoffen Fragen und Antworten Welche rechtlichen Anforderungen sind beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen zu beachten? Zementwerke sind genehmigungspflichtige Anlagen, deren Betrieb den Bestimmungen des Bundesimmissions schutz gesetzes unterliegt. Daher ist in jedem Einzelfall für alle Einsatzstoffe, einschließlich der Ersatzstoffe, immer eine Ge neh migung erforderlich. Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen im Zementwerk wird derzeit durch die 17. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz (17. BImSchV) geregelt. Die Anforderungen an die umweltverträgliche Verwertung von Abfällen ergeben sich aus dem Kreis lauf wirtschafts-/abfall gesetz. Ändern sich die CO 2 -Emissionen, wenn Ersatzbrennstoffe im Zementwerk eingesetzt werden? Im Zementwerk selbst können die CO 2 -Emissionen aufgrund des biogenen Anteils einiger Ersatzbrennstoffe durch deren CO 2 -neutrale Verbrennung gesenkt werden. Zudem werden gesamtökologisch gesehen die CO 2 - Emissionen geringer. Der Klinkerbrennprozess sorgt dafür, dass der Energie gehalt der Brennstoffe vollständig ausgenutzt wird. Durch die verfahrenstechnische Optimierung der Dreh rohr ofenanlagen wurde der spezifische Brenn stoff energie bedarf für die Zementherstellung bereits deut lich ver ringert. Die Zementindustrie leistet darüber hinaus ihren Beitrag, um klimarelevante Spurengase zu reduzieren, indem sie sich selbst verpflichtet hat, die spezifischen CO 2 -Emissionen durch verschiedene Maßnahmen zu vermin dern. Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen kann hierbei zu künftig einen entscheidenden Beitrag leisten. Dieser Beitrag von Ersatz brennstoffen in den Dreh rohr ofen anlagen der Zement industrie lässt sich so ver deut lichen: Beim Einsatz von Ersatz brennstoffen im Zement werk wird die Emission von Treibhausgasen aus fossilen Brenn stoffen wie z. B. CO 2 ersetzt, da fossile Brenn stoffe in energetisch äquivalentem Maße ersetzt werden. Außerdem entfällt die gesamte Vorkette für die Bereitstellung der Steinkohle (Gewinnung, Transport). Die reine Müllverbrennung ersetzt hin gegen keine fossilen Brenn stoffe. Die Müllverbrennungsanlage erfüllt den Zweck, Ersatzstoffe zu beseitigen, so dass hier zusätzliches CO 2 frei wird. Beim Ein satz der Ersatz brennstoffe im Zementwerk wird dieses CO 2 gespart. Papierfaserfangstoffe werden abgeladen Zerkleinerte Altreifen Anlieferung von Dachpappe Was ist mit den Abfällen? Beim Klinkerbrennprozess fallen keine produktionsspezifischen Abfälle an. Dies ändert sich beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen nicht. Damit unterscheidet sich der Klinker brenn prozess deutlich von anderen Verfahren. So ent stehen beispielsweise in einer Müllverbrennungsanlage Filterstäube und Schwermetallschlämme bei der Rauch gas reinigung, die als Sonderabfall deponiert werden müssen. Im Gegensatz hierzu werden im Zementwerk alle Einsatz stoffe stofflich und energetisch vollständig und umwelt verträglich verwertet. Holcim Zusammen wirken 25

26 Einsatz von Ersatzbrennstoffen Fragen und Antworten Können Ersatzbrennstoffe wie Altreifen, Kunststoff oder Trockenklärschlamm gefahrlos im Zementwerk verwertet werden? Die Zementproduktion nutzt diese Stoffe als geeignete Ersatzbrennstoffe, die ökologisch sinnvoll und sauber zu 100 Prozent energetisch und stofflich verwertet werden. Die Überwachung unterliegt einem strengen Prozess und beginnt bereits beim Erzeuger der Stoffe. Neben unseren eigenen Untersuchungen und Analysen kontrollieren Behörden und Messinstitute den Prozess. Wie hat sich der Einsatz von Klärschlamm im Zementwerk Dotternhausen entwickelt? Auf Initiative des Umweltministeriums Baden- Württemberg wurden in Zusammenarbeit mit dem Regierungs präsidium Tübingen seit 2002 Versuche im Zementwerk Dotternhausen durchgeführt. Sie wurden von der landes eigenen Untersuchungsanstalt messtechnisch begleitet. In mehreren Versuchsreihen wurde der Einfluss auf den Klinkerherstellungsprozess, die Produktqualität und die Emissionen sowie die Handhabung des Materials unter sucht. Es stellte sich heraus, dass der Einsatz von Klärschlamm in allen Bereichen ohne relevanten Einfluss ist. Die Emissionsgrenzwerte wurden sicher eingehalten. Die unschädliche Verwertung von Klärschlamm im Zementwerk wurde nachgewiesen. Die Behörden haben die Genehmigung dieser Verwertungs weise erteilt. Ein Blick über Dotternhausen hinaus: Wie sieht der Einsatz von Ersatzstoffen bundesweit betrachtet in der deutschen Zementindustrie aus? Die deutsche Zementindustrie deckte 2009 mehr als 58 Prozent ihrer Brennstoffenergie durch geeignete Ersatz stoffe. Das heißt, es wurden 2,9 Millionen Tonnen Abfälle als Ersatzbrennstoffe in Zementwerken verwertet. Dadurch wurden 1,8 Millionen Tonnen Steinkohle eingespart. Die Zementindustrie setzt Ersatzstoffe nur gezielt ein. Ze ment werke verbessern durch die Verwertung von Ersatzstoffen die Wirtschaftlichkeit des Herstellungspro zesses. Gleichzeitig trägt die Zementindustrie durch den Einsatz von Ersatzstoffen zu einer umweltverträglichen Entsorgung unterschiedlicher Abfälle bei. Abladen von Gießereisand Anlieferung von Fotowasser 26 Holcim Zusammen wirken