Aufgabe 1 [4 Punkte] (kein Abzug bei falscher Antwort)

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1 Musterlösung Aufgabe 1 [4 Punkte] (kein Abzug bei falscher Antwort) Je ein Punkt für richtige Lösung vergeben Problemstellung 1. In der Umgebung eines Zementwerkes behauptet die Bevölkerung, vermehrt unter respiratorischen Effekten zu leiden. Was unternehmen Sie als Behörde, um diese Behauptung zu überprüfen? 2. Sie sind ein umweltbewusster Konsument und wollen in ihren Urlaub möglichst wenig Umweltwirkungen verursachen. Mit welchem Umweltanalyseinstrument können Sie analysieren, ob Sie unter ökologischen Gesichtspunkten besser mit dem Flugzeug oder dem Auto verreisen sollten. 3. Sie wollen eine Deponie bauen und gewährleisten, dass die Deponie keine übermässig negativen Auswirkungen auf die lokale und regionale Umgebung der Deponie hat. Welches Umweltanalyseinstrument müssen Sie per Gesetz anwenden? 4. Sie sind Teil einer Umweltbehörde, die etwas gegen die steigenden Konzentrationen Schwermetallen in Böden unternehmen möchte. Welches Instrument wenden Sie an, um die Emissionsquellen für diese Stoffe zu identifizieren und möglichst effizient die Einträge in den Boden zu reduzieren? Umweltanalyseinstrument Risikoanalyse Oekobilanz Umweltverträglichkeitsprüfung Stoffflussanalyse oder Materialfflussanalyse

2 Aufgabe 2 [10 Punkte] (Minuspunkte bei falschen Antworten) Pro richtige Antwort 1 Punkt; pro falsche Antwort 1 Minuspunkt 1. Umweltverhaltens- und Epositionsmodelle werden zur Berechnung des PEC verwendet. 2. Bei einem Risikoquotienten von 1,5 besteht in der Risikoanalyse kein Handlungsbedarf. 3. Die quadrierte Technosphärenmatri entspricht den Inputs der vierten Ebene des Prozessbaums in einer Ökobilanz. 4. Bei der Modellierung des Umweltverhaltens von Metallen spielt der betrachtete Zeitraum eine grosse Rolle, insbesondere für das Salzwasserkompartiment, da der einzige Austragspfad die Sedimentierung ist. 5. Die absolute Höhe des Risikoquotienten ist im allgemeinen in der Oekobilanz aufgrund des Bezugs auf die funktionelle Einheit nicht interpretierbar. 6. Die Gewichtung der Emissionen bei der Methode der ökologischen Knappheit (Umweltbelastungspunkte, UBP) orientiert sich an politischen Ziel- und Grenzwerten. 7. Bei der Berechnung der kumulierten Sachbilanzdaten hat das Matriinversionsverfahren Vorteile gegenüber dem sukzessiven Verfahren, weil trotz Rekursionen innerhalb der Technosphärenmatri keine Abschneidekriterien (cut-off) verwendet werden müssen. 8. Bei der Methode Eco-indicator 99 können drei Schadensklassen (Areas of Protection) ungewichtet ausgewertet werden oder es kann das sogenannte Gewichtungsdreieck verwendet werden. Ausserdem kann eine von drei Wertehaltungen, die u.a. zur Gewichtung von Umweltschäden dienen, verwendet werden. 9. Dampfdruck, Halbwertszeiten und Oktanol-Wasser-Konstante sind Substanzeigenschaften, die für die Modellierung des Umweltverhaltens von Chemikalien benötigt werden. 10. Bei der Anwendung der CML Methode kann es beim Produktvergleich zu unterschiedlichen Ergebnissen bezüglich verschiedener Wirkungskategorien kommen. Da keine Gewichtung zwischen den Wirkungskategorien vorgenommen wird, können in diesen Fällen manchmal keine Schlussfolgerungen gezogen werden. Richtig Falsch

3 Lösungen Prüfungsaufgaben Teil Stoffflussanalyse (40 Punkte): Prüfung August 2008 Aufgabe 3 a.) Erstellen Sie ein geeignetes System, welches die internen Prozesse Aufbereitung 1, Aufbereitung 2, Waldnutzung, Spanplattenherstellung und Holzverbrennung enthält. Die anderen Prozesse liegen ausserhalb des Systems. [4] Wald A1 Aufbereitung Waldholz A3 A4 Holzverbrennungs anlage A5 A2 Aufbereitung Altholzholz A6 Spanplattenproduktion A7 b) Erstellen Sie die Systemgleichungen und berechnen Sie den Altholzfluss und die Inputflüsse ins Spanplattenwerk. [12] Gleichungen Koeffizienten Werte A1 = k1 I k1 0,7 A2 = (1-k1) I A1 = k1/(1-k1) A2 A3 = k3 A1 k3 0,1 Ausschuss Waldholzaufbereitung A4 = k4 A6 k4 2 A7 = A A5 = k5 A2 k5 0,2 Ausschuss Altholzaufbereitung A6 = (1-k5) A2 A1 = A3 + A4 + A7 A1 = k3a1 + k4 (1-k5) A A1 (1 - k3) - k4 (1-k5) A2 = 5000 k1/(1-k1) A2 (1 - k3) - k4 (1-k5) A2 = 5000 A2 = 5000 / (k1/(1-k1) (1 - k3) - k4 (1-k5)) Numerische Lösung (Angaben in Tonnen/a) I = A1= A2= Totaler Altholzinput in t/a

4 A3= A4= Holzinput in Spanplattenwerk in t/a A7= A5= A6= Altholzinput in Spanplattenwerk in t/a c) Diskutieren Sie die Resultate [4] Es gibt keine Lager, ausser im Prozess Wald. Das Werk muss t/a Altholz akquirieren. Der Input ins Spanplattenwerk beträgt t/a Der Gesamtinput in das Werk (inkl. Verbrennung) beträgt t/a davon sind t/a Waldholz. Der Lagerabbau im Prozess Wald beträgt 2.33% (10 Mio. t/a / t/a). d.) d) Welchen Indikator würden Sie wählen, um das System zu untersuchen? Begründen Sie Ihre Wahl! [2] Der sinnvollste Indikator ist Kohlenstoff. Kohlenstoff kommt in allen Flüssen vor. Holz hat einen C-Gehalt von ca. 50 %! Weiter Indikatoren wären N oder S (aber höchsten 2. oder 3. Wahl) Aufgabe 4: a) Der Wald lässt sich bei einer jährlichen Ernterate von 2 % nachhaltig bewirtschaften. Berechnen Sie den C-Ausstoss aus der Holzverbrennung in die Atmosphäre. Verwenden Sie dabei die Angaben in der Problemstellung mit einer Ausnahme: Der Anteil an unaufbereitetem Altholz ist nicht mehr 30 % des Gesamtinputs. Dieser Fluss ergibt sich aus den anderen Bedingungen. [8] Berechnung C-Gehalt Holz aus Summenformel Holz (C 6 H 12 O 4 ): 72/ ( ) = d.h. 50% Bemerkung: Für die folgenden Berechnungen wird mit C-Gehalt von 50% gerechnet. Berechnung des C-Outputs aus Wald: t 0.02 = t/a Holz entspricht tc/a Berechnung der restlichen Flüsse ausgehend von diesen tc/a.

5 A1 = tc/a A3 = tc/a * 0.1 = tc/a (weil 10% Ausschuss) A7 = t Holz /a 0.5 = tc/a (gegeben) A4 = tc/a tc/a tc/a = tc/a (ergibt sich aus Bilanz über Prozess) A6 = tc/a : 2 = tc/a (weil Altholzspäne und Waldholzspäne im Verhältnis 1:2) A2 = : 0.8 = tc/a (weil der Anteil des Altholzes, welches in die Spanplattenproduktion geht, bei 80 % liegt) A5 = tc/a tc/a = 8125 tc/a Input in Altholzverbrennungsanlage: A3 + A4 = tc/a (weil Tansferkoeffizient 0.99 gehen demnach beinahe soviel C in die Atmosphäre; genau wären es tc/a) ca Wald A1: Aufbereitung Waldholz A3: A4: Holzverbrennungs anlage ca. 180 A5: 8125 A2: Aufbereitung Altholzholz A6: Spanplattenproduktion A7: b) Welche Indikatoren würden Sie wählen, wenn Sie das System auf die Schadstoffeinträge ins Altholz und in die Holzverbrennungsanlage untersucht werden sollen? Begründen Sie Ihre Wahl! [4]

6 Indikatoren: Allgemein Schwermetalle wie Zn, Cd, Cu, Cr, Pb, Sb usw. Die Schwermetalle gelangen über das natrubelassen und vor allem über das Altholz in die Spanplatten aber auch in die Holzverbrennungsanlage. Von dort werden die Schwermetalle ins Abgas und in die Rückstände transferiert. Org. Indikatoren könnten auch bestimmt werden. Allerdings ist dies schwieriger, weil die organischen Verbindungen in der Verbrennung entstehen und/oder zerstört werden können. c) Von welchem Fluss geht Ihrer Meinung das grösste Schadstoffpotential aus? Begründen Sie Ihre Aussage. [6] Das grösste Schadstoffpotential weist der Fuss A5 auf. In dieser Fraktion befinden sich die Feinanteile der Altholzfraktion. Die Schwermetalle sind in dieser Feinfraktion angereichtert. Relativ flüchtige Schwermetalle wie z.b. Zink gelangen bei der Verbrennung zu grossen Anteilen ins Abgas, wenn die Anlage nicht mit den entsprechenden Reinigungsstufen ausgerüstet ist. Fluss A6 hat ebenfalls erhebliches Schadstoffpotential, weil Altholz schadstoffhaltig ist. Der Fluss A3 enthält Rindenmaterial, dieses weist meist höhere Schadstoffgehalte als das Kernholz.

7 C c) siehe separate Ecel Datei

8

9 Aufgabe 7 a) Verbrennung Kehricht Elektroabscheider Herstellung Roheisen Elektrizität aus Schweizer Strom Mi Total 620 kg CO2 + 1 kg CO2 (= 0.05 kg / kg Eisen * 20 kg Eisen) - 30 kg CO2 (=20 kg * 1500 kg CO2/1000 kg) - 10 kg CO2(= 1000 MJ * 0.01 kg CO2/1MJ) 581 kg CO2 pro Entsorgung 1 t Abfall b) Eisenschrott 15 Fr./t Eisen * 20 kg Eisen = 0.3 Fr. 20 kg Abfallentsorgung 200 Fr./t Abfall * 20 kg Abfall = 4 Fr. Total 4.3 Fr. Abfallverbrennung Elektrizität TOTAL 200 Fr./t Kehricht * 980 kg Kehricht = 196 Fr. 0.1 Fr./MJ Elektrizität * 1000 MJ = 100 Fr Fr Allokationsfaktoren: Abfallentsorgung 196 Fr. / 300.3Fr. = Elektrizität 100 Fr / Fr = Entschrottung 4.3 Fr /300.3 Fr = Totale CO2 Emissionen: 621 kg (pro Koppelproduktion von 980 kg Abfallverbrennung, 20 kg Entschrottung und 1 GJ Elektrizität) Alloziierte Emissionen: Pro t Sekundäreisen: * 621 kg / 0.02 t = 445 kg CO2/t Pro t verbranntem Kehricht: 414 kg CO2/t Pro MJ Elektrizität: 0.21 kg CO2/MJ Aufgabe 8 a) Interpretieren sie die Ergebnisse. Welche Schlussfolgerungen können gezogen werden? Wer könnte an diesen Ergebnissen interessiert sein (nennen Sie drei mögliche Interessengruppen)? Was sollten diese Interessenten tun, um die Umweltwirkungen des Händewaschens möglichst effektiv zu mindern? Schlussfolgerungen - Flüssigseife schlechter als Kernseife - Bei hoher Wassertemperatur vermindert sich Unterschied (nicht mehr signifikant)

10 - Gebrauchsphase sehr wichtig bei Verwendung von warmen Wasser (sonst nicht - Produktion ebenfalls wichtig, hier insbesondere Rohmaterialien - Verpackung bei Flüssigseife relevant (andere Materialien) -> Nachfüllpackung? Interessengruppen: Produzent Supply Chain management; wiederverwend/ verwertbare Materialien verwenden; Informationen auf Packung drucken - Konsument kaltes Wasser verwenden, Kernseife wählen - Handel Konsumenteninformationen weiterleiten (z.b. Labels von Herstellern einfordern oder selbst veranlassen); - (Behörden) -> z.b. Steuern b) Welche Umwelteffekte könnten neben dem Treibhauseffekt relevant sein und wurden hier vernachlässigt? [3 Punkte] z.b. Toische Emissionen (ins Abwasser, Konsumenteneposition); Ressourcenverbrauch Verpackungen

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