Ökobilanzieller Vergleich von Entlackungsverfahren

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1 Ökobilanzieller Vergleich von Entlackungsverfahren Dipl.- Ing. Michael Steinfeldt FB Fachgebiet Technikgestaltung und Technologieentwicklung Universität Bremen DBU-Seminar Neue Wege in der Entwicklung von Betriebsmitteln, Osnabrück, 04. Juni 2009

2 Ökobilanz Methodik zur Abschätzung der mit einem Produkt verbundenen Umweltaspekte und produktspezifischen potenziellen Umweltwirkungen, standardisiert und normiert in der Reihe DIN EN ISO 14040ff Analyse von Ökoeffizienzpotenzialen im Vergleich zu bestehenden Produkten und Verfahren möglich

3 Schritte zur Erstellung einer Ökobilanz Sachbilanz Auswertung Direkte Anwendungen: - Entwicklung und Verbesserung von Produkten - strategische Planung - politische Entscheidungsprozesse - Marketing - sonstige Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens Wirkungsabschätzung Quelle: DIN EN ISO (2006)

4 4 Entlackungsverfahren Entlackungsverfahren werden unterteilt in: Chemische Entlackung Thermische Entlackung Pyrolyse bei 400 C Nachverbrennen der Abgase bei 800 C Wasserhochdruckentlackung Drücke bis 2000 bar Ziel: Ökobilanzieller Vergleich des thermischen Entlackungsverfahren mit dem Wasserhochdruckverfahren der Fa. Hugo Claus GmbH Co. KG in Kombination mit der Antihaftbeschichtung PermaClean des IFAM Untersuchter Bilanzraum: gesamter Lebenszyklus der Entlackungsverfahren; d.h. inklusive Gitterrostherstellung, relevante Vorketten z.b. der Stromerzeugung, Transporte, Entlackung etc.

5 Randparameter für den bilanziellen Vergleich Konventionelle thermische Entlackung CLAUSwhd-Verfahren inkl. PermaClean Betrachtungsgegenstand Gewicht Lebensdauer der Gitterroste Entfernung von Lackierbetrieb und Entlacker Stahlgitterrost 29 kg + 2 kg Lack 15 Zyklen 50 km Stahlgitterrost mit Antihaftbeschichtung 29 kg + 2 kg Lack 500 Zyklen 50 km Funktionale Einheit: 5500 t Gitterroste; abgeschätzte Jahresmenge einer Entlackungsanlage

6 Prozessanalyse: Thermische Entlackung Fachbereich 04

7 7 Prozessanalyse: Thermische Entlackung Sankeydiagramm der Stoffströme Quelle: eigene Darstellung

8 8 Prozessanalyse: Thermische Entlackung Energiebedarf Prozessschritte Transport (Öl) Thermische Entlackung (Gas) Thermische Entlackung (elektrische Energie) Sandstrahlen (elektrische Energie) Stahlherstellung Quelle: eigene Darstellung

9 9 Prozessanalyse: Wasserhochdruckverfahren Quelle: eigene Darstellung

10 10 Prozessanalyse: Wasserhochdruckverfahren Quelle: eigene Darstellung

11 11 Fachbereich 04 Prozessanalyse: Wasserhochdruckverfahren, Sankeydiagramm der Stoffströme P18::Ressourcen Gitterherstellung P13:Ressourcen Beschichtung P10:Kraftstoff T6:Strom Deutschland E7 kg kg kg kg P9:Elektrische Energie kg P17:Emission Strom P21:Gitter verzinkt P14: Beschichtete Gitter P15:Lackauftrag T3:LKW, einfach, m.v. P12:Wasser T1:Entlackungsanlage kg P2:Betriebs-und Hilfsstoffe P16: konsistente elektrische Energie T8:Gitterrostherstellung. T4:Herstellung Permaclean T5:Gitterrostbenutzung P6:Gitterrostabholung P7:Gitterrost/Anlieferung E5 kg P4:gereinigte Gitterroste T2:LKW, einfach, m.v. P1:Auslieferung kg kg P5:Emissionen + Abfall Beschichtung kg T7: Verbrennen der Lackreste in MVA E5 kg P3:Abfälle kg P11:Abwasser P20:Emissionen + Abfall Gitterherstellung 9.614E5 kg kg kg P19:Thermische Energie P8:Abwärme P5:Emi ssionen + Abfall Beschichtung Pil zmittel Lackr est e Kohl enmonoxi d ( L) Schwefeldioxid (L) Kohl endioxid, foss il ( L) Abwasser Wa sser Wa sserdam pf Erdgas (RiL) Quelle: eigene Darstellung

12 12 Prozessanalyse: Wasserhochdruckverfahren Energiebedarf Prozessschritte Transport (Öl) PermaCLEANPLAS Beschichtung (elektr. Energie incl. Vorkette) WHD-Verfahren 500 (elektrische Energie inkl. Vorkette Gitterrostherstellung Quelle: eigene Darstellung

13 13 Verfahrensvergleich, bezogen auf funktionelle Einheit, d.h Entlackung von jeweils t Gitterroste Parameter WHD-Verfahren Thermische Entlackung Unit Energiebedarf , ,20 MJ CO2-Emissionen 1.179, ,35 t CO-Emissionen 0,61 10,22 t Methanemissionen 0,59 13,76 t SO2-Emissionen 0,37 2,68 t Quelle: eigene Darstellung

14 Treibhausgasemissionen im Vergleich [kg CO2-Äquivalente / FE] Fachbereich 04

15 Versauerungspotenzial im Vergleich Entlackung WHD Thermische Entlackung [kg SO2-Äquivalente/FE]

16 Normierte Emissionen und Umweltwirkungen im Vergleich, bezogen jeweils auf FE Thermische Entlackung Entlackung WHD KEA gesamt 186,66 EW 34,46 EW Treibhauseffekt 241,22 EW 90,79 EW Versauerungspotential 106,95 EW 18,79 EW Blei 1.810,25 EW 4,45 EW Cadmium 1.759,28 EW 19,67 EW Staub 769,65 EW 1,92 EW PM 10 Potenzial 552,51 EW 21,37 EW Abfallentstehung 0,40 EW 1,31 EW Abw asser Fungizidbelastung nicht qualifizierbar

17 17 Fazit Das CLAUSwhd-Verfahren ist in den meisten Umweltkategorien bedeutend besser als konventionelle thermische Entlackungsverfahren Ursache hierfür ist unter anderem die große Ressourceneinsparung an Stahl durch die erhöhte Reinigungszykluszahl der Gitterroste Die Umweltwirkungen für das Aufbringen der Antihaftbeschichtung beeinflussen die Ökobilanz des CLAUSwhd-Verfahren nur minimal Insgesamt können große Ökoeffizienzpotenziale realisiert werden; so können bspw. bei einer Entlackung von 5.500t Gitterroste jährlich 1.650t CO2 eingespart werden Unter ökologischen Aspekten ist eine Umstellung des Entlackungsverfahren sinnvoll

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Teilnehmende Studenten am Lehrprojekt: Mario Bütow, Fabian Engler, Nils Hansen, Frank Ibach, Isabell Müther, Helen Niemeyer, Nikolai Schmidt, Bastian Senger