Vorlesung: Grundzüge Ökologische Systemanalyse

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1 Vorlesung: Grundzüge Ökologische Systemanalyse FALLSTUDIE: Abfallösungsmittelmanagement, Teil 1 8. Übung OeSA - 1. Übung

2 Ausgangslage Lösungsmittel Lösungsmittel... Sind mengenmässig die am meisten verwendeten Chemikalien Stellen 95% des Abfalls der chemischen Industrie dar Verbrauch steigend Volatil Oft toxisch OeSA - 1. Übung

3 Verwendung Lösungsmittel Chemische Industrie: Reaktionsmittel, Rohstoff, Reinigungsmittel Andere (industrielle) Anwendungen: Metallentfettung, Textilreinigung, Reinigungsmittel, Farben und Lacke, Druckfarben, Klebstoffe, Holzschutzmittel OeSA - 1. Übung

4 Warum steigt der Verbrauch an Lösungsmittel? Prozessstufen für die Produktion einer neuen und alten Aktivsubstanz mit gleicher Wirkung toluene sodiumhydroxide n-butane propene ethine nitrogen methane limestone ethene benzene chlorine sulfur synthesis gas hydrogen methane nitrogen synthesis gas chlorine ethene HCl cumene ethanol s2.2 butanol ethylene glycol 2-butin- 1,4-diol ammonia soda acetaldehyde S 2 Cl 2 sulfur dioxide H 2 O 2 methanol ammonia methanol acetone dioxane 1,4-butanediol triethylamine NaOC 2 H 5 formaldehyde SCl 2 acetic acid s4a s4b s5 s2.1 n-butylacetate s3.4 pyridine thionylchloride s2 s3.3 c3 s3.2 c2 s3.1 c1 s3 catalyst c s1 c1 c1 published LCI on-site data trinexapacethyl c1 LCI estimated chlorocholine chloride Quelle: Geisler G (2003), Dissertation ETH OeSA - 1. Übung

5 Lösungsmittelflüsse in der Schweiz (2001) Seyler et al., Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 45, No. 22, 2006 OeSA - 1. Übung

6 Abfallösungsmittelentsorgung Nach dem Gebrauch kann Lösungsmittel in der Regel nicht ohne Aufarbeitung eingesetzt werden, weil es mit Wasser vermischt, mit anderem Lösungsmittel vermischt oder mit gelösten Feststoffen, Salzen, dem Produkt oder Nebenkomponenten verunreinigt ist. OeSA - 1. Übung

7 Verfahren für die Abfallösungsmittelentsorgung 1. Einleitung in die ARA 2. Verbrennung ohne rückgewinnung 3. Thermische Verwertung mit rückgewinnung 4. Verbrennung in Zementöfen 5. Stoffliche Verwertung (Destillation) OeSA - 1. Übung

8 Fragestellung Ökobilanz Vor- und Nachteile ALM Entsorgungsverfahren: Destillation: z.t. hoher verbrauch, aber Sekundärlösungsmittel reduziert Bedarf an nichterneuerbaren Ressourcen Verbrennung: Luftemissionen, aber durch ALM-Verbrennung wird erzeugt und die Verfeuerung fossiler Brennstoffe vermieden. Dem Management und den Umweltbeauftragten der am Projekt beteiligten Firmen ist nicht klar, welcher Entsorgungsweg aus ökologischer Sicht der beste ist. Aus diesem Grund sollte eine vergleichende Ökobilanz erstellt werden. Mit dieser Ökobilanz soll betriebsintern die Entscheidung unterstützt werden, welcher Entsorgungsweg für ein bestimmtes Lösungsmittel(gemisch) gewählt werden soll. OeSA - 1. Übung

9 Fragen 1. Nehmen Sie an, Sie sollen für ein Methanol-Wasser-Lösungsmittelgemisch die ersten beiden Entsorgungsoption vergleichen (Abwassereinleitung und Verbrennung ohne rückgewinnung). Wie würden Sie die funktionelle Einheit definieren? 2. Die Abbildung zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm der thermischen Verwertung von ALM in Spezialöfen (Option 3). Skizzieren Sie analog die Systeme der übrigen vier Verfahren entsprechend der obigen Verfahrensbeschreibung. 3. Wie ändern sich die funktionelle Einheit und die Systeme, wenn Verfahren 1-3 miteinander verglichen werden sollen? OeSA - 1. Übung

10 Frage 1 Nehmen Sie an, Sie sollen für ein Methanol-Wasser-Lösungsmittelgemisch die ersten beiden Entsorgungsoption vergleichen (Abwassereinleitung und Verbrennung ohne rückgewinnung). Wie würden Sie die funktionelle Einheit definieren? Die Entsorgung von 1 t Lösungsmittelgemisch OeSA - 1. Übung

11 Frage 2 Die Abbildung zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm der thermischen Verwertung von ALM in Spezialöfen (Option 3). Skizzieren Sie analog die Systeme der übrigen vier Verfahren. 1 t ALM ARA * Hilfsstoffe* Ressourcen ARA Emissionen Schlammverbrennung Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM * Generation oder Herstellung OeSA - 1. Übung

12 Frage 2 Die Abbildung zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm der thermischen Verwertung von ALM in Spezialöfen (Option 3). Skizzieren Sie analog die Systeme der übrigen vier Verfahren. Verbrennung mit gewinnung 1 t ALM Ressourcen NaOH NaOH Herstellung * (Brennstoffe) Emissionen Verbrennungsprozess Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM *Erzeugungs- oder Herstellungsprozess OeSA - 1. Übung

13 Frage 2 Die Abbildung zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm der thermischen Verwertung von ALM in Spezialöfen (Option 3). Skizzieren Sie analog die Systeme der übrigen vier Verfahren. Mitverbrennung in Klinkeröfen 1 t ALM Rohstoffe* Kohle* Oel* Ressourcen Klinkerofen Emissionen Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM X t Klinker *Extraktions- und Aufbereitungsprozess OeSA - 1. Übung

14 Frage 2 Die Abbildung zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm der thermischen Verwertung von ALM in Spezialöfen (Option 3). Skizzieren Sie analog die Systeme der übrigen vier Verfahren. Destillation 1 t ALM Dampf* Hilfsmittel* Ressourcen Destillationsprozess Emissionen Verbrennung ARA Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM Lösungsmittel (im Mittel 0.68 t) *Herstellungsprozess OeSA - 1. Übung

15 Frage 3 Wie ändern sich die funktionelle Einheit und die Systeme, wenn Verfahren 1 und 3 miteinander verglichen werden sollen? ARA 1 t ALM Verbrennung mit gewinnung 1 t ALM * Hilfsstoffe* ARA NaOH NaOH Herstellung (Brennstoffe) Schlammverbrennung Verbrennungsprozess Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM *Herstellungsprozess OeSA - 1. Übung

16 Frage 3 Wie ändern sich die funktionelle Einheit und die Systeme, wenn Verfahren 1 und 3 miteinander verglichen werden sollen? Verbrennung ohne gewinnung Verbrennung mit gewinnung 1 t ALM 1 t ALM NaOH NaOH Herstellung (Brennstoffe) NaOH NaOH Herstellung (Brennstoffe) Verbrennungsprozess Verbrennungsprozess Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM Dienstleistung Entsorgung 1 t ALM OeSA - 1. Übung