Description: Schmelzflusselektrolyse (Primär- bzw. Hüttenaluminium) aus Tonerde Hall-Heroult-Prozeß). Werte für CF4- und C2F6-Emissionen aktualisiert. Allgemeines Verfahren ist die Elekrolyse der Tonerde (Al2O3) in Kryolithschmelzen (Na3AlF6). Kryolith wird im Prozeß zur Schmelzpunkterniedrigung (auf ca. 950 °C) benötigt. Kryolithverluste werden durch Zugabe von Aluminiumfluorid (AlF3) ausgeglichen. Das elektrolytisch gebildete Aluminium setzt sich am kathodischen Boden der Elektrolysezelle ab. Der Sauerstoffanteil der eingesetzten Tonerde verbindet sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Durch den Schwefelgehalt des eingesetzten Anodenmaterials werden weiterhin Schwefeldioxidemissionen freigesetzt. Weitere wichtige Emissionen bei der Schmelzflußelektrolyse sind Staub sowie Fluorwasserstoff. Das Ausmaß der Emissionen ist von der konkreten Technik der Anlage und der Effizienz der Abgasreinigung abhängig. Schließlich werden bei der Schmelzflußelektrolyse Tetrafluormethan (CF4) und Hexafluorethan (C2F6) emittiert (#2), die als langlebige und extrem potente Treibhausgase bekannt sind. Die einzelnen Anlagen unterscheiden sich vor allem durch die eingesetzte Technologie der Elektrolysezellen. Es wird unterschieden in pre-bake- und Söderberg-Zellen, von welchen wiederum diverse Untervarianten existieren (Huglen 1990). Genese der Daten: Die Daten (pro t Alu) für die Einsatzstoffe Tonerde (1900 kg), Anoden (430 kg) und Aluminiumfluorid (18 kg) sowie der Hilfsenergie Heizöl EL (3825 MJ) sind #1 entnommen. Der Wert für den Stromverbrauch der bundesdeutschen Schmelzelektrolysen (13400 kWh = 48240 MJ/t) geht auf #3 zurück und trägt den vergleichsweise modernen Elektrolyseöfen in der Bundesrepublik Rechnung (vgl. z.B. GUS -Schmelzflußelektrolyse). Die Emissionsfaktoren für Schwefeldioxid (10 kg), Kohlenmonoxid (110 kg) und Fluorwasserstoff (0,04 kg) gehen auf Messungen nach #2 an einer deutschen Primäraluminiumhütte mit moderner prebake-Technologie zurück, die einen bedeutenden Anteil der inländischen Produktionskapazität abdeckt. Die Meßwerte werden als repräsentativ für die bundesdeutsche Produktion erachtet und daher für GEMIS übernommen. Weiterhin werden basierend auf #2 die Daten für Kohlendioxid auf 1400 kg/t gesetzt. Die Emissionen für Tetrafluormethan (0,25 kg) und Hexafluorethan (0,025 kg) beruhen auf (WiMe 1999) und spiegeln die Fortschritte der Emissionsminderung dieser Treibhausgase in der Aluminiumindustrie wieder. Der Emissionswert für Staub (1,36 kg) aus #1 wird auf die deutsche Produktion übertragen. Die Kennziffer für die Gesamtabfallmenge (35,7 kg) stammt aus #3. Nicht abgebrannte Anodenreste sind dabei nicht berücksichtigt, da sie bei der Anodenherstellung wieder eingesetzt werden. Tetrafluormethan (0,75 kg) und Hexafluorethan (0,11 kg) Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 52,6% Produkt: Metalle - NE
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Comment: Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. GEMIS steht für “Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt. Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden. Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs: Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als “Brutto“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’. Beispiel: Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der “Netto“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der “Netto“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet. Transport: Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben. Abschneidekriterien: Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser. Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben. Besondere Nomenklatur: Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien. Besonderheiten auf Datensatzebene: Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens “direkt“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch “mit Vorkette“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen. Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen. Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben. Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen Weiterführende Hinweise und Literatur: #1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004. #2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003. #3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht. #4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995
Origin: /Bund/UBA/ProBas
Tags: Aluminiumoxid ? Aluminiumindustrie ? Aluminium ? Fluorwasserstoff ? Schwefelgehalt ? Kohlenstoff ? Schmelzflusselektrolyse ? Staubemission ? Staub ? Emissionsfaktor ? Tetrafluormethan ? Treibhausgasemission ? Schwefeldioxid-Emission ? Elektrizitätsverbrauch ? Emissionsdaten ? Heizöl ? Kohlendioxid ? Kohlenmonoxid ? Schwefeldioxid ? Metall ? Treibhausgasminderung ? Abgasreinigung ? Rohstoff ? Kennzahl ? Treibhausgas ? Erzeugung und erste Bearbeitung von Aluminium ? Erzeugung und erste Bearbeitung von NE-Metallen ? Metallerzeugung und -bearbeitung ?
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