Description: Kalksandstein-Herstellung: Verarbeitung der Rohstoffe zu gebrauchsfertigen Kalksandsteinen. Dazu werden die in Silos vorgehaltenen Rohstoffe (vorwiegend Kalk und Sand) in einem Verhältnis Kalk:Sand 1:12 intensiv miteinander gemischt und in die Reaktionsbehälter geleitet. Im Reaktionsbehälter löscht der Branntkalk nach Wasserzugabe zu Kalkhydrat ab. Wenn nötig wird das Mischgut im Nachmischer auf Preßfeuchte gebracht. In den Pressen werden die Steinrohlinge geformt. Im Anschluß werden die Rohlinge unter Sattdamdfdruck ca. 4 bis 8 Stunden bei Temperaturen zwischen 160 und 220°C im Autoklaven gehärtet. Dabei wird die Kieselsäure auf der Oberfläche der Steine angelöst und bildet dann mit dem Kalkhydrat eine kristalline Bindemittelphase, die auf die Sandkörner aufwächst und sie fest miteinander verzahnt. Nach einer Abkühlung sind die Kalksandsteine gebrauchsfertig (vgl. #2). Die in dieser Bilanzierung verwendeten Daten spiegeln die Situation in der Bundesrepublik in den Jahren 1993 und 1994 wider. Der Datensatz ist nahezu vollständig und umfaßt alle in dieser Studie betrachteten Parameter. Er entstammt einer mit dem Umweltbundesamt (UBA) und dem Normenausschuß für Grundlagen im Umweltschutz (NAGUS) abgestimmten Ökobilanz des Bundesverbandes der Kalksandsteinindustrie e.V.. 1993 wurden in 151 Produktionsstätten 4,8 Mrd. Vol-NF Kalksandsteine und im Jahr 1994 in 158 Produktionsstätten 5,95 Mrd. NF Kalksandsteine hergestellt (Eden 1996). Dies entspricht 1993 einer Produktionsmasse von 14,41 Mio. t und 1994 von 17,87 Mio. t Kalksandstein . Dabei liegen der endgültigen Bilanzierung die Produktionsdaten von 74 von derzeit 162 existierenden Kalksandstein-Werken zugrunde. Aus den Daten der 74 Werke wurden, gewichtet nach der jeweiligen Produktionsmenge, in #1 Mittelwerte berechnet. Die Daten können als zuverlässig und statistisch abgesichert angesehen werden. Allerdings muß darauf hingewiesen werden, daß in Einzelfällen große Abweichungen von den verwendeten Mittelwerten auftreten können (s.u.). Genese der Kennziffern Massenbilanz: Hauptbestandteile des Kalksandsteins sind erdfeuchter Sand und Branntalk. Hinzu kommen eine Reihe von Zuschlagsstoffen wie Steinmehl (in GEMIS wurde hierfür Kalksteinmehl angesetzt). Der quantifizierte Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Kalksandsteins ist der folgenden Tabelle zu entnehmen. Tab.: Roh- und Hilfsstoffbedarf zur Herstellung einer Tonne Kalksandstein (#1) Rohstoffe Masse in kg/t Kalksandstein Quarzsand (erdfeucht) 948 Branntkalk 86 Zuschlagsstoffe (Steinmehl) 33 Summe 1067 Die in dieser Studie verwendeten Daten stimmen in der Größenordnung gut mit denen in #3 überein. Da deren Quelle jedoch nicht vollständig nachvollziehbar ist, werden sie hier nicht weiter verwendet. Energiebedarf: Der Gesamtenergiebedarf der Herstellung des Kalksandsteins resultiert aus dem Strombedarf für die Förderbänder, die Mischaggregate, das Pressen und die Stapelanlage und dem thermischen Energiebedarf zur Dampferzeugung für die Härtung der Rohlinge, der den größten Teil des Energiebedarfs ausmacht. Innerhalb des Kalksandsteinwerkes besteht ein Strombedarf von ca. 35 MJ/t Kalksandstein. Der thermische Energiebedarf zum Härten beträgt ca. 370 MJ/t Produkt. Dieser wird durch Heizöl EL, Erdgas und Heizöl S gedeckt. Die Anteile der einzelnen Energieträger haben sich in den letzten Jahren stark verschoben. Dies wird in der folgenden Tabelle dargestellt. In dieser Studie werden die Anteile für das Jahr 1994 festgeschrieben. Tab.: Prozentualer Anteil des Einsatzes verschiedener Energieträger zur Dampferzeugung bei der Kalksandsteinherstellung 1992-94 (#2). Einsatz in % 1992 1993 1994 Heizöl S 16 11 4 Heizöl EL 54 54 56 Erdgas 30 35 40 Nach dem vorgestellten Aufteilungsschlüssel für 1994 ergibt sich folgender Primärenergiebedarf in den Kalkwerken zur Herstellung einer Tonne Kalksandstein: Tab.: Vergleich des durchschnittlichen Energieeinsatzes bei der Herstellung einer Tonne Kalksandsteins aufgeschlüsselt nach dem Einsatz fossiler Energieträger nach der Statistik und der Erhebung des Kalksandstein-Verbandes (#2). Energieträger Energieeinsatz nach Statistik in MJ/t KS Energieeinsatz nach Erhebung in MJ/t KS Heizöl EL(incl. Diesel) 206,64(16) 186(16) Erdgas 147,6 122 Heizöl S 14,76 61 Strom 35 35 Summe 404 404 Wie aus der Tabelle hervorgeht, spiegelt die Erhebung des Kalksandstein-Verbandes nicht den letzten Stand bei der Verschiebung der Nutzung emissionsärmerer Energieträger wider. Die unterschiedlichen Ergebnisse verdeutlichen aber auch, daß die Entwicklung bei der Verschiebung der Nutzung der Energieträger noch nicht abgeschlossen ist. Aus diesem Grunde werden im Sinne einer Fortschreibung in dieser Studie die Werte basierend auf der Aufteilung von 1994 für weitere Berechnungen verwendet. Bei den einzelnen Kalksandstein-Werken kann es hinsichtlich des Energiebedarfs zu nennenswerten Abweichungen vom Durchschnitt kommen. Die zehn am wenigsten Energie verbrauchenden Werke der Untersuchung kommen mit weniger als 65 % des durchschnittlichen Energiebedarfs aus. Dabei handelt es sich meist um neuere Werke, die über eine größere Härtekesselkapazität verfügen und Dampfsteuerungs- und Wärmetauschanlagen betreiben. Weiterhin nutzen sie die Wärmeenergie des anfallenden Härtekondensats (#1). Demgegenüber verbrauchen die zehn am energieintensivsten arbeitenden Werke gemittelt 134 % des durchschnittlichen Energieverbrauchs. Der Spitzenwert liegt bei 972 MJ/t Kalksandstein (#1). Prozeßbedingte Luftemissionen: Prozeßbedingte Luftemissionen neben den Emissionen der Energieerzeugung zur Dampferzeugung treten in dem bilanzierten Rahmen nicht auf. Heizöl EL, Heizöl S und Gas werden in industriellen Kesseln verbrannt. Diesel wird in Motoren verbrannt. Für den Strombedarf wird der Strom-Mix für ein lokales Niederspannungsnetz verrechnet (#1). Wasserinanspruchnahme: Wasser wird zur Aufbereitung der Rohstoffe sowohl im Mischer als auch - je nach Bedarf - im Nachmischer zugegeben. Durchschnittlich werden 0,225 m³/t Kalksandstein benötigt. Das Wasser wird zu zwei Dritteln aus eigenen Brunnen gefördert, zu 10% aus Oberflächengewässern und zu 25% aus der öffentlichen Trinkwasserversorgung (#1). Abwasserinhaltsstoffe: Von den durchschnittlichen 0,083 m³ Abwasser pro t Kalksandstein werden nach #1 mehr als die Hälfte versickert. Ca. ein Drittel wird indirekt über das kommunale Kanalnetz eingeleitet, während weitere 10 % direkt in Oberflächengewässer eingeleitet werden. Das Wasser ist nach #1 durchschnittlich mit einem CSB von 9,4 g/t Kalksandstein belastet. Für den BSB5 wird die Hälfte des CSB - also 4,7 g/t - angesetzt. Mit einer AOX-Belastung ist nicht zu rechnen. Ebenso wird die zusätzliche Stickstoff- und Phosphorbelastung gleich null gesetzt. Reststoffe: Die folgende Tabelle zeigt die pro Tonne Kalksandstein anfallenden Abfälle: Tab.: Abfälle bezogen auf eine Tonne produzierten Kalksandstein (#1). Abfallart Menge in kg/t KS Ölfilter 0,002 feste Betriebsmittel (verunreinigt) 0,008 Altöle 0,059 Ölabscheiderinhalte 0,0003 Ölbinder 0,037 Gewerblicher Restmüll 0,156 Summe 0,2623 Pro Tonne Kalksandstein fallen also ca. 0,26 kg Reststoffe an. Verschleiß der Preß- und Formwerkzeuge sowie Verpackungsmaterialien wurden nicht mitbilanziert. Produktionsabfälle in Form von Kalksandstein können im vollen Umfang in den Prozeß zurückgeführt werden. Kalksandsteine können nach dem Gebrauch auch einem stofflichen Recycling zugeführt werden. Der recycelte Kalksandstein hat eine etwas gröbere Struktur, so daß man streng genommen von einem Downcycling sprechen müßte. Der Einsatzzweck ist jedoch nur als Sichtmauerstein eingeschränkt (#3). Der Recyclingpfad wird aufgrund mangelnder Daten in dieser Studie nicht berücksichtigt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Baustoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 105% Produkt: Baustoffe
Types:
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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
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