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Considerations about the relationship of nanomaterial’s physical-chemical properties and aquatic toxicity for the purpose of grouping

Based on the variety of existing nanomaterials with numerous modifications, the effort of investigating environmental fate and effects will be tremendous. Hence, it will be necessary to group nanomaterials which feature similar environmental fate and effects.  Therefore, the project objective was to correlate physical-chemical data with ecotoxicological effects for selected nanomaterials and to define reference values which can serve as a basis for grouping. The report presents the development of concepts for grouping of nanomaterials with regard to their ecotoxicological effects with focus on aquatic ecotoxicity. The project was structured into five steps. First, fourteen nanomaterials were selected according to pre-defined criteria. The selected NMs were different subtypes of Ag, ZnO, TiO2, CeO2 and Cu. In a second step, their physico-chemical properties were determined in water and in all test media. Based on the results hypotheses regarding the expected ecotoxicity were formulated (third step). In a fourth step, the hypotheses were verified by testing the selected NMs in three ecotoxicological tests (acute aquatic toxicity with algae, daphnia and fish embryo according to the ⁠ OECD ⁠ Test Guidelines No. 201, 202 and 236). Finally, step five consisted of the compilation of a grouping concept based on nanomaterials physico-chemical parameters which were identified as relevant for the emergence of a toxic effect in aquatic organisms. Veröffentlicht in Texte | 102/2017.

Emission von Nanopartikeln aus ausgewählten Produkten in ihrem Lebenszyklus

Im Rahmen des UFOPLAN 2008 wurde eine Literaturstudie vom Umweltbundesamt - FKZ 3708 61 300 - in Auftrag gegeben, die den jetzigen Stand des Wissens und den Forschungsbedarf im Bereich der ⁠ Emission ⁠ von nanoskaligen Partikeln aus Produkten im Verlauf ihres Lebenszyklus und ihre mögliche ökologische Relevanz zusammenfassen soll. Hierfür wurden Informationen zu nanoskaligem Silber, nanoskaligem Titandioxid, nanoskaligem Carbon Black, nanoskaligem Ceroxid - speziell für Wischtücher, Außenwandfarben, Füllstoff in Reifen und Additive im Kraftstoff - zusammengetragen und bewertet. Veröffentlicht in Texte | 52/2010.

Chem-Org\LDPE-DE-2030

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2010

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2005

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2000

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2020

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PVC(Suspens)-DE-2020

PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PVC(Suspens)-DE-2000

PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PVC(Suspens)-DE-2005

PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe

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