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Prognose von Umweltauswirkungen bei der Entwicklung chemischer Anlagen : ein Beitrag zur ganzheitlichen Bilanzierung
(2005) Kupfer, Thilo; Eyerer, Peter (Prof. Dr.-Ing.)
Auf der Basis von Methoden zur Prognose von ökonomischen Auswirkungen chemischer Anlagen, der Methodik der Ökobilanzierung und der verfahrenstechnischen Grund-operationen wird eine Vorgehensweise zur Prognose von ökologischen Auswirkungen in der Vorstudie zur Verfahrensentwicklung bei chemischen Anlagen entwickelt. Sie ist angepasst an den Stand der Verfahrensentwicklung, der durch Informationsmangel und eine hohe Zahl von Lösungsmöglichkeiten gekennzeichnet ist. Grundlage der Methode ist die Ökobilanz mit ihrer Abfolge von Modellbildung, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung und Bewertung. Es werden Stoff- und Energieströme prognostiziert, die direkt in die Wirkungsabschätzung eingehen können. Die prognostizierten Größen sind so für eine Bewertung nach in der Ökobilanz üblicherweise verwendeten Methoden geeignet. Der hohe Datenbedarf als Schwäche der Ökobilanz für den Einsatz in frühen Phasen der Verfahrensentwicklung wird durch den Einsatz von Kennzahlenmethoden vermindert. Systemraum der Prognose ist das betrachtete Verfahren. Der Aufwand zur Informations-beschaffung ist für diesen Systemraum handhabbar. Um die Genauigkeit der Prognose zu erhöhen, wird das Verfahren in seine Grundoperationen unterteilt und diese werden einzeln prognostiziert. Dazu wird ein Ordnungssystem der Grundoperationen verwendet, das innerhalb der Hauptgruppen die Grundoperationen anhand des Aggregatzustandes der eintretenden Stoffe unterscheidet. Dieses Ordnungssystem wird entsprechend der Anforderungen der ökologischen Analyse modifiziert, indem chemische Stoffumwandlungen und diffuse Emissionen in die Systematik aufgenommen werden. Nach einer ökologischen Relevanzanalyse für den Bereich der organischen Grundstoffchemie und der kunststofferzeugenden Industrie werden Kennzahlen gebildet, die den Arbeits-aufwand zur Erhebung von benötigten Informationen vermindern. Es handelt sich dabei um Kennzahlen für Emissionen von Feststoffen in Luft, diffuse gasförmige Emissionen in Luft und Energiebedarf (thermische Energie und Strom). Abschätzungsrechnungen erleichtern die Bestimmung der ökologischen Relevanz für den Bau der Anlage und die Mitarbeiter. Die Vorgehensweise bei der ökologischen Prognose wird am Beispiel des Polymerisations-verfahrens für die Herstellung eines aliphatischen Polyesteramid Block-Copolymers in die Praxis umgesetzt. In diesem Beispiel wird nach Expertenschätzung eine Abweichung von 10 % zum prognostizierten Ergebnis erzielt. Dies ist vergleichbar mit der Genauigkeit von ökonomischen Prognosemethoden in der Vorstudie zur Verfahrensentwicklung. Es wird gezeigt, dass ökologische und ökonomische Aspekte parallel analysiert und die Ergebnisse zur Entscheidungsunterstützung bezüglich der Wahl des Polymers und der Herstellungsroute genutzt werden können.