Eine junge Frau steht in Laborkleidung vor dem Aufbau für ein chemisches Experiment. © Panthermedia / EvgLv

Chemie- und Verfahrenstechnik

Die Herstellung von Chemikalien und anderen Produkten ist sehr material- und energieintensiv und bietet ein hohes Potenzial zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Chemie. Seit jeher wurden die stoffwandelnden Prozesse der chemischen Industrie mit dem Ziel optimiert, Material- und Energiekosten zu reduzieren. Zukünftig bietet es sich außerdem an, die Inanspruchnahme natürlicher Ressourcen wie Energie, Material oder Wasser noch weiter zu reduzieren – insbesondere im Hinblick auf das Ziel der Klimaneutralität bis Mitte dieses Jahrhunderts.

Ausgangslage und Herausforderung

Besonders kleine und mittlere Unternehmen der chemischen Industrie sind mit hohen Kosten für natürliche Ressourcen konfrontiert: Knapp 51,3 % der Gesamtkosten entfielen im Jahr 2017 auf Material- und Energiekosten. Im Vergleich dazu beliefen sich die Personalkosten nur auf 15 %.* Destatis (2019): Produzierendes Gewerbe – Kostenstruktur der Unternehmen des Verarbeitenden Gewerbes sowie des Bergbaus und der Gewinnung von Steinen und Erden, Fachserie 4 Reihe 4.3 (online). Statistisches Bundesamt (abgerufen am: 01.03.2022), (S. 287).

In der chemischen Produktion existieren zahlreiche Ansatzpunkte zur Reduktion der eingesetzten Material- und Energiemenge. Das Foto zeigt metallische Rohre und Leitungen, über die verschidene Icons gelegt sind, die die Bereiche Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Vernetzung symbolisieren.© PantherMedia / PeterHofstetter (YAYMicro)In der chemischen Produktion existieren zahlreiche Ansatzpunkte zur Reduktion der eingesetzten Material- und Energiemenge. Kosten können eingespart werden, indem im Produktionsprozess die eingesetzten Material- und Energiemengen reduziert werden. Neben den daraus entstehenden ökologischen Vorteilen für die Umwelt und das Klima, wie die Schonung natürlicher Ressourcen und die Minderung von Umweltbelastungen, entstehen auch wirtschaftliche Vorteile, wie die Wahrung und die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens oder geringere Abhängigkeiten von schwankenden Rohstoffpreisen.* VDI 4800 Blatt 1:2016-02: Verein Deutscher Ingenieure e.V., Ressourceneffizienz – Methodische Grundlagen, Prinzipien und Strategien. Beuth Verlag GmbH, Berlin, (S. 11).

Ressourceneffizienz-Potenziale in der Chemie

In der Vergangenheit wurden bereits diverse Strategien und Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Chemie-Industrie realisiert. Dabei stand das Ziel, Material- und Energiemengen zu reduzieren im Vordergrund. In einer vom VDI Zentrum Ressourceneffizenz beauftragten Umfrage haben im Jahr 2015  79,4 % der 120 befragten Unternehmen aus der chemischen Industrie angegeben, dass die Ressourcenpotenziale in ihrer Branche noch nicht ausgeschöpft sind. Darüber hinaus gaben 50,3 % an, Unternehmen aus der Branche zu kennen, die durch Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz, Wettbewerbsvorteile erzielt haben.* von Wecus, A. und Willeke, K. (2015): Status quo der Ressourceneffizienz im Mittelstand. prolytics market research & VDI Zentrum Ressourceneffizienz, Berlin, (S. 22f).

Stoffliche Nutzung von CO2 ist ein wichtiger Schritt hin zur Klimaneutralität. Das Bild visualisiert den Kreislauf von Emissionen, über CO2-Bindung hin zur Einspeisung von Basischemikalien. © VDI ZREStoffliche Nutzung von CO2 ist ein wichtiger Schritt hin zur Klimaneutralität

Viele Unternehmen der chemischen Industrie haben erkannt, dass eine Steigerung der Ressourceneffizienz auch die Wahrnehmung des Unternehmens in der Öffentlichkeit positiv verändern kann: Ein weiterer Grund, Effizienzpotenziale zu identifizieren und Maßnahmen zur Verringerung des Ressourcenverbrauchs zu entwickeln.

Häufig haben große Unternehmen der chemischen Industrie spezielle Abteilungen und ein festes Budget für diese wichtige Aufgabenstellung. Kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) fehlen hingegen solche Mittel.

Online-Angebote des VDI Zentrums Ressourceneffizienz

  • Ressourcenchecks
    • Basis-Check

      Erfahren Sie, wie Sie Materialverluste, die z. B. durch Nacharbeit in der Produktion entstehen, reduzieren und Ihren Gesamtenergieverbrauch senken können.

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    • Herstellung von Feinchemikalien

      Können Sie bei der Herstellung von Feinchemikalien Energie und Material einsparen? Machen Sie den Ressourcencheck. Lernen Sie zahlreiche Strategien und Maßnahmen kenn, um den Ressourcenverbrauch in Ihrer Produktion zu reduzieren.

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    • Herstellung von Farben und Lacken

      Nutzen Sie den Ressourcencheck und entdecken Einsparpotenziale für Energie und Material bei der Herstellung von Farben und Lacken. Sie erwartet ein umfangreiches Angebot Strategien und Maßnahmen zur Erhöhung der Ressourceneffizienz in Ihren produktionsverfahren.

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    • Industrielle biotechnologische Verfahren

      Mit Hilfe von industriellen biotechnologischen Prozessen ist es möglich, Güter des alltäglichen Lebens ressourcenschonender und nachhaltiger zu produzieren.

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    • Mess-, Steuer- und Regelungstechnik

      Die Prozesskomplexität im Herstellungsprozess beherrschen: Das ist eine der Herausforderungen der chemischen Produktionsverfahren. Machen Sie den Check und finden heraus, welche Vorteile die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik für den Ressourcenverbrauch bietet.

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    • Chemische Reaktionsverfahren

      Arbeiten Ihre Chemischen Reaktionsverfahren effizient? Machen Sie den Check und lernen Sie Maßnahmen und Methoden kennen, mit denen Sie Ihre Reaktionsverfahren verbessern können.

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    • Trennverfahren

      Trennverfahren sind sehr vielfältig und es gibt viele Möglichkeiten diese für die Reduktion des Energie- und Materialverbrauchs in Ihren Produktionsprozessen einzusetzen. Machen Sie den Check und lernen Sie Maßnahmen und Methoden kennen, wie Sie Trennverfahren effizient in Produktionsprozessen einsetzen.

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    • Produktions­infra­struktur

      Analysieren Sie das Umfeld Ihrer Fertigung, z. B. Beleuchtung, Klima-/ Wärmetechnik, Druckluft, Bauteilreinigung, Abfall- und Kreislaufführung, und lernen Einsparpotenziale kennen.

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  • Prozessketten
    • Herstellung von Feinchemikalien

      In der Prozessvisualisierung Herstellung von Feinchemikalien ist anhand der einzelnen Produktionsschritte und -elemente systematisch dargestellt, an welchen Punkten im Produktionsprozess Material und Energie gespart werden können. Die Prozessvisualisierung ist dynamisch angelegt und wird kontinuierlich mit neuen Inhalten gefüllt.

      Zur Prozesskette
    • Herstellung von Farben und Lacken

      Wie können Farben und Lacke steigenden Ansprüchen gerecht werden und gleichzeitig möglichst Ressourcen sparend hergestellt werden? Diese Prozesskette Herstellung von Farben und Lacken zeigt mögliche Technologien entlang des Herstellungsprozesses auf. Für die relevanten Prozessschritte wie Wiegen, Ansetzen, Dispergieren, Komplettieren und Filtern werden Einsparmöglichkeiten für natürliche Ressourcen analysiert und vorgestellt.

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    • Industrielle biotechnologische Verfahren

      Mit Hilfe von industriellen biotechnologischen Prozessen ist es möglich, Güter des alltäglichen Lebens ressourcenschonender und nachhaltiger zu produzieren. Die Prozesskette Industrielle biotechnologische Verfahren visualisiert typische Schritte eines biotechnologischen Verfahrens und zeigt Einsparpotenziale für Material und Energie auf.

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    • Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik

      Die Prozesskomplexität im Herstellungsprozess beherrschen: Das ist eine der Herausforderungen der chemischen Produktionsverfahren. Die Grafik visualisiert beispielhaft einen chemischen Prozess und zeigt Verbesserungspotenziale für einzelne Schritte im Rahmen der Mess-, Steuer, und Regelungstechnik auf.

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    • Chemische Reaktionsverfahren

      Bei chemischen Reaktionsverfahren wird eine beträchtliche Menge an Rohstoffen und Energie eingesetzt. Die Prozessvisualisierung Chemische Reaktionsverfahren umfasst unterschiedliche Themen: Neben der Reaktorauswahl und -auslegung spielen vor allem die Reaktionsführung und -kontrolle, das Mischen, die Katalyse sowie der Wärmeaustausch eine entscheidende Rolle.

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    • Trennverfahren

      Aufgrund des beträchtlichen Rohstoff- und Energieaufwands sind Trennverfahren von hoher wirtschaftlicher Bedeutung in der chemischen Produktion. Optimierungen führen zu höheren Abscheide- und energetischen Wirkungsgraden. Diese Prozesskette stellt effiziente Trenntechnologien vor und beschreibt, wie mit Optimierungsmaßnahmen bei bestehenden Trennverfahren Material und Energie eingespart werden kann.

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    • Produktions­infra­struktur

      Einige Potenziale für Ressourceneffizienz sind unabhängig von der Branche. Wie sich grundsätzlich Material und Energie sparen lassen, wird bei dieser Prozessvisualisierung anhand einer modellhaften Produktions­infra­struktur gezeigt. Es werden dabei sowohl Industriethemen (blaue Datenpunkte) als auch Bauthemen (grüne Datenpunkte) adressiert.

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  • Basis-Check

    Erfahren Sie, wie Sie Materialverluste, die z. B. durch Nacharbeit in der Produktion entstehen, reduzieren und Ihren Gesamtenergieverbrauch senken können.

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  • Herstellung von Feinchemikalien

    Können Sie bei der Herstellung von Feinchemikalien Energie und Material einsparen? Machen Sie den Ressourcencheck. Lernen Sie zahlreiche Strategien und Maßnahmen kenn, um den Ressourcenverbrauch in Ihrer Produktion zu reduzieren.

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  • Herstellung von Farben und Lacken

    Nutzen Sie den Ressourcencheck und entdecken Einsparpotenziale für Energie und Material bei der Herstellung von Farben und Lacken. Sie erwartet ein umfangreiches Angebot Strategien und Maßnahmen zur Erhöhung der Ressourceneffizienz in Ihren produktionsverfahren.

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  • Industrielle biotechnologische Verfahren

    Mit Hilfe von industriellen biotechnologischen Prozessen ist es möglich, Güter des alltäglichen Lebens ressourcenschonender und nachhaltiger zu produzieren.

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  • Mess-, Steuer- und Regelungstechnik

    Die Prozesskomplexität im Herstellungsprozess beherrschen: Das ist eine der Herausforderungen der chemischen Produktionsverfahren. Machen Sie den Check und finden heraus, welche Vorteile die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik für den Ressourcenverbrauch bietet.

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  • Chemische Reaktionsverfahren

    Arbeiten Ihre Chemischen Reaktionsverfahren effizient? Machen Sie den Check und lernen Sie Maßnahmen und Methoden kennen, mit denen Sie Ihre Reaktionsverfahren verbessern können.

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  • Trennverfahren

    Trennverfahren sind sehr vielfältig und es gibt viele Möglichkeiten diese für die Reduktion des Energie- und Materialverbrauchs in Ihren Produktionsprozessen einzusetzen. Machen Sie den Check und lernen Sie Maßnahmen und Methoden kennen, wie Sie Trennverfahren effizient in Produktionsprozessen einsetzen.

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    Analysieren Sie das Umfeld Ihrer Fertigung, z. B. Beleuchtung, Klima-/ Wärmetechnik, Druckluft, Bauteilreinigung, Abfall- und Kreislaufführung, und lernen Einsparpotenziale kennen.

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  • Herstellung von Feinchemikalien

    In der Prozessvisualisierung Herstellung von Feinchemikalien ist anhand der einzelnen Produktionsschritte und -elemente systematisch dargestellt, an welchen Punkten im Produktionsprozess Material und Energie gespart werden können. Die Prozessvisualisierung ist dynamisch angelegt und wird kontinuierlich mit neuen Inhalten gefüllt.

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  • Herstellung von Farben und Lacken

    Wie können Farben und Lacke steigenden Ansprüchen gerecht werden und gleichzeitig möglichst Ressourcen sparend hergestellt werden? Diese Prozesskette Herstellung von Farben und Lacken zeigt mögliche Technologien entlang des Herstellungsprozesses auf. Für die relevanten Prozessschritte wie Wiegen, Ansetzen, Dispergieren, Komplettieren und Filtern werden Einsparmöglichkeiten für natürliche Ressourcen analysiert und vorgestellt.

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  • Industrielle biotechnologische Verfahren

    Mit Hilfe von industriellen biotechnologischen Prozessen ist es möglich, Güter des alltäglichen Lebens ressourcenschonender und nachhaltiger zu produzieren. Die Prozesskette Industrielle biotechnologische Verfahren visualisiert typische Schritte eines biotechnologischen Verfahrens und zeigt Einsparpotenziale für Material und Energie auf.

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  • Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik

    Die Prozesskomplexität im Herstellungsprozess beherrschen: Das ist eine der Herausforderungen der chemischen Produktionsverfahren. Die Grafik visualisiert beispielhaft einen chemischen Prozess und zeigt Verbesserungspotenziale für einzelne Schritte im Rahmen der Mess-, Steuer, und Regelungstechnik auf.

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  • Chemische Reaktionsverfahren

    Bei chemischen Reaktionsverfahren wird eine beträchtliche Menge an Rohstoffen und Energie eingesetzt. Die Prozessvisualisierung Chemische Reaktionsverfahren umfasst unterschiedliche Themen: Neben der Reaktorauswahl und -auslegung spielen vor allem die Reaktionsführung und -kontrolle, das Mischen, die Katalyse sowie der Wärmeaustausch eine entscheidende Rolle.

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  • Trennverfahren

    Aufgrund des beträchtlichen Rohstoff- und Energieaufwands sind Trennverfahren von hoher wirtschaftlicher Bedeutung in der chemischen Produktion. Optimierungen führen zu höheren Abscheide- und energetischen Wirkungsgraden. Diese Prozesskette stellt effiziente Trenntechnologien vor und beschreibt, wie mit Optimierungsmaßnahmen bei bestehenden Trennverfahren Material und Energie eingespart werden kann.

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  • Produktions­infra­struktur

    Einige Potenziale für Ressourceneffizienz sind unabhängig von der Branche. Wie sich grundsätzlich Material und Energie sparen lassen, wird bei dieser Prozessvisualisierung anhand einer modellhaften Produktions­infra­struktur gezeigt. Es werden dabei sowohl Industriethemen (blaue Datenpunkte) als auch Bauthemen (grüne Datenpunkte) adressiert.

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Publikationen zum Thema „Chemie- und Verfahrenstechnik“

Studien

Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz

Immer mehr Unternehmen setzen künstliche Intelligenz (KI) in der Produktentwicklung und Produktion ein. Wie die KI den Verbrauch von Material und Energie reduzieren kann, wird in dieser Studie untersucht.

  • Studien
Das Bild zeigt ein weißes Gesicht links und die Zeichnung eines Baums rechts im Bild. Die linke Hälfte des Baums stellt digitale Äste dar und die rechte Hälfte trägt natürliche Blätter.© VDI ZRE / Julia Zschiedrich

Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 – Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes

Die digitale Transformation in der industriellen Produktion bietet erhebliche Potenziale zur Steigerung von Material- und Energieeffizienz in Unternehmen. Gleichzeitig benötigen die eingesetzten Technologien der Digitalisierung auch selbst Ressourcen.

  • Studien
Das Bild zeigt eine Mindmap, in deren Mitte 4.0 zu lesen ist. An den Enden der Arme sind verschiedene Icons zu sehen, die für industrielle Produktion stehen.© VDI ZRE

Analyse von Ressourceneffizienzpotenzialen in KMU der chemischen Industrie

Obwohl das Innovationsniveau der chemischen Industrie in Deutschland bereits sehr hoch ist, lassen sich insbesondere in kleinen und mittleren Unternehmen noch Potenziale für Material- und Energieeinsparungen finden. Dies ist eines der Ergebnisse der Studie.

  • Studien
Das Bild zeigt die Illustration eines Arbeitsprozesses einer Chemieanlage.© Sebastian Kanzler, nach RULAND Engineering & Consulting GmbH

Kontakt

Bei Fragen zum Thema „Chemie- und Verfahrenstechnik“ helfen wir Ihnen gerne weiter.

Tel.: +49 (0)30 2759506-505

E-Mail: zre-industrie@vdi.de