Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen
Betriebsinterne Recyclingprozesse können Materialien bzw. Stoffe im Kreislauf führen. Materialverluste und Ausschüsse der im Prozess verarbeiteten Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe, können durch innerbetriebliche Kreislaufführung erneut als Input für die Produktion verwendet werden.
Das Ziel der innerbetrieblichen Kreislaufführung ist die Förderung der Wiederverwendung bzw. Wiederverwertung von Stoffen, die zur Herstellung eines Produkts benötigt werden. Es kommen Betriebsstoffe infrage, die sich ohne eine Aufarbeitung wieder für denselben Zweck einsetzen lassen, aber auch Materialverluste und Ausschüsse der im Prozess verarbeiteten Roh- und Hilfsstoffe, die nach einer Aufarbeitung erneut als Input für die Produktion verwendet werden können. . Bei der Implementierung von Kreislaufführungsstrategien ist aus ökonomischer sowie ökologischer Sicht zu beachten, dass der betriebene ökonomische sowie ökologische Aufwand, unter dem der Nutzung von Primärrohstoffen liegt.*
VDI Zentrum Ressourceneffizienz. Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen. ressource-deutschland.de. (Online) (Zitat vom: 12.02.2020).
Ausschüsse entstehen in der Produktion aufgrund von Qualitätsabweichungen zwischen dem Output der Prozesse und den Anforderungen an das (Teil-)Produktergebnis seitens der Konstruktion. Als geplanter Verlust wird der Anteil des Rohmaterials bezeichnet, der technisch bedingt durch Formänderung des Materials anfällt und nicht in das finale Produkt eingeht. Beide Arten von verschwenderischen Stoffströmen innerhalb des Produktionsprozesses sind unerwünscht, jedoch nur zu einem gewissen Grad vermeidbar. Innerbetriebliche Kreislaufführung kann daher dabei helfen, diese nicht produktiv nutzbaren Materialien wieder in den Prozess zurückzuführen. Der Vorteil bei diesen Stoffen (v. a. bei Halbzeugen oder Halbfabrikaten) besteht darin, dass sie zumeist sortenrein vorliegen und deshalb relativ leicht rezyklierbar sind.*
VDI Zentrum Ressourceneffizienz. Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen. ressource-deutschland.de. (Online) (Zitat vom: 12.02.2020).
Werden hingegen Komponenten oder ein finales Produkt durch die Qualitätssicherung ausgemustert, liegt eine Sortenreinheit von Rohstoffen zumeist nicht mehr vor.
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Recycling von sortenreinen Stoffen in der Umsetzung
Innerbetriebliche Kreislaufführung von Aluminium
Sehr groß ist das Recyclingpotenzial in der Metallindustrie. Dort kann
entstehender Ausschuss, wenn er richtig gesammelt wird, wieder
eingeschmolzen werden. Ein gutes Beispiel hierfür liefert die OTTO FUCHS
AG, die in der Metallverarbeitung tätig ist. Der Unternehmensstandort
in Meinerzhagen verarbeitet in erster Linie unterschiedliche
Aluminiumwerkstoffe. Das Material wird in einer hauseigenen
Stranggießerei hergestellt. Rund 80 % des eingesetzten Aluminiums und
der eingesetzten Aluminiumlegierungen werden dabei aus
Rücklaufmaterialien des internen Fertigungsprozesses (z. B. Graten,
Pressresten oder Spänen) gewonnen. Für das im Recyclingprozess
hergestellte Sekundäraluminium werden nur noch 5 % der ursprünglich
eingesetzten Energie aufgewandt, ohne dass dabei Qualitätsverluste
entstehen. Der Betrieb verwendet dabei Zweikammeröfen nach neuester
Bauart, um die Energie- und Ressourceneffizienz zu erhöhen. Durch das
Wiederverwenden von Ausschuss vermeidet der Betrieb im Durchschnitt fünf
LKW-Transporte von Rücklaufmaterial pro Woche und spart insgesamt ca.
9.000 Tonnen CO2 pro Jahr ein.
Literatur:Metalle pro Klima (kein Datum -a-): Aluminium-Recycling am Standort Meinerzhagen führt Metall effizient zurück in den Kreislauf. Metalle pro Klima – eine Unternehmensinitiative in der Wirtschaftsvereinigung Metalle e.V.
Betriebsinternes Recycling von Zink
Ein weiteres gutes Beispiel für betriebsinternes Recycling bietet das
Verzinkungsunternehmen Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG.
Primärzink ist ein teurer Rohstoff und Zink in Reststoffen verursacht
Kosten bei der Entsorgung. Zudem ist die Primärproduktion von Zink sehr
energieaufwändig. Bei der Verzinkung von Stahl fallen Zinkaschen als
festes Reaktionsprodukt aus Flussmittelsalzen, Filterstaub (als
Verbrennungsprodukt) und Hartzinken an, das sich am Boden des
Verzinkungskessels ablagert. Diese Rückstände sammelt das Unternehmen
und schmilzt sie wieder in hochwertiges Zink ein. So können jährlich ca.
700 Tonnen Zink aus rezykliertem Material zurückgewonnen werden.
Wiederverwertung von Baurückständen
Auch im Baugewerbe gibt es ein hohes Recyclingpotenzial. So bieten
einige Baufirmen neben ihren üblichen Dienstleistungen auch
unterschiedliche Wiederverwertungs- bzw. Wiederverwendungsmöglichkeiten
von Bauschutt und Ähnlichem an. Ein Beispiel ist das Bauunternehmen
Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG. Das
Unternehmen ist spezialisiert auf den Straßen- und Tiefbau. Zusätzlich
bietet es die Wiederverwertung unterschiedlichster Baurückstände an. Das
entstehende Material liefert es entweder an andere Unternehmen oder
verwendet es für eigene Bauprojekte. Dabei kommt eine eigene
Recyclinganlage zum Einsatz, die Asphalt, Beton, Bauschutt und andere
Baustoffe wiederverwerten kann. Mobile Brech- und Siebanlagen helfen,
die Rohstoffe zügig zu verarbeiten. Das Unternehmen betreibt zudem
eigene Bodendeponien. Dort werden unbelastete Böden angenommen und für
unterschiedliche Projekte wieder zur Verfügung gestellt.
Eine größere Herausforderung als das Recycling sortenreiner Rohstoffe stellt das Recycling von Stoffgemischen dar. Diese fallen oftmals als Nebenprodukte innerhalb der Produktionsprozesse an. Die Entsorgung dieser teils umwelt- und/oder gesundheitsschädlichen Substanzen als Sondermüll ist aufwändig und teuer. Kreislaufführung kann hier dabei helfen, Abfälle zu vermeiden und zusätzlich Kosten für die Neubeschaffung der Produktionsinputs zu verringern. Die hierfür notwendigen Aufbereitungsprozesse dienen dazu, Stoffe so weit wie möglich voneinander zu trennen und aufzureinigen.*
VDI Zentrum Ressourceneffizienz. Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen. ressource-deutschland.de. (Online) (Zitat vom: 12.02.2020).
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Recycling von Stoffgemischen in der Umsetzung
Mikrobielles Verfahren zur Rückgewinnung von Schwermetallen
Mittlerweile gibt es innovative Verfahren, die helfen, Stoffgemische zu
trennen und aufzuarbeiten. So haben Wissenschaftler der Universitäten
Oldenburg und Bremen ein mikrobielles Verfahren zur Rückgewinnung von
Schwermetallen (vor allem Kupfer) aus Galvanikschlämmen entwickelt.
Dabei werden die Metalle mit Hilfe von Eisen und Bakterien ohne
Chemikalienzusatz aus den Abwässern herausgelöst. Das Schwermetall liegt
nach der Behandlung in elementarer Form vor, kann also eingeschmolzen
und wiederverwertet werden. Eingesetzt wird das Verfahren unter anderem
beim Unternehmen Straschu Leiterplatten. Dort konnten mithilfe dieser
Technik etwa 80 % des überwachungsbedürftigen Galvanikschlamms
vermieden, und damit 50 % der ursprünglichen Entsorgungskosten
eingespart werden.
Kreislaufführung von Phenol
Ein weiteres gutes Beispiel ist das Recycling von Phenol zur Herstellung von Polycarbonaten. Das Unternehmen Lanxess produziert in Mannheim Chemikalien, die als Ausgangsstoff zur Herstellung von Polycarbonaten dienen. Als einer der Inputs in den Prozess wird hier Phenol verwendet, welcher verfahrensbedingt im Überschuss eingesetzt wird. Demnach reagiert nur ein Teil der zugegebenen Phenolmenge zu dem gewünschten Produkt. Der nichtumgesetzte Phenolanteil liegt am Reaktorausgang noch unverbraucht im Reaktionsgemisch vor und könnte prinzipiell zurückgewonnen werden. Bisher war dies jedoch schwierig, da in den Prozessabwässern auch andere Stoffe, wie z. B. weitere Alkohole, enthalten sind. Daher mussten die Abwässer aufgrund der Toxizität von Phenol als Sondermüll entsorgt werden. Die Herausforderung am Standort Mannheim bestand darin, ein Verfahren zu entwickeln, um den Phenolstoffkreislauf zu schließen, ohne dabei die gegebenen Anlagen grundlegend verändern zu müssen. In dem entwickelten Verfahren basierend auf einem Destillationsprozess, können jährlich 150 Tonnen Phenol eingespart werden. Außerdem konnten kontaminierte Abfälle im Umfang von 150 Tonnen vermieden werden, wodurch eine Einsparung von Entsorgungskosten von bis zu 30.000 Euro ermöglicht wurde.
Rückgewinnung von Schleiföl
Während der Metallbearbeitung finden an diversen Standorten der
Schaeffler Gruppe Schleifprozesse statt, bei denen entweder Öl oder eine
Emulsion als Kühlschmierstoff zum Einsatz kommt. Bei der Pflege dieser
Kühlschmierstoffe in zentralen Reinigungs- und Filteranlagen fällt
regelmäßig sogenannter Schleifschlamm als Abfallprodukt an. Im Schlamm
enthalten sind üblicherweise Stahlreste, Schmutz, Schleifscheibenabrieb
und Öl bzw. Emulsion. Im herkömmlichen Verfahren wurden die
Schleifschlämme in großen Behältern aufgefangen und von
Entsorgungsdienstleistern entgegengenommen, mit Stahlspänen versetzt und
in Hochöfen eingeschmolzen, sodass besonders bei sehr ölhaltigen
Abfällen viel wertvolles Material verloren ging und teuer wieder
eingekauft werden musste. Das Verfahren wurde nun verbessert, sodass der
Ölaustrag stark reduziert werden konnte. In Brikettieranlagen wird der
Schlamm jetzt zu zylindrischen Briketts zusammengepresst, sodass das Öl
abgesondert und aufgefangen wird. Lediglich 10 bis 15 % des Öls bleiben
im Schlamm zurück. Das restliche, rückgewonnene Öl kann nachfolgend
wieder im Schleifprozess Anwendung finden und wird somit im Kreis
geführt. Ein weiterer Vorteil besteht in der Halbierung der
Entsorgungsmenge des Schleifschlammes. Bei einer Neuanlage aus dem Jahr
2007 betrug die jährliche Einsparung ca. 600.000 Euro gegenüber einer
Investition von 400.000 Euro. Die Amortisationszeit machte somit weniger
als ein Jahr aus.
Auch Frischwasser ist eine wertvolle Ressource. Deshalb gibt es viele Ansätze für die Mehrfachnutzung (vgl. Kaskadennutzung) oder die Kreislaufführung von Prozesswässern. Bei der Mehrfachnutzung von Wasser wird differenziert zwischen einfacher Mehrfachnutzung ohne Aufbereitung (das Prozesswasser wird ohne jegliche Behandlung im Betrieb mehrfach benutzt und dann als Abwasser entsorgt) und Mehrfachnutzung mit Aufbereitung (das benutzte Prozesswasser wird aufbereitet und wieder als Prozesswasser im Betrieb benutzt und dann als Abwasser entsorgt). Bei der Kreislaufführung wird zwischen drei Kategorien unterschieden. Bei der dezentralen Kreislaufführung wird das benutzte Prozesswasser direkt aufbereitet und zur gleichen Fertigungsstufe zurückgeführt. Bei der zentralen Kreislaufführung wird das Wasser aus mehreren Fertigungsstufen gesammelt, aufbereitet und anschließend als Prozesswasser wieder verwendet. Es fällt dabei kein Abwasser an. Zuletzt lässt sich die Mehrfachnutzung noch mit der Kreislaufführung kombinieren. Die Prozesswässer werden mehrfach genutzt (mit oder ohne Aufbereitung) und danach gesammelt, aufbereitet und wieder als Prozesswässer verwendet. Auch hier fällt kein Abwasser an.*
Stiefel, Rolf. Abwasserrecycling und Regenwassernutzung. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014. ISBN 978-3-658-01040-9. S. 40.
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Kreislaufführung von Wasser in der Umsetzung
Mehrfachwassernutzung in der Verzinkung
Ein gutes Beispiel für
die Mehrfachnutzung ohne Aufbereitung ist das Werk Rheinzink. Das Werk betreibt
unter anderem eine Gießmaschine, in der aus flüssigen Bauzinklegierungen ein
fester Gussstrang erzeugt wird. Dieser Gussstrang muss nach dem Verlassen der
Maschine mit Wasserdüsen heruntergekühlt werden, bevor das fertige Halbzeug
gewalzt werden kann. Anstatt das Kühlwasser nach einmaliger Nutzung wieder in
Kühltürme abzuleiten, wird es aufgefangen und nochmals zur Kühlung verwendet.
Nach der Nutzung wird es durch ein Abweisblech in eine Wanne geführt, von der
es direkt wieder in die Spritzdüsen gelangt. Durch die Mehrfachnutzung konnte
der jährliche Wasserverbrauch im gesamten Werk um 10.000 m3 pro Jahr gesenkt
werden.
Weitere Kreislaufführungsstrategien