Nachhaltiger Umgang mit Wasser 2.0 - Responsible-Care-Wettbewerb 2020: Preisverleihung - VCI
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© Hans F. Daniel Nachhaltiger Umgang mit Wasser 2.0 Responsible-Care-Wettbewerb 2020: Preisverleihung
Referenten für den VCI
Dr. Gerd Romanowski (VCI) Dr. Thomas Kullick (VCI)
Geschäftsführer Bereich Umweltschutz,
Wissenschaft, Technik und Anlagensicherheit,
Umwelt Verkehr
romanowski@vci.de kullick@vci.de
© Hanakaz1991/stock.adobe.com
Tel: 069-2556-1481 Tel: 069-2556-1445
2 08.05.2020Preisträger
Patrik Stenner Dipl. Ing. (FH) Pauline du Preez Edith Ober
(Evonik Operations GmbH) Christoph Bojer (Sasol GmbH) (für die SystemKosmetik GmbH)
Head of Exploration & (Nouryon Industrial Chemicals GmbH) Project Engineer Technology Umweltingenieurbüro
Electrochemistry | Process Site Responsible Engineer Development Edith Ober
Technology & Engineering Produktion / Industrial Chemicals
Pauline.duPreez@de.sasol.com edith-ober@t-online.de
patrik.stenner@evonik.com Christoph.bojer@nouryon.de
© Hanakaz1991/stock.adobe.com
3 08.05.2020Hinweise zum Ablauf des Webinars
Alle Teilnehmer befinden sich im Zuhörermodus
Nach dem Webinar kann die Präsentation in VCI-
Online herunterladen werden.
Fragen können Sie während des gesamten
Webinars in das Fragenfeld für die Frage &
Antwort-Runde am Schluss eingeben.
Präsentation und Mitschnitt stehen im Anschluss
auf www.vci.de zum Download bereit
Präsentation steht auch unter „Unterlagen“
4Agenda
1
Aktuelles aus der
2 3
Wassergesetzgebung und Preisverleihung und
anschließende Diskussion Laudatio Projektvorstellung
4
Fragen und Antworten
5 08.05.2020Die Chemie weiß um Kostbarkeit der Ressource Wasser
Wasser hatte schon immer eine besondere Bedeutung für die chemisch-pharmazeutische
Industrie − alle großen Chemiestandorte wurden an Flüssen gegründet
Transportweg
Versorgung mit Rohstoff „Wasser“
Große Anstrengungen der Branche führten zur Reduzierung der
benutzten Wassermenge
eingetragenen Stoffe (Schwermetalle,
organische Substanzen, Phosphate …)
© BASF SE
Fazit: Deutliche Verbesserung der Wasserqualität
in Deutschland seit den 70er Jahren
7 © BASF/SEBerichte in Medien widersprüchlich und für „Normalbürger“ nicht überschaubar!
Quelle: Umweltbundesamt
Quelle: energie-umwelt.ch; Oktober 2014
8
Quelle: Stiftung Warentest; 7/2019Aktuelle Herausforderungen für die Branche: Klima
© Mr.Stock/stock.adobe.com
Klimawandel:
Hohe Gewässertemperaturen und Transportproblemen
niedrige Wasserstände führen zu: Beschränkung der Entnahme steigenden
Stoffkonzentrationen bei gleicher Fracht ….
Starkregen, Überschwemmungen
9Aktuelle Herausforderungen für die Branche: Diskussion
Debatte über industrielle Produktion und
Produkte:
Klagen von Umwelt-NGO und …
… Beschwerden von Anwohnern gegen laufenden
Betrieb und neue Anlagen
Anlagen-Genehmigungen durch Behörden wird
schwieriger
Produkte der chemisch-pharmazeutischen
Industrie werden kritisch bewertet
Wegen hoher Wassertemperaturen und -Knappheit
immer mehr Verteilungsfragen
© eccolo/stock.adobe.comAktuelle Herausforderungen für die Branche: Resultat
Ansprüche an die Qualität des gereinigten Abwassers (Stoffe, Mikroplastik, Wärme, Keime …) steigen
Akute Probleme bei der Trinkwasserversorgung verschärft Diskussion
Steigende Verteilungskämpfe um Ressource Wasser:
Konkurrierende Nutzungen von Bürgern, Landwirtschaft und Industrie im „Corona-Sommer 2020“
© H_Ko/stock.adobe.comAktuelle Diskussionen zum Umgang mit Wasser: Gute Ideen sind immer gefragt
Stoffreduktion durch
Teilstrombehandlung / prozessintegrierte Maßnahmen (Anhang 22)
Verringerung des Austrags von Mikroplastik
intelligente Applikationstechniken für Endkunden (z.B. Ersatz von Wirkstoffsalben durch Pflaster)
Chemie ist Problemlöser für Dritte
Verbesserte Produkte für Endkunden und gewerbliche/industrielle Anwendungen
(z.B. verzögerte Freisetzung eines Wirkstoffes über einen längeren Zeitraum)
Trinkwasseraufbereitung
© Jeriko/stock.adobe.com
12Fragen und Antworten
© tostphoto/stock.adobe.com2 Laudatio © MQ-Illustrations/stock.adobe.com
Mitglieder der Bundesjury Dr. Heinrich Lochte aus dem Bundeswirtschaftsministerium, der Dr. Winfried Horstmann, vertreten hat Dr. Michael Reubold vom CHEManager Gertrud Sahler aus dem Bundesumweltministerium Xaver Schmidt von der IG BCE Prof. Ferdinand Schüth aus dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Dr. Wolfgang Große Entrup, VCI-Hauptgeschäftsführer Dr. Gerd Romanowski, VCI-Geschäftsführer Wissenschaft, Technik und Umwelt 15
Preisverleihung und Projektvorstellung
3
Mittelstandspreis
© スタジオサラ/stock.adobe.comRESPONSIBLE-CARE-WETTBEWERB 2020
Thema: Nachhaltiger Umgang mit Wasser
17Wie lässt sich eine Überbelastung der kommunalen Kläranlage
durch Produktionsabwasser aus der Kosmetikherstellung vermeiden?
Begleiten Sie uns, wir erläutern Ihnen die Hintergründe und zeigen auf, wie durch
gezielte innerbetriebliche Abwasservorbehandlung die Umwelt geschützt und
die kommunale Kläranlage maßgeblich entlastet wird.
18Die Firma
SystemKosmetik GmbH ist ein zertifiziertes Familienunternehmen mit über 120 Mitarbeitern.
Seit über 30 Jahren Kosmetik-Hersteller für private Label- und Markenprodukte. Das beinhaltet
den gesamten Entwicklungs- und Herstellprozess bis hin zum Versand der Endprodukte.
Die Produktion erfolgt nach
der Kosmetik-GMP
(gute Herstellpraxis)
DIN EN ISO 22716
19
Firmengebäude mit ProduktionshalleAusgangslage / Hintergrund
Vor Beginn der Errichtung des Betriebes wurden ordnungsgemäße
Baupläne nach Vorgaben der EWS eingereicht.
Diese sahen einen Fettabscheider vor, mit dem das Abwasser aus der
Kosmetikproduktion vorbehandelt werden sollte.
Es wurde jedoch bei der Genehmigung nicht berücksichtigt, dass
herkömmliche Fettabscheider für Abwässer der Kosmetik
produzierenden Industrie bei weitem nicht geeignet sind.
20Anforderungsanalyse
Es wurde festgestellt, das die Behandlung des Abwasser
aus der Kosmetik-Herstellung in einem
Fettabscheider/Schlammfänger nicht möglich ist.
Gründe:
1. Das Abwasser ist zu warm/zu heiß
2. Das Abwasser ist sehr hoch belastet (im Vergleich zu
herkömmlichem Haushaltsabwasser)
3. Das Abwasser ist eine Emulsion (Fette/Tenside)
Eine Abscheidung von Emulsionen ist jedoch
rein physikalisch in der Fettabscheideanlage
nicht möglich
21Lösungsweg – Flotations Versuchsreihen
Fällungs- und Flockungsversuche bei einem Anlagebauer
Begleitet durch Analysen Rohabwasser und behandelt
Flotation: Ein Verfahren zur Abtrennung von Schwimmstoffen die leichter als Wasser sind
Rohabwasser Reaktion mit Einlauf
Flockenhilfsmittel Flotationsanlage
und Flockenmittel
22Lösungsweg – Analysen
Probenahme 09.06.2020
Parameter Abwasser Abwasser Reinigungs Bemessungswert
unbehandelt behandelt leistung (%) häusliches
Rohabwasser
CSB (mg/l) 14000 4100 70,71 600 - 800
BSB5 (mg/l) 7020 2600 62,96 200 - 400
CSB/BSB5 1,99 1,57 3,5 - 4,2
abf. Stoffe (mg/l) 12400 45 99,64
lip. Stoffe (mg/l) 1900 66 96,53 300
Tenside anionisch (mg/l) 38,4 3,2
Tenside n. ionisch (mg/l) 3,2 2,2 92,29 in der Summe 40
Tenside kationisch (mg/l)Flotationsanlage
Schlammentwässerung
Behälter Flockungs- und
Flockungshilfsmittel
24So funktioniert´s - Abwasseraufbereitung
Misch- und Ausgleichsbecken + Flotation + Schlammentwässerung
• Vergleichmäßigung des Abwassers
• Rührwerke halten das Abwasser homogen
• Überdosierung kann so vermieden werden
25Fazit zum Betrieb der Flotationsanlage
• Abwasser organisch biologisch besser
abbaubar wie häusliches Abwasser
• Lipophile Stoffe unter dem Richt-
(Grenz)wert von 300 mg/l (DWA M 115,
Teil 2)
• Zuverlässige und stabile
Reinigungsleistung
26Fazit zum Betrieb der Flotationsanlage
• Reinigungsleistung Tenside lip. Stoffe
(85 % Quantil) 95,0 %
• Reinigungsleistung alle Parameter (85 %
Quantil) 84,0 %
• Tenside, lipophile Stoffe fördern
Wachstum von Fadenbakterien bedeutet
• Schwimmschlamm, Grenzwerte KA
gefährdet - was vermieden wird, da
• Diese Stoffe niedriger sind deutlich
niedriger als im häuslichen Abwasser
27Herzlich danken wir allen beteiligten Mitarbeitern, Firmen und Unterstützern, ohne die das heraus- fordernde Projekt nicht umsetzbar gewesen wäre. Allen voran möchten wir uns besonders herzlich bei Frau Ober (Dipl.-Chem.-Ing.) bedanken, sie hat das Projekt federführend vorangetrieben und ihr wertvolles Know-how in die Anlage fließen lassen. Beteiligte Firmen: • Umweltingenieurbüro Edith Ober (Dipl.-Chem.-Ing.) e.K in 83558 Maitenbeth • Steindsorfer Technology GmbH in 75053 Gondelsheim • Omitron GmbH in 86316 Friedberg • Wastewater Solution Group GmbH in 4672 Bachmanning-A
Preisverleihung und Projektvorstellung
3
3. Platz
© スタジオサラ/stock.adobe.comAbwasserfreies Chemiewerk – keine Utopie mehr! VCI-Responsible-Care-Wettbewerb 2020
Unsere Vision
Abwasserfrei bis 2035
Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 31Zeitstrahl Abwasserreduktion
Jahresschmutzwassermenge in m³/a
130.000
50.000 28.000 0
2015 2018 2023 2035
Responsible Care Wettbewerb NRW 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 32Innovativ
alt Ausschleusung von Sole
Hg-Elektrolyse ins Abwasser
Solekreislauf
Chlor-Alkali-Elektrolyse neu Optimaler Einsatz von
Wasser in Kreisläufen
Membranelektrolyse
Abwasserreduktion
auf < 0,5 m³/h
Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 33Simpel, aber effektiv
alt Abwasser
Nicht verunreinigte
Laborproben
neu zurück in den Prozess
Abwasserreduktion
Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 34Eine Lösung – zwei Vorteile
alt Abwasser
Leicht bis kaum Recycling in
verunreinigte Prozessströme neu vorhandenen Prozessen
Trinkwassereinsparung
(€)
Abwasserreduktion
(€)
Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 35Nouryon – Ihr Partner in unverzichtbarer Chemie für eine nachhaltige Zukunft Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Preisverleihung und Projektvorstellung
3
1. Platz
© スタジオサラ/stock.adobe.comEinsparung von Wasser und Reduzierung von Abwasser durch Substitution der Ringflüssigkeit in einer Vakuumanlage VCI-Responsible-Care-Wettbewerb 2020: Nachhaltiger Umgang mit Wasser Copyright ©, 2020, Sasol
Einsparung von Wasser und
Reduzierung von Abwasser durch
Substitution der Ringflüssigkeit
in einer Vakuumanlage
Wer sind wir?
Projektbeschreibung
Zusammenfassung & Ausblick
Copyright ©, 2020, Sasol
39Wer sind wir?
● Die Sasol-Standorte in Deutschland gehören zur südafrikanischen Sasol-Gruppe, die mit über 30.000 Beschäftigten in 31 Ländern einer
der bedeutendsten Chemie- und Energiekonzerne weltweit ist.
● Sasol in Deutschland betreibt insgesamt drei Werke (Brunsbüttel, Hamburg, Marl)
● Sasol Germany GmbH in Brunsbüttel:
● Fettalkohole
● Anorganische Spezialchemikalien, insbesondere hochreine und ultrahochreine Aluminiumoxide und -oxidhydrate
● 765 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind am Standort Brunsbüttel beschäftigt (Stand September 2020)
Copyright ©, 2020, Sasol
40Einsparung von Wasser und
Reduzierung von Abwasser durch
Substitution der Ringflüssigkeit
in einer Vakuumanlage
Wer sind wir?
Projektbeschreibung
Zusammenfassung & Ausblick
Copyright ©, 2020, Sasol
41Projektbeschreibung
1. Einführung
● Ziel der Nachhaltigkeit
● Betrachtung und Analyse des (Ab-)Wasserhandling/-managements
1. am Standort im Rahmen einer Projektgruppe mit dem Ziel
Ökologie ● den Wasserverbrauch und die Abwassermengen zu reduzieren,
● Kühl- und Abwasser effizient wiederzuverwenden
● und die eingeleitete Abwasserfracht zu verringern
● Projekt Guerbet-Anlage
2. 3.
Wirtschaft Soziales
Copyright ©, 2020, Sasol
42Projektbeschreibung
2. Ausgangslage
Linearer n-Alkohol
Projekt Guerbet-Anlage: Dimerisierung
● Produktion von einfach verzweigten Alkoholen (Dimeralkohole, „ISOFOL®“) der Kettenlänge C12+
aus linearen Fettalkoholen (Monomeralkohole) über Guerbet-Prozess Reaktion
● Druckerzeugung durch Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen mit Wasser als Ringflüssigkeit
● Kontaminierung der Ringflüssigkeit durch Mitriss von organischen Verbindungen Destillation
-> Erhalt der Leistungsfähigkeit der Vakuumanlage nur durch ständige Zugabe von Frischwasser
● mit organischen Verbindungen beladenes Wasser gelangt in das Chemieabwassernetz des Werkes Roh-Alkohol
● ca. 32.000 m³/a Abwasser allein in diesem Produktionsabschnitt
Fraktionierung
ISOFOL®
Copyright ©, 2020, Sasol
43Projektbeschreibung
3. Umstellung der Ringflüssigkeit
● 2019: Umstellung der Ringflüssigkeit bei 4 von 5 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen auf organische Ringflüssigkeit
● organische Ringflüssigkeit: Kopfprodukt (Monomer/Dimer-Gemisch) aus der Dimer-Destillationskolonne
● Kopfprodukt wird teilweise durch die Vakuumanlagen geführt, bevor es den Prozess verlässt, um vermarktet zu werden.
● Umstellung bei 1 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe und 1 Flüssigkeitsring-Abgasverdichter aufgrund Prozessführung nicht möglich, Betrieb
weiterhin mit Wasser -> Restmenge an Abwasser verbleibt
Copyright ©, 2020, Sasol
44Projektbeschreibung
4. Ergebnisse
Abwassermenge [m³]
4.000
3.000
2.000
1.000
Inbetriebnahme
0
Jan 19 Feb 19 Mrz 19 Apr 19 Mai 19 Jun 19 Jul 19 Aug 19 Sep 19 Okt 19 Nov 19 Dez 19 Jan 20 Feb 20 Mrz 20 Apr 20 Mai 20 Jun 20 Jul 20
Copyright ©, 2020, Sasol
45Projektbeschreibung
4. Ergebnisse
Abwassermenge [1.000 m3]
40
● Durchschnittlicher Wasser-Verbrauch:
34,778 ● ca. 32.000 m³ pro Jahr vor Inbetriebnahme
33,51927273
● ca. 6.000 m³ für das Finanzjahr 2020
30
● ca. 81% Einsparung an Wasser bzw. Abwasser pro Jahr
25,93527273
in diesem Bereich
● ca. 8 % bezogen auf die gesamte Chemieabwassermenge
20 des Werkes
● Insgesamt Reduzierung der organischen Belastung im Abwasser
● Senkung der Ausgaben für Frischwasserbezug und
10 Abwasserkosten
4,5564
0 0
0
2017 2018 2019
vor Inbetriebnahme nach Inbetriebnahme
Copyright ©, 2020, Sasol
46Einsparung von Wasser und
Reduzierung von Abwasser durch
Substitution der Ringflüssigkeit
in einer Vakuumanlage
Wer sind wir?
Projektbeschreibung
Zusammenfassung & Ausblick
Copyright ©, 2020, Sasol
47Zusammenfassung & Ausblick
2.500
● Einsparung von Wasser bzw. Abwasser: ca. 2.200 m³/Monat
2.000
● Entspricht ungefähr dem monatlichen Wasserverbrauch
von 150 4-Personen-Haushalten (2.286 m3; tägl. Pro-Kopf-Verbrauch:
127 Liter in Deutschland; Quelle: www.statista.de) 1.500
● Prüfung der Umsetzbarkeit in anderen Sasol-Werken, z.B.
m3
in den USA
1.000
500
0
monatlicher Wasserverbrauch
von 150 4-Personen-
Haushalten
durch Projekt eingesparte
Wasser-/Abwassermenge pro
Monat
Copyright ©, 2020, Sasol
48Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! VCI-Responsible-Care-Wettbewerb 2020: Nachhaltiger Umgang mit Wasser Copyright ©, 2020, Sasol
Preisverleihung und Projektvorstellung
3
1. Platz
© スタジオサラ/stock.adobe.comUnter Strom:
Sauberes Wasser dank
Elektrostatik
2.10.2020 / Patrik Stenner, Silke Suhr,
Yikalo Tecle
51Motivation
Ausfällung von Mikroplastik mit Chemikalien
Viele Abwässer enthalten Mikroplastik,
welches sich nur durch Ausfällung mit
Chemikalien abtrennen lässt.
Das Mikroplastik ist dann mit der Chemikalie
vermischt und lässt sich nicht mehr
wirtschaftlich recyceln und wird verbrannt.
Abwasser unbehandelt Abwasser nach der Fällung
mit Chemikalien
Quelle: Delta-Umwelt.com
52Idee – Elektrische Felder zum Abtrennen der Mikroplastik
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53Mikroplastik – Abscheidung im elektrostatischen Feld
Erste Handversuche
Mikroplastik-Partikel (Bsp. PMMA) bewegen im Labor waren
sich sehr schnell in elektrischen Feldern. vielversprechend.
Aufgrund ihrer negativen Oberflächenladung
wandern sie zur positiven Elektrode (Anode).
PVC-Zelle
.
Elektroden
Mikroplastik
abgeschieden auf der
Elektrode
54Abscheidemechanismus
Durch pH-Verschiebung haften die Partikel an der Elektrodenoberfläche
Wasserspaltung:
▪ Spaltung des Wassers an der
Anode zu H3O+ und an der Kathode 4 H2O + 4e-
O2 + 4 H3O+ + e-
zu OH-
K --
a -- -- A
Mechanismus: t -- -- n
h -- -- o
--
▪ Anodenbereich wird sauer (pH7)
▪ Zetapotentialverschiebung 2H2 + 4 OH- 6 H2O
▪ Agglomeration & Anhaftung an der
Elektrodenoberfläche
basisch
sauer
55Übertragung des Verfahrens auf einen kontinuierlichen Prozess
Mit einer als Elektrode geschalteten Walze gelingt es,
die Mikroplastik-Partikel kontinuierlich abzuscheiden.
Walze = Anode
Rakel
Wanne = Kathode
56Optimierung der Parameter
Nach Optimierung der Parameter wird
kontinuierlich das Mikroplastik mit geringer
Restfeuchte aus dem Abwasser gewonnen.
Das abgeschiedene Mikroplastik kann
zurückgewonnen werden.
Die spezifischen Energiekosten betragen
zwischen 0,3 bis 0,5 €/kg Polymer (trocken).
Mikroplastik auf der Walze
57Vorteile einer E-Abscheidung
▪ Abscheidung von Nanopartikel
58Vorteile einer E-Abscheidung
▪ Abscheidung von Nanopartikel
▪ Kontinuierlicher Betrieb
59Vorteile einer E-Abscheidung
Stromquelle
▪ Abscheidung von Nanopartikel
=
▪ Kontinuierlicher Betrieb
▪ Entwässerung
E
H
(+) O (-)
H
Wasser-
molekül
60Vorteile einer E-Abscheidung
▪ Abscheidung von Nanopartikel
▪ Kontinuierlicher Betrieb
▪ Entwässerung
▪ Geringer Energieverbrauch
61Im Rahmen des LimnoPlast-Projektes soll nun der Scale up erfolgen
Die Technologie soll auf unterschiedliche
Polymere übertragen und in diversen
Anwendungen getestet werden.
Abscheidewalzen werden bereits
großtechnisch eingesetzt, bisher
jedoch noch nicht für Mikroplastik.
Erste Skizze zu einem Scale-up der Walze
62Danke Exploration & Electrochemistry 63
64
Die Preisträger
Herzlichen Glückwunsch
654 Fragen und Antworten
© tostphoto/stock.adobe.comDie Preisträger
Herzlichen Glückunsch
67Disclaimer
Rechtliche Hinweise:
Alle hier zur Verfügung gestellten Informationen wurden nach bestem
Wissen und Gewissen zusammengestellt. Eine Gewähr für die Aktualität,
Richtigkeit und Vollständigkeit der Informationen wird nicht übernommen.
Der Verband der Chemischen Industrie e.V. (VCI) haftet nicht für Schäden,
die durch die Nutzung der zur Verfügung gestellten Informationen
entstehen. Dies gilt nicht, soweit diese vom VCI vorsätzlich oder grob
fahrlässig verursacht wurden.
Foto: ppart/ThinkstockPhotos
68Corona-Warn-App der Bundesregierung Corona-Warn-App ist deutschlandweit am 16. Juni 2020 gestartet VCI unterstützt die Kampagne auf Bitte der Bundesregierung Je mehr Menschen die App nutzen, desto größer ist ihr Nutzen! Weitere Informationen finden Sie auf der VCI-Website und bei der Bundesregierung 69 16.06.2020
KONTAKT
Verband der
Chemischen Industrie e.V. (VCI)
Martina Schönnenbeck
schoennenbeck@vci.de
Tel: 069 2556-1535
Dr. Thomas Kullick
kullick@vci.de
Tel: 069 2556-1445
© VCI-Thomas KoculakSie können auch lesen