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 08.05.2020
Preisträger 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 08.05.2020
Hinweise 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“ 4
Agenda 1 Aktuelles aus der 2 3 Wassergesetzgebung und Preisverleihung und anschließende Diskussion Laudatio Projektvorstellung 4 Fragen und Antworten 5 08.05.2020
Die 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/SE
Berichte in Medien widersprüchlich und für „Normalbürger“ nicht überschaubar! Quelle: Umweltbundesamt Quelle: energie-umwelt.ch; Oktober 2014 8 Quelle: Stiftung Warentest; 7/2019
Aktuelle 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 9
Aktuelle 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.com
Aktuelle 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.com
Aktuelle 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 12
Fragen und Antworten © tostphoto/stock.adobe.com
2 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.com
RESPONSIBLE-CARE-WETTBEWERB 2020 Thema: Nachhaltiger Umgang mit Wasser 17
Wie 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. 18
Die 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 Produktionshalle
Ausgangslage / 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. 20
Anforderungsanalyse 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 21
Lösungsweg – 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 22
Lösungsweg – 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 24
So funktioniert´s - Abwasseraufbereitung Misch- und Ausgleichsbecken + Flotation + Schlammentwässerung • Vergleichmäßigung des Abwassers • Rührwerke halten das Abwasser homogen • Überdosierung kann so vermieden werden 25
Fazit 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 26
Fazit 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 27
Herzlich 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.com
Abwasserfreies Chemiewerk – keine Utopie mehr! VCI-Responsible-Care-Wettbewerb 2020
Unsere Vision Abwasserfrei bis 2035 Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 31
Zeitstrahl 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 32
Innovativ 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 33
Simpel, aber effektiv alt Abwasser Nicht verunreinigte Laborproben neu zurück in den Prozess Abwasserreduktion Responsible Care Wettbewerb VCI 2020 Nouryon Industrial Chemicals GmbH Ibbenbüren 34
Eine 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 35
Nouryon – 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.com
Einsparung 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 39
Wer 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 40
Einsparung von Wasser und Reduzierung von Abwasser durch Substitution der Ringflüssigkeit in einer Vakuumanlage Wer sind wir? Projektbeschreibung Zusammenfassung & Ausblick Copyright ©, 2020, Sasol 41
Projektbeschreibung 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 42
Projektbeschreibung 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 43
Projektbeschreibung 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 44
Projektbeschreibung 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 45
Projektbeschreibung 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 46
Einsparung von Wasser und Reduzierung von Abwasser durch Substitution der Ringflüssigkeit in einer Vakuumanlage Wer sind wir? Projektbeschreibung Zusammenfassung & Ausblick Copyright ©, 2020, Sasol 47
Zusammenfassung & 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 48
Vielen 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.com
Unter Strom: Sauberes Wasser dank Elektrostatik 2.10.2020 / Patrik Stenner, Silke Suhr, Yikalo Tecle 51
Motivation 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 52
Idee – Elektrische Felder zum Abtrennen der Mikroplastik ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ 53
Mikroplastik – 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 54
Abscheidemechanismus 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 55
Übertragung des Verfahrens auf einen kontinuierlichen Prozess Mit einer als Elektrode geschalteten Walze gelingt es, die Mikroplastik-Partikel kontinuierlich abzuscheiden. Walze = Anode Rakel Wanne = Kathode 56
Optimierung 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 57
Vorteile einer E-Abscheidung ▪ Abscheidung von Nanopartikel 58
Vorteile einer E-Abscheidung ▪ Abscheidung von Nanopartikel ▪ Kontinuierlicher Betrieb 59
Vorteile einer E-Abscheidung Stromquelle ▪ Abscheidung von Nanopartikel = ▪ Kontinuierlicher Betrieb ▪ Entwässerung E H (+) O (-) H Wasser- molekül 60
Vorteile einer E-Abscheidung ▪ Abscheidung von Nanopartikel ▪ Kontinuierlicher Betrieb ▪ Entwässerung ▪ Geringer Energieverbrauch 61
Im 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 62
Danke Exploration & Electrochemistry 63
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Die Preisträger Herzlichen Glückwunsch 65
4 Fragen und Antworten © tostphoto/stock.adobe.com
Die Preisträger Herzlichen Glückunsch 67
Disclaimer 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 68
Corona-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 Koculak
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