potenzialen in KMU der chemischen Industrie

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VDI ZRE Publikationen: Studien

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Analyse von Ressourceneffizienz- potenzialen in KMU der chemischenIndustrieOktober 2014

IndustrieStudie: Analyse von Ressourceneffizienzpotenzialen in KMU der chemischen Industrie

Erstellt von:

BiPRO GmbHGrauertstr. 1281545 München

BZL Kommunikation und Projektsteuerung GmbHLindenstr. 3328876 Oyten

Autoren:Elisabeth ZettlCraig HawthorneDr. Reinhard JoasProf. (apl.) Dr. habil. Uwe LahlBenjamin LitzDr. Barbara Zeschmar-LahlDr. Anke Joas

Im Auftrag der VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH.

Fachliche Ansprechpartner:Dr. Christof OberenderDr. Katja SaulichSebastian Schmidt

Wir bedanken uns für die fachliche Unterstützung bei Herrn Thomas Prasche, Senior Project Manager bei der Evonik Industries AG.

Redaktion:VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE)Johannisstr. 5 – 610117 BerlinTel. +49 30-27 59 506-0Fax +49 30-27 59 [email protected]

Grafik: Sebastian KanzlerSatz: ESM Satz und Grafik GmbHTitelbild: Sebastian Kanzler, nach RULAND Engineering & Consulting GmbH


Analyse von Ressourceneffizienzpotenzialen in KMU der chemischen Industrie

Oktober 2014

Randnotizen

3

Randnotizen

InhAlt

AbbIlDUngSVERZEIchnIS 5

tAbEllEnVERZEIchnIS 7

AbKüRZUngSVERZEIchnIS 8

KURZfASSUng 11

1. hIntERgRUnD UnD ZIElSEtZUng DES PROjEKtS 171.1. hintergrund 171.2. Ressourceneffizienz 171.3. Politische Rahmenbedingungen 201.4. Portfolio und Ressourceneffizienz in der deutschen

chemischen Industrie 231.5. Zielsetzung 25

2. MEthODIK ZUR ERMIttlUng UnD bEwERtUng MöglIchER RESSOURcEnEffIZIEnZPOtEnZIAlE 262.1. Identifikation relevanter Sparten 262.2. Ermittlung der Ressourceneffizienzpotenziale 27

3. IDEntIfIZIERUng VOn SPARtEn, In DEnEn KMU AUS VOlKSwIRtSchAftlIchER SIcht VOn hOhER RElEVAnZ SInD 31

4. AllgEMEInE POtEnZIAlAnAlySE 374.1. Durchführung der Recherche 374.2. Ergebnisse des Industrieworkshops 414.3. Auswertung der Informationen und fallbeispiele 42

4.3.1. Methodisches Vorgehen 434.3.2. Auswertung der fallbeispiele und Informationen –

Kernprozesse 454.3.3. Auswertung der fallbeispiele und Informationen –

Peripherie 514.3.4. Auswertung der fallbeispiele und Informationen –

Methoden 544.4. Schlussfolgerung 58

5. DEtAIllIERtE POtEnZIAlAnAlySE 625.1. fallstudie 1: Ressourceneffizienz durch Anwendung

geeigneter Informationssysteme 62

4

Randnotizen

5.2. fallstudie 2: Ressourceneffizienz durch chemikalienleasing zur Reinigung von Metallteilen 67

5.3. fallstudie 3: Ressourceneffizienz durch Substitution der Einsatzstoffe 76

5.4. fallstudie 4: Ressourceneffizienz durch Recycling von PtfE-Reststoffen zur wiedergewinnung von Einsatzstoffen 83

5.5. fallstudie 5: Ressourceneffizienz durch innovative Rohrleitungsreinigung 91

5.6. fallstudie 6: Ressourceneffizienz durch Verbesserung des Abgasreinigungssystems 93

5.7. fallstudie 7: Ressourceneffizienz durch wärmerückgewinnung 97

6. löSUngEn ZUR REAlISIERUng VOn RESSOURcEnEffIZIEnZPOtEnZIAlEn 1016.1. lösungsansätze für die betriebliche Ebene 102

6.1.1. Allgemein 1026.1.2. Methoden 1076.1.3. Kernprozesse 1146.1.4. Peripherie 1156.1.5. Mögliche Ansätze für Politik und Verbände 117

7. lItERAtUR- UnD QUEllEnVERZEIchnIS 126

AnhAng 132

5

Randnotizen

Abbildungsverzeichnis

AbbIlDUngSVERZEIchnIS

Abbildung 1: ÜberblicküberdiegesetzlichenRahmenbedingungenundHintergründezurRessourceneffizienz 22

Abbildung 2: DifferenzierungdesHerstellungsprozesses 28

Abbildung 3: AllgemeineProzesskettefürdieHerstellungvonChemikalien 30

Abbildung 4: AnzahlderBetriebeinderjeweiligenVCI-SpartenachUnternehmensgröße 33

Abbildung 5: BedeutungderWirtschaftszweigeinderjeweiligenVCI-SpartenachUmsatz 33

Abbildung 6: RelevanzdereinzelnenSpartenfüralleKMUderchemischenIndustrie 34

Abbildung 7: ZuordnungderausgewertetenFallbeispielezuProzessbereichen 44

Abbildung 8: ZuordnungderFallbeispielezueingespartenRessourcenundKosten 45

Abbildung 9: GrundideevonTeBIS®:DatenerfassungundzentraleDatenspeicherungineinerDatenbank,©SteinhausInformationssystemeGmbH 63

Abbildung 10: GrundideevonTeBIS®:ZentraleDatenerfassung,-auswertungund-archivierung,©SteinhausInformationssystemeGmbH 64

Abbildung 11: Messwertsensorik,©SteinhausInformationssystemeGmbH 65

Abbildung 12: Datenaufnahmeund-analyse,©SteinhausInformationssystemeGmbH 65

Abbildung 13: DatenaufzeichnungeinerTankreinigunganhandvonTeBIS®,©SteinhausInformationssystemeGmbH 66

Abbildung 14: Chemikalienleasing-ModellebündelnInteressen 69

Abbildung 15: COMPLEASE™Chemikalienleasing–ReinigungsanlageundLösemittelkreislauf 70

6

Randnotizen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 16: DarstellungdereinzelnenStufendesReinigungsverfahrenmittelsPER,indenenRessourceneffizienzmaßnahmendurchgeführtwurden 72

Abbildung 17: VerbesserungdesEinsatzesdesLösemittelsüberdieJahre 74

Abbildung 18: ProzessderPTFE-Herstellung,Quelle:BiPROinAnlehnunganecoinvent-DatenbankundDBU 84

Abbildung 19: End-of-Life–Logistikkonzept 86

Abbildung 20: Systemgrenzenvona)konventionellerHerstellungvonTFEundb)HerstellungvonTFEdurchchemischesRecyclingvonPTFE-Reststoffen 87

Abbildung 21: ReinigungderRohrleitungvomProduktionstankzurÜbergabestationmitderWhirlwind-Technologie 92

Abbildung 22: KeramischeWärmetauscher,©DürrSystemsGmbH 94

Abbildung 23: ÜberblicküberdieEnergieverbräucheundBetriebskostenvorundnachdemUmbau,©DürrSystemsGmbH 96

Abbildung 24: SchematischeDarstellungdesthermea-Wärmepumpen-Systems 99

Abbildung 25: ÜbersichtderLösungsansätzezurRealisierungvonRessourceneffizienzpotenzialen 101

Abbildung 26: ErstellungderDatengrundlageundIndikatoren(Kennzahlen)zurganzheitlichenBetrachtungvonProduktionsverfahren 103

7

Randnotizen

tabellenverzeichnis

tAbEllEnVERZEIchnIS

Tabelle 1: SpartenundWirtschaftszweigederchemischenIndustrie 32

Tabelle 2: VolkswirtschaftlichrelevanteProduktionszweige 35

Tabelle 3: PotenzielleEnergieeinsparungeninderPeripherie 52

Tabelle 4: Fallstudie1:ReduktiondesWasserverbrauchs 66

Tabelle 5: Fallstudie1:Kosteneffizienz 67

Tabelle 6: Fallstudie2:ReduktionderMengederEinsatzstoffe 75

Tabelle 7: Fallstudie2:ReduktiondesEnergieverbrauchs 75

Tabelle 8: Fallstudie2:ReduktionderEmissionen 75

Tabelle 9: Fallstudie3:InhaltsstoffeineinemLiterGrüneTinte® 81

Tabelle 10: Fallstudie4:EnergieverbrauchbeiderHerstellungeinerTonneTFE 90

Tabelle 11: Fallstudie5:AuswirkungenaufdieRessourceneffizienz 93

Tabelle 12: Fallstudie6:ReduktiondesEnergieverbrauchs 96


Tabelle 14: Fallstudie7:ReduktiondesEnergiebedarfs 99


Tabelle 16: AnzahlderBeschäftigtennachGrößenklasseundWirtschaftszweig 132

Tabelle 17: AnzahlderBetriebenachGrößenklasseundWirtschaftszweig 134

Tabelle 18: UmsatznachGrößenklasseundWirtschaftszweig 136

8

Randnotizen

Abkürzungsverzeichnis

AbKüRZUngSVERZEIchnIS

BaWü Baden-Württemberg

BEP Break-even-Point

BEST BetrieblichesEnergie-undStoffstrommanagement

BMWi BundesministeriumfürWirtschaftundEnergie

BMUB BundesministeriumfürUmwelt,Naturschutz,BauundReaktorsicherheit

CaF2 Calciumfluorid

CaSO4 Calciumsulfat

CH4 Methan

CHCl3 Chloroform

Cl Chlor

CLP RegulationonClassification,LabellingandPackagingofSubstancesandMixtures

CO2 Kohlendioxid

DBU DeutscheBundesstiftungUmwelt

DCM Dimethylchlorid(Methlyenchlorid)

DECHEMA GesellschaftfürChemischeTechnikundBiotechnologiee.V.

DENA DeutscheEnergieagentur

DERA DeutscheRohstoffagentur

DESTATIS StatistischesBundesamt

E Erneuerbar

EoL End-of-Life

EREP EuropäischeRessourceneffizienz-Plattform

F&E ForschungundEntwicklung

FE FunktionaleEinheit

GaBi GanzheitlicheBilanzierung(http://www.lbp-gabi.de)

H2 Wasserstoff

H2O Wasser

H2SO4 Schwefelsäure

9

Randnotizen


HCFC-22 Chlordifluormethan,R22

HCl Salzsäure(Chlorwasserstoff)

HF Flusssäure(Fluorwasserstoff)

HHI Herfindahl-Hirschmann-Index

IE InternationalEfficiency(Effizienzklasse)

IFEU InstitutfürEnergie-undUmweltforschungHeidelbergGmbH

KEA KumulierterEnergieaufwand

KMU kleineundmittlereUnternehmen

KPI KeyPerformanceIndicator(Kennzahlenbildung)

KRA KumulierterRohstoffaufwand

LZA Lebenszyklusanalyse

MSR Mess-,Steuerungs-undRegelungstechnik

NaCl Natriumchlorid

NaOH Natronlauge(Natriumhydroxid)

NaWaRo NachwachsendeRohstoffe

NE Nichterneuerbar

NH4 Ammonium

Off-Spec Off-specification(nichtspezifikationsgemäß,vondenQualitätsbestimmungenabweichend,Ausschuss)

OpEx OperationalExcellence

PA Prozess-Analyse

PER, PERC, PCE Perchlorethylen(Tetrachlorethylen,C2Cl4)

PIC-Konvention RotterdamerÜbereinkommenzuminternationalenHandelmitbestimmtengefährlichenChemikalien

PIMS Profitimpactofmarketstrategies

PIUS ProduktionsintegrierterUmweltschutz

PLCM ProcessLifeCycleManagement

PLS Produktionsleitsystem

POP LanglebigeOrganischeSchadstoffe(PersistentOrganicPollutants)

10

Randnotizen


ProgRess DeutschesRessourceneffizienzprogramm

PTFE Polytetrafluorethylen((C2F4)n)

R22 Chlordifluormethan,HCFC-22

RE Ressourceneffizienz

REACH Verordnung(EG)Nr.1907/2006–Chemikalienverordnung

RTO RegenerativeThermischeOxidation

SAICM StrategicApproachonInternationalChemicalManagement

SCM SupplyChangeManagement

SCN SustainableChemistryNetwork

SubChem SustainableSubstitutionofHazardousChemicals

SusChem EuropeanTechnologyPlatformforSustainableChemistry

TeBIS® TechnischesBetriebsinformationssystem

TFE Tetrafluorethylen(C2F4)

TRI, Trike, TCE Trichlorethylen

UBA Umweltbundesamt

UPS UmweltpolitischerSchwerpunkt

VCI VerbandderChemischenIndustriee.V.

VDI-GVC VDI-GesellschaftVerfahrenstechnikundChemieingenieurwesen

VDI ZRE VDIZentrumRessourceneffizienzGmbH

VDI VereinDeutscherIngenieuree.V.

WGI WorldwideGovernanceIndicator

WZ Wirtschaftszweig

11

Randnotizen

Kurzfassung

KURZfASSUng

Natürliche Ressourcen bilden die Basis unseres Lebens undsind unverzichtbare Wirtschaftsfaktoren. Zu den wichtigstenRessourcengehörennebenRohstoffenundPrimärenergieträgernauch die Umweltmedien Wasser, Boden, Luft sowieStrömungsressourcen (Wind, Geothermie, Solarenergie,Gezeitenströme),dieBiodiversitätunddieFläche.1Aufgrunddesweltweit steigenden Ressourcenbedarfs und der gleichzeitigenVerknappungdernatürlichenRessourcenistdereffizienteundschonendeUmgangmitdenRessourcenunerlässlichundstellteine der größten wirtschaftlichen, sozialen und ökologischenHerausforderungenunsererZeitdar.

Im Chemiesektor, einem der stärksten Industriezweige inDeutschland, steckt das Potenzial, eine derartige Entwicklungmitzutragen.DabeisindHersteller,weiterverarbeitendeIndustrie,Vermarktung und Verwendung durch Industrie, Gewerbe undVerbrauchergleichermaßengefragt.

Im vorliegenden Bericht wurde vor diesem Hintergrund eineumfassende Analyse möglicher RessourceneffizienzpotenzialeinkleinenundmittlerenUnternehmen (KMU)der chemischenIndustrie durchgeführt und anhand von Praxisbeispielenillustriert. Ein Ziel war das Aufzeigen konkreterRessourceneffizienzpotenzialeindeneinzelnenProzessschrittender Produktion sowie die Darstellung verständlicher undpraktikabler Ansätze zur Realisierung dieser Potenziale alsGrundlagefürverstärkteAktivitätenundInvestitionenindiesemBereich.

Die Ermittlung der Ressourceneffizienzpotenziale erfolgtein mehreren Schritten. In einem ersten Schritt wurden dievolkswirtschaftliche Bedeutung und die KMU-Relevanz vonWirtschaftsklassen und Sparten der chemischen Industrieanhand von Daten des Statistischen Bundesamtes analysiert.DieUnternehmender chemischen IndustrieDeutschlands sindnach Angaben des Verbandes der Chemischen Industrie zumehrals90%denKMUzuzuordnen.SiebeschäftigenübereinDrittel der Mitarbeiter der chemischen Industrie und machen

1 Vgl. Umweltbundesamt (2012a)

12

Randnotizen

Kurzfassung

knappeinDritteldesUmsatzesdieserBranchenaus.2,3Gemäßder Klassifikation des VCI wurden für die Identifikation vonrelevanten Sparten in dieser Studie primär Unternehmen biszueinerGrößevonwenigerals500Mitarbeiternbetrachtet.DadieseSpartennichthomogensind,sondernzumTeilvielfältigeUnterbereiche umfassen, wurden sie weiter im Hinblick aufihre volkswirtschaftliche Relevanz differenziert. Nach derAuswertung von Indikatoren wie „Anzahl der KMU“, „AnzahlderMitarbeiter“und„AnteildesUmsatzes“,„WertzumAbsatzbestimmterProdukte“und„AnzahlderBetriebemitProduktion“wurden die Produktionszweige „Kunststoffe in Primärformen“,„Anstrichmittel, Druckfarben und Kitte“, „Herstellung vonsonstigenchemischenErzeugnissena.n.g.“und„Seifen,Wasch-,Reinigungs-undPoliermittel“alsvolkswirtschaftlichbesondersbedeutend für KMU der chemischen Industrie in Deutschlandkategorisiert.

Im Anschluss an die Ermittlung der volkswirtschaftlichenRelevanz der Produktionszweige wurde ein Screeningvon Fallbeispielen und Veröffentlichungen auf möglicheEinsparpotenzialedurchgeführt.Dabei stellte sichheraus,dasses eine Vielzahl von Ressourceneffizienzpotenzialen gibt, dienicht auf bestimmte Produktionszweige beschränkt sind. Ausdiesem Grund wurden in der allgemeinen Potenzialanalyse– zusätzlich zu den in der volkswirtschaftlichen AnalyseidentifiziertenProduktionszweigen–weitereProduktionszweigebetrachtet,dieeinenBezugzurchemischenIndustrieaufweisenoderabereineÜbertragbarkeitderMaßnahmenerwartenlassen.DieidentifiziertenRessourceneffizienzpotenzialeließensichdeneinzelnen Prozessbereichen des Produktionsprozesses meistgut zuordnen. Daher erfolgte die Auswertung der Fallbeispielesystematisiert nach den Prozessbereichen „Kernprozesse“,„Peripherie“und„Methoden“undden jeweilsuntergeordnetenProzessschritten. Zur Potenzialermittlung wurden neben derRecherche von Literatur- und Internetquellen Wissen undErfahrungenvonExpertenvonüber200relevantenInstitutionen,Technologiefirmen und Chemieunternehmen eingeholt. DieBefragung und der Informationsaustausch erfolgten mittels

2 Vgl. VCI (2012c)3 Vgl. VCI (2013)

13

Randnotizen

Kurzfassung

TelefoninterviewsundFragebögensowiewährendeinesAuftakt-IndustrieworkshopsdesVDIZentrumsRessourceneffizienz(VDIZRE). Neben Ressourceneffizienzpotenzialen wurden relevanteInformationen zum Status quo, zu Hemmnissen bezüglich derUmsetzung von Ressourceneffizienzpotenzialen in KMU derchemischen Industrie und zu Handlungsempfehlungen erfragtundrecherchiert.

Insgesamt wurden neben zahlreichen Literaturquellen 73relevanteFallbeispielefürdieSteigerungderRessourceneffizienzin KMU der chemischen Industrie identifiziert. 54 dieserFallbeispiele beziehen sich direkt auf Produktionsprozessein der chemischen Industrie, die restlichen 19 stammen ausanderen Fertigungszweigen, wurden aber als übertragbareingestuft. Die Fallbeispiele wurden dahingehend ausgewertet,in welchen Prozessbereichen Ressourceneffizienzpotenziale inwelcherHöhezuerwartensindunddurchwelcheMaßnahmensie gehoben werden können. Wenn möglich, wurden dieHöhe der möglichen Einsparungen sowie die Kosten bzw.Amortisationszeiten mit angegeben. Bei der Auswertung derRessourceneffizienzpotenziale wurden neben Material undEnergie auch die Parameter Wasser, Abwasser, Emissionenund Abfall berücksichtigt. Zusätzliche Kriterien waren etwader Einsatz von Sekundärrohstoffen oder der Ersatz endlicherdurchnachwachsendeRohstoffe(NaWaRo).DieFallbeispielezuRessourceneffizienzpotenzialen und Ressourceneinsparungenwurden in einer Matrix aggregiert, nach Prozessbereichendifferenziert und anschließend evaluiert. Sofern vorhanden,wurdensiemitAngabenausderLiteraturergänzt.ImBereichderPeripheriewerdeninderLiteraturkonkreteEinsparpotenzialezudenunterschiedlichenPeripheriekomponentenangegeben.DieseAngabenwurdenausgewertetundmitdenErgebnissenausderAnalysederFallbeispieleergänzt.

DieallgemeinePotenzialanalyseführtezufolgendenErgebnissen:

Kernprozesse:DieFallbeispieleumfassenMaterialvorbereitung,SyntheseundFormulierung,Produkttrennungund-veredelung,Produktabfüllung und Umschlag, Reinigung der Anlagenund Bauteile sowie Emissionsminderung. Obwohl dasTechnologieniveauinDeutschlandbereitssehrhochist,werden

14

Randnotizen

Kurzfassung

diemöglichenPotenzialederRessourceneinsparungineinzelnenProzessschritten der Kernprozesse als relativ umfangreicheingeschätzt. Mögliche Ansätze sind das Recycling und dieerneute Nutzung von Lösemitteln sowie Halogenen. WeiterePotenziale bestehen bei der Prozessintensivierung, durchverbesserte Trennungsverfahren und bei der Reinigung vonAnlagenundAnlagenbauteilen.

Peripherie:DieFallbeispieleumfassenWärmerückgewinnung,Druckluftsysteme, Elektromotoren oder Wärme- undKälteversorgung. Sie beziehen sich ausschließlichauf Energieeinsparungen und die daraus folgendenEmissionseinsparungen (CO

2). Ausgehend von der

Literaturrecherche, den Fallbeispielen und denExpertengesprächenwirdgeschätzt,dassimBereichPeripherienochEnergieeinsparpotenziale in einerGrößenordnungvon15bis30%mit relativ geringenAmortisationszeiten zu erwartensind.

Methoden: Die Fallbeispiele umfassen Prozessanalysen,den Einsatz von Management- und Informationssystemen,innovativeGeschäftsmodelle(Chemikalienleasing),Optimierungund Modifizierung. Bei der Modifizierung des Verfahrenswird zwischen Recycling (Einsatz von Rest- und Abfallstoffenals Sekundärrohstoff), Substitution der Einsatzstoffe(nachwachsende Rohstoffe) und sonstiger Modifizierung (neueHerstellungsverfahren) unterschieden. Die Fallbeispiele zeigenPotenziale zur Einsparung von Material sowie Energie. DieErfassungallerprozessrelevantenDatensowiedieErfassungundAuswertungderDateninentsprechendenInformationssystemenwerden als grundlegende Maßnahmen betrachtet, die ohnegrößeren Aufwand Einsparpotenziale im Bereich von 5 bis10 % generieren. Größere Potenziale lassen sich bezüglich desEinsatzes von Sekundärrohstoffen, der Substitution durchnachwachsendeRohstoffesowiederAnwendungneuerVerfahrenausschöpfen.AllerdingssindhierdieKostenauchentsprechendhöher. Ungenutzte Potenziale liegen außerdem in einerverbessertenZusammenarbeitzwischenTechnologieanbieterundChemikalienhersteller einerseits und Chemikalienanwendernandererseits.DurchdieEinführunginnovativerGeschäftsmodelle,

15

Randnotizen

Kurzfassung

wiez.B.dasChemikalienleasing,lassensichzumTeildeutlicheEinsparungen(beiLösemittelnetwa10bis70%,Energieetwa35bis50%)erreichen.

Aufbauend auf diesen Ergebnissen und auf Basis desIndustrieworkshops wurden Ressourceneffizienzpotenziale indetaillierteren Fallstudien aufgezeigt. Die Fallstudien wurdenso gewählt, dass Optimierungen durch softwaregestützteAnalysen, neue Geschäftsmodelle (Chemikalienleasing), neueVerfahren (Substitution konventioneller Einsatzstoffe durchunbedenkliche nachwachsende Rohstoffe), Kreislaufführung(beispielsweise Recycling fluorierter Polymere), innovative undausgereifte Technologien (Anlagenreinigung, Abgasreinigung)und Peripherietechnologien (Wärmerückgewinnung) abgedecktsind.

•Fallstudie 1 – Methode: Ressourceneffizienz durchAnwendunggeeigneterInformationssysteme

•Fallstudie 2 – Methode: Ressourceneffizienz durchChemikalienleasingzurReinigungvonMetallteilen

•Fallstudie 3 – Methode: Ressourceneffizienz durchSubstitutionderEinsatzstoffe

•Fallstudie 4 – Methode: Ressourceneffizienz durchRecycling von PTFE-Reststoffen zur Wiedergewinnung vonEinsatzstoffen

•Fallstudie 5 – Kernprozesstechnologie: RessourceneffizienzdurchinnovativeRohrleitungsreinigung

•Fallstudie 6 – Kernprozesstechnologie: RessourceneffizienzdurchVerbesserungdesAbgasreinigungssystems

•Fallstudie 7 – Peripherietechnologie: RessourceneffizienzdurchWärmerückgewinnung

Die detaillierten Fallstudien beinhalten Informationen zuder jeweiligen Ausgangssituation, den durchgeführtenMaßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz, denerzieltenRessourceneinsparungensowie(soweitvorhanden)derKosteneffizienz.

16

Randnotizen

Kurzfassung

ZurAusschöpfungderidentifiziertenPotenzialewurdenaufBasisderdurchgeführtenPotenzialanalysenLösungsansätzeidentifiziertund entwickelt, um KMU der chemischen Industrie dabei zuunterstützen, das vorhandene Ressourceneffizienzpotenzialweiterauszuschöpfen.EinigeLösungsansätzerichtensichdabeidirektandieUnternehmen,andereanPolitikundVerbände.

Als grundlegender Hebel zur Realisierung vonRessourceneffizienzpotenzialenwirddiebetrieblicheErfassunggeeigneter konsistenter Kennzahlen gesehen, anhandderer das Ressourceneffizienzpotenzial einzelner Produkte,ProduktionsprozesseundBetriebeidentifiziertwerdenkann.DieErhebungvonKennzahlenzuRessourcenverbräuchen(inklusiveNutzungnatürlicherSenkendurchAbfälleundEmissionen) indenKMUwirddaheralswichtigerLösungsansatzvorgeschlagen.Diese Daten können in einem nächsten Schritt zur Erstellungvon Zeitreihen verwendet und systematisiert werden, um einegezielteAuswertungzurSteigerungderRessourceneffizienzzuermöglichen.Wichtig istdaherdieUnterstützungderKMUbeiderErhebungderartigerKennzahlen.

Die Lösungsvorschläge für Politik und Verbände beinhaltenvor allem die Unterstützung innovativer Geschäftsmodelleund virtueller sowie lokaler Vernetzung, insbesondere durchdie Verbreitung möglicher Ideen und Anregungen. WeitereLösungsansätzebestehen indervertieftenFörderungvonF&E-Maßnahmen,inderintensiviertenInformationundVerbreitungvon Ressourcenmanagementsystemen und in weiterenBildungsinitiativenzurRessourceneffizienz.

Für KMU der chemischen Industrie werden konkret eineganzheitliche Betrachtung der Produktionsverfahrenmittels Indikatoren, die Schärfung des Bewusstseins fürRessourceneffizienz,dieSchaffungeinerzentralenbetrieblichenDatenbasis, der Informationsaustausch, die Nutzung vonVerbundsystemen und Förderprogrammen sowie detaillierteMaßnahmen indenProzessbereichenKernprozesse,MethodenundPeripheriedargestellt.

17

Randnotizen

hintergrund und Zielsetzung des Projekts

1. hIntERgRUnD UnD ZIElSEtZUng DES PROjEKtS

1.1. hintergrund

Natürliche Ressourcen bilden die materielle, energetischeund räumliche Basis unseres Lebens. Neben Rohstoffen undPrimärenergieträgern sind auch die Umweltmedien Wasser,Boden, Luft, die Strömungsressourcen (Wind, Geothermie,Solarenergie,Gezeitenströme), dieBiodiversitätunddieFlächeals natürliche Ressourcen unverzichtbare Faktoren für unserWirtschaften.4WährendderweltweiteRessourcenbedarf steigt,nimmtdieVerfügbarkeitvielernatürlicherRessourcenaboderist zunehmend mit Unsicherheiten behaftet. Der effizienteund schonende Umgang mit natürlichen Ressourcen ist dahereine der größten wirtschaftlichen, sozialen und ökologischenHerausforderungenunsererZeit.

Umweltpolitik für eine nachhaltige Produktion muss sichdaher auch mit den Umweltbelastungen der vorgelagertenWertschöpfungsstufen auseinandersetzen. Dabei sind dielimitierenden Faktoren neben den Rohstoffvorkommen an sichvoralleminderbegrenztenVerfügbarkeitvonEnergie,LandundWasser,derbegrenztenKapazitätderUmweltzurAufnahmevonEmissionenundder irreversiblenZerstörungvonÖkosystemenzusuchen.5

1.2. Ressourceneffizienz

DieWurzelndesmodernenökologischenWirtschaftensreichenzurück bis in die 1980er Jahre. 1987 veröffentlichte die UN-WeltkommissionfürUmweltundEntwicklung6densogenanntenBrundtland-Bericht7. Darin wurde erstmals für die Lösung derglobalen Probleme wie Armut und Umweltverschmutzungdas Leitbild einer „nachhaltigen Entwicklung“ entworfen. DieKommission verstand darunter eine Entwicklung, „die denBedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne dieMöglichkeitenkünftigerGenerationenzugefährden,ihreeigenen

4 Vgl. Umweltbundesamt (2012a)5 Vgl. MacLean et al. (2010)6 World Commission on Environment and Development – WCED7 Vgl. United Nations (1987)

18

Randnotizen


Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen“8.AllerdingswarenundsinddieRessourcenfürdieseEntwicklungbegrenzt. 1992 brachte eine Gruppe von Wissenschaftlern desMITmitUnterstützungdesClubofRomeerstmalseinerbreitenÖffentlichkeit die „Grenzen des Wachstums“ zur Kenntnis.9,10Die Wissenschaftler untermauerten die Notwendigkeiteiner nachhaltigen Entwicklung anhand der ModellierungverschiedenerZukunftsszenarien.

Im Chemiesektor, einem der stärksten Industriezweigein Deutschland, steckt erhebliches Potenzial, zu einernachhaltigen Entwicklung beizutragen. Dabei sind Hersteller,weiterverarbeitende Industrie, Vermarkter und Anwenderin Industrie und Gewerbe sowie Verbraucher gleichermaßengefragt.Zielsollteessein,dieEffizienzderRessourcennutzungdurchdieAnwendungneuesterwissenschaftlicherErkenntnisse,TechnologienunddieUmsetzunginnovativerIdeenzusteigern.

Netzwerke und Organisationen wie das SCN (SustainableChemistry Network) der Organisation für wirtschaftlicheZusammenarbeit und Entwicklung (OECD)11, das SusChem12(EuropeanTechnologyPlatformforSustainableChemistry)oderdasSubChem13(sustainablesubstitutionofhazardouschemicals)fördern das Thema der nachhaltigen Chemie und unterstützenden Informationsaustausch, neue Entwicklungen und AnreizezurUmsetzung.EinesteigendeAnzahlvonUnternehmennimmtandieserEntwicklungteil,undeswurdenInitiativenwiez.B.ResponsibleCare14oderGlobalProductStewardship15gegründet.

In Deutschland haben der Verband der Chemischen Industriee.V. (VCI),die IndustriegewerkschaftBergbau,Chemie,Energie(IG BCE) und der Bundesarbeitgeberverband Chemie (BAVC)die Initiative16Chemie3mitdemZielgegründet,Nachhaltigkeitals Leitbild innerhalb der Branche zu verankern. Den Kern

8 United Nations (1987), S. 37.9 Vgl. www.nachhaltigkeit.info/artikel/meadows_u_a_die_grenzen_des_

wachstums_1972_1373.htm 10 Vgl. www.clubofrome.de 11 Vgl. www.oecd-network.com/department/networks.html 12 Vgl. www.suschem.org 13 Vgl. www.subchem.de 14 Vgl. Responsible Care: www.responsible-care.de 15 Vgl. Product Stewardship: www.productstewardshipcouncil.net 16 Vgl. www.chemiehoch3.de

http://www.nachhaltigkeit.info/artikel/meadows_u_a_die_grenzen_des_wachstums_1972_1373.htm

http://www.nachhaltigkeit.info/artikel/meadows_u_a_die_grenzen_des_wachstums_1972_1373.htm

http://www.clubofrome.de

http://www.oecd-network.com/department/networks.html

http://www.suschem.org

19

Randnotizen


der Initiative bilden die „Leitlinien zur Nachhaltigkeit für diechemischeIndustrieinDeutschland“.

Ein bereits erfolgreicher Ansatz, der Wirtschaftlichkeit undRessourceneffizienz verbindet, ist das Chemikalienleasing17.18Dieses Geschäftsmodell reduziert den Chemikalienverbrauchund schont somit Ressourcen, verringert Belastungen derUmwelt,spartEnergieundsenktRisiken,dieimZusammenhangmit einer Anwendung von Chemikalien stehen. Einen anderenerfolgreichen Ansatz beinhaltet der Leitfaden „NachhaltigeChemikalien“. Er soll Unternehmen helfen, systematischnachhaltige Chemie in ihren Unternehmen umzusetzen undNachhaltigkeitsaspekte in ihrer Entscheidungsfindung bei derChemikalienauswahlund-verwendungeinzubeziehen.19

LauteinerUmfrageimAuftragdesVCI20sindsichdieBürgerinnenund Bürger ihrer Verantwortung bewusst. Fast jeder zweiteBefragte erkennt einepersönlicheVerantwortung.Knapp jederDritte sieht aber auch die Wirtschaft in der Pflicht. Gut 87 %gehenvoneinemweiterenRessourceneffizienzpotenzial inderchemischen Industrie aus. Optionen für Ressourcenschonunggibt es dabei generell im Bereich der Rohstoffgewinnung, derHerstellungunddesEinsatzesvonChemikaliensowieimBereichdesAbfallmanagementsimSinneeinerVerwertung(Recycling)beziehungsweiseeinesKreislaufwirtschaftsprinzips.

Das Ressourcen- und Stoffstrommanagement zielt auf dieökologische und ökonomische Beeinflussung von Stoff-und Materialströmen. In vielen Unternehmen werden dieMaterialkosten jedochnicht imDetail untersucht.Daher ist imBereichderMaterialkosten,auchangesichtsdesAnteilsdiesesKostenblocksandenGesamtkosten,eingroßesEinsparpotenzialzuerwarten.21

17 UNIDO Definition: Chemical Leasing is a service-oriented business model that shifts the focus from increasing sales volume of chemicals towards a value-added approach. The producer mainly sells the functions performed by the chemical and functional units are the main basis for payment. Within Chemical Leasing business models the responsibility of the producer and service provider is extended and may include the management of the entire life cycle. Chemical Leasing is a win-win situation. It aims at increasing the efficient use of chemicals while reducing the risks of chemicals and protecting human health. It improves the economic and environmental performance of participating companies and enhances their access to new markets. Key elements of successful Chemical Leasing business models are proper benefit sharing, high quality standards and mutual trust between participating companies.

18 Vgl. Jakl et al. (2003)19 Vgl. Umweltbundesamt (2010)20 Vgl. VCI (2012a) und VCI (2012b)21 Vgl. UmweltCluster Bayern (2014)

20

Randnotizen


1.3. Politische Rahmenbedingungen

Ressourcen sind begrenzt, Innovationen aber nicht. HinterdieserAussagestehteineglobaleEntwicklungimBereicheinesreformiertenundökologischenWirtschaftensmitStrategienfürumweltgerechteÖkonomie,einegerechteRessourcenverteilung,Klimaschutz, Umwelt- und Gesundheitsschutz sowieNachhaltigkeit – eine Grüne Ökonomie. Die internationaleBedeutung dieser Entwicklung wird auch dadurch deutlich,dassdasThema„GreenEconomy“imKontextdernachhaltigenEntwicklung und der Armutsbekämpfung einen der beidenSchwerpunkte der Konferenz der Vereinten Nationen zurnachhaltigen Entwicklung 2012 in Rio de Janeiro, Brasilien,darstellte. InAbbildung1sinddiewichtigstenProgrammezurRessourceneffizienzaufgeführt.

IninternationalenÜbereinkommenzumChemikalienmanagementwie dem Rotterdamer Übereinkommen zum internationalenHandelmitbestimmtengefährlichenChemikalien(PIC)von1998,dem Stockholmer Übereinkommen über persistente organischeSchadstoffe (POPs) von 2001 oder dem Strategic Approach onInternationalChemicalManagement(SAICM)von2006werdenwesentliche Aspekte für eine sicherere Chemikalienpolitikadressiert.AufeuropäischerEbeneistdieChemikalienverordnungREACH (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals)von 2006 hervorzuheben, die ein hohes Schutzniveau für diemenschlicheGesundheitunddieUmweltsicherstellensollunddamitdieBestrebungenzurNachhaltigkeitunterstützt.

DieeuropäischenAktivitätenzurRessourceneffizienzmündeten2011 in einen Fahrplan zur Umsetzung der Leitinitiative„Ressourcenschonendes Europa“. Diese Initiative zielt daraufab, die Wirtschaftsleistung zu steigern und gleichzeitig denRessourcenbedarfzusenken.DerRessourcenbegriffistdabeisodefiniert,dassernebendenRohstoffenauchÖkosystemleistungenwiedieSenkenfunktionderUmweltmedieneinschließt.Diefürdie Implementierung des Fahrplans eingesetzte EuropäischeRessourceneffizienz-Plattform(EREP)fordertinihrem„Manifestfür ein ressourceneffizientes Europa“ unter anderem, aktuelleund zukünftige Ressourcenknappheiten und Vulnerabilitäten

21

Randnotizen


kohärenter in Politikbereiche auf nationaler, europäischer undglobalerEbenezuintegrieren.22

Die Bundesregierung hat sich mit der Verabschiedung desDeutschen Ressourceneffizienzprogramms (ProgRess) auf eineigenes Ressourceneffizienzprogramm verständigt. Diesesfokussiert auf abiotische23 nichtenergetische und ergänzendstofflich genutzte biotische Rohstoffe und ist insbesondere aufdie Minimierung von Beeinträchtigungen der UmweltmediendurchRohstoffgewinnungund-verarbeitungausgerichtet.24DerStaatssekretärsausschussfürnachhaltigeEntwicklungsetztsichinseinemBeschlusszurRessourceneffizienzfürdierascheundumfassendeUmsetzungvonProgRessein,mitdenZielen,„dieRohstoffproduktivitätinDeutschlandbis2020gegenüber1994zuverdoppeln, die Ressourceneffizienz ohne WohlstandseinbußeninDeutschlandzusteigernunddabeidieInanspruchnahmevonRohstoffenweiterzusenken“25.

22 Vgl. Europäische Kommission (2012): Mitteilung der Kommission an das Europäische Parla-ment, den Rat, den europäischen Wirtschafts- und Sozialausschuss und den Ausschuss der Regionen. Fahrplan für ein ressourcenschonendes Europa. KOM (2011) 571 final, Brüssel 2011. - Europäische Kommission: Manifesto for a Resource-Efficient Europe, MEMO/12/989, Brüs-sel

23 Dies umfasst im Verständnis des UBA Industrieminerale, Steine und Erden, Metallerze sowie fossile Rohstoffe, vgl. Umweltbundesamt (2012b).

24 Vgl. BMU (2012a)25 Staatssekretärsausschuss für nachhaltige Entwicklung (2012), S. 1.

22

Randnotizen


Die wichtigsten Programme zur Ressourceneffizienz auf einen blick:

Initiator Programm Ziele Umsetzung

Vereinte Nationen

„Rio+20“-Konferenz über nachhaltige Entwicklung

• Aufbau einer Grü-nen Ökonomie“ im Rahmen einer nachhaltigen Ent-wicklung sowie Bekämpfung der Armut

• Definitionen von Nachhaltigkeits-zielen

• Verbesserung der Institutionellen Rahmenbedingun-gen der nachhalti-gen Entwicklung

• Überprüfung des bisher stattgefun-denen Prozesses

• Konzentrationen auf die Bereiche Arbeitsplätze, Energie, Städ-te, Ernährung, Wasser, Ozeane und Naturkatast-rophen

Europäische Kommission

Leitinitiative „Ressourcen-schonendes Europa“

• Abkopplung des Wirtschaftswachs-tums von der Ressourcennut-zung und deren Umweltauswir-kungen

• Vorgabe eines langfristig ange-legten Aktions-rahmens für viele Politikbereiche

• Fahrplan für ein ressourcenscho-nendes Europa

Europäische Kommission

Fahrplan für ein ressourcenscho-nendes Europa

• Umgestaltung der Wirtschaft durch Lenkung des Wachstums in „grüne“ Branchen

• Monetäre Bewer-tung natürlicher Ressourcen als Grundlage mög-licher Zahlungen für Ökosystemleis-tungen

• Etappenziele für 2020 mit sukzes-siver Umsetzung in verschiedenen Politikfeldern

• Erarbeiten von Indikatoren und konkreten Zielset-zungen bis Ende 2013

Bundesregie-rung

Deutsches Ressourceneffi-zienzprogramm (ProgRess)

• Steigerung der Ressourceneffizi-enz und der Res-sourcenschonung bei der stofflichen Nutzung von Rohstoffen

• Reduzierung der damit verbunde-nen Umweltbelas-tungen

• 20 Handlungs-ansätze mit den Schwerpunkten Produktion, Kon-sum und Kreis-laufwirtschaft

Abbildung 1: Überblick über die gesetzlichen Rahmenbedin-gungen und Hintergründe zur Ressourceneffizienz26 26 Vgl. VCI (2012a)

23

Randnotizen


1.4. Portfolio und Ressourceneffizienz in der deutschen chemischen Industrie

Die chemische Industrie zeichnet sich durch eine„Verbundstruktur“ aus, in der aus einer vergleichsweisegeringen Anzahl von Rohstoffen über Grundchemikalien (etwa30)undZwischenprodukte (einigehundert) einegroßeAnzahlvonEndprodukten(rund30.000)synthetisiertwerden.

Aufgrund ihreshohenEnergie-undRohstoffbedarfsbeschäftigtsichdiechemischeIndustriebereitsseitlangemintensivmitdemThema Ressourceneffizienz. Sie tut dies zum einen durch dieeffizienteVerarbeitungvonRohstoffenundanderenRessourcenwährend der Produktion, zum anderen durch die HerstellungressourcenschonenderProdukteunddurchintensiveForschungund Entwicklung von Innovationen, die die Voraussetzung füreineweitereSteigerungderRessourceneffizienzschaffen.

NachInformationendesVerbandesderChemischenIndustrie(VCI)konnte die chemische Industrie ihren Gesamtenergieverbrauchzwischen1990und2010um21%reduzierenunddenAusstoßvon Treibhausgasen um die Hälfte senken, während dieProduktionimselbenZeitraumum58%stieg.DerGesamtbedarfan Energie beträgt in der chemisch-pharmazeutische Industrieheutedennochrund656.000TJ(davon387.000TJGas,190.000TJStrom,43.000TJÖlund36.000TJKohle).27

Auch hinsichtlich des Rohstoffverbrauchs hat die deutschechemische Industrie nach aktuellen Informationen desVCI schon erhebliche Einsparungen an nichterneuerbarenRessourcenrealisiert.28Insbesondereverwendetsiebereitsheute–sofernestechnischmöglichundökonomischdarstellbarist–nachwachsende Rohstoffe. Der Verbrauch an nachwachsendenRohstoffenbeträgtnachAngabendesVCI2,7MillionenTonnen(2011inDeutschland).InersterLiniehandeltessichdabeiumPflanzenöle(fürTenside,Schmierstoffe,LackeundFarben),Holz(Holzwerkstoffe, Papierzellstoffe, zellulosische Chemiefasern),Stärke(Papier,EnzymefürWaschmittel,chemischeGrundstoffe)undKautschuk(Elastomere).29

27 Vgl. VCI (2012b)28 Vgl. VCI (2012a)29 Vgl. ebd.

24

Randnotizen


Insgesamt verwendete die deutsche chemische Industrie imJahr201118,5MillionenTonnenfossileRohstoffe.DiessindvorallemErdöl(15,3MillionenTonnen),Erdgas(3MillionenTonnen)undkleinereMengenKohle(0,2MillionenTonnen).30DemnachentfällteinSechsteldesjährlichenGesamtverbrauchsanErdölinDeutschlandaufdiechemischeIndustrie.

Die Materialeffizienz in der deutschen chemischen Industriefällt im Allgemeinen bereits recht hoch aus. So sank nachInformationen des VCI z. B. der Ausgangsmaterialeinsatz beider Entwicklung von 1.000 kg Polypropylen zwischen 1964und 2005 von 1.185 kg auf 1.005 kg. Verantwortlich dafür istdie kontinuierliche Verbesserung der Produktionsverfahren.31Laut Steinbach32 ist der Reststoffanteil bei chemischenSyntheseverfahrenimmernochrechthoch.Sowerdencirca60%desStoff-InputschemischerSyntheseverfahren,inderFeinchemiesogarcirca75%,zuReststoffen.DerhoheMaterialverlust liegtin der Gesamtbetrachtung der Verfahren begründet, die alleEinsatzstoffe sowiedie oft großenMengen anHilfsstoffen, wiez.B.Lösemittel,berücksichtigt.

Der Wasserverbrauch in der chemischen Industrie blieb trotzsteigender Produktion in den vergangenen 15 Jahren stabil.InsgesamtwerdenjedochnichtunerheblicheMengeneingesetzt.Nach einem Bericht des Fraunhofer-Instituts für System- undInnovationsforschung(ISI),Karlsruhe,liegtderWasserverbrauchin der chemischen Industrie bei etwa 3.000 Millionen m3,33wovon80%nachInformationendesVCIjedochnurzumKühleneingesetztwerden34.Lediglich20%werdenalsReaktionsmedium,Löse- oder Reinigungsmittel genutzt und dabei verunreinigt.Der spezifische Wasserverbrauch sank zwischen 1996 und2009 um knapp ein Fünftel. Der Wasserintensitätsfaktor 2005lag laut IFEU bei 90m3/1.000 Euro.35 Laut Steinbach36 liegtder Wasserverbrauch bei Syntheseverfahren in ausgewähltenBereichen der chemischen Industrie (Pharma, Farben,

30 Vgl. VCI (2012b)31 Vgl. VCI (2012a)32 Vgl. Steinbach (2013)33 Vgl. Hillenbrand et al. (2008)34 Vgl. VCI (2012a) 35 Vgl. Giegrich et al. ( 2012)36 Vgl. Steinbach (2013)

25

Randnotizen


Pflanzenschutz, Spezialchemie, Grundchemie) zwischen 1,5 t/tProdukt(Spezialchemie)und71,2t/tProdukt(Farben).

TrotzbereitserzielterErfolgeistdasRessourceneffizienzpotenzialinderchemischenIndustrienochnichtausgeschöpft.DiesbetrifftinsbesondereKMUundeinzelneSpezialzweige.

1.5. Zielsetzung

Das Hauptziel der Studie bestand darin, wesentlicheRessourceneffizienzpotenziale in Produktionsprozessen vonKMU der chemischen Industrie zu ermitteln und Betriebensowie Verbänden der chemischen Industrie Grundlagen undAnschauungsmaterialfürverstärkteAktivitätenundInvestitionenimBereichRessourceneffizienzzurVerfügungzustellen.Damitsoll die Studie einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung derRessourceneffizienzinKMUderchemischenIndustrieleisten.

DasZieldieserStudieumfasstejedochnichtdieHochrechnungund breite Quantifizierung von Ressourceneffizienzpotenzialenin der Branche, da die Datenverfügbarkeit begrenzt warund die Struktur der Chemiebranche hochkomplex istRahmenbedingungenaufweist,diestarkbetriebsspezifischsind.LetzteresbestätigenauchFleiteretal.37undSteinbach38.

Zur Ermittlung möglicher Ressourceneffizienzpotenzialewurde eine umfassende Analyse von Veröffentlichungen undFallbeispielen zur Steigerung der Ressourceneffizienz in KMUderchemischen Industriedurchgeführt.AusdenFallbeispielenwurden anschließend, mit Blick auf die Prozessbereiche mithohem Potenzial, einige ausgewählt und detaillierter erläutert.Abschließend wurden mögliche Ansätze zur Realisierung derPotenzialeerarbeitetunddargestellt.

37 Vgl. Fleiter et al. (2013)38 Vgl. Steinbach (2013)

26

Randnotizen

Methodik

2. MEthODIK ZUR ERMIttlUng UnD bEwERtUng MöglIchER RESSOURcEnEffIZIEnZPOtEnZIAlE

Ressourceneffizienz ist einwesentlichesThema fürkleineundmittlereUnternehmen(KMU)inderchemischenIndustrie,dasiedieKostenstrukturunddiezukünftigeWettbewerbsfähigkeitderUnternehmenmaßgeblichbeeinflusst.

Die in der Studie angewandte Methode zur Ermittlung undBewertungvonRessourceneffizienzpotenzialenwirdnachfolgendbeschrieben.

2.1. Identifikation relevanter Sparten

In einem ersten Schritt wurden anhand der Definition desStatistischen Bundesamtes39 die einzelnen Wirtschaftsgruppen(3-Steller) und Wirtschaftsklassen (4-Steller) der chemischenIndustrie Deutschlands (Wirtschaftsabteilung 20) im Hinblickauf ihre volkswirtschaftliche Bedeutung und KMU-Relevanzanalysiert.

Dazu wurden über eine Recherche in der Online-DatenbankDESTATIS GENESIS die aktuellsten Zahlen für Mitarbeiter jeUnternehmen,UmsatzjeUnternehmenundAnzahlderBetriebeindenWirtschaftsklassenermitteltundzufolgendenIndikatorenaggregiert (volkswirtschaftlicheBedeutungsieheErgebnisse inKapitel3):

•Indikator1:AnteilderKMUanderGesamtzahlderBetriebeindenWirtschaftsklassen,aggregiertnachVCI-Sparten

•Indikator 2: Anteil der Anzahl der Mitarbeiter in KMU ander Gesamtzahl der Mitarbeiter in den Wirtschaftsklassen,aggregiertnachVCI-Sparten

•Indikator3:AnteildesUmsatzesderKMUvomGesamtumsatzindenWirtschaftsklassen,aggregiertnachVCI-Sparten

DadieseSpartennichthomogensind,sondernzumTeilvielfältigeUnterbereicheumfassen,wurdendiesenochweiterimHinblickaufihrevolkswirtschaftlicheRelevanzdifferenziert.

39 Vgl. Statistisches Bundesamt (2008)

27

Randnotizen

Methodik

Dazuwurden inderOnline-DatenbankDESTATISGENESISdieUmsatzinformationen zu Güterarten (9-Steller) extrahiert unddieInformationenzudenindieserStudiealsProduktionszweigbezeichneten6-Stellernaggregiert.

DamitkanneineAussageüberrelevanteBereiche(Unterklassen)innerhalb dieser Wirtschaftsklassen getroffen werden.Beispielsweise beinhaltet die Wirtschaftsklasse Industriegase(2011)GüterartenwieArgon(201111200),Wasserstoff(201111500)undStickstoff(201111600).

Diese wurden für die Zwecke dieser Studie aufgrundprozesstechnischer Ähnlichkeiten zum Produktionszweig„Edelgase, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff“ (2011 11)zusammengefasst.

Eine detaillierte Einzelbewertung der Wirtschafts- undProduktionszweige bezüglich ihrer Ressourcen, Energie- undUmweltintensitätwaranhanddervorliegendenDatenbasisnichtmöglich.

2.2. Ermittlung der Ressourceneffizienzpotenziale

IneinemzweitenSchrittwurdendieProzessbereichebetrachtet.Siekönnen,wieinAbbildung2dargestellt,inTechnologienmitKernprozessen und Peripheriekomponenten sowie Methodeneingeteiltwerden.

28

Randnotizen

Methodik

TECHNOLOGIEN

METHODE

Kernprozesse Peripherie-komponenten

Rohmaterialversorgung und -vorbereitung

Wärme- und Kältever-sorgung, Prozesswär-meintegration

Analyse

Synthese und Formulierung

Elektromotoren Optimierung

Produkttrennung und -veredelung

Pumpen Modifizierung des Verfahrens

Produktabfüllung und Umschlag

Druckluft Management- und Informationssysteme

Emissionsminderung (Abfall, Abwasser, Abgas)

Prozessautomation Geschäftsmodelle(Chemiekalienleasing)

Anlagenreinigung

Ressourceneffiziente Produktion

Abbildung 2: Differenzierung des Herstellungsprozesses (Ei-gene Darstellung in Anlehnung an Emec et al.40)

DieKernprozessebeinhaltendabeiimWesentlichen

•dieRohstoffversorgungund-vorbereitungfür

•dieSyntheseoderdieFormulierungen,

•dieanschließendeProdukttrennungundVeredelungund

•die abschließende Produkthandhabung mit Abfüllung,Umschlag und Lagerung. Dazu gehören auch Technologienzur Emissionsminderung (Abgas, Abwasser, Abfall) undAnlagenreinigung.

40 Vgl. Emec et al. (2013)

29

Randnotizen

Methodik

MitPeripheriekomponentenwerdenindieserStudieAnlagenundSysteme bezeichnet, die die Produktionsprozesse unterstützen,indemsiebeispielsweisediefürdieProduktionbenötigteWärme,StromoderDruckluftbereitstellen.Siewerdenfolgendermaßenunterteilt:

•Wärme-undKälteversorgung,Prozesswärmeintegration,

•Elektromotoren,

•Pumpen,

•Druckluft,

•Prozessautomation.

In der chemischen Industrie gehören die in der Peripherieeingesetzten Anlagen zu den Hauptverbrauchern von Energie.Demnach übt eine gezielte Effizienzsteigerung der PeripherieeinenerheblichenEinflussaufdiegesamteEnergiebilanzaus.

ZudenMethodenzählenbeispielweisea)dieModifizierungdesVerfahrens(z.B.neueKatalysatoren,Herstellungsabläufe,Einsatznachwachsender Rohstoffe), b) Analysesysteme (Stoffströme,KPIs,DatenerhebungundAnalyse)sowiec)Optimierungssysteme(softwaregestützte Verfahrenssimulation, kontinuierlicheVerbesserungsprozesse). Diese Maßnahmen können durchManagement-undInformationssystemeunterstütztwerden,dieauch zur Prozessautomatisierung (MSR) dienen. Ebenfalls zudenMethodenzähleninnovativeGeschäftsmodellewiez.B.dasChemikalienleasing.

EineallgemeineProzesskettewirdinAbbildung3schematischdargestellt.

30

Randnotizen

Methodik

Peripherie

Methoden

Energie

Rohmate-rialversor-gung und -vorberei-

tung

Synthese und Formu-

lierung

Produkt-trennung & -veredelung

Produktab-füllung & Umschlag

Anlagen-Reinigung

Produkt

Emissionsmin-derung (Abfall,

Abwasser, Abluft)

1

9

6

5

7

8

2 3 4

Abbildung 3: Allgemeine Prozesskette für die Herstellung von Chemikalien (Eigene Darstellung in Anlehnung an Eu-ropäische Kommission41)

Um die in den einzelnen Prozessschritten vorhandenenRessourceneffizienzpotenziale zu ermitteln, wurden Literatur-und Internetquellen auf relevante Informationen undFallbeispieleuntersucht.FernerwurdenExpertenvonrelevantenInstitutionen, Technologiefirmen und ChemieunternehmenüberInternetrechercheundvorhandeneKontakteermitteltundbefragt. Die Befragung und Informationsaustausch erfolgtenmittelsTelefoninterviewsundFragebögen sowie einesAuftakt-Industrieworkshops des VDI Zentrums Ressourceneffizienz.Neben Ressourceneffizienzpotenzialen wurden relevanteInformationen zum Status quo, zu Hemmnissen bezüglichder Umsetzung von Ressourceneffizienzpotenzialen undHandlungsempfehlungenerfragtundrecherchiert.

Die Informationen und Fallbeispiele zuRessourceneffizienzpotenzialen und Ressourceneinsparungenwurden in einer Matrix zusammengetragen, nachProzessbereichendifferenziertundanschließendausgewertet.

41 Vgl. Europäische Kommission (2003)

31

Randnotizen

Identifizierung von Sparten

3. IDEntIfIZIERUng VOn SPARtEn, In DEnEn KMU AUS VOlKSwIRtSchAftlIchER SIcht VOn hOhER RElEVAnZ SInD

Die chemische Industrie Deutschlands deckt ein breitesProduktsegment ab. Die Unternehmen sind nach Angaben desVerbandes der Chemischen Industrie (VCI) zu mehr als 90 %denKMUzuzuordnen, dieüber einDrittel derMitarbeiter derchemischen Industrie und knapp ein Drittel des Umsatzesdieser Wirtschaftsabteilung ausmachen. Der VCI klassifiziertUnternehmen mit zehn bis 49 Mitarbeitern als klein undUnternehmen mit 50 bis 499 Mitarbeitern als mittel. Für dieweitere Betrachtung von KMU in dieser Studie wurden inAnlehnungandieseKlassifizierungdaherprimärUnternehmenbiszueinerGrößekleiner500Mitarbeiterbetrachtet.42

DieKMUproduzierenvorallemmaßgeschneiderteChemikalienfürspezielleAnwendungen.Siestellenrund24.000verschiedeneProdukteinMengenvonunter100TonnenproJahrher.TypischfürDeutschlandistdieengeZusammenarbeitzwischengroßenundkleinenUnternehmen.

Zur Identifizierung der Sparten, in denen KMU ausvolkswirtschaftlicherSichtvonhoherRelevanzsind,wurdedieGliederung des VCI herangezogen, die zwischen den Sparteni) Anorganische Grundchemikalien, ii) Petrochemikalien undDerivate, iii) Polymere, iv) Fein- und Spezialchemikalien,v) Wasch- und Körperpflegemittel sowie vi) Pharmazeutikaunterscheidet.43

Pharmazeutika bilden sowohl aus wirtschaftlicher Sicht alsauch mit Blick auf den Anteil von KMU einen wichtigenProduktionszweig hinsichtlich der Ausschöpfung vonRessourceneffizienzpotenzialen. Die pharmazeutische IndustrieunterliegtjedocheinersehrstarkenRegulierung.Beispielsweisekönnen einmal genehmigte Prozessabläufe nur mit hohemadministrativem Aufwand geändert werden. Diese Hürdenreduzieren das realisierbare Effizienzpotenzial aus Kosten-undZeitgründenineinemsohohenMaße,dassdieserBereichinnerhalbderStudienichtweiterberücksichtigtwurde.42 Vgl. VCI (2012c)43 Vgl. VCI (2013)

32

Randnotizen


Die Spartengliederung ist in Tabelle 1 mit der dazugehörigen„Klassifikation der Wirtschaftszweige 2008 (WZ 2008) vonDESTATIS44dargestellt.

Tabelle 1: Sparten und Wirtschaftszweige der chemischen In-dustrie (Eigene Darstellung in Anlehnung an VCI45)

WZ 2008

20 Chemische Industrie

Anorganische Grund-chemikalien

2011 Industriegase

2013 Sonstige anorganische Grund-stoffe und Chemikalien

2015 Düngemittel und Stickstoffver-bindungen

2014 Petrochemikalien und Derivate

Polymere

2016 Kunststoffe in Primärformen

2017 Synthetischer Kautschuk in Primärformen

206 Chemiefasern

Fein- und Spezialchemikalien

2012 Farbstoffe und Pigmente

202 Schädlingsbekämpfungs- und Desinfektionsmittel

203 Anstrichmittel, Druckfarben und Kitte

205 Sonstige chemische Erzeugnisse

204 Wasch- und Körperpflegemittel

2041 Seifen, Wasch-, Reinigungs- und Poliermittel

2042 Körperpflegemittel und Duft-stoffe

FürdieAnalysedesvolkswirtschaftlichenBeitragesdereinzelnenVCI-SpartenwurdendieWirtschaftszweigehinsichtlichfolgenderKriterienbetrachtet(sieheAnhangA):

44 Vgl. www.destatis.de/DE/Methoden/Klassifikationen/GueterWirtschaftklassifikationen/Content75/KlassifikationWZ08.html, aufgerufen am 14.08.2013

45 Vgl. VCI (2013)

http://www.destatis.de/DE/Methoden/Klassifikationen/GueterWirtschaftklassifikationen/Content75/KlassifikationWZ08.html

http://www.destatis.de/DE/Methoden/Klassifikationen/GueterWirtschaftklassifikationen/Content75/KlassifikationWZ08.html

33

Randnotizen


Indikator1:AnzahlderKMU(sieheAbbildung4)

Indikator2:AnzahlderMitarbeiter

Indikator3:AnteildesUmsatzes(sieheAbbildung5)

350

AnorganischeGrund-

chenikalien

Anz

ahl der

Bet

rieb

e

unter 50 Beschäftigte

250 - 499 Beschäftigte




1000 und mehr Beschäftigte

Petrochemi-kalien und Derivate

Polymere Fein- und Spezial-

chemikalien

Wasch- und Körperpfle-gemittel

300

250

200

150

100

50

0

Abbildung 4: Anzahl der Betriebe in der jeweiligen VCI-Sparte nach Unternehmensgröße (Eigene Darstellung, Daten-grundlage: Statistisches Bundesamt46)

Wasch- und Körperpflegemittel

Fein- undSpezialchemikalien

Polymere

Petrochemikalienund Derivate

AnorganischeGrundchemikalien

oruE .drM ni ztasmU

unter 50 Beschäftigte





1000 und mehr Beschäftigte

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Abbildung 5: Bedeutung der Wirtschaftszweige in der jew-eiligen VCI-Sparte nach Umsatz (Eigene Darstellung, Daten-grundlage: Statistisches Bundesamt47)

46 Vgl. Statistisches Bundesamt (2008)47 Vgl. Statistisches Bundesamt (2012)

34

Randnotizen


Werden die Daten für alle KMU in den jeweiligen Spartenzusammengefasst(sieheAbbildung6),zeigtsich,dassdieAnzahlderMitarbeitermitderAnzahlderUnternehmenkorreliertunddaher zu keiner Unterscheidungshilfe beiträgt. Im Folgendenwerden als Kriterien daher die Anzahl der Betriebe und derUmsatz genutzt, um volkswirtschaftlich relevante Sparten zubestimmen.

Mitarbeiter

Betriebe

Umsatz

Fein- und Spezialchemikalien Polymere

Petrochemikalien und Derivate Anorganische Grundchemikalien

Wasch- und Körperpflegemittel

0 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %

Abbildung 6: Relevanz der einzelnen Sparten für alle KMU der chemischen Industrie (Eigene Darstellung, Datengrund-lage: Statistisches Bundesamt48)

Abbildung 6 zeigt die große Bedeutung der Sparte Fein- undSpezialchemikalien für KMU sowohl bezüglich der Anzahl derBetriebealsauchhinsichtlichdesUmsatzesimVergleichzudenanderenSpartenderchemischenIndustrie.

Während die Sparte Polymere den zweitgrößten Umsatzbeisteuert,liegtdieSparteWasch-undKörperpflegemittelbeiderAnzahlderBetriebeleichtvordenPolymeren.ZusammenfassendlassensichsomitdieSparten

•Fein-undSpezialchemikalien,

•Polymere,

•Wasch-undKörperpflegemittel


35

Randnotizen


als volkswirtschaftlich besonders bedeutend für KMU derChemieindustrieinDeutschlandkategorisieren.

Um innerhalb dieser Sparten volkswirtschaftlich relevanteProduktionszweige(4-Steller,vonDESTATISalsWirtschaftsklassenbezeichnet) identifizierenzukönnen,wurdendieprozentualenAnteile „Wert der zum Absatz bestimmten Produkte“ und„AnzahlderBetriebemitProduktion“zurGesamtheitderkleinenund mittleren Unternehmen berechnet. Das Ergebnis dieserAuswertungistinTabelle2dargestellt.

Tabelle 2: Volkswirtschaftlich relevante Produktionszweige (4-Steller) (Quelle: Statistisches Bundesamt49)

Ausgewählte Produktionszweige

(WZ XXXX)

Wert der zum Ab-satz bestimmten

Produkte%

Anteil der Betriebe

mit Produktion%

Kunststoffe in Primärfor-men (WZ 2016)

21,5 9,1

Anstrichmittel, Druck-farben und Kitte

(WZ 2030)7,7 18,7

Herstellung von sonstigen chemischen

Erzeugnissen a. n. g. (WZ 2059)

13,4 10,9

Seifen, Wasch-, Reini-gungs- und Poliermittel

(WZ 2041)5,0 10,9

Aus volkswirtschaftlicher Sicht erscheinen somit folgendeProduktionszweigederchemischenIndustrievonInteresse:

•KunststoffeinPrimärformen,

•Anstrichmittel,DruckfarbenundKitte,

•HerstellungsonstigerchemischerErzeugnissea.n.g.,

•Seifen,Wasch-,Reinigungs-undPoliermittel.


36

Randnotizen


DieausgewähltenProduktionszweigeerfasseninSumme47,6%des gesamten in kleinen und mittleren Chemieunternehmenerzeugten Wertes der zum Absatz bestimmten Produkteund 49,6 % der KMU-Produktionsbetriebe innerhalb derChemieindustrieinDeutschland.

Nachdem die relevanten Sparten für die KMU-Präsenzermittelt worden sind, wird im Folgenden untersucht, wo dieRessourceneffizienzpotenzialeliegen.

37

Randnotizen

Allgemeine Potenzialanalyse

4. AllgEMEInE POtEnZIAlAnAlySE

Nach der Ermittlung der volkswirtschaftlichen Relevanzder Produktionszweige wurden relevante Fallbeispiele undVeröffentlichungen auf mögliche Einsparpotenziale überprüft.Dabeiwurdefestgestellt,dassvieleRessourceneffizienzpotenzialeunabhängig von bestimmten Produktionszweigen bestehen.Daher wurden in der allgemeinen Potenzialanalyse nebenden in der volkswirtschaftlichen Analyse identifiziertenProduktionszweigenauchandereProduktionszweigemiteinemBezug zur chemischen Industrie sowie Produktionszweigeohne direkten Bezug zur chemischen Industrie, aber einerÜbertragbarkeitderMaßnahmen,betrachtet.DieidentifiziertenRessourceneffizienzpotenziale ließen sich den einzelnenProzessbereichendesProduktionsprozessesmeistgutzuordnen.DahererfolgtedieAuswertungderFallbeispieleaufgegliedertindieProzessbereicheKernprozesse,PeripherieundMethoden.

4.1. Durchführung der Recherche

Zur Ermittlung des Ressourceneffizienzpotenzials wurdenverschiedene Literatur- und Internetquellen nach relevantenInformationen und Fallbeispielen untersucht sowie Expertenvon relevanten Institutionen, Technologiefirmen undChemieunternehmen befragt. Es wurden alle Fallbeispieleaufgenommen,die

•einen direkten Bezug zur Produktion in der chemischenIndustrieaufweisen,

•MaßnahmenzuTechnologienundMethodenbeinhalten,dieauf die Produktionsprozesse in der chemischen Industrieübertragenwerdenkönnen,

•nichtälteralszehnJahresind.

Folgende Programme, Institutionen und Datenbankenwurden auf Angaben und Fallbeispiele bezüglichRessourceneffizienzpotenzialeinKMUderchemischenIndustrieuntersucht:

•PIUS(ProduktionsintegrierterUmweltschutz)

38

Randnotizen


* Datenbank, Informationsplattform und Netzwerk mitFallbeispielen

•Hessen-PIUS* Webseite des Landes Hessen zum Thema

RessourceneffizienzmitFallbeispielen

•BEST(BetrieblichesEnergie-undStoffstrommanagement)* Ehemaliges Programm der Landesanstalt für Umwelt,

Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg(LUBW)zurUnterstützungvonKMUmitFallbeispielen

•UPS(UmweltpolitischerSchwerpunkt)* Studien des Projektes des LUBW zur

„Stoffstromoptimierung in kleinen und mittlerenUnternehmen“

•VDIZentrumRessourceneffizienz(VDIZRE)* Projekt im Rahmen der Klimaschutzinitiative des

Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bauund Reaktorsicherheit mit zahlreichen Studien undInformationen

•Dena(DeutscheEnergie-Agentur)* InformationsplattformundDatenbankmitStudienrund

umdasThemaEnergie

•Ressourceneffizienzatlas* BeispielezumThemaRessourceneffizienz

•MittelstandsinitiativeEnergiewende* ÜbersichtüberAnsprechpartnerundProgramme

•EuropeInnovaReMake* WebseitemitToolsundLeitfädenzurRessourceneffizienz

fürdasverarbeitendeGewerbe

•NetzwerkRessourceneffizienz* Netzwerk-PlattformzumThemaRessourceneffizienz

•RKW Kompetenzzentrum (eine gemeinnützige Forschungs-und Entwicklungseinrichtung des RKW Rationalisierungs-undInnovationszentrumsderDeutschenWirtschafte.V.)

39

Randnotizen


* Webseite mit Publikationen zu Material- undEnergieeffizienzinderchemischenIndustrie

•EcoInnovationObservatory* Datenbank zu Umweltinnovationen, finanziert von der

EuropäischenKommission

•GreenTechAtlas3.0Länderinitiativen* Umwelttechnologie-Atlas im Auftrag des BMU mit

Fallbeispielen

•VerbandderChemischenIndustrie(VCI)* BeispieleausderIndustrie

•CleanerProductionGermany* Datenbank des Umweltbundesamtes (UBA) von

gefördertenProjekten

•Universitäten, die F&E bezüglich Ressourceneffizienzbetreiben(z.B.UniBayreuth,…)

•AllgemeineInternetrecherche

Des Weiteren wurden relevante Chemieunternehmen undTechnologiefirmen über Fachverbände, Dienstleistungs-datenbanken und Internetrecherche ermittelt. Dabei wurdenneben KMU auch größere Chemieunternehmen berücksichtigt.Insgesamt wurden über 80 Technologieanbieter und nahezu120 Chemieunternehmen recherchiert. Ein Großteil derTechnologieanbieter (circa 25) und der Chemieunternehmen(circa 80) wurden anschließend kontaktiert und zum Auftakt-Industrieworkshop der VDI Zentrum RessourceneffizienzGmbH (VDI ZRE) eingeladen sowie nach Fallbeispielen zuRessourceneinsparungenausderPraxisbefragt.

DieTechnologieanbieterhattenteilweisegroßesInteresseanderVermittlung von Ressourceneffizienzpotenzialen und verfügtenoft über Fallbeispiele, um aufzuzeigen, wie viel Energie bzw.Material mit ihren Technologien eingespart werden kann.Einige der Technologieanbieter stellten ihre Technologien undMethodenbereitsaufdemIndustrieworkshopdesVDIZentrumsRessourceneffizienzvor(sieheKapitel4.2).

40

Randnotizen


Die Bereitschaft der Chemieunternehmen, Angaben undFallbeispielezuRessourceneffizienzausihrereigenenProduktionzur Verfügung zu stellen, war hingegen aufgrund knapperKapazitätenundausGeheimhaltungsgründenehergering.

Da Potenzialaussagen, ausgehend von der Anwenderseite,aufgrund unterschiedlicher Prozesse und Ausgangssituationenin den Unternehmen sehr schwierig sind, lag der Fokusauf der Kontaktierung der Technologieanbieter sowie derInternetrecherche.

Der Austausch mit den Technologieanbietern erfolgte überTelefoninterviews und Fragebögen. Mit dieser VorgehensweisekonnteneinigeFallbeispieleermitteltwerden.

ÜbereineumfangreicheLiteratur-undInternetrecherchesowiedie Befragung der Technologieanbieter wurden zahlreicheFallbeispiele, die Aussagen zu Ressourceneffizienzpotenzialenin Produktionsprozessen der chemischen Industrie enthielten,sowie Fallbeispiele aus anderen Industriebereichen, derenEffizienzsteigerungsmaßnahmen als übertragbar eingestuftwurden,ineinerAuswertungsmatrixzusammengetragen.

InderAuswertungsmatrixwurdenfolgendeDatenerfasst:

•TiteldesFallbeispiels

•Kontakt

•ZuordnungzurchemischenIndustrie

•ZuordnungzuProduktionszweigen

•Produktbeschreibung

•JahrderDurchführungderMaßnahmen

•BeschreibungdesProzesses

•BeschreibungderMaßnahme

•WirkungderMaßnahme

•Einstufung in die Kategorien Kernprozess, Peripherie oderMethode

41

Randnotizen


•Einstufung in Unterkategorien (z. B. Produkttrennung,Druckluft,AnalysedesVerfahrens)

•Ressourceneffizienzdaten (Material/Stoff, Prozessenergie,Strom,Wasser/Abwasser,Emissionen,…)

•Daten zu Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit(ReduzierungvonGefahrstoffen,BeitragzurArbeitssicherheit)

•Daten zurMaterialart (Sekundärrohstoffe, erneuerbar/nichterneuerbar)

•Kostendaten (Investitionskosten, Betriebskosten, Amortisa-tionszeit,…)

•Förderung/Partner,Projektträger

ZusätzlichwurdenrelevanteInformationenzumStatusquoderKMU der chemischen Industrie bezüglich Ressourceneffizienz,Einschätzung der Ressourceneffizienzpotenziale, HemmnisseundHandlungsempfehlungenerfragtundrecherchiert.

4.2. Ergebnisse des Industrieworkshops

Im Rahmen des Projekts fand am 15. November 2013 inBerlin ein Industrieworkshop des VDI ZRE mit Vertretern vonChemieunternehmen (Anwenderseite) sowie Unternehmen desAnlagenbaus,Technologie-undLösungsanbietern(Anbieterseite)undVertreternvonVerbändenundMinisterienstatt.

In dem sechsstündigen Workshop wurden Anwendungen undLösungenpräsentiert,dieeinenBeitragzurRessourceneffizienzliefernkönnen.DiesedecktenMethoden-undTechnologiefelderder Substitution durch nachwachsende Rohstoffe, innovativeTechnologien (beispielsweise zur Abgasreinigung), neueVerfahrensansätze (beispielsweise Recycling fluorierterPolymere), neue Geschäftsmodelle (Chemikalienleasing) undsoftwaregestützteOptimierungenab.

Im Zuge der Diskussionen wurde ersichtlich, dass es einerstärkerenVerknüpfungderAnbieterseitevonTechnologienmitderAnwenderseite(Chemieunternehmen)bedarf,uminZukunftPotenzialeauszuschöpfen.InverschiedenenFällenwurdedeutlich,

42

Randnotizen


dass einzelne Chemieunternehmen keinen HandlungsbedarfsehenunddahernichtaktivaufderSuchenachVerbesserungensind.HäufigerhebenUnternehmendieProzessdatengarnicht,aus denen mögliche Potenziale ersichtlich werden könnten. SowerdenaufderAnwenderseitemöglichePotenzialeoftmalsnichtwahrgenommen. Häufig besteht die Sorge, dass Umstellungenmit hohen Investitionen und großem Anpassungsaufwandverbundensind.DasmachtesTechnologieanbieterneffizienterProdukte oft schwer, potenzielle Anwender zu erreichen. Hiersind Überlegungen darüber anzustellen, wie übergreifendeKooperationen und Informationsflüsse unterstützt werdenkönnen,damitbestehendeRessourceneffizienzpotenzialebesserausgeschöpftwerden.

EinweiteresErgebnisderDiskussionenzeigtesichdahingehend,dass das Technologieniveau in Deutschland bereits hochist. In einzelnen Bereichen erscheint das technologischeVerbesserungspotenzial daher nicht als primärer Ansatzpunkt.Für die Hebung von Ressourceneffizienzpotenzialen bedeutetdies, dass weitere Verbesserungen durch den Aufbau vonNetzwerkenundeinoptimiertesManagementvonSchnittstellenerzielt werden können. Auch hier sind, wie bereits obenangesprochen, Kooperationen und ein InformationsaustauschzwischenrelevantenAkteurenerforderlich.

4.3. Auswertung der Informationen und fallbeispiele

Im Rahmen des Projekts wurden eine Vielzahl vonVeröffentlichungen und Fallbeispielen bezüglich bestehenderRessourceneffizienzpotenziale und deren Ausschöpfung inProduktionsprozesseninderIndustrieidentifiziert.DiemeistenFallbeispiele bezogen sich direkt auf die chemische Industrie,einige auf andereProduktionszweige, dieMaßnahmenwurdenaberalsübertragbareingestuft.

DieFallbeispielewurdendahingehendausgewertet,aufwelcheProzessbereichesiesichbeziehen,wiehochdiezuerwartendenRessourceneffizienzpotenziale sind und anhand welcherMaßnahmen sie ausgeschöpft werden können. Wenn möglich,wurdendieHöhedermöglichenEinsparungensowiedieKostenbzw.Amortisationszeitenangegeben.DazuwurdendieAngaben

43

Randnotizen


derFallbeispieleausgewertetund,fallsvorhanden,mitAngabenausderLiteraturergänzt.DieausgewertetenFallbeispielemitdendazugehörigen Informationen sind in einer Übersichtstabelle50aufgeführt.

Im Bereich der Peripherie werden in der Literaturkonkrete Einsparpotenziale zu den unterschiedlichenPeripheriekomponenten angegeben (siehe Anhang B). DieseAngaben wurden ausgewertet und mit den Ergebnissen ausder Analyse der Fallbeispiele ergänzt. Die Literaturquellen derFallbeispielesindinAnhangCangegeben.

4.3.1. Methodisches Vorgehen

Zuordnung der Prozessbereiche

Die relevanten Fallbeispiele wurden nach den Bereichen desHerstellungsprozesses (Kernprozesse, Peripherie, Methoden)sortiert. Dem Bereich Kernprozesse wurden 26 Beispielezugeordnet, 19 Beispiele dem Bereich Peripherie und 28dem Bereich Methoden. Die Prozessbereiche werden weiterin Unterkategorien unterteilt. Abbildung 7 zeigt, wie vieleFallbeispiele den entsprechenden Unterkategorien zugeordnetwerdenkonnten.

Bei den einzelnen Unterkategorien des jeweiligen Bereichs,aber auch zwischen den verschiedenen Bereichen, gibt esÜberschneidungen.SodientdieAnalyse imBereichMethodenhäufigdazu,Potenzialezuidentifizieren,diedannmittelsandererMethoden oder Technologien ausgeschöpft werden. Deshalbwurde bei den Fallbeispielen geprüft, welche Prozessbereichevorrangig angesprochen wurden. Dem Bereich PeripheriewurdenalleFallbeispielezugeordnet,diesichaufdieeinzelnenPeripheriekomponenten bezogen, auch wenn die MaßnahmenzurRessourceneffizienzsteigerungerstnacheinerAnalyseoderimRahmenvonManagementsystemenetc.durchgeführtwurden.

50 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien

http://www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien

44

Randnotizen


Technologien

MethodeKernprozesse Peripheriekomponenten

Rohmaterialversorgung und -vorbereitung

Wärme- und Kälteversor-gung, Prozess- wärmeintegration

Analyse


Elektromotoren Optimierung

Produkttrennung und -veredelung

Pumpen Modifizierung des Verfahrens

Produktabfüllung und Umschlag

Druckluft Management- und Informations-systeme

Emissionsminderung (Abfall, Abwasser, Abgas)

Prozessautomation Geschäftsmodelle(Chemiekalien-leasing)

Anlagenreinigung

26 19 28

2

8

5

5

5

0

2

87

4 14

6 3

1 2

1

Abbildung 7: Zuordnung der ausgewerteten Fallbeispiele zu Prozessbereichen

berücksichtigte Parameter

Bei der Auswertung der Ressourceneffizienzpotenziale dereinzelnen Fallbeispiele wurden neben Material und Energie(Prozessenergie, Strom) auchdieParameterWasser,Abwasser,Emissionen und Abfall berücksichtigt. Zusätzlich wurdenKriterienwiederEinsatzvonSekundärrohstoffenoderderErsatzendlicherRohstoffedurchnachwachsendeRohstoffeinBetrachtgezogen. Neben den Einsparpotenzialen wurden Angaben zuInvestitionskostenundAmortisationszeiten–sofernverfügbar–mitaufgenommenundausgewertet.

InAbbildung8 ist eineÜbersicht zurAnzahlderFallbeispielemitqualitativenundquantitativenEinsparpotenzialenmiteinerZuordnung zu den unterschiedlichen Parametern dargestellt.Dabei ist zu berücksichtigen, dass manche FallbeispieleEinsparpotenziale für mehrere Parameter angeben. Angabenzu Kosten wurden in elf Fallbeispielen vorgenommen, wobeidiese Fallbeispiele nicht immer quantitative Angaben zuRessourceneinsparpotenzialenbeinhalteten.

45

Randnotizen


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eria

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Quantitativ 21 10 21 11 11 4 0 0 19 25

Qualitativ 16 8 16 7 30 8 8 6 0 1

0

5

10

15

20

25A

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35

Abbildung 8: Zuordnung der Fallbeispiele zu eingesparten Ressourcen und Kosten

4.3.2. Auswertung der fallbeispiele und Informationen – Kernprozesse

DieKernprozessebeinhaltenimWesentlichenRohstoffversorgungund -vorbereitung, Synthese und Formulierungen,Produkttrennung und Veredelung, Produktabfüllung undUmschlag, Emissionsminderung (Abgas, Abwasser, Abfall) undAnlagenreinigung(sieheAbbildung7).

Auswertung der literatur

Steinbach definiert Materialeffizienz (Bilanzausbeute) alsdas Verhältnis der Menge des reinen Hauptprodukts (beiMischungen: Hauptkomponente des Hauptprodukts, in kg)zur Einsatzstoffmenge ohne (passives) Wasser (in kg). LautSteinbach51 liegt der Mittelwert der Materialeffizienz aus über400 Synthesebetriebsverfahren, die zwischen 1993 und 2009analysiertwurden,etwabei38%(Wassernichteinbezogen).Dasheißt,etwa62%derEinsatzstoffeendennicht imProdukt.Die

51 Vgl. Steinbach (2013)

46

Randnotizen


Subbranchen „Grundchemie“ und „Spezialchemie“ weisen mit73bzw.62%diehöchsteMaterialeffizienzauf.DieSubbranchen„Farben“und„Pflanzenschutz“liegenbei26bzw.36%.

Halogenchemie: Der Bereich der Halogene, die vor allem alsZwischenproduktvorkommen,weisteinhohesEinsparpotenzialauf. IndenwichtigenSubbranchenwieFarben,PflanzenschutzundSpezialchemieendencirca75bis90%desHalogen-InputsnichtimHauptprodukt,sondernindenReststoffen.

Treibhausgase: Der größte Anteil an CO2-Emissionen von

Syntheseverfahren ist nicht auf die Produktion (Abluft)zurückzuführen, sondern auf die Entsorgung der Reststoffedes Verfahrens (Rückstandsverbrennung und Kläranlage).Treibhausgase, die durch Erzeugung von Dampf und Stromentstehen,sindhiernichtberücksichtigt.IneinerGrößenordnungzwischen 75 und 99 % sind die Treibhausgasemissionender Syntheseverfahren auf die Entsorgung der Reststoffezurückzuführen.

LösemittelundWasser:DerEinsatzderLösemittelistsehrhochund liegt durchschnittlich zwischen 100 kg/t Produkt in derSpezialchemieund700kg/tProdukt imBereich„Farben“.DerWasserverbrauch liegt durchschnittlich zwischen 1.500 und71.200kg/tProdukt.52

Werden weitere Möglichkeiten zur Ressourceneinsparung inchemischen Prozessen betrachtet, stößt man häufig auf dasStichwort „Prozessintensivierung“. Eine offizielle Definition istdafür bisher jedoch noch nicht vorhanden. Im PositionspapierderFachsektionProzessintensivierungderProcessNet-InitiativevonDECHEMAundVDI-GVC53werdenzunächstdiemöglichenBegriffsdefinitionendiskutiertsowiederenBedeutunganalysiert.DieseQuelleteilttheoretischeProzessintensivierungsmaßnahmeninfolgendeBereiche:

•Miniaturisierung

•Hybridisierung

•Strukturierung52 Vgl. Steinbach (2013)53 Vgl. ProcessNet (2008)

47

Randnotizen


•Dynamisierung

•IntegrationundRationalisierung

•NeuartigeLösungsmittelundunkonventionellerEnergieeintrag

DetailliertereInformationenfindensichino.g.Positionspapier,der „European Roadmap for Process Intensification“54 unddem Buch „Process Intensification“55. Einige der im Rahmendieser Studie analysierten Fallbeispiele beziehen sich auf dieProzessintensivierung.NähereInformationendazubefindensichimfolgendenUnterkapitel.

Auswertung der fallbeispiele:

Von den 26 relevanten Fallbeispielen beziehen sich 20 aufProduktionsprozesse in der chemischen Industrie. SechsBeispiele kommen aus anderen Produktionszweigen, werdenaber als übertragbar eingestuft (z. B. Anlagenreinigung in derGetränkeindustrie). Die Auswertung der Fallbeispiele erfolgtnachdenUnterkategorienderKernprozesse.

Materialvorbereitung

Nach den Erfahrungen des mit der vorliegenden Studiebeauftragten Konsortiums und einem Austausch im Rahmenanderer Projekte können Ressourcen eingespart und Abfallreduziert werden, indem die Nassmühlentechnik in zweiSchrittenoptimiertwird:

GezielteVerbesserungderPartikelkorngrößen,BandbreitenundReduktionvon„Off-spec“-Filterrückständen(Rohpartikel)

Reduzierung des Volumens der Nassmahlkammer beiChargenwechsel und Reinigung der Nassmühle. EinPraxisbeispieldazuführtezudeutlicherhöhterProduktivitätundeinerStromeinsparungvonknapp60%.

Ein Fallbeispiel zeigt, dass durch einfache Eingriffe in denMahlprozessvonPulverlackdurchmoderneTechnikRohmaterial

54 Vgl. ERPI (2008)55 Vgl. Reay et al. (2013)

48

Randnotizen


eingespartwerdenkann.IndiesemBeispielführtdieszubeinahe8.000EuroKosteneinsparungproJahr,waseineAmortisationszeitvon unter einem Jahr bedeutet. In einem weiteren Fallbeispielwird gezeigt, wie sich durch eine erhöhte Automatisierungder Rohstoffannahme, -abfüllung, -homogenisierung undProduktionszuführung Fehlchargen und ÜberfüllungsverlustederGebindereduzieren lassen. IndemBeispielkonntendurchvermiedene Fehlchargen und Überfüllungsverluste 55 TonnenProduktproJahreingespartwerden,wasalleinaufdieRohstoffebezogenjährlichcirca120.000Euroentspricht.


Acht Praxisbeispiele zeigen, wie verschiedeneReaktionstechnologien Möglichkeiten zur Nutzung vonRessourceneffizienzpotenzialen bieten. Beispielsweise führtein statischer Mischer durch eine erhöhte Produktivität undProduktqualität zu verbesserter Ressourceneffizienz. Alsbesonders geeignet erweist sich diese Maßnahme bei einerMischungvonwenigundstarkviskosenFlüssigkeiten.Sozeigtbeispielsweise ein Praxisbeispiel, wie dadurch 25 % Materialeingespartwerdenkönnen.ZudemkanneineKombinationausstatischemMischer,Wärme-undReaktionsverfahrenzuerhöhterAusbeute führen. Die Integration dieser Verfahren wird alsProzessintensivierung bezeichnet. Ein weiteres PraxisbeispielzurProzessintensivierungzeigt eineerhöhteProduktivität voncirca37%beigleichzeitigenerheblichenKosteneinsparungen.

Trennung und Veredelung

EsgibtvieleVerfahren,diezurSteigerungderRessourceneffizienzbeitragen können. Beispielsweise wird die Vakuumdestillationoftmalseingesetzt,umdieSiedetemperaturderzu trennendenFlüssigkeiten zu verringern und somit ein schonenderesTrennverfahren zu erreichen. Gleichzeitig wird die Zersetzungkritischer und wertvoller Stoffe vermieden. Das kann zurEinsparungvonStoffen(sowieStabilisatoren)undProzessenergieführen(z.B.wurdenineinemFallbeispielbiszu70%DampffüreinStrippingverfahreneingespart).

49

Randnotizen


Neuere Technologien wie die Reaktionsdestillation und diewärmeintegrierteDestillationkönnenauchzuerhöhterAusbeutesowie zu Energieeinsparungen führen. Die eingespartenProzessenergienliegenhierbei45bzw.50%.Insgesamtzeigenfünf Praxisbeispiele zu Produkttrennung und RückgewinnungPotenzial,umMaterialundEnergieeinzusparensowieAbfallzuvermeiden.

Reinigung der Anlagen und Bauteile

Die Fallbeispiele zeigen, dass „Cleaning in Place“-Systeme fürAnlagen sowie deren Optimierung Einsparpotenzial bieten.So konnten z. B. durch eine neue Sprühtrocknungsanlagemit integrierter Reinigungsanlage bis zu 40 % Materialund fast 50 % Wasser eingespart werden. Ein weiteresPraxisbeispielbieteteinemöglicheEinsparungvon10bis40%an Reinigungsmitteln und fast 60 % Wasser durch eine neuentwickelteSchwallreinigungstechnik,diezueinerReduzierungderBetriebskostenvonetwa60%proReinigungsgangführt.

MolchsystemefürRohrleitungensindbeimNeubauvonAnlagenund bei großen Rohrleitungsdurchmessern weit verbreitet.AllerdingsbestehtauchPotenzialfürältereBauteileundkleinereRohrleitungenmiteinemReturnonInvest(ROI)vonunterzweiJahren.EinFallbeispielzuMolchsystemenzeigteineEinsparungvon250.000EuroproJahr.

Die Reinigung von Rohrleitungen mit Luft/Gas kann ebenfallszu Einsparungen führen. Ein Praxisbeispiel zeigt, wie dieProduktausbeute dadurch um 16 % erhöht wurde und somitetwa 70 % Reinigungsmittel eingespart werden konnten. DiesreduzierteauchdieanfallendeAbfallmenge.

InsgesamtzeigenfünfPraxisbeispiele,wiedurcheineoptimierteReinigung der Einsatz von Rohstoffen und Reinigungsmittel(sowieWasser)reduziertwerdenkannundgleichzeitigauchdieAbfallmengereduziertwird.

50

Randnotizen


Emissionsminderung

IneinemweiterenFallbeispielwerdenEnergieeinsparpotenzialedurch die technologische Optimierung der Abgasreinigungerläutert. Dabei können 60 % Gas (mit Lösemitteln) und 30 %Strom eingespart werden. Auch die Wiederverwertung vonLösemittelnundHalogenenbietenerheblicheMöglichkeitenzurSteigerungderRessourceneffizienz.

Kosteneffizienz

In acht der 26 Fallbeispiele werden auch die Kosten bzw.Kosteneinsparungen der einzelnen Maßnahmen betrachtet.Zur Bewertung der Kosteneffizienz der Maßnahmen wurdedie Amortisationszeit herangezogen. Diese betrug zwischen0,2 Jahren (Statischer Mischer) und 3,2 Jahren (Erneuerungdes Tanklagers und Einsetzen eines Molchsystems). Ineinem Fallbeispiel ist eine Amortisationszeit von 12,5 Jahrenangegeben.DabeihandeltessichallerdingsumeineVielzahlvonMaßnahmeninklusivedesBausneuerAnlagen.

fazit:

Mögliche Potenziale für Ressourceneinsparungen in einzelnenProzessschritten der Kernprozesse werden aufgrund derAuswertungderLiteraturundderFallbeispielealsrelativhocheingeschätzt,auchwenndasTechnologieniveauinDeutschlandbereitssehrhochliegt.Dabeimussberücksichtigtwerden,dasssich die Potenziale nicht auf die komplette Chemiebrancheübertragen lassen. Es ist davon auszugehen, dass in einigenUnternehmendiePotenzialebereitsheuteunterschiedlichstarkausgeschöpft sind. Ein Recycling und eine erneute Nutzungvon Lösemitteln sowie Halogenen sind mögliche Maßnahmenzur Steigerung der Ressourceneffizienz. Zudem bestehennoch Potenziale bei Prozessintensivierung, verbessertenTrennverfahren(z.B.VakuumdestillationundReaktivdestillation)und, besonders interessant für KMU, bei der Reinigung vonAnlagenundAnlagenbauteilen.

Die ausgewerteten Fallbeispiele im Bereich Kernprozesse(BeispieleK01–K26)sindinderÜbersichtstabelle56dargestellt.

56 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien


51

Randnotizen


4.3.3. Auswertung der fallbeispiele und Informationen – Peripherie

Die Peripheriekomponenten umfassen die Bereiche Wärme-u. Kälteversorgung/Prozesswärmeintegration, Elektromotoren,Pumpen,DruckluftundProzessautomation(sieheAbbildung7).

Auswertung der literatur

Bedeutung der Peripherie bezüglich des Energieeinsparpotenzials

Der Verband der Chemischen Industrie (VCI) prognostiziert inseinemFactbook06von2013,dassdiewertmäßigeProduktionbis 2030 deutlich stärker ansteigen wird als der dazugehörigeEnergieverbrauch. Auch für die jüngste Vergangenheit wareinähnlicherTrendzubeobachten.LautVCI ist inden letztenzehn Jahren die chemische Produktion um 57 % gestiegen,aberderEnergieeinsatzginggleichzeitigumcirca19%zurück.BegründetwirddieseenergetischeOptimierungdurchdiedamitverbundenenKostenvorteile.57

AllerdingsbietendiethermodynamischenRahmenbedingungennur einen begrenzten Spielraum, um Energieverbräuche imBereichderKernprozessezuminimieren.SogehteineStudiedesFraunhofer-InstitutsfürSystem-undInnovationsforschung(ISI)von2013davonaus,dasszwarwirtschaftlichePotenzialeimBereichderKernprozessezurStromeinsparungvorhandensind,aberdiemöglichen Energieeinsparungen in QuerschnittstechnologienwieMotorsysteme,Pumpenetc.vierfachhöherliegen.58

Auch bei der Betrachtung aller Fallbeispiele sind die meistenEnergieeinsparpotenziale den Querschnittstechnologien (Peri-pherie)zuzuordnen.

Konkret bedeutet dies, dass bei EnergieeinsparpotenzialeninnerhalbderchemischenIndustrieeinbesonderesAugenmerkauf die Peripherie gelegt werden sollte. Grundsätzlich sollteallerdings immer der gesamte Prozess (Kernprozesse undPeripheriekomponenten)betrachtetwerden,dadieKernprozesse

57 Vgl. Lahl & Zeschmar-Lahl (2011)58 Vgl. Fleiter et al. (2013)

52

Randnotizen


unddiePeripheriekomponentenoftingegenseitigerAbhängigkeitzueinanderstehen.

Mögliche Energieeinsparpotenziale

Die Literaturrecherche zu Ressourceneffizienzpotenzialenim Bereich der Peripheriekomponenten ergab, dass möglicheEnergieeinsparungen in diesem Bereich durchschnittlichzwischen15%und30%liegen(sieheTabelle3).

Die Ratgeber der Deutschen Energie-Agentur für die BereichePumpen, Druckluftsysteme und Kältetechnik59,60,61 beziffern dieEnergieeinsparpotenziale in allen drei Bereichen auf zwischen5und30%undgehendabeivonAmortisationszeitenvonunterdreiJahrenaus.

Tabelle 3: Potenzielle Energieeinsparungen in der Peripherie

Bereich % Median % Bereich

Druckluft (n*=4) 22,5 5 - 50

Motoren (n*=2) 19 2 - 50

Pumpen (n*=3) 30 5 - 50

Wärme- und Kältever-sorgung, Prozesswär-meintegration (n*=3)

17,5 5 - 30

n*=AnzahlderLiteraturquellen

Allerdings bestehen dabei zwischen den einzelnenPeripheriebereichenÜberschneidungen,z.B.kommenMotorenauch bei der Erzeugung der Druckluft und in Pumpen zumEinsatz.

59 Vgl. Deutsche Energie-Agentur (2010a) 60 Vgl. Deutsche Energie-Agentur (2010b)61 Vgl. Deutsche Energie-Agentur (2010c)

53

Randnotizen


Auswertung der fallbeispiele:

Vonden19relevantenFallbeispielenbeziehensich14aufProzessederchemischenIndustrie,fünfFallbeispielekommenausanderenProduktionszweigen,werdenaberalsübertragbareingestuft(z.B.StromerzeugungausAbwärmebeiderKupferproduktion).AlleFallbeispiele zuVerbesserungen indenPeripherietechnologienbeziehen sich ausschließlich auf Energieeinsparungen unddie daraus folgenden Emissionseinsparungen (CO

2). In vier

FallbeispielenwirdProzessenergiedurchWärmerückgewinnungeingespart, die restlichen Beispiele beziehen sich aufEinsparungen von elektrischer Energie (Strom) innerhalb derPeripheriekomponenten.IneinigenFallbeispielenwirdAbwärmefür die Beheizung von Büro-/Fabrikgebäuden genutzt. Da imRahmen dieses Projektes der Fokus auf Produktionsprozessenliegt,werdendieseEinsparungennichtmiteinbezogen.

Zehn der Beispiele beinhalten quantitative Angaben zurEnergieeinsparung in einem Bereich zwischen 20 und 90 %,wobeidieMehrheiteinEffizienzpotenzialvoncirca30%aufweist.

Acht Fallbeispiele beschäftigen sich mit optimiertenDruckluftsystemen(z.B.ErsatzbisherigerKompressorendurchdrehzahlgeregelte Schraubenkompressoren, Einsatz einesUltraschall-Leck-Ortungsgeräts und Beseitigung der Leckagen),wobeiinvierFallbeispielenquantitativeEnergieeinsparpotenzialeangegebenwerden.DieHöhedesEinsparpotenzialsliegthierimBereichzwischen20und40%.

Die drei Angaben zu Stromeinsparpotenzialen, z. B. durchAustauschundrichtigeDimensionierungderPumpenindenvierFallbeispielen zum optimierten Einsatz von Pumpensystemen,liegenzwischen25und90%.

ImBereichderElektromotorenweistdasanalysierteFallbeispiel,indemeinAsynchronmotordurcheinenSynchronreluktanzmotorersetztwurde,sogareineStromeinsparungvon73%auf.

Bezüglich der Wärme- und Kälteversorgung wurden in denidentifizierten Fallbeispielen Ressourceneffizienzpotenzialehauptsächlich durch die Nutzung von Abwärme identifiziert.Die Angaben waren in erster Linie qualitativ bzw. in

54

Randnotizen


AbsolutmengenohneBezugsgrößen.InzweiBeispielenkonntenEinsparpotenzialevoncirca40%beiderProzessenergiedurchWärmerückgewinnungskonzepteausgeschöpftwerden.

BeieinigenFallbeispielenlagenAngabenzuKostenvor,allerdingsbeinhalteten nur sechs Beispiele ausführlichere Angaben zuInvestitionskosten und Amortisationszeiten. Die angegebenenInvestitionen beginnen bei circa 500 bis 1.000 Euro (Pumpen,Druckluft)undbetragenmaximal1MillionEuro(Druckluft).IneinemBeispielzurWärmeintegrationwerdenInvestitionskostenvon 3,4 Millionen Euro genannt, allerdings ohne weitereAngabenzujährlichenEinsparungenoderAmortisationszeiten.DiejährlichenEinsparungendersechsBeispieleliegenzwischen500 und 200.000 Euro. Dies führt zu durchschnittlichenAmortisationszeitenzwischeneinemJahrundfünfJahren.

fazit:

BeiderAuswertungderFallbeispielemussberücksichtigtwerden,dass es sich dabei meist um Best-Practice-Beispiele handelt,die maximale Einsparpotenziale widerspiegeln. Sie liegen imDurchschnittimoberenBereichderinderausgewertetenLiteraturangegebenen Einsparpotenziale und bestätigen somit die ausder Literatur ermittelten möglichen Energieeinsparpotenzialezwischen15und30%.

BeiderBetrachtungderPotenzialemussberücksichtigtwerden,dasssichdiesenichtaufdiekompletteChemiebrancheübertragenlassen.Es istdavonauszugehen,dass ineinigenUnternehmendiePotenzialebereitsheuteunterschiedlichstarkausgeschöpftsind.

DieausgewertetenFallbeispieleimBereichPeripherie(BeispieleP01–P19)sindinderÜbersichtstabelle62dargestellt.

4.3.4. Auswertung der fallbeispiele und Informationen – Methoden

Die Methoden umfassen Analysen, Optimierungen undModifizierungenderVerfahren,AnwendungenvonManagement-und Informationssystemen sowie die Einführung neuer62 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien


55

Randnotizen


Geschäftsmodelle (siehe Abbildung 7). Insbesondere bei denAnalysenkanneszuÜberschneidungenzwischendeneinzelnenProzessbereichenkommen.SowerdeninmanchenFallbeispielenAnalysendurchgeführt,umanschließendPeripheriekomponentenzuverbessern.DiesewurdendemBereichPeripheriezugeordnetunddortausgewertet.

Vonden28relevantenFallbeispielen,diedemBereichMethodenzugeordnet wurden, beziehen sich 20 auf Prozesse in derchemischen Industrie, acht Fallbeispiele kommen aus anderenProduktionszweigen, werden aber als übertragbar eingestuft(z.B.RückgewinnungvonkritischenRohstoffenausFotovoltaik-Modulen). Die Fallbeispiele zeigen Potenziale zur EinsparungvonMaterialsowiezurEinsparungvonEnergieauf.

In zwei Fallbeispielen können Einsparpotenziale aufgrundinnovativer Geschäftsmodelle (Chemikalienleasing) durch eineenge Zusammenarbeit der beteiligten Akteure entlang derWertschöpfungskette erzielt werden. Dabei können in diesenBeispielen Materialien (zwischen 10 und 73 % der einzelnenChemikalien zur Reinigung der Produkte), Energie (35 bzw.50%),Wasser,EmissionenundAbfälleeingespartwerden.

AchtFallbeispielebeziehensichaufdenEinsatzvonManagement-und Informationssystemen, die eine Prozessdatensammlung,-aufbereitung und -auswertung beinhalten, wodurchRessourceneffizienzpotenzialeerkanntundausgeschöpftwerdenkönnen.DiePotenzialebetrafendabeiMaterial,Energie,Wasser,Abwasser, Emissionen, Abfall. Sie konnten z. B. durch eineVerkürzungderReinigungszeit,eineNutzungvonRegenwasseroder eine Minimierung von Störzeiten realisiert werden. DieAngaben zu Einsparpotenzialen waren meist qualitativ, indrei Beispielen wurden quantitative Einsparungen bei Wasser,MaterialundStrom imBereichvon3bis15%genannt.Dabeiwird in einem Beispiel die Einsparung von Wasser bei derAnlagenreinigung betrachtet (12 % Wassereinsparung). LautAngabeneinesAnbietersvonInformationssystemenkönnenmitderAnwendungvonInformationssystemenineinemProzessohnegrößereInvestitionskosten5bis10%derRessourceneingespartwerden, wobei die Amortisationszeit dabei meist unter zwei

56

Randnotizen


Jahrenliegt.63IneinemFallbeispielbetrugdieAmortisationszeitnachderEinführungeinesInformationssystemsguteinJahr.

InfünfFallbeispielenkönnendieProduktionsprozesseanhandderAnalysederProzesseundanschließenderOptimierungverbessertwerden,wobeibeidreiFallbeispielenderSchwerpunktaufderOptimierung der Prozesse liegt. In den Fallbeispielen werdenmeistmehrereMaßnahmenzurProzessoptimierungidentifiziertunddurchgeführt.DieAngabenzuRessourceneinsparungen,diesichaufalleeinzusparendenMedienbeziehen,sindweitestgehendqualitativ.InzweiBeispielenkannderStromverbraucherheblichgesenkt werden (35 bzw. 72 %). Die damit verbundenenEinsparungen liegenzwischen33.000und680.000Euro.Dieserfolgt allerdings weitgehend durch Maßnahmen, die in derPeripheriedurchgeführtwerden,wiez.B.dieInstallationeinesRohrbündelwärmetauschers.

BeiderAuswertungder14FallbeispielezurModifizierungdesVerfahrenswirdzwischenRecycling,SubstitutionderEinsatzstoffeundsonstigerModifizierungunterschieden.SiebenFallbeispielebeziehensichaufdasRecycelnvonRest-undAbfallstoffenzumWiedereinsatz als Sekundärrohstoff im Herstellungsprozess.Dabei wird durch das Recycling hauptsächlich Materialeingespart.IneinigenBeispielenkönnenjedochzusätzlichaucheingesetzteEnergieundWassersowieentstehendeEmissionenundAbfällereduziertwerden.

In zwei Beispielen werden Einsparungen von endlichenRohstoffen durch die Substitution nachwachsender Rohstoffeaufgezeigt.DabeiwerdenendlicheEinsatzstoffezu90bzw.100%durchnachwachsendeRohstoffeersetzt.InletzteremFallbeispielwird eine Amortisationszeit von circa zehn bis zwölf Jahrenangegeben.

Fünf Beispiele beziehen sich auf die Modifizierung derProduktionsprozesse, wobei in drei Beispielen neueHerstellungsverfahren von Chlor, Epichlorhydrin undButylkautschukentwickeltwerden.DurchdieneuenVerfahrenkann hauptsächlich Energie in Form von Prozessenergie (ineinem Beispiel 80 %) und Strom (in einem Beispiel 30 %)

63 Vgl. Steinhaus Informationssysteme GmbH (2014)

57

Randnotizen


eingespartwerden.EinBeispiel zeigt einEinsparpotenzial vonRohstoffen auf, indem während der Produktion entstehendesCO

2verflüssigtundsomitalsNebenprodukt füreinenanderen

Prozesseingesetztwerdenkonnte.SomitkönnendieEmissionenum95%reduziertwerden.IneinemweiterenBeispielwirddasgesamte Herstellungsverfahren durch neue Verfahrensschritteumgestellt,wodurchEinsatzstoffe,StromundWassereingespartwerdenkönnen.

fazit:

Im Bereich Methoden kann durch gezielte Maßnahmen nocherheblichesPotenzialausgeschöpftwerden,auchwennsichdiePotenziale nicht auf die komplette Chemiebranche übertragenlassen.

AlsgrundlegendeMaßnahmeimBereichderMethodenwerdendieErfassungallerprozessrelevantenDatensowiedieErfassungundAuswertungderDateninentsprechendenInformationssystemenbetrachtet. Hier können durch einfache Maßnahmen, wie z. B.das Zusammenführen und Auswerten bereits vorhandenerKennzahleninderProduktion,ohnegrößerenAufwandPotenzialeimBereichvon5bis10%identifiziertundausgeschöpftwerden.Außerdem können mittels der Analyse Potenziale ermitteltwerden,dieanhandandererMaßnahmenausgeschöpftwerdenkönnen.

Bezüglich der Materialeffizienz wird vor allem im Bereich derWiedergewinnung von Sekundärrohstoffen durch RecyclinggroßesPotenzialdeutlich.Effizienzmaßnahmensind indiesemBereichjedochhäufigmiteinemhohenKostenaufwandverbunden.AuchdieSubstitutionendlicherRohstoffedurchnachwachsendeRohstoffezeigteingroßesEinsparpotenzialendlicherRessourcen,wobeihierimmereineBetrachtungdeskomplettenLebenswegesinklusiveallerAuswirkungennotwendigist.

Ein weiterer Ansatz, durch den vor allem in der Zukunft dieAusschöpfung noch weiterer Ressourceneffizienzpotenzialezu erwarten ist, liegt in der Modifizierung bestehenderProduktionsverfahren bzw. dem Ersatz durch neue Verfahren.Der VCI sieht hier vor allem die Nanotechnologie, die

58

Randnotizen


BiotechnologieundneueKatalyseverfahrenalsTechnologienfürmehrRessourceneffizienz.64

EinweiteresPotenzialwirdineinerverbessertenZusammenarbeitzwischendenbeteiligtenAkteuren,z.B.demTechnologieanbieterund dem Chemikalienhersteller, dem Chemikalienhändler unddemChemikalienanwender,gesehen,z.B.imChemikalienleasing-Modell.

DieausgewertetenFallbeispieleimBereichMethoden(BeispieleM01–M28)sindinderÜbersichtstabelle65dargestellt.

4.4. Schlussfolgerung

Die Auswertung der Veröffentlichungen und Fallbeispieleergab, dass in den unterschiedlichen Produktionsbereichender KMU der chemischen Industrie teils noch erheblichesRessourceneinsparpotenzial liegt. Dies deckt sich auch mit denErgebnissen einer Umfrage im Auftrag des VDI ZRE von 2011.Nach dieser sind nur 12 % der befragten 99 Unternehmen derchemischenIndustriederMeinung,dassinihrerBranchebereitsallePotenzialezurErhöhungderRessourceneffizienzausgeschöpftsind.66Dabeimussberücksichtigtwerden,dasssichdiePotenzialenichtaufdiekompletteChemiebrancheübertragenlassen.Esistdavonauszugehen,dass in einigenUnternehmendiePotenzialebereitsheuteunterschiedlichstarkausgeschöpftsind.

Neben den zahlreichen identifizierten Ressourceneffizienz-potenzialen ergab die Auswertung von Literatur undExpertengesprächen, dass insbesondere für KMU zahlreicheHindernisse bei der Realisierung der Potenziale bestehen.Dies liegt unter anderem daran, dass das Bewusstsein fürRessourceneffizienz in manchen Unternehmen noch nichtausreichend vorhanden ist. Viele Unternehmen erhebenkeine Prozessdaten und verfügen über keine geeignetenIndikatoren, mit denen mögliche Potenziale erkannt werdenkönnen.InverschiedenenFällenwurdedeutlich,dasseinzelneFirmen keinen Handlungsbedarf bezüglich der Steigerungder Ressourceneffizienz sehen und somit nicht aktiv auf der

64 Vgl. VCI (2012b)65 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien 66 Vgl. VDI ZRE (2011)


59

Randnotizen


Suche nach Verbesserungen sind. Mögliche Potenziale werdendamit nicht wahrgenommen (Kapitel 4.2). Fleiter et al.67sehen unter anderem einen unzureichenden Überblick überEnergieverbräucheundEffizienzmaßnahmensowieeinenMangelan prozessspezifischen Detailkenntnissen als Hemmnisse fürPotenzialausschöpfungeninKMU.EinweiteresHemmnisbeiderAusschöpfung der Ressourceneffizienzpotenziale besteht darin,dass der Kostenaspekt von den KMU tendenziell weniger inVerbindungmitRessourceneffizienzgebrachtwird.68

Slawik69 nennt als Hemmnisse unter anderem ein fehlendesBewusstsein über die erzielbaren Einsparpotenziale sowieeinen Mangel an technisch-organisatorischen Lösungen – vorallem im Bereich der Material- und Energieeffizienz – und angeeigneten Methoden zur Ermittlung der Ressourceneffizienz.Diese Erkenntnisse bestätigt auch eine kürzlich durchgeführteUmfrage der Europäischen Kommission70 im Rahmen des„Green Action Plan“ zur Unterstützung von KMUs bezüglichbessererRessourceneffizienzundderHerstellung internationalwettbewerbsfähiger Produkte und Dienstleistungen. Dabeiwurden KMU, Interessensgemeinschaften und Verbände,öffentliche Institutionen wie auch Bürger nach ihrer Ansichtbefragt. Weitere Hindernisse zur Ausschöpfung möglicherRessourceneffizienzpotenzialesindoftmalsdieRahmenbedingender Unternehmen bei bestimmten Produktionen wie z. B. dasGenehmigungsrecht und die Kundenapprobation bezüglichbestimmter etablierter Verfahren, und schlecht abschätzbarePreisentwicklungen.

Die Fallbeispiele dienen dem Aufzeigen konkreter Potenzialeund geben Hinweise darauf, in welchen Prozessbereichen mitwelchen Maßnahmen Ressourceneffizienzpotenziale gehobenwerden und welche Kosten bzw. Kosteneinsparungen darausresultierenkönnen.

Alle Fallbeispiele wurden jeweils mit einerProzessbeschreibung, den durchgeführten Maßnahmen zurRessourceneffizienzsteigerung und deren Wirkung sowie den

67 Vgl. Fleiter et al. (2013)68 Vgl. VDI ZRE (2011)69 Vgl. Slawik (2012)70 Vgl. Europäische Kommission (2014)

60

Randnotizen


daraus resultierenden Kosten bzw. Kostenersparnissen (soweitangegeben)ineinerÜbersichtstabelle71dargestellt.DiesermöglichtdenKMUeinenschnellenVergleichdereigenenProzessemitdenMöglichkeitenzurNutzungvonRessourceneffizienzpotenzialenausdenrelevantenFallbeispielen.

Die möglichen Potenziale der Ressourceneinsparungen ineinzelnen Prozessschritten der Kernprozesse werden alsrelativ hoch eingeschätzt, auch wenn das TechnologieniveauinDeutschlandbereitssehrhoch liegt.EinRecyclingundeineerneute Nutzung von Lösemitteln sowie Halogenen bietenmöglicheEinsparbereiche.ZudembestehennochPotenzialebeiProzessintensivierung, verbesserten Trennungsverfahren (z. B.Vakuumdestillation und Reaktivdestillation) und, besondersinteressant für KMU, bei der Reinigung von Anlagen undAnlagenbauteilen.

Ausgehend von den Fallbeispielen und ExpertengesprächensowiederAuswertungrelevanterLiteraturwirdgeschätzt,dassimBereichPeripherienochEnergieeinsparpotenziale(vorallemWärmerückgewinnung, Pumpen, Druckluft) z. B. durch dieNutzung von Abwärme, die intensivere Wartung der Systemeund den optimierten Einsatz von Pumpen, Kompressoren undMotoren in einer Größenordnung von 15 bis 30 % mit relativgeringenAmortisationszeitenzuerwartensind.

Im Bereich Methoden wird als grundlegende Maßnahme dieErfassungallerprozessrelevantenDatensowiedieErfassungundAuswertungderDateninentsprechendenInformationssystemenbetrachtet. Hier können durch einfache Maßnahmen, wie z. B.das Zusammenführen und Auswerten bereits vorhandenerKennzahlenderProduktion,ohnegrößerenAufwandPotenzialeim Bereich von 5 bis 10 % identifiziert und realisiert werden.Außerdem können größere Potenziale identifiziert werden, dieanhand anderer Maßnahmen ausgeschöpft werden können.Größere Potenziale lassen sich in den Beispielen bezüglichdes Einsatzes von Sekundärrohstoffen und der Substitutiondurch nachwachsende Rohstoffe sowie der Anwendung neuerVerfahren erkennen. Ein weiteres Potenzial wird in einerverbesserten Zusammenarbeit zwischen Technologieanbieter71 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien


61

Randnotizen


undChemikalienhersteller,wiez.B.mitdemChemikalienleasing-Modellaufgezeigtwird,gesehen.

Bei der Ausschöpfung der Potenziale spielen auch dieWünsche der Kunden eine große Rolle. Wenn diese sichressourcenschonende Produkte wünschen, wird der Produzentausprobieren,wasmöglichist,umdiesesKriteriumzuerfüllen.Die Entwicklung neuer Produkte und Verfahren erfolgt oft inenger Kooperation mit den Kunden. Dies bezieht sich auf daskompletteLieferkettenmanagement.

Bei der Auswertung der Fallbeispiele wurden einige Bereicheund Maßnahmen identifiziert, mit deren Hilfe zusätzlicheRessourceneinsparpotenzialeerschlossenwerdenkönnen,u.a.:

•AnwendunggeeigneterInformationssysteme(Methode),

•Einsatz neuer Geschäftsmodelle mit Verknüpfung derAnbieter-undAnwenderseite(Chemikalienleasing),

•Substitutionendlicher(undbedenklicher)Einsatzstoffedurchnachwachsende(unbedenkliche)Rohstoffe(Methode),

•Recycling von PTFE-Reststoffen und Wiedereinsatz alsSekundärrohstoffe(Methode),

•innovative Technologien, z. B. bei der Anlagen- oder derAbgasreinigung(Kernprozesse),

•Maßnahmen im Peripheriebereich wie z. B.Wärmerückgewinnung(Peripherie).

AufbauendaufdenErgebnissenwerdenzudiesenBereichenimfolgendenKapitelRessourceneffizienzpotenzialeindetaillierterenFallstudiendargelegt.

Bei den Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz,die in den einzelnen Fallbeispielen sowie den detaillierterenFallstudien aufgezeigt werden, muss im Einzelfall geprüftwerden, ob sie sich auf den eigenen Produktionsprozessübertragenlassen.Ebensosollteberücksichtigtwerden,dassdieMaßnahmen,dieamressourceneffizientestensind,nichtimmerauch am wirtschaftlichsten ausfallen. In diesen Fällen mussabgewogenwerden,welcherFaktorüberwiegt.

62

Randnotizen

Detaillierte Potenzialanalyse

5. DEtAIllIERtE POtEnZIAlAnAlySE

In den folgenden Unterkapiteln werden sieben ausgewählteFallstudien zur Steigerung der Ressourceneffizienz vorgestellt.Die Fallstudien wurden so gewählt, dass Optimierungendurch softwaregestützte Analysen, neue Geschäftsmodelle(Chemikalienleasing), neue Verfahren (Substitutionkonventioneller Einsatzstoffe durch unbedenklichenachwachsende Rohstoffe), Kreislaufführung (Recyclingfluorierter Polymere), innovative und ausgereifte Technologien(Anlagenreinigung,Abgasreinigung)undPeripherietechnologien(Wärmerückgewinnung)abgedecktsind.InjederFallstudiewerdendiezuoptimierendenProzesse,dieRessourceneffizienzpotenzialeunddieSchrittezurRealisierungsowiedieKosteneinsparungen(soweitangegeben)dargestellt.

5.1. fallstudie 1: Ressourceneffizienz durch Anwendung geeigneter Informationssysteme

hintergrund

In jedem Produktionsbetrieb wird eine Vielzahl von Datenan unterschiedlichen Stellen erfasst (z. B. Wasserzähler,Steuerungselemente etc.). Durch Zusammenführung derDaten in ein System, das die Aufzeichnung der Daten übereinen längeren Zeitraum sowie deren Auswertung ermöglicht,können Ressourceneffizienzpotenziale erkannt und somitdurch weitere Maßnahmen auch ausgeschöpft werden. Die imFolgenden dargestellte Fallstudie beschreibt die Anwendungdes Informationssystems System TeBIS® der Firma Steinhaus.Sie basiert im Wesentlichen auf Ausführungen der SteinhausInformationssystemeGmbH72,73undHofmannetal.74.

DurchgeeignetezentraleDatensammlungundDatenauswertungistnachSteinhausInformationssystemeGmbHimDurchschnitteine Einsparung von 5 bis 10 % der eingesetzten Energieohne größere Investitionen möglich. Das System TeBIS® derFirma Steinhaus Informationssysteme GmbH als technischesBetriebsinformationssystemspeichertalleverfügbarenDatenin

72 Vgl. Steinhaus Informationssysteme GmbH (2013)73 Vgl. Steinhaus Informationssysteme GmbH (2014)74 Vgl. Hofmann et al. (2007)

63

Randnotizen


einer zentralen Datenbank (siehe Abbildung 9 und Abbildung10).AlsDatenquellenzählensämtlicheimBetriebvorhandenenelektronischen Quellen wie z. B. Prozessleitsysteme undSteuerungen ebenso wie Zähler- und Handdaten. Damit direktvon der Inbetriebnahme des Systems an Vergleiche undAuswertungen möglich sind, können die Archivdaten ausden vorhandenen Systemen übernommen werden. Durch diezentraleundanlagenübergreifendeDatenhaltungwerdenalleimUnternehmenbisdatoheterogenvorliegendenDatenmiteinerhohen zeitlichen Auflösung bei voller Genauigkeit und hoherVerdichtung in Echtzeit für alle Mitarbeiter gleich zugänglich.TeBIS®bietetsodieMöglichkeit,DatenunterschiedlicherAnlagenundZeiträumeeinfachundbeliebigzuverknüpfen,wodurcheineumfassenderechnerischeundgrafischeAuswertungmiteinemschnellenZugriffgewährleistetist.

Dabei eignet sich TeBIS® zur Analyse von Energie- undMaterialverbräuchen (z. B. Wasserverbrauch) sowie zurStördatenanalyse. TeBIS® zeigt, wie anhand geeigneterInformationssysteme zur Datensammlung und AuswertungRessourceneingespartwerdenkönnen.

TeBIS® Datenformat

Erfassung A

BussystemeWAN (Modem/DSL)

Erfassung CErfassung B

Datenübertragung

TeBIS®

Datenbank

LAN/WLAN

SteuerungenProzess-

leit-system

Hand-held-

Systeme

Zähler-daten Analyse

Automa-ten

Hand-daten

Fremd-applika-tionen

z. B. SAP

OPC

Abbildung 9: Grundidee von TeBIS®: Datenerfassung und zentrale Datenspeicherung in einer Datenbank, ©Steinhaus Informationssysteme GmbH

64

Randnotizen


TeBIS®

Datenbank

Datenerfassung DatenpräsentationDatenarchivierung

Datum Strom Wärme

1.1.12 45.2 57,2

2.1.12 47.8 58.4

3.1.12 42.1 55.2

Summe 135,1 170,8

Abbildung 10: Grundidee von TeBIS®: Zentrale Datenerfas-sung, -auswertung und -archivierung, ©Steinhaus Informa-tionssysteme GmbH

Ausgangssituation und Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

In diesem Beispiel wurde das Informationssystem bei einerGetränkeherstellungsfirma eingesetzt, um ihren „Cleaning inplace“(CIP)-Prozesszuanalysierenundzuoptimieren.

Mit Hilfe der Software und einer Messwertsensorik (sieheAbbildung 11) wurden die Abläufe in der Tank- und derLeitungsreinigungüberSensorenerfasst,imInformationssystemaufgezeichnetundanalysiert(sieheAbbildung12undAbbildung13).

65

Randnotizen


Abbildung 11: Messwertsensorik, © Steinhaus Informations-systeme GmbH

Abbildung 12: Datenaufnahme und -analyse, © Steinhaus In-formationssysteme GmbH

66

Randnotizen


Wassereinsparungam Beispiel einer Tankreinigung

Kürzung Nachspü-lung von 10 min auf

5 min;Wassereinsparung:

1,6 m3/Vorgang2880 m3/Jahr10600 €/Jahr

Abbildung 13: Datenaufzeichnung einer Tankreinigung an-hand von TeBIS®, © Steinhaus Informationssysteme GmbH

wirkung

Anhand der Aufbereitung und Auswertung der Daten wurdefestgestellt, dass die Nachspülzeiten im Tank ohne negativeAuswirkungenaufdenReinigungsgraddesTanksvonzehnauffünfMinutenreduziertwerdenkonnten.DurchdieReduzierungder Nachspülzeit konnten 1,6 m3 Wasser pro Vorgang undinsgesamt2.880m3WasserproJahr(sieheTabelle4)eingespartwerden.

Tabelle 4: Fallstudie 1: Reduktion des Wasserverbrauchs

Ressourcen Reduktion total (m3/a) Reduktion (%)

Frischwasser 2.880 12

Kosteneffizienz

Dies führte zu einer Kostenersparnis von jährlich 10.600 Euro(siehe Tabelle 5). Diese Investition rechnete sich bereits nacheinerLaufzeitvonknappübereinemJahr.

67

Randnotizen


Wassereinsparungam Beispiel einer Tankreinigung

Kürzung Nachspü-lung von 10 min auf

5 min;Wassereinsparung:

1,6 m3/Vorgang2880 m3/Jahr10600 €/Jahr

Abbildung 13: Datenaufzeichnung einer Tankreinigung an-hand von TeBIS®, © Steinhaus Informationssysteme GmbH

wirkung

Anhand der Aufbereitung und Auswertung der Daten wurdefestgestellt, dass die Nachspülzeiten im Tank ohne negativeAuswirkungenaufdenReinigungsgraddesTanksvonzehnauffünfMinutenreduziertwerdenkonnten.DurchdieReduzierungder Nachspülzeit konnten 1,6 m3 Wasser pro Vorgang undinsgesamt2.880m3WasserproJahr(sieheTabelle4)eingespartwerden.

Tabelle 4: Fallstudie 1: Reduktion des Wasserverbrauchs

Ressourcen Reduktion total (m3/a) Reduktion (%)

Frischwasser 2.880 12

Kosteneffizienz

Dies führte zu einer Kostenersparnis von jährlich 10.600 Euro(siehe Tabelle 5). Diese Investition rechnete sich bereits nacheinerLaufzeitvonknappübereinemJahr.

Tabelle 5: Fallstudie 1: Kosteneffizienz

Maßnahmeges. Investi-

tion (€ )Betriebskos-ten (€ /Jahr)

Einspa-rung

(€� /Jahr)

Amortisa-tionszeit

(a)

Analyse des Prozes-ses durch TeBIS®

-- -- ~ 10.600 ~ 1

5.2. fallstudie 2: Ressourceneffizienz durch chemikalienleasing zur Reinigung von Metallteilen

Dieses Beispiel bezieht sich nicht direkt auf die chemischeIndustrie, sondern auf die Reinigung von Metallteilen. DerReinigungsprozess ist jedoch leicht übertragbar, das ModellChemikalienleasing lässt sich sehr gut auf Produktions- undReinigungsvorgänge in der chemischen Industrie anwenden.DasimFolgendendargestellteBeispielbasiertimWesentlichenaufInformationenvonSAFECHEMEuropeGmbH75,76undBMU&BDI77.

Unternehmensbeschreibung

Die SAFECHEM Europe GmbH ist ein Tochterunternehmenvon The Dow Chemical Company und wurde 1992 gegründet.SAFECHEM verfügt über 30 Mitarbeiter und hat Standorte inDüsseldorfundParis.

SAFECHEMbedientmehrals8.000KundenmitLösungenfürdieOberflächenreinigung.DowisteinerderbedeutendstenHerstellerqualitativhochwertigerchlorierterLösemittelwie:

•Perchlorethylen(Tetrachlorethylen,PER,PERCoderPCE)

•Trichlorethylen(TRI,TrikeoderTCE)

•Methylenchlorid(DichlormethanoderDCM)

Eine gute Alternative zu chlorierten Lösemitteln stellenmodifizierteAlkoholederDOWCLENE™Seriedar.AlleLösemittel

75 Vgl. SAFECHEM Europe GmbH (2013)76 Vgl. SAFECHEM Europe GmbH (2014)77 Vgl. BMU & BDI (2013)

68

Randnotizen


wurden speziell entwickelt, um die hohen Anforderungen derKundenandieOberflächenreinigungzuerfüllen.

Das chemikalienleasing-Konzept

BeidemChemikalienleasinghandeltessichumeininnovativesGeschäftsmodell, umRessourceneffizienzundeinnachhaltigesChemikalienmanagement zu erreichen. Das Konzept istdarauf gerichtet, durch eine enge Zusammenarbeit entlangder Wertschöpfungskette den Verbrauch von Chemikalien zuoptimieren.

BeimChemikalienleasingwirddieklassischemengenbezogeneBezahlungvonChemikalien(Euro/t)durcheinenutzenorientierteBezahlung(z.B.Euro/m2gereinigteFläche)ersetzt.Dadurchändertsich der Chemikalienverbrauch für den Chemikalienherstellerbzw. Chemikalienlieferanten von einem Erlös- zu einemKostenfaktor.SomitentstehtaucheinwirtschaftlichesInteressedes Chemikalienherstellers bzw. Chemikalienlieferanten,den Verbrauch chemischer Produkte beim Anwender durcheine Prozessoptimierung zu verringern. In der Konsequenzkommt es zu einer intensivierten Zusammenarbeit zwischenChemikalienhersteller bzw. Chemikalienlieferanten undChemikalienanwender. Dies führt zu wirtschaftlichen Vorteilenfür beide Partner und insbesondere – über den verringertenChemikalienverbrauch–zurRessourcenschonung,Verringerungvon Umweltbelastungen, Energieeinsparung und Vermeidung/Verringerung von Risiken aus der Chemikalienanwendung.Abbildung 14 verdeutlicht die gleichgerichteten Interessen(„je weniger, desto besser“) von Chemikalienlieferanten undKunden unter dem dienstleistungsorientiertenGeschäftsmodellChemikalienleasing.

69

Randnotizen


Traditionelle Beziehung:Gegenläufige Interessen

Chemical-Leasing-Modelle:Gleichläufige Interessen

Lieferant ServiceAnbieter

willsteigern

willsenken

Produkt-basiert

Service- & Lösungs-basiert

Produkt(Kosten, Menge)

Lebenszyklus Kosten

(Produkt, Arbeit, Ab-fallmanage-

ment)

Kunde Kunde

willsenken

willsenken

Abbildung 14: Chemikalienleasing-Modelle bündeln Interes-sen78

SAFECHEMhatsichaufdensicherenundnachhaltigenEinsatzvon Lösemitteln in der Präzisionsreinigung spezialisiert. DasKomplettangebotvonSAFECHEMbeinhalteteinumfangreichesLösemittel- und Serviceangebot sowie die Vermittlung vonExpertenwissen und Beratung. Das COMPLEASE™ Modellvon SAFECHEM, ein innovatives Chemikalienleasing-Modell, ermöglicht den Chemieanwendern, den komplettenReinigungsprozesszuleasen.DieserbeinhaltetQualitätslösemittelvonDow,SAFECHEMServices,umfangreichesCHEMAWARE™Know-how von Experten und auf Wunsch leistungsstarkeReinigungsanlagen führender Hersteller (siehe Abbildung 15).DurchdieAbstimmungallerverfügbarentechnischenParameterbietetdasserviceorientierteLeasingmodelleinekontinuierlicheOptimierungdesReinigungsprozesses.

78 Vgl. Safechem Europe GmbH (2013)

70

Randnotizen


Kontinuierli-ches internes

Recycling

Frischware

Alt

war

e

Gaspendelleitung

Abbildung 15: COMPLEASE™ Chemikalienleasing – Reini-gungsanlage und Lösemittelkreislauf 79

Vorteile von chemikalienleasing laut Anbieter:

1. Abstimmung zwischen Anlage und Lösemittel –Prozessoptimierung

2. Vorreiter inder Industrieund imEinklangmitrelevantenGesetzen

3. KostentransparenzundvereinfachteProzesse

4. Optimierte und langfristige Zusammenarbeit der PartnereinerLieferkette

5. VerstärkteLieferanten-sowieKundenloyalität

Die folgenden Prinzipien werden bei einer erfolgreichenAnwendungdesChemikalienleasing-Modellsimplementiert:

1. Verringerung negativer Auswirkungen auf Umwelt,Gesundheit, Energie und Ressourcen von Chemikalien,dieinProduktions-undAnwendungsprozessenverwendetwerden

79 Vgl. Safechem Europe GmbH (2013)

71

Randnotizen


2. Verbessertes Handling und verbesserte Lagerungvon Chemikalien im Hinblick auf Risikovermeidung/-verminderung

3. Vermeidung einer Substitution durch Stoffe mit höheremRisiko

4. Generierung wirtschaftlicher und sozialer Vorteile: EinVertragsolltedieZielederkontinuierlichenVerbesserungenund eine faire sowie transparente Aufteilung derwirtschaftlichen Vorteile zwischen den Vertragspartnernenthalten

5. Monitoring der Verbesserungen im Sinne der obengenanntenKriterien

Auf Basis einer soliden wirtschaftlichen Beziehung könnenKunde, Chemikalienlieferant und Anlagenlieferant zusammeninnovativeLösungenentwickeln,umdieRessourceneffizienzdesgesamtenVerfahrenszusteigern.

Ausgangssituation und durchgeführte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

BeiderReinigungvonMetallteilenvonÖlenwirdeinegroßeMengeanReinigungsmittelneingesetzt.MitHilfedesChemikalienleasing-Modells können die Mengen an Reinigungsmitteln reduziertsowie weitere Ressourceneinsparungen im Reinigungsprozesserzieltwerden.

ZurRealisierungderPotenzialebeiderMetallreinigungwurdeein Chemikalienleasing-Vertrag mit der Firma SAFECHEMabgeschlossen. Neben der Lieferung der Chemikalie PERarbeitet SAFECHEM zusammen mit den Anlagenherstellernund dem Anwender an der Prozessanalyse und der ständigenProzessoptimierung. Durch diese Zusammenarbeit lohntes sich – im Vergleich zu traditionellen Geschäftsmodellen– für alle beteiligten Geschäftspartner, mehr inRessourceneffizienzmaßnahmenzuinvestieren.

InAbbildung16isteinallgemeinesFließbildzurReinigungvonMetallteilen dargestellt. Dabei werden alle Stufen aufgezeigt,

72

Randnotizen


in denen im Rahmen des Chemikalienleasing-ModellsRessourceneffizienzmaßnahmendurchgeführtwurden.

Abbildung 16: Darstellung der einzelnen Stufen des Reini-gungsverfahren mittels PER, in denen Ressourceneffizienz-maßnahmen durchgeführt wurden (eigene Darstellung)Legende: 1 = Zugabe eines Stabilisators; 2 = Reduktion derTemperatur und Vakuumdestillation; 3 = Reinigungsprozessim Vakuum; 4 = Verbesserung der Tiefkühlkondensation; 5 =konzentrationsabhängigesÖffnenderAnlage

Im Rahmen des Chemikalienleasing-Modells wurden folgendeMaßnahmen durchgeführt, um den Reinigungsprozess

73

Randnotizen


effizienterzugestaltenunddamitEinsparungenvonRessourcenzurealisieren:

1. DemLösemittelwurdeeinStabilisatorzugesetzt,umdessenZersetzung zu minimieren. Dadurch kann das Lösemittellänger in der Reinigungsanlage zirkulieren und somitdessenMengereduziertwerden.

2. Es wurde eine Vakuumdestillation eingeführt, wodurchdie Trennungstemperatur abgesenkt werden konnte.DadurchkönnenderEnergieverbrauchunddieMengedeseingesetztenStabilisatorsreduziertwerden.

3. Der komplette Reinigungsprozess wird im Unterdruckdurchgeführt. Somit können Emissionen undEnergieverbrauchreduziertwerden.

4. DieTiefkühlkondensationwurdeverbessert.DiesführtzurErhöhungderPER-RückgewinnungundzurReduktionderLösemittelverluste.

5. EswurdeeinkonzentrationsabhängigesÖffnenderAnlageeingeführt,umEmissionenzuvermeiden/minimieren.

wirkung

Abbildung 17 stellt die unterschiedlichen Stufen derRessourceneffizienzpotenziale beim Einsatz von Lösemittelnzur Metallreinigung je nach Reinigungsmodell dar. Durch denEinsatz des Chemikalienleasing-Modells können derzeit ammeistenRessourceneingespartwerden.

74

Randnotizen


OffeneAnlage

GeschlosseneAnlage

Geschlossene Anlage & Chemical Product Services

Chemical Leasing

Luftemissionen

Luftemissionen

Luftemissionen

Luftemissionen

Lösemittel

Lösemittel

Lösemittel

Lösemittel

Altware

Altware

Altware

Altware

520 kg

10 kg

10 kg

1 kg

754 kg

160 kg

15 kg

4 kg

233 kg

150 kg

5 kg

3 kg

Regulatorischinduziert

Änderung Geschäfts-modell

Änderung Geschäfts-modell

Abbildung 17: Verbesserung des Einsatzes des Lösemittels über die Jahre (Basis: benötigter Lösemittelverbrauch zur Entfernung von 100 kg Öl von Metallteilen)80

DieMaßnahmen,dieinnerhalbdesChemikalienleasing-Modellsdurchgeführt werden, führen neben erheblichen Einsparungendes Lösemittels PER (siehe Tabelle 6) auch zur Reduktion von80 Vgl. Safechem Europe GmbH (2013)

75

Randnotizen


eingesetzter Energie (siehe Tabelle 7), Luftemissionen undAbfällen(sieheTabelle8).

Tabelle 6: Fallstudie 2: Reduktion der Menge der Einsatzstoffe

Einsatzstoffvor

Maßnahme (kg/t Öl entfet-

tet)

nach Maßnahme (kg/t Öl

entfettet)Reduktion (%)

Tetrachlorethy-len (PER)

150 40 73%

Stabilisator (Cl-Freisetzung vermeiden)

- - 65%

~

~

Tabelle 7: Fallstudie 2: Reduktion des Energieverbrauchs

Energieartvor Maßnahme

(kWh/t Produkt)

nach Maßnahme (kWh/t Produkt)

Reduktion (%)

Prozessenergie und Strom

- - ~ 50%

Tabelle 8: Fallstudie 2: Reduktion der Emissionen

Art der Emissio-nen (Abwasser, Abfall, Abgas)

vor Maßnahme(kg/t Öl entfet-

tet)

nach Maßnahme(kg/t Öl entfettet)

Reduktion (%)

Abgas: PER in der Luft

10 1 ~ 90%

Aball: PER an Aktivekohlefilter-rückständen zur Verbrennung ge-fährlicher Abfälle

- - ~ 90%

Kosteneffizienz

DurchdieaktiveÜberwachungderAnlagemiteineroptimiertenErsatzteilversorgung und Wartung können die Service-Kostender Anlage um 65 % reduziert werden. Zusätzlich können dieProzesskostendurchdasoptimierteVerfahrensowiedurcheinehoheVerfügbarkeitderAnlagegesenktwerden.

76

Randnotizen


5.3. fallstudie 3: Ressourceneffizienz durch Substitution der Einsatzstoffe

hintergrund

BeiderHerstellungvonFarbenwerdenendlicheund teilweiseauch ökologisch problematische Einsatzstoffe eingesetzt. EinAnsatz zur Ressourcenschonung liegt hier in der Substitutiondieser Stoffe durch nachwachsende Rohstoffe. Dies sind, sodie Definition, land- und forstwirtschaftlich erzeugte Produkte,die nicht als Nahrungs- oder Futtermittel Verwendungfinden, sondern stofflich oder zur Bereitstellung von Wärme,Strom oder Kraftstoffen genutzt werden. Sie dienen derVersorgungssicherheit, denn sie sind nicht endlich, sondernerneuerbar (regenerativ),undkönnen innahezuallenLändernder Erde gewonnen werden. Nachwachsende Rohstoffehelfen zusätzlich, den Klimawandel zu verlangsamen, indemsie bei der energetischen Nutzung weniger Treibhausgasefreisetzenals fossileRohstoffeundbeiderstofflichenNutzungsogar Kohlenstoff fixieren (Kohlenstoffsenke). Produkte ausnachwachsenden Rohstoffen zeigen darüber hinaus häufig denVorteil,dasssieweniger(öko-)toxischsindundihreHerstellungweniger energieaufwändig verläuft.81Allerdingsdürfenbei derSubstitutionderEingangsstoffedurchNachwachsendeRohstoffemögliche negative ökologische sowie soziale Auswirkungendurch die Entnahme der nachwachsenden Rohstoffe aus derUmwelt nicht außer Acht gelassen werden. Problematischsind z. B. erhöhte Treibhausgasemissionen durch direkte undindirekteLandnutzungsänderungen,negativeAuswirkungenaufBiodiversität,BodenqualitätundWassergüteundnegativeFolgenfürdielokaleBevölkerungunddieErnährungssicherheit,dieauseiner unkontrollierten Steigerung der Biomasseentnahme ausdenÖkosystemenresultierenkönnen.

In diesem Beispiel werden einige endliche und bedenklicheEinsatzstoffe durch nachwachsende Rohstoffe, die nicht imWettbewerb zur Nahrungsmittelherstellung stehen und keinGefahrenpotenzial aufweisen, ersetzt. So bildet beispielsweiseRebschwarzausWeinlaubdieGrundlagezurPigmentherstellung.

81 Vgl. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2014)

77

Randnotizen


Ein weiteres Augenmerk bei der Herstellung liegt auf derspäterenRückgewinnungausAbfallprodukten,wodurchweitereRessourceneingespartundAbfällevermiedenwerdenkönnen.

Projekt

Die prometho GmbH ist Entwickler und Herstellerindustrieller Kennzeichnungstinten und Druckfarben undhat sich der Entwicklung unbedenklicher und nachhaltigerKennzeichnungslösungen verschrieben. Bereits 2008 hat dieprometho GmbH als erstes Unternehmen in Deutschland eineIndustrietinte entwickelt, die ökologisch und gesundheitlichunbedenklich ist: GrüneTinte®. Dieses Entwicklungsprojektwurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU)gefördert.ImFolgendenwerdendiedurchgeführtenMaßnahmen,die Wirkung, die Kosteneffizienz und allgemeine HürdenwährendderEntwicklungderGrüneTinte®durchAusführungenderpromethoGmbH82,83,84dargestellt.

Durchgeführte Maßnahmen

Die Substitution bedenklicher, endlicher Einsatzstoffe erfolgtedurch die Formulierung eines neuen Produktes. Dazu wurdenverfügbarenachwachsendeRohstoffegesuchtundfürdasneueProduktgeeigneteStoffeausgewählt.Dieswarenz.B.

•Lösemittel(Bioethanol/Wasser)

•Bindemittel/Naturharze

•Additive/Dispergierhilfsmittel

•Farbstoffe/Pigmente

ZusätzlichwurdeneigeneFarbmittelhergestellt:

•PigmentpräparationenausPflanzenfarbstoffen

•ModifiziertePflanzenfarbstoffe,z.B.Chlorophyll

82 Vgl. prometho GmbH (2008)83 Vgl. prometho GmbH (2013)84 Vgl. www.prometho.de

78

Randnotizen


Die ursprünglichen Inhaltsstoffe der Tinten sowie dieausgewähltenStoffezurSubstitutionsindinTabelle9dargestellt.

Der Herstellungsprozess wurde so gestaltet, dass die Tintennach ihrer Nutzung zurückgewonnen bzw. vollständig aus derPapierfaser entfernt werden können. So kann ein recycelbarerPapierrohstofferhaltenbleiben(deinkbar).

Da nachwachsende Rohstoffe zum Teil starkenQualitätsschwankungen unterliegen, sind der Aufbau und dieEinführungeinereffektivenWareneingangskontrolleerforderlich.Dafür müssen definierte Freigabeparameter festgelegt und imRahmen einer batchbezogenen Kontrolle überprüft werden.GegebenenfallssindbestimmtenachwachsendeRohstoffeineinHalbfabrikat zu überführen, dessen Herstellungsprozess nichtüberdieRezeptur,sondernüberdieFreigabeparametergesteuertwird,umsoeinAusgangsmaterial ingleichbleibenderQualitätfürdenweiterenHerstellungsprozesszuerhalten.

Gerade für dünnflüssige Druckfarben sind stabileFarbpräparationen unerlässlich. Farbpigmente ausnachwachsenden Rohstoffen müssen daher so vermahlen unddispergiertwerden,dasseinehomogeneundsedimentationsfreiePräparation in gleichbleibender Qualität gewährleistet werdenkann.

wirkung

Durch die Substitution der Inhaltsstoffe konnten endlicheoder bedenkliche Inhaltsstoffe zu 100 % durch unbedenklichenachwachsendeRohstoffeersetztundsomiteingespartwerden(sieheTabelle9).

Kosteneffizienz

Die Kosten zur Herstellung von Tinten aus nachwachsendenRohstoffen sind im Vergleich zu den Kosten zur HerstellungkonventionellerTintenderzeitnochumcirca20bis25%höher.DasliegtzumeinenanhöherenEinstandspreisenfürdieRohstoffe,zum anderen an den erforderlichen Investitionen für spezielleMahlwerkzeuge.DieAmortisationkannnurdurcheinenhöheren

79

Randnotizen


Preiserreichtwerden.DaderMarktabersehrpreissensitivist,lassen sich lediglich geringe Preiserhöhungen durchsetzen, sodass mit einer Amortisation der Investitionskosten erst nachzehnbiszwölfJahrenzurechnenist.

Allgemeine hürden/widerstände bei Umsetzung der Substitution und Vertrieb des neuen Produkts

BeiderEntwicklungundFertigungderTintenwirddafürgesorgt,dassdieTinteoptimalan ihreLauf-undSubstrateigenschaftenangepasstwird,unabhängigdavon,obessichumkonventionelleTintehandeltoderumTinteaufBasisnachwachsenderRohstoffe.DieQualitätwarsomitdiegleiche.DennochgabesaufdemWeghin zum fertigen Produkt einige Aufgaben, die gelöst werdenmussten:

•SuchenachgeeignetenLieferanten,

•Gewährleistung gleichbleibender Rohstoffqualität (sieheoben),

•Vertrauensbildung bei potenziellen Kunden: Die Kundenmussten davon überzeugt werden, dass eine Tinte ausnachwachsenden Rohstoffen in Bezug auf Haftung,Randschärfe,Lichtechtheit,BeständigkeitundTrocknungszeitvergleichbar mit der bisher eingesetzten Tinte ist. ZumTeil fehlt das Verständnis dafür, welche Inhaltsstoffe aufwelchenEigenschaftenEinflussnehmen,bzw.es liegteinevollkommenfalscheVorstellungdarübervor,

•Durchführung von Lichtechtheitsprüfungen (fürQualitätsnachweis),

Anfangsschwierigkeiten bei der Vermarktung der grünetinte®

Die Nachfrage nach dem neuen Produkt war anfangs gering,da der Aspekt der Nachhaltigkeit bei vielen Anwendern keineRolle spielte. Daher war es erforderlich, weitere Merkmale zuetablieren, die eine Tinte aus nachwachsenden Rohstoffen fürdenAnwenderattraktivmachen.Diesesindbeispielsweise:

•eingeringeresGefährdungspotenzial,

80

Randnotizen


•keine2-Butanon,Aceton-odergarCyclohexanondämpfe,

•bessereLaufeigenschaftenimDruckgerät,

•optimalesDruckbildaufdemSubstrat,

•geringererLösemittelverbrauch,

•breiteresEinsatzgebietwiebeispielsweisefürdenindirektenLebensmittelkontakt.

WeitereHerausforderungenbeiderVermarktungderGrüneTinte®stelltenunteranderemGerüchtedar,dasseinesolcheTintegarnichtfunktionierenkönne,oderaberdieKonkurrenzvonanderenTinten, die als „grüne Tinten“ angeboten werden, obwohl beiihnenlediglichdieorganischenLösemittelgegenEthanolersetztwurden.

In diesem Bereich sind noch Aufklärung sowie Werbung fürumweltfreundliche, nachhaltige Produkte notwendig. Trotzder Hürden ist es gelungen, die GrüneTinte® erfolgreich zuvermarkten und somit endliche und bedenkliche RohstoffeeinzusparenundgleichzeitigLauf-undSubstrateigenschaftenzuverbessern.

81

Randnotizen


Tabelle 9: Fallstudie 3: Inhaltsstoffe in einem Liter Grüne-Tinte®

Ursprüngli-cher Inhalts-

stoffMaterialart

CLP-Klassifizie-rung

Anteil in % bezogen aufRezeptur

2-ButanonLösemittel

(NE)

Entzündbare Flüssigkeit 2Augenreizend 2Spez. Zielorganto-xizität 3

50-90 %

1-Methoxy-2-propanol

Lösemittel (NE)

erabdnüztnEFlüssigkeit 3Spez. Zielorganto-xizität 3

5-50 %

CyclohexanonLösemittel

(NE) erabdnüztnE

Flüssigkeit 3Akute Toxizität 4

20-90 %

Nitrocellulose Bindemittel (NE)

Explosive Stoffe/Gemische

3-15%

Polysiloxane Additiv (NE) 0,1 – 1%

Phosphorsäu-reester Additiv (NE)

Aspirationsge-fahr 1Hautreizend 2Augenschädi-gend 3

0,1-1%

n-Ethyl-2-me-thylbenzolsul-fonamid

Additiv (NE) Akute Toxizität 4 0,1-1,5%

Triacrylme-than-Farb-stoffe

Farbstoff (NE)

Reproduktionsto-xizität 2Akute Toxizität 4Augenschädi-gend 1Langfr. Wasserge-fährd. 1

2-10%

Azofarbstoffe Farbstoff (NE)

Hautreizend 2Augenreizend 2Spez. Zielorganto-xizität 3

2-10%

Xanthanfarb-stoffe

Farbstoff (NE) Augenreizend 2 2-10%

E = erneuerbar (z. B. basierend auf Biomasse) ; NE = nichterneuerbar(z.B.Erdgas-oderErdöl-basierend)

82

Randnotizen


Substitutions-stoff Materialart

CLP-Klassifi-zierung

Anteil in %bezogen

aufRezeptur

Einsparpotenzial endlicher und bedenklicher Inhaltsstoffe

Bioethanol Lösemittel (E) Entzündbare Flüssigkeit 2

50-90 % 100 %

Bioethanol Lösemittel (E)Entzündbare Flüssigkeit 2 5-50 % 100 %

Bioethanol Lösemittel (E) Entzündbare Flüssigkeit 2

20-90 % 100 %

Naturharz Bindemittel (E) entfällt 5-25 % 100 %

Pflanzenester Additiv (E) entfällt 0,1-1 % 100 %

Natürliches Haftharz Harz (E) entfällt 0,1-1 % 100 %

Pflanzenöl Additiv (E) entfällt 0,5-2 %

Pigmente aus PflanzenabfällenNatürliche Farb-stoffe

Pigment (E)Farbstoff (E) entfällt 2-10 % 100 %


Pigment (E)Farbstoff (E) entfällt 2-10 % 100 %


Pigment (E)Farbstoff (E)

entfällt 2-10 % 100 %

83

Randnotizen


5.4. fallstudie 4: Ressourceneffizienz durch Recycling von PtfE-Reststoffen zur wiedergewinnung von Einsatzstoffen

AnhandderBetrachtungunddesVergleichsderunterschiedlichenHerstellungsverfahren von Polytetrafluorethylen (PTFE) beiDyneon wird aufgezeigt, welches Ressourceneinsparpotenzialdurch die Aufbereitung und Verwertung von PTFE-Reststoffen vorhanden ist. Dabei wird dem konventionellenHerstellungsverfahrenüberR22(Chlordifluormethan,HCFC-22)daschemischeRecyclingvonPTFE-Reststoffengegenübergestellt.Durch das innovative chemische Recycling wird PTFE wiederin seine Monomere zurückgeführt und kann somit erneut zurHerstellungvonhochwertigemPTFEverwendetwerden.

Unternehmensbeschreibung

DieDyneonGmbHwurdeam1.August1996als JointVenturezwischen3MundderHoechstAGgegründet.SeitDezember1999istsieeinehundertprozentigeTochtergesellschaftvon3M.Dyneonhatüber800MitarbeiterweltweitundVerkaufsniederlassungenoder Repräsentanz in über 50 Ländern. Dyneon produziert inseinendreiGeschäftsbereichenFluorelastomere,FluorkunststoffeundSpezialadditivejährlichüber16.000TonnenFluorpolymere.

Produktbeschreibung

Fluorpolymere sind aufgrund ihrer außergewöhnlichenEigenschaften in vielen Industriebereichen wie z.B. derFlugzeug- und Automobilindustrie unersetzlich. PTFE ist einesder wichtigsten Fluorpolymere. Es macht 60 % der weltweitenFluorpolymerproduktionaus.85AmEndedesNutzungskreislaufswirddieserhochwertigeWerkstoffderzeitdeponiert, thermischverwertet oder, bei entsprechender Reinheit, wieder recycelt,wobeisichdieQualitätmitjedemRecyclingschrittreduziert.86

herstellungsbeschreibung (Konventionelles Verfahren)

Aus den Einsatzstoffen Natriumchlorid (NaCl), Methan (CH4),

Calciumfluorid (CaF2), Schwefelsäure (H

2SO

4)undWasserwird

85 Vgl. Global Fluoropolymer Market Analysis (2012)86 Vgl. Dyneon (2014)

84

Randnotizen


über mehrere energieintensive Prozessschritte zunächst dasMonomer Tetrafluorethylen (TFE) hergestellt. Anschließenderfolgt die Polymerisation von TFE zum Endprodukt PTFE. Beider Herstellung von TFE bzw. der Vorstufen fallen eine Reihevon Koppelprodukten wie Natronlauge (NaOH), Gips (CaSO

4)

undSalzsäure(HCl)an.InAbbildung18sinddiewesentlichenSchritte zur Herstellung von PTFE schematisch dargestellt. Beider nachfolgenden Analyse der Effizienzpotenziale werdenalle Schritte bis auf den letzten Schritt der Polymerisationberücksichtigt.

Elektro-lyse

HF-Produktion

Chlorie-rung

Fluorie-rung

Polymeri-sation

PTFE(C

2F4)nPyrolyse

NaCl

CaF2

HCl

NaOH

CaSO4

R22(CHClF2)HF

CL2

CHCl3

TFE(C2F4)

HCl HCl

CH4

H2

H2O

H2SO4

Abbildung 18: Prozess der PTFE-Herstellung, Quelle: BiPRO in Anlehnung an ecoinvent-Datenbank und DBU87

Ausgangsbasis und Entwicklung des Recycling-Konzeptes

Dyneon stellt pro Jahr über 16.000 Tonnen Fluorpolymere her.In Europa liegt der Verbrauch an vollfluorierten Polymerenbei etwa35.000Tonnen/Jahr.88 Schätzungsweise fallenbei derVerarbeitung mehr als 10 % Fluorpolymerrestoffe an. DavonkönnenbereitsheuteeinigehundertTonnendurcheinprimäresund sekundäres Recycling verwertet werden. Der Rest wird87 Vgl. DBU (2012)88 Vgl. Kälin (2012)

85

Randnotizen


derzeitentwederderDeponieoderderVerbrennungzugeführtund wird als erhebliches Ressourceneffizienzpotenzial durchRecyclingangesehen.89

Aus diesem Grund hat Dyneon im Rahmen eines von derDeutschenBundesstiftungUmwelt(DBU)gefördertenProjektesmit der Universität Bayreuth und dem KooperationspartnerInVerTece.V.untersucht,inwieweitundmitwelcherMaßnahmedie Fluorpolymerreststoffe recycelt und damit in denWirtschaftskreislaufzurückgeführtwerdenkönnen.

An der Universität Bayreuth wurde hierzu eine Laboranlagein Kooperation mit der Firma Dyneon und InVerTec aufgebautund im September 2006 in Betrieb genommen. Ziel war dieUntersuchung von unterschiedlichen Prozessvarianten sowieProzessschritten.

Durch diese Vorarbeiten konnten Erkenntnisse für den Bauund sicheren Betrieb einer Demonstrationsanlage für daschemische Recycling einer Vielzahl von fluorierten Reststoffengewonnen werden. Nach Analyse der untersuchten VerfahrenwurdeauswirtschaftlicherundökologischerSicht einKonzeptfür eine Demonstrationsanlage und ein Konzept für einRücknahmenetzwerk erstellt. Im Rahmen eines FörderprojektsunterstütztedasBundesministeriumfürUmwelt,NaturschutzundReaktorsicherheit (BMU)denBaudieserDemonstrationsanlagemitder indererstenPhase500TonnenfluorhaltigeReststoffewiederinihreMonomerezerlegtwerdenkönnen.

DurchdasProjektkonntegezeigtwerden,dassbeioptimiertenProzessbedingungen die Ausbeute der Monomere TFE undHexafluorpropylen (HFP) nach der DepolymerisationsreaktionvonPTFE-Reststoffenbeiüber90%liegt.

Um die Fluorpolymerreststoffe wieder aufzubereiten und denMaterialkreislaufdamitschließenzukönnen, istesnotwendig,nebenderRecyclingtechnologieeineffizientesRücknahmenetzzuetablierenundeinesaubereTrennungderStoffezugewährleisten.Dazugehörendie IdentifizierunggeeigneterAbfallquellenunddie Zusammenarbeit mit einem qualifizierten Logistikpartner.

89 Vgl. DBU (2012)

http://de.wikipedia.org/wiki/Bundesminister_f%C3%BCr_Umwelt,_Naturschutz_und_Reaktorsicherheit

http://de.wikipedia.org/wiki/Bundesminister_f%C3%BCr_Umwelt,_Naturschutz_und_Reaktorsicherheit

86

Randnotizen


InAbbildung19istdasEnd-of-Life-LogistikkonzeptvonDyneondargestellt.

EoL-Logistikkonzept - Übersicht

Scouting

Identifizieren Sammeln Lagern Up-Cyceln

Konditio-nierung

Pyrolyse

Logistik

Abfall-quelle

Mulde

Trennen Qualität sichern

ExternesLager

Abbildung 19: End-of-Life – Logistikkonzept90

Ermittlung des kumulierten Energieaufwands (KEA) bei der herstellung 1 tonne PtfE

AktuellwirdimVDIeineMethodikentwickelt,dieeineinheitlichesundzielgerichtetesVorgehenbeiderRessourceneffizienzanalyseermöglicht. Eine umfängliche Ressourceneffizienzanalysenach VDI 4800 Blatt 1 (Entwurf) setzt sich aus demkumulierten Energieaufwand (KEA), einer Bewertung desRohstoffaufwandsundweiterenUmweltindikatorenzusammen.91DieVDI-Rahmenrichtlinie4800Blatt1liegtalsEntwurfvorundbeinhaltetZielsetzung,BilanzierungsgrundsätzeundStrategienzur Umsetzung von Ressourceneffizienzmaßnahmen. DieRichtlinie4800Blatt2zurBewertungdesRohstoffaufwandsunddieRichtlinie4800Blatt3zurBewertungvonUmweltindikatorenbefindensichmomentannochinderErarbeitung.DieRichtlinieVDI4600zurBestimmungdesKEA-Wertesliegtvor.SiewurdeimRahmeneinervergleichendenLebenszyklusanalyse (LZA)nachISO14044(durchgeführtvonDyneon)aufdieNeuproduktionundaufdieHerstellungüberdasRecyclingverfahrenangewendet.DieBewertungdesKEAkannalsrichtungsweisenderAnhaltspunktfür eine umfassende Ressourceneffizienzanalyse angesehenwerden.

90 Vgl. Dyneon GmbH (2013)91 Vgl. VDI (2014)

87

Randnotizen


Systemgrenzen

UmdienatürlichenRessourcenzuermitteln,müssenzuerstdieSystemgrenzen zur Herstellung von PTFE bzw. TFE festgelegtwerden.GrundsätzlichsolltedergesamteLebenswegvonPTFEbetrachtetwerden.DaeinigeSchritteinbeidenVerfahrengleichsind,d.h.diePolymerisationvonTFEzuPTFE,dieVerarbeitungzumEndprodukt,dieNutzungundanschließendenVerwertungoder Beseitigung, wird nur der Herstellungsprozess von TFEbetrachtet. In Abbildung 20 sind die Systemgrenzen der a)konventionellenHerstellungvonTFEundderb)HerstellungvonTFEdurchchemischesRecyclingvonPTFE-Reststoffenaufgezeigt.

R-22Pyrolyse

Energie, Hilfsstoffe

a)

Chlor-Alkali-Elektrolyse

Methan-Chlorierung

Chloroform-FluorierungPr

oduk

tion

der

Vo

rpro

dukt

e

Roh

stof

f-en

tnah

me

HF-Produktion

Entsorgung/Recycling

Verarbeitungzum Endprodukt

Polymeri-sation

FE:1 t TFE

Anwen-dung

Trans-port

b)

Energie, Hilfsstoffe

Systemgrenze

Gas-Trennung Gas-DestillationVorreinigung derPTFE-Reststoffe

PTFEPyrolyse

Entsorgung/Recycling

LebenswegPTFE-Rest-

stoffe

Verarbeitungzum Endprodukt

Polymeri-sation

FE:1 t TFE

Anwen-dung

Trans-port

Destil-lation

Abbildung 20: Systemgrenzen von a) konventioneller Herstel-lung von TFE und b) Herstellung von TFE durch chemisches Recycling von PTFE-Reststoffen92

Der Rohstoffentnahme und Produktion der Vorproduktebei der konventionellen Herstellung (siehe Abbildung 20a)92 Vgl. Abraham (2013)

88

Randnotizen


entspricht beim chemischen Recycling (siehe Abbildung 20b)dasEinsammelnderPTFE-ReststoffevorOrt.DaTransportundInfrastrukturvernachlässigtwurden,beginntdieSystemgrenzehiermitderVorreinigungderPTFE-Reststoffe.

Bei den einzelnen Verfahrensschritten innerhalb derkonventionellen Produktion von PTFE fallen Koppelproduktean (siehe auch Abbildung 18). Bei der Chlor-Alkali-Elektrolysewird der Energie- und Rohstoffeinsatz den Endprodukten Cl

2,

NaOH und H2 massenanteilig zugeordnet. Auch HCl, das als

Koppelprodukt in mehreren Prozessstufen anfällt und alswässrige Lösung (30 %) verkauft wird, müsste ein bestimmterProzentsatz des Rohstoff- und Energiebedarfs zugeordnetwerden.AlsNutzenwirdindiesemFallderMarktpreisgewählt.DieDifferenzderMarktpreisevonPTFEundHClsindsehrgroß,wobeiPTFEbeiweitemteureristalsHCl.DadasPreisverhältnisbei 99,5 % zu 0,5 % liegt,93,94,95 kann der Nutzen von HClvernachlässigt werden und somit 100 % des Energiebedarfsund der Umweltauswirkungen PTFE zugeordnet werden.96Diesbedeutet,dassalleEingängeundAusgänge100%PTFEbzw.TFEzugeordnetwerden.GipswirdalsReststoffangesehenundseineweitereBehandlungbeiderErmittlungdesEnergie-undRohstoffaufwandsberücksichtigt.

KEA-berechnung für die herstellung 1 tonne tfE

DerkumulierteEnergieaufwand(KEA)wirdgemäßVDI-Richtlinie4600definiertalsGesamtheitdesprimärenergetischbewertetenAufwands,derimZusammenhangmitderHerstellung,Nutzungund Beseitigung eines ökonomischen Guts (Produkt oderDienstleistung) entsteht bzw. diesem ursächlich zugewiesenwerden kann. Er setzt sich aus Summe der kumuliertenEnergieaufwendungen fürdieHerstellung (KEA

H),dieNutzung

(KEAN)unddieEntsorgung(KEA

E)einesökonomischenGutes,in

diesemFalleinerTonnePTFE,zusammen:97

KEA=KEAH+KEA

N+KEA

E

93 Vgl. Althaus et al. (2007)94 Vgl. Guinée (2001)95 Vgl. Abraham (2013)96 Vgl. Althaus et al. (2007)97 Vgl. VDI (2012)

89

Randnotizen


Wie bereits erwähnt, wird in dieser Fallstudie der KEA fürdie Herstellung einer Tonne TFE ermittelt. Der KEA

H ergibt

sich aus der Summe der primärenergetisch bewertetenEnergieaufwendungen,diesichbeiderHerstellungselbstsowiebeiderGewinnung,Verarbeitung,HerstellungundEntsorgungder Fertigungs-, Hilfs- und Betriebsstoffe und Betriebsmittelfür eine Tonne TFE ergeben (VDI-Richtlinie 4600). Er umfasstenergetischalsauchstofflicheingesetzteEnergieträger.

DieErmittlungdesKEAbeziehtsichaufDatenausderecoinvent-Datenbank sowie auf Literaturangaben und Firmenangabenvon Dyneon. Bei der Betrachtung des chemischen Recyclingsmuss berücksichtigt werden, dass sich dieses Verfahren nochin der Demonstrationsphase befindet und bisher nicht ingroßemMaßstabetabliertwurde.DieErgebnissesinddahermitUnsicherheiten behaftet. PTFE-Reststoffe, die dem chemischenRecycling zugeführt werden, weisen einen unterschiedlichenFüllstoffanteil, der zwischen 0 und 20 % liegt, auf. Für dieErmittlung des kumulierten Energieaufwandes wird einFüllstoffanteilvon10%angenommen.

90

Randnotizen


Tabelle 10: Fallstudie 4: Energieverbrauch bei der Herstel-lung einer Tonne TFE

Energie-verbrauch in MJ

Option a: KEA zur Herstel-lung einer Tonne TFE über R22

Option b: KEA zur Herstel-lung einer Tonne TFE über chemisches Recycling von PTFE (10 % Füllstoffanteil im EoL-PTFE)

energetisch stofflich energetisch stofflich

Erdgas 70.400 26.300 30.920 -

Kohle 37.900 - 9.730 -

Erdöl 17.100 - 6.550 -

Uran 39.100 - 10.130 -

Biomasse 1.480 - 410 -

Wasserkraft 4.390 - 1.180 -

Sonstige (Solar, Wind)

1.330 - 160 -

Gesamt 171.700 26.300 59.080 -

Der KEA zur Herstellung einer Tonne TFE über R-22 beträgt198.000MJ(171.700MJenergetischerAufwandund26.300MJstofflicherAufwand)undistsomitumdenFaktor3,4höheralsderKEAzurHerstellungeinerTonneTFEdurchchemischesRecycling,derbei59.080MJ liegt (sieheTabelle10).BeiderBetrachtungdesKEAsderzweiVerfahrenwirdersichtlich,dassdasRecyclingenergetisch gesehen sehr viel ressourceneffizienter ist. Dabeimussberücksichtigtwerden,dassauchbeiderAnwendungdesRecyclingverfahrensdasPTFEursprünglichüberR22hergestelltwurdeundPTFEauchweiterhinkonventionellproduziertwerdenmuss, um den Bedarf abzudecken, wenn auch in geringerenMengen.DochauchunterderAnnahme,dassnureinbestimmterAnteilvonPTFEüberchemischesRecyclinghergestelltwerdenkann,wirdderEnergieaufwandreduziert.

91

Randnotizen


5.5. fallstudie 5: Ressourceneffizienz durch innovative Rohrleitungsreinigung

hintergrund

Am Standort Ober-Ramstadt der Deutschen Amphibolin-Werkevon Robert Murjahn Stiftung & Co. KG werden wasserbasierteDispersionsfarben hergestellt und abgefüllt. Mischphasen beiChargenwechsel und Reinigung stellen in einem klassischenProduktionsbetrieb häufig Verfahrensschritte dar, die großeProduktverluste verursachen und insbesondere bei teurenProduktendieProduktionskostenindieHöhetreiben.

Kurzbeschreibung des Prozesses

Bei einer Rohrleitungsstrecke mit einer Länge von 200 m undeiner Rohrleitungsdimension von DN 125 wurden die ersten40mvomMischtankbiszurÜbergabeaneinweitverzweigtesRohrleitungsnetz mit Hilfe von Wasser ausgeschoben undgereinigt. Dies erfolgte aufgrund häufigen ChargenwechselscircasechsmalamTag.

Durchgeführte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

Zur Optimierung der Reinigung der Rohrleitung wurdenverschiedene Technologien betrachtet und verglichen undanschließenddieWhirlwind-TechnologiederRulandEngineering& Consulting GmbH als effizienteste Technologie ausgewählt.Die folgenden Informationen zu dieser Technologie basierenaufAusführungenvonScheller98undderRulandEngineering&ConsultingGmbH99.

Bei der Whirlwind-Technologie wird in einem mehrstufigenVerfahreneinLuftstromerzeugt,dervorhandeneRohrleitungenentleert und reinigt. Zur Steigerung der ReinigungsergebnissekönnenWasseroderReinigungsmittel indenLuftstromdosiertwerden.IndenerstenzweiSchrittenwirddasProduktmiteinemLuft-Gasstrom-Gemisch aus der Rohrleitung herausgedrückt.In einem weiteren Schritt wird das System unter Zusatz von

98 Vgl. Scheller (2014)99 Vgl. Ruland Engineering & Consulting GmbH (2014)

92

Randnotizen


Reinigungsmittel gereinigt und kann anschließend nochgetrocknetwerden.

Dazu wurden eine Whirlwind-Basiseinheit und ein Whirlwind-Reinigungsmodul in den Prozess integriert und an geeigneterStellemitderRohrleitungverbunden.Die„Basiseinheit“dientderErzeugungundKontrollederLuftströme,das„Reinigungsmodul“der Zuführung und Dosierung des Reinigungsmittels. DesWeiterenwurdenVentilezurWegeschaltungundamEndederStreckeeinFliehkraftabscheiderzurAbscheidungvonFlüssigkeitausdemLuftstrominstalliert(sieheAbbildung21).

DieWhirlwind-TechnologieeignetsichgutbeiwasserähnlichenundhöherviskosenStoffen.SiekannauchbeiStandard-Einbautenwie Ventilen und Sensoren problemlos eingesetzt werden.BegrenzungengibteslediglichbeiNennweitensprüngenabzweiRohrnennweiteninnerhalbeinerLeitungoderbeiabsperrendenElementenwiez.B.Verdrängerpumpen.MitHilfeeinesBypasseskönnenaberauchderartigeHürdenübersprungenwerden.

PCU: Pipe Cleaning UnitLPC: Lean Phase Cleaning

Abbildung 21: Reinigung der Rohrleitung vom Produktion-stank zur Übergabestation mit der Whirlwind-Technologie100

100 Vgl. Scheller (2014)

93

Randnotizen


wirkung

Durch die Anwendung der Whirlwind-Technologie konnte dieProduktausbeuteumcirca16%aufinsgesamt90bis95%erhöhtwerden. Die normalerweise benötigte Reinigungsmittelmenge(Wasser) konnte um über 70 % auf 100 l/Reinigungsvorgangreduziert werden (siehe Tabelle 11). Somit konnte auch derAnfallvonAbwasserundProduktabfallumcirca70%gesenktwerden. Damit konnte die Reinigung intensiviert und dieProduktverschleppung minimiert werden. Zusätzlich verkürztesichdieReinigungszeitaufunter20Minuten.

AngabenzuAuswirkungenaufdenStromverbrauchliegennichtvor.ZurErzeugungdesLuftstromsüberGebläse/Kompressorenwird Strom benötigt. Auf der anderen Seite wird der frühereStromverbrauchauchreduziert,dakeinWassermehrdurchdieRohregepumptwerdenmuss.

Tabelle 11: Fallstudie 5: Auswirkungen auf die Ressourcenef-fizienz

Stoff Reduktion (%)

Wasser 70

Abwasser/Produktabfall ~ 70

Kosteneffizienz

KonkreteAngabenzuInvestitionskostenundAmortisationszeitenfür diese Fallstudie können nicht vorgenommen werden. NachHerstellerangabenbetragendieInvestitionskostenfürdenEinbaueinesWhirlwind-ReinigungssystemsjenachRohrleitungssystemundReinigungsbedarfzwischencirca300.000und800.000Euround die Amortisationszeiten liegen zwischen circa einem unddreiJahren.

5.6. fallstudie 6: Ressourceneffizienz durch Verbesserung des Abgasreinigungssystems

hintergrund

Die Firma Dürr hat wabenförmige Keramikeinbautenentwickelt, mit denen der thermische Wirkungsgrad von

94

Randnotizen


Abgasreinigungsanlagen verbessert werden kann. DieWabenkörper sind durch ihre hohe spezifische Oberflächefür den Wärmeaustausch das Mittel der Wahl hinsichtlicheiner Umrüstung von Altanlagen. Zusätzlich kann durch dieWabenkörper der Druckverlust der Anlage reduziert werden,was sich im stark reduzierten elektrischen Energieverbrauchwiderspiegelt.AlsweitererVorteilkannaucheineErhöhungderzureinigendenAbgasmengedurchdenAustauscherzieltwerden.EinAustauschistdaherauchsinnvollbeieinerErweiterungderProduktion.DadurchlässtsichunterUmständendieBeschaffungeinerzusätzlichenAnlagevermeiden.

Ausgangssituation und durchgeführte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

In diesem Beispiel, basierend auf Ausführungen von DürrSystems GmbH101,102, hat ein Produktionsunternehmen in derchemischen Industrie Energie gespart, indem es die Füllungseiner Regenerativen Thermischen Oxidationsanlage (RTO-Anlage) zur Abgasreinigung ausgetauscht hat. Die Keramik-Sattelkörper wurden durch wabenförmige Keramikeinbautenersetzt. In Abbildung 22 sind die verschiedenen keramischenWärmetauscherdargestellt.DieUmbauzeitbetrugeineWoche.

waben Sattelkörper MlM

Abbildung 22: Keramische Wärmetauscher, © Dürr Systems GmbH

101 Vgl. Dürr Systems GmbH (2013)102 Vgl. Dürr Systems GmbH (2014)

95

Randnotizen


wirkung

DurchdieseMaßnahmehatsichder thermischeWirkungsgradder Anlage um circa 4 % von 91,4 auf 95,5 % erhöht. DieAustrittstemperaturdesAbgasesausderRTO-Anlagekonnteumcirca30°CgesenktwerdenundderautothermeBetriebhatsichauchbeiniedrigenLösemittelkonzentrationenimAbgasdeutlichverlängert(sieheAbbildung23).

Der Erdgasverbrauch konnte somit um circa 50 % reduziertwerden,derStromverbrauchumcirca33%.DieBetriebskostenkonntenhalbiertwerden(sieheTabelle12undAbbildung23).

96

Randnotizen


Technische Daten vor Umbau nach Umbau

Volumenstrom 21.000 21.000 Differenz Nm3/h

Lsgm. konzentratin 1 1 g/Nm3

Ablufttemperatur 20 20 ˚C

Austrittstemperatur RTO 89 56 ˚C

Wirkungsgrad 91,4 95,5 %

Gaskosten 0,035 [/kWh]

Stromkosten 0,0795 [/kWh]

Betriebsstunden 6.200 [h/a]

Schadstoffheizwert 7,1 kWh/kg

Verbräuche

Gas (mit Lösungsmittel) 440 180 260 kW

Gas (ohne Lösungsmittel) 590 330 260 kW

Strom (berechnet) 99 63 36 kW

Betriebskosten

Gas (mit Lösungsmittel) 15,4 6,3 9,1 /h

Gas (ohne Lösungsmittel) 20,65 11,55 9,1 /h

Strom 7,87 5,0 2,87 /h

Gesamt pro Stunde (mit Lsgm.)

23,27 11,3 11,97 /h

Gesamt pro Jahr (mit Lsgm.)

144.274 70.060 74.214 /Jahr

Abbildung 23: Überblick über die Energieverbräuche und Betriebskosten vor und nach dem Umbau, ©Dürr Systems GmbH

Tabelle 12: Fallstudie 6: Reduktion des Energieverbrauchs

Ressour-cen

Einheit Ressourcen-verbrauch vor

Maßnahme

Ressourcenver-brauch nach Maßnahme

Reduktion total

Reduktion (%)

Wärme kWh 1030 510 520 ~ 50

Strom kWh 99 63 36 ~ 35

97

Randnotizen


Kosteneffizienz

InsgesamtkonntenbeidemUnternehmen74.214EuroproJahreingespartwerden.DieAmortisationszeitbetrugcircazweiJahre(sieheTabelle13undAbbildung23).


Maßnahme ges. Investiti-on (€)

Betriebskosten (€/Jahr)

Einsparung (€/Jahr)

Amortisationszeit(a)

Austausch der Füllung der Abgas-reinigungs-anlage

~ 150.000 70.000 74.214 ~ 2

5.7. fallstudie 7: Ressourceneffizienz durch wärmerückgewinnung

Ausgangssituation

Eine Pharmafirma stellt Generika her, welche in chemischenBatch-Reaktorenproduziertwerden.UmindenProzessreaktorenjederzeit die benötigten Temperaturen herstellen zu könnenund damit die Reaktionen genau und kontrolliert ablaufen zulassen, werden Betriebsmedien mit drei unterschiedlichenTemperaturniveauszurVerfügunggestellt:

•Thermalölmit120°C

•Wassermit90°C

•Propylenglykol-Wasser-Gemischmit-10°C

Das warme Wasser und das kalte Propylenglykol-Wasser-GemischmüssenimRücklaufvomProzesserneutvon70auf90°Cerhitztbzw.von-4auf-10°Cgekühltwerden.Dabeierfolgtedie Erhitzung des Wassers bisher über einen konventionellenKessel-Heizprozess, der auf fossilen Brennstoffen basierte.Die Kälteerzeugung zur Kühlung des Propylenglykol-Wasser-Gemisches fand über eine herkömmliche Kältemaschine statt.Prozesswärmeund-kältewurdengetrennterzeugt.

DasbetreffendePharmaunternehmenwurdezudiesemProzessvonderFirma thermea.EnergiesystemeGmbHberaten.Dieses

98

Randnotizen


mittelständische Unternehmen stellt in Deutschland unterdem Markennamen thermeco₂ Hochtemperaturwärmepumpen,Kältemaschinen und Drucklufttrockner für den industriellenEinsatzunddieGebäudetechnikher.DasfolgendeBeispielbasiertaufInformationenderthermea.EnergiesystemeGmbH.103,104

Durchgeführte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

Da bei dem Pharmaunternehmen sowohl Kühl- als auchHeizprozesse stattfinden, lag es hier nahe, eine Wärmepumpeals Bindeglied zwischen beiden Prozessen einzubauen. DasPrinzip des thermea-Wärmepumpen-Kreisprozesses istanalog dem linksläufigen Kreisprozess bei herkömmlichenKompressionskältemaschinen bzw. Wärmepumpen. Mit dieserWärmepumpewirdaufderKaltwasserseitedasPropylenglykol-Wasser-Gemisch von -4 auf -10 °C gekühlt und auf derWarmwasserseite das Wasser von 70 auf 90 °C erhitzt (sieheAbbildung 24). Die Wärmepumpe wird mit dem natürlichenKältemittelCO

2betrieben.SowirdderbestehendeHeizprozess

(Gaskessel) im Rücklaufsystem ersetzt und hauptsächlich nurnochalsRedundanzbenötigt.

Zur Erreichung der hohen Wassertemperaturen wird in derthermea-WärmepumpedasCO

2bisindenüberkritischenBereich

verdichtet. Die Energie des überkritischen Kältemittels wirdisobaranWasserabgegeben.

HerausforderungenandenneuenProzesssinddiehohenDrückevon bis zu 115 bar, die an die eingesetzten Wärmetauscherund Ventile große Ansprüche stellen. Letztendlich ist auch dieRegelungdesKreisprozessesvonimmenserBedeutungundwirdmiteinereigensentwickeltenSoftwarebeherrscht.

103 Vgl. thermea. Energiesysteme GmbH (2013)104 Vgl. thermea. Energiesysteme GmbH (2014)

99

Randnotizen


AbkühlungPropylen-Wasser-

Gemisch-4 °C auf -10 °C th

erm

eco2

HH

R 2

60 ErwärmungWasser

70 °C auf 90 °C

Abbildung 24: Schematische Darstellung des thermea-Wärmepumpen-Systems105

wirkung

DurchdenEinbauderWärmepumpekonnten100%WärmeenergieimRücklaufsystemgespartwerden.DieEinsparungdesbenötigtenStromsistschwierigerzuermitteln,dadieStromverbräuchederbisher eingesetzten Kältemaschine je nach Außentemperaturschwankten. Die thermea. Energiesysteme GmbH schätzt denbisher im Jahresdurchschnitt angefallenen Stromverbrauch aufcirca595.000kWh.BeieinemdurchschnittlichenStromverbrauchvon525.000kWhproJahrdurchdieneueWärmepumpekonnteeineReduktionvon~70.000kWhproJahrerzieltwerden(sieheTabelle14).

Tabelle 14: Fallstudie 7: Reduktion des Energiebedarfs

Ressour-cen

EinheitRessourcen-

verbrauch vor Maßnahme

Ressourcen-verbrauch nach Maß-

nahme

Reduktion total

Reduktion (%)

Prozess-energie

kWh/Jahr 644.000 0 644.000 100

Strom kWh/Jahr ~ 595.000 ~ 525.000 ~ 70.000 ~ 13

Ein weiterer positiver Nebeneffekt zur Energieeinsparungzeigt sich in der Reduzierung des Einsatzes klimaschädlicherTreibhausgase, da die bisher eingesetzte Kältemaschine einKältemittel mit hohem Treibhauspotenzial enthielt. Die neue

105 Vgl. thermea. Energiesysteme GmbH (2014)

100

Randnotizen


Wärmepumpe verwendet CO2 als Kältemittel und ist damit

wenigerklimaschädlich.

Kosteneffizienz

DurchdenEinsatzderWärmepumpekonntendieKostenfürdieWärme-undKälteerzeugungerheblichgesenktwerden.

Werden die in Deutschland typischen Kostensätze für Wärme(0,048 Euro/kWh) und Strom (0,11 Euro/kWh) bei einerjährlichenAnlagenlaufzeitvon7.000halsBerechnungsgrundlageherangezogen, ergibt sich eine Einsparung von circa38.000 Euro/a. Die damit verbundene Investition von circa140.000 Euro amortisiert sich somit in circa 3,6 Jahren (sieheTabelle15).


Maßnahmeges. Investi-

tion (€ )Betriebs-

kosten (€/Jahr)

Einsparung (€/Jahr)

Amortisa-tionszeit

(a)

Einbau einer Wär-mepumpe

~ 140.000 � - - ~ 38.000 ~ 3,6

101

Randnotizen

lösungen zur Realisierung von Ressourceneffizienzpotenzialen

6. löSUngEn ZUR REAlISIERUng VOn RESSOURcEnEffIZIEnZPOtEnZIAlEn

Basierend auf der Potenzialanalyse wurden verschiedeneRessourceneffizienzpotenziale identifiziert. Um diese weiterauszuschöpfen, werden in diesem Kapitel Lösungsvorschläge,vorrangig auf Unternehmensebene sowie für Politik undVerbände,dargestellt(sieheAbbildung25).InersterLiniesinddieUnternehmendafürverantwortlich,ihreProduktionsprozessezu optimieren und die Ressourcenverbräuche zu minimieren.Politik und Verbände können sie dabei unterstützen und dieEntwicklung mit gezielten Anreizen weiter vorantreiben.Verschiedene Lösungsvorschläge finden sich auch imDeutschen Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess) derBundesregierung106, in dem 20 Handlungsansätze entlangder Wertschöpfungskette für die gesamte deutsche Industriebeschriebenwerden.

Als grundlegender Hebel zur Realisierung von Ressourcen-effizienzpotenzialenwirddieErhebunggeeigneterKennzahlengesehen, anhand derer das RessourceneffizienzpotenzialeinzelnerProdukte,ProduktionsprozesseundBetriebeanalysiertwerdenkann.

Lösungsansätze für Politik und Verbände

Lösungsansätze für Unternehmen

Ausbau der Datengrund-lage

Förderung von Verbundstandorten

Intensivierung von F&E-Maßnahmen

Informationen und Verbreitung von Res-sourcenmanagement-

systemen

Bildungsinitiativen zu Ressourceneffizienz

Förderung innovativerGeschäftsmodelle

Unterstützung virtueller

Vernetzung

Unterstützung bei der Erstellung geeigneter

Kennzahlen zu Ressourcennutzung

und Effizienz • Ganzheitliche Betrachtung der Produktionsverfahren mittels geeigneter Kennzahlen

• Schaffen einer Datenbasis• Schärfung des Bewusstseins für

Ressourceneffizienz• Informations- und Erfahrungs-

austausch• Nutzung von Verbundsystemen• Nutzung von Förder-

programmen

Allgemein

Kern-prozesse

Peri-pherie Methoden

Abbildung 25: Übersicht der Lösungsansätze zur Realisier-ung von Ressourceneffizienzpotenzialen

106 Vgl. BMU (2012a)

102

Randnotizen


6.1. lösungsansätze für die betriebliche Ebene

Bei der Entwicklung der Lösungsvorschläge für KMUder chemischen Industrie wurde insbesondere daraufgeachtet, pragmatische Ansätze zur Ausschöpfung vonRessourceneffizienzpotenzialen zu formulieren, da großeperspektivischeAnsätzeinderRegelnichtzueinerMotivierungeinzelnerBetriebeführen.DieLösungsvorschlägebasierenaufderAuswertungderrecherchiertenInformationenundFallbeispiele.In den einzelnen Vorschlägen wird öfter Bezug auf bestimmteFallbeispielegenommen,dieentsprechenddemProzessbereich,densiebetreffen,mitM(=Methoden),K(=Kernprozesse)undP(=Peripherie)gekennzeichnetsind.DieeinzelnenFallbeispielesindinderÜbersichtstabelle107dargestellt.

6.1.1. Allgemein

Ganzheitliche Betrachtung der Produktionsverfahren mittelsgeeigneterKennzahlen

Der Vorteil einer ganzheitlichen Betrachtung vonBetriebsprozessen und Produktionssystemen liegt darin, dasssiezurIdentifizierungvonRessourceneffizienzmaßnahmenundKosteneinsparungenführenkann.KennzahlendienendabeialsEntscheidungshilfefürGeschäftsführung,Vertrieb,EinkaufundProduktion.DabeisindfolgendeAspektezuberücksichtigen:

•Konsistenz der Systemgrenzen und vollständige ErfassungderDaten(Input/OutputvonallenWert-undRohstoffenundderenPreise),

•Berücksichtigungtechnischer,ökonomischerundökologischerAspekteundBildungentsprechenderKennzahlen.

EintechnischesZiel isthierbeidieErhöhungderProduktivität,einökonomischesZieldieSenkungderProzesskostenundeinökologisches Ziel die Reduzierung der Umweltbelastung.108Die Interaktionen zwischen technischen, ökonomischen undökologischenAspektensindinAbbildung26dargestellt.

107 www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien 108 Vgl. Steinbach (2013)

103

Randnotizen


Ganzheitliche Betrachtung der Produktionsverfahren

Informationssystem– Datengrundlage und Kennzahlen

Prozess-Dokumentation Prozess-Analyse (PA)Kennzahlenbil-dung (KPI)

Ökologische Buchführung

UmweltorientiertePA

KPIUmweltorien-

tierung

KPIWert-

schöpfung

KPIProzess-kosten

KPIProduk-tivität

Wertschöpfungs-rechnung

ErgebnisorientiertePA

Prozesskosten-rechnung

KostenorientiertePA

TechnischeBuchfühung

Produktivitäts-orientierte PA

(Grunddaten)

Umweltrelevanzfaktoren

Verkaufspreise

Einkaufspreise

Kosten

Abbildung 26: Erstellung der Datengrundlage und Indika-toren (Kennzahlen) zur ganzheitlichen Betrachtung von Produktionsverfahren (eigene Darstellung in Anlehnung an Steinbach109)

EineeinheitlicheDatenbasis füralleKennzahlenermöglichtesdem Management, eventuelle Ressourceneffizienzmaßnahmenzuvergleichenundabzuwägen.

MöglicheökonomischeKennzahlensolltenProzesskostensowiedieProzesswertschöpfungbeinhalten.Steinbach110empfiehlthierbeispielsweisefolgendeKennzahlen:

•Die stoffliche „Wertschöpfungs-Umsatz-Rendite“ ist eineKennzahl,diedenAnteilderstofflichenWertschöpfungamUmsatzangibt.

109 Vgl. Steinbach (2013)110 Vgl. ebd.

104

Randnotizen


•Der „Break-even-Point“ (BEP) zeigt bei einem festgesetztenPreisniveau(fürRohstoff,ProduktoderReststoff),beiwelcherAuslastungdieGewinnschwelleerreichtwird.

Mit einer einfachen Sensitivitätsanalyse könnenEntscheidungsträger somit die Risiken der damit verbundenenMaßnahmengenauereinschätzen.

Schaffen einer Datenbasis

Eine solide Datenbasis bildet eine wesentliche Voraussetzung,um Potenziale zu ermitteln. Allein durch das Sammeln undAuswerten aller vorhandenen Daten, die an unterschiedlichenStellen ineinemUnternehmenbereitsgemessenwerden (z.B.Wasserzähler, Steuerungselemente etc.), können in einemzentralenSystemumdie5bis10%dereingesetztenRessourceneingespart werden, ohne größere Investitionen tätigen zumüssen.111 Diese Aussage wurde durch einige Fallbeispielebestätigt.IndenaufgezeigtenFallbeispielen,indenenspezielleSoftwareToolsundzusätzlicheSensorikinstrumenteeingeführtwurden,fielendiePotenzialez.T.nocherheblichgrößeraus.

DaherlägeeinLösungsansatzfürdieUnternehmendarin,alleihrebereitsgemessenenDatenineinemzentralenSystemzuerfassen,umsiejederzeitauswertenzukönnenunddamiteinenÜberblicküber den Prozess und mögliche Potenziale zu bekommen. Umnoch größere Potenziale zu erreichen, könnte eine spezielleSoftwareeingeführtwerden,diediebereitsvorhandenenDatenzusammenführt und an mehreren zusätzlichen MesspunktenweitereDatenmisst(siehez.B.BeispielM21).

Schärfung des bewusstseins für Ressourceneffizienz

EineSchärfungdesBewusstseinsderUnternehmensowieauchderMitarbeiterbezüglichRessourceneffizienzisteinessenziellerBeitragzurWettbewerbsfähigkeitdesUnternehmenssowiezurWahrnehmungderunternehmerischenVerantwortung.

Das Bewusstsein kann unter anderem innerbetrieblichsowie außerhalb durch Fortbildungen, Schulungen und

111 Vgl. Steinhaus Informationssysteme GmbH (2014)

105

Randnotizen


Workshops gefördert werden. Durch gezielte Anreize,z. B. beim innerbetrieblichen Vorschlagswesen, kann dasBewusstsein der Mitarbeiter weiter geschärft und somitRessourceneffizienzpotenzial ausgeschöpft werden. Dass dasStärken des Bewusstseins sowie die stärkere Einbeziehungvon Mitarbeitern die Ressourceneffizienz sowie auch dieWirtschaftlichkeit eines Unternehmens erhöhen können,bestätigte auch die 11. Netzwerkkonferenz des NetzwerksRessourceneffizienz mit dem Thema „Beschäftigte undQualifizierung: Motoren der Ressourceneffizienz”. Durchzahlreiche Beispiele und Studien werden verschiedene Wegegezeigt,wieMitarbeiterstärkereinbezogenundwelcheVorteiledarausgezogenwerdenkönnen.112

In den hier analysierten Fallbeispielen wird insbesonderebei der Einführung von Managementsystemen deutlich, dassdie Ressourceneffizienz durch Schulung und Einbindung derMitarbeiter gesteigert werden kann. Geschultes Personal,das ein Bewusstsein für Ressourceneffizienz entwickelt hat,kann Ressourceneffizienzpotenziale, die sonst oft gar nichtwahrgenommenwordenwären,ehererkennenundausschöpfensowie durch gezielten Informationsaustausch weitergeben.Daher bieten alle in der Beispielliste aufgeführten Firmen, dieUmweltmanagementsysteme eingeführt haben, entsprechendeSchulungen und weitere Maßnahmen für ihre Mitarbeiter an(sieheBeispieleM07,M13,M14).

Informations- und Erfahrungsaustausch

Durch regelmäßigen Erfahrungsaustausch innerhalbeines Betriebes, zwischen mehreren Standorten/Betrieben, aber auch zwischen unterschiedlichen Betriebenbezüglich ressourcenschonender Maßnahmen kann dieRessourceneffizienz im eigenen Betrieb gesteigert werden.Laut einer Mitgliederbefragung der VDI-GVC113 bestehenbereits Möglichkeiten in den Unternehmen zum externenErfahrungsaustauschundWissentransfer.Knapp50%deretwa400Befragten,seheneineMöglichkeitimErfahrungsaustausch

112 Vgl. http://www.neress.de/veranstaltungsarchiv/11-netzwerkkonferenz.html, aufgerufen am 28. August 2014

113 GVC-Mitgliederumfrage 2014 - Innovationsfähigkeit der Verfahrenstechnik, http://www.process.vogel.de/management/articles/461203/ (abgerufen am 07.10.2014)

http://www.neress.de/veranstaltungsarchiv/11-netzwerkkonferenz.html

http://www.process.vogel.de/management/articles/461203/

http://www.process.vogel.de/management/articles/461203/

106

Randnotizen


mit Kunden, etwa 50 % mit Lieferanten, etwa 48 % mitApparateherstellernundüber60%zwischendenUnternehmen.Dies zeigt, dass bereits ein reger Erfahrungsaustauschzwischen den einzelnen Akteuren der Lieferkettestattfindet. Dieser kann noch gesteigert werden, um weitereRessourceneffizienzpotenziale auszuschöpfen. EineMöglichkeitdazubestehtindemNutzenbereitsetablierterPlattformenzumErfahrungsaustausch. EinBeispiel hierfür ist dieWissens- undKommunikationsplattformfürFach-undFührungskräfteausdenenergieintensiven Industrien von der Medienmarke PROCESS,um den Erfahrungsaustausch verschiedener Betriebe in denenergieintensivenWirtschaftsbranchenzu fördern.114Ziel istesdabeiunteranderem,durcheinenAustauschmitBest-Practice-Unternehmen bereits erfolgreich umgesetzte Maßnahmen anandereUnternehmenweiterzuvermitteln,umdamitdenProzessunddieRessourceneffizienzzuoptimieren.

nutzung von Verbundsystemen

Auch durch das Zusammenschließen zweier odermehrerer Unternehmen zu einem Verbund lassen sichRessourceneffizienzpotenziale ausschöpfen (siehe BeispielM17). Dies kann entweder geschehen, indem die anfallendenKoppelprodukteeinesChemieunternehmensvoneinemanderenChemieunternehmen als Eingangsstoff genutzt werden oderindemmehrereUnternehmenzusammendiegleicheInfrastrukturnutzen.DieseMöglichkeitensolltenbeieinerNeugründungodereinemStandortwechselimmergeprüftwerden.

Chemieunternehmen mit festem Standort könnten prüfen, obim näheren Umkreis andere Firmen oder Anlagen angesiedeltsind,mitdenensichSynergieeffekteerschließenlassenkönnten.So hat z. B. ein Chemieunternehmen die Abwärme aus zweinahegelegenenBiogasanlagen(BHKW)abgenommenundkonntedamitdenEinsatzfossilerBrennstoffebeiderWärmeerzeugungfür die Produktion und die Gebäudeheizung stark reduzieren(sieheBeispielP07).

Bei der Nutzung von Verbundsystemen sollte immer daraufgeachtet werden, dass diese wirtschaftlich sinnvoll sind und114 Vgl. www.energy-excellence-forum.de/de, aufgerufen am 23.06.2014

http://www.energy-excellence-forum.de/de

107

Randnotizen


sichdiegegenseitigenAbhängigkeitenzwischenBetriebenundProzessen und damit auch die organisatorische Komplexitätdes Produktionsablaufs nicht negativ auf die Effizienz derUnternehmen auswirken. Dies muss im Einzelfall entschiedenwerden.

nutzung von förderprogrammen

EinigederinderPotenzialanalyseherangezogenenFallbeispielesind mit größeren Investitionen verbunden und konnten nurrealisiert werden, da sie von externen Institutionen gefördertwurden. Viele KMU können sich größere Investitionen ohneFörderungen oft nicht leisten und schöpfen daher möglicheoffensichtliche Ressourceneffizienzpotenziale nicht aus. Da esbereits viele Fördermöglichkeiten gibt, sollte bei möglichenProzessänderungen zur Effizienzsteigerung unbedingt geprüftwerden,obeinedieserFördermöglichkeitengenutztwerdenkann.Dabeisollteimmerdaraufgeachtetwerden,dassdieMaßnahmenwirtschaftlich sinnvoll sind. Einige Förderprogramme werdenauf der Website www.ressource-deutschland.de (VDI ZRE)vorgestellt.115

6.1.2. Methoden

Monitoring, Analyse

Mithilfe geeigneter Analyse- und Monitoringverfahren könnenvorhandene Ressourceneffizienzpotenziale aufgedeckt undanschließend ausgeschöpft werden. Allerdings fehlt einigenUnternehmen oftmals der Überblick über die einzelnenProzessintensitäten und Ressourcenverbräuche, da sie keineProzessdaten erheben und analysieren. Auch kennen sie dieMaterialeffizienzdereinzelnenSchrittenicht,daeshierfürkeinebzw.nurwenigeKenngrößengibt.116

Mittels eines Monitorings bzw. einer Analyse der einzelnenProduktionsschritte können Material- und Energiever-bräuche sowie Stördaten analysiert und einzelneRessourceneffizienzpotenzialeaufgezeigtwerden(sieheBeispiele

115 Vgl. www.ressource-deutschland.de/instrumente/foerderung-beratung, aufgerufen am 20.08.2014.


http://www.ressource-deutschland.de

http://www.ressource-deutschland.de/instrumente/foerderung-beratung

108

Randnotizen


M15,M19,M21).ZurDurchführungderAnalysebietensichz.B.dieEinführungvonKennzahlensystemen,dieModellierungvonStoffströmen (z. B. Sankey) oder das Aufstellen von Energie-,Material- bzw. Ökobilanzen (z. B. GaBi) als Werkzeuge zurRessourceneffizienzan.

Für die Durchführung einer qualifizierten externen BeratungzurSteigerungderRohstoff-undMaterialeffizienzgibtesbereitsstaatliche Förderungen wie z. B. Innovationsgutscheine vomBundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). DieseMöglichkeitensolltengeprüftwerden.

DabeieinerAnalysedesProduktionsprozessesmeistRessourcenund dadurch Rohstoffkosten eingespart werden können,amortisierensichdieInvestitionskosteninderRegelsehrschnell(siehez.B.M01).

Kostenlose Tools zur Durchführung von Analysen undBewertungen bezüglich der Ressourceneffizienz sind unteranderem:

•Tool zur Analyse von Ressourceneffizienzpotenzialen inUnternehmensowieweiterethemen-spezifischeModule;VDIZentrum Ressourceneffizienz www.ressource-deutschland.de/ressourcenchecks

•ToolzurDurchführungeinerStoffstromanalyse,Bereitstellungvon Branchenwerten zum Vergleich; Informationsplattformdes Umweltministeriums Baden-Württemberg zum ThemaRessourceneffizienz. www.umwelttechnikpreis.de/reffim/de/themen

•Online-ToolfüreineffizientesLösemittelmanagement(VOC-Tool); Effizienzagentur NRW www.ressourceneffizienz.de/praxis/online-tools-portale

•Software-Tools zur Unterstützung von KMU beiRessourceneffizienzfragestellungen; OpenResKit, HTWBerlinopenreskit.htw-berlin.de

http://www.ressourceneffizienz.de/praxis/online-tools-portale

http://www.ressourceneffizienz.de/praxis/online-tools-portale

http://openreskit.htw-berlin.de/

109

Randnotizen


•VerschiedeneSoftware-toolsimBereichRessourceneffizienz;RessourceneffizienzPortal(Resefi)www.resefi.de/software

Einführung von Managementsystemen und anderen Instrumenten

Durch die Einführung von Managementsystemen (z. B. EMAS– Umweltmanagement) können RessourceneinsparpotenzialeimganzenBetriebidentifiziertundausgeschöpftwerden(sieheBeispieleM07,M13,M14).WeitererelevanteManagementsystemezur Steigerung der Ressourceneffizienz sind ISO 14009 –Lebenszyklusanalyse, ISO 14040/14044 – Ökobilanz bzw.allgemeinISO14001–Umweltmanagement.MitderISO50001– Energiemanagement wurde erstmalig ein internationalerStandard für ein Energiemanagementsystem aufgestellt. Siezielt auf die kontinuierliche Optimierung der Energieeffizienz.Die Managementsysteme stärken darüber hinaus auch dieVerantwortung der Beschäftigten und Mitbestimmungsakteure,Effizienzpotenziale zu erschließen. Die Einführung einesManagementsystems bedeutet zwar zu Beginn Kosten underhöhten Kapazitätsaufwand, durch die kontinuierlicheAusschöpfung kleinerer Effizienzpotenziale können aberoft laufende Kosten reduziert, die Wettbewerbsfähigkeit desUnternehmensgesteigertunddasImageverbessertwerden.Dieseit 1995 veröffentlichten EMAS-Umwelterklärungen belegen,dass durch EMAS beachtliche (Kosten-) Einsparpotenzialeim Energie- und Ressourcenbereich erschlossen werdenkönnen.117Daher istdieEinführungeinesManagementsystemsempfehlenswert. Ein weiteres Managementsystem stellt dasProcess Life Cycle Management (PLCM) dar, das anhandeines betriebswirtschaftlich-technischen Controllingsystemseingeführt werden kann, um ökonomische und ökologischeAuswirkungen zu messen, zu quantifizieren und damit dasTreffenvonEntscheidungenzuunterstützen.118

Diesbeinhaltet:

•DefinitionvonSystemgrenzen,

117 Vgl. BMU (2012a)118 Vgl. Steinbach (2013)

http://www.resefi.de/software

110

Randnotizen


•Definition relevanter wirtschaftlich-technischer KennzahlenundIndikatoren,

•Durchführung einer Material- und Chemieflussanalyse, umtechnischeZielewieProduktivität/RessourceneffizienzundintegriertenUmweltschutzzuerreichen(bildetdieGrundlagefüreinsystematischesWissensmanagement),

•DurchführungeinerKostenflussanalyseundWertflussanalyse,um ökonomische Ziele wie z. B. Kosten, Wertschöpfung,Rendite zu erreichen. Dazu gehört die Durchführung vonValue Engineerings im Rahmen der Konzipierung undBearbeitung von Projekten vom Labormaßstab bis zurbetrieblichenEbene.

Ein Instrument zur Identifizierung von Ressourcen-effizienzpotenzialen und zur Verbesserung der Leistung einesUnternehmens ist z. B. das Optimierungsprogramm OpEx(Operational Excellence). Dabei geht es darum, messbareund nachhaltige Verbesserungen durch Kostensenkung undReduzierung des gebundenen Kapitals zu erreichen. Ummögliche Verbesserungspotenziale identifizieren zu können,werdenbeiOpExdieMethodenvonSixSigma,LeanundChangeManagementeingesetzt.WeitereInstrumentezuDatenerfassungundDatenmanagementsindz.B.PIMS(ProfitImpactofMarketStrategies), KPI (Key Performance Indicator), Paretoprinzip(80-zu-20-Regel),CarbonFootprint.

AlsweitereKonzepteundMethoden,dieunteranderemzueinerverbesserten Ressourceneffizienz führen können, sind z. B.Responsible Care, Product Stewardship, SCM (Supply ChangeManagement),Zero-Loss-Managementzunennen.

Durch gezielte Qualitätskontrolle können „Off-Spec“-Verlustereduziert werden, was neben Materialeinsparungen auch zuEnergie-undAbfalleinsparungenführt.

Zur Durchführung der Datenanalyse innerhalb derDatenmanagementsystemesolltenRessourcenzurAnalysesowieVergleichsdaten zur Bewertung der Effizienz zur Verfügunggestelltwerden.

111

Randnotizen


Um die Ressourceneffizienzpotenziale in der Produktionzu identifizieren und auszuschöpfen, wäre es sinnvoll, eineAbteilung einzurichten oder einen Mitarbeiter zu beauftragen,der mit der Umsetzung der geeigneten Methoden zu einerpermanenten Optimierung der wesentlichen operativenProzessebeitragenkann.Oftistesauchhilfreich,eingeeignetesBeratungsunternehmeneinzubeziehen.

logistik und „Ordentliches wirtschaften“

Die Hinweise aus dem Bereich „Ordentliches Wirtschaften“erscheinen auf den ersten Blick selbstverständlich, jedochergab sich bei der Betrachtung der Fallbeispiele, dass immernoch Ressourceneffizienzpotenziale durch die nachfolgendenMethodenrealisiertwerdenkönnen.

ErheblicheEffizienzpotenzialeliegenunterandereminAnsätzenzurMaterialvorbereitung.DazugehörenIdeenzurOptimierungder Materialanlieferung und -vorbereitung durch geeigneteGebindegrößen oder Mehrweggebinde, optimierte Lagerungund Förderung von Feststoffen zur Reduktion von „Off-Spec“-Verlusten,Kornzerkleinerungetc.,dieimFolgendenbeispielhaftillustriertwerden.

Einkauf: Ein Augenmerk sollte auf „Lean Manufacturing“ unddem „First-In-First-Out“-Prinzip liegen. Einige KMU tendierendazu,zuvieleRohmaterialienaufLagerzuhaben,diedannnichtrechtzeitig verarbeitet werden können. Zwischen Produktionund Einkauf muss eine enge Kooperation bestehen, damitverhindertwird,dassüberzähligeProdukteimAbfalllandenbzw.mangelhafte Ware aufgrund des günstigeren Preises beschafftwird.

Lagerhaltung: Der Fokus liegt hier auf der Einführung klarerWarenwirtschaftssysteme nach dem „First-In-First-Out“-Prinzip.WeiterhinsolldieVerpackungsgrößebetrachtetwerden,z.B.dieEntscheidung,obBigBag,Tank,Siloetc.eingekauftwerden.

Qualitätssicherung: Die Messtechniken sowie die Kontrolle derrelevantenParameter(z.B.Temperatur,Scherkräfte,EinspeisungvonRohmaterial etc.) solltenkontinuierlich verbessertwerden.

112

Randnotizen


Dies führt zu einer Erhöhung der Produktqualität und einerReduzierungderAbfallmengen.

Produktion: Die Chargenreihenfolge sollte optimiert und dieChargenwechselminimiertwerden.SindjedochChargenwechselnotwendig, gilt es, ähnliche Verfahren nacheinander ablaufenzu lassen. Beispiele für eine sinnvolle Aneinanderreihung vonProzessen sind die Produktion von Produkten mit ähnlicherFarbgebungoderdieHerstellungverschiedener,aberkompatiblerHarze.SokannetwainNassmühlverfahrenzunächstmithellenProduktengestartetundfolgendimmermehrRichtungdunklererFarbe produziert werden und reziprok. Somit entfällt einAbfall produzierender Reinigungsprozess zwischen zwei starkunterschiedlichfarbigenProdukten.

Wartung,InstandhaltungundWechselmanagement:LeckageninRohrleitungenundAusrüstungsindoftmalsderGrundfürdenAnfallvonAbfall.WeiterhinvermindertveralteteAusrüstungdieEnergieeffizienzunderhöhtdieAbfallproduktion.Beispielsweisesenken abgenutzte Mahlperlen die Mahleffizienz und erhöhendie abgeschiedene Staubmenge im Filter. Bestehen LückenbeimWechselnvonChargen,kanndaszuAustrittenwertvollerRohstoffe, gefährlicher Substanzen sowie einer erhöhtenAbfallmenge führen, wie z. B. bei der Inbetriebnahme einesLagertanks.

nutzung innovativer geschäftsmodelle

Durch die Nutzung innovativer Geschäftsmodelle, wiez. B. das „Nutzen statt Besitzen“, können erheblicheRessourceneffizienzpotenzialeausgeschöpftwerden.Bedingungdafürist,dassdurchdenFokusaufdieDienstleistungbzw.dasErgebnisderDienstleistungallebeteiligtenAkteureInteresseameffizientenEinsatzvonMaterialienhabenundsoderVerbrauchreduziertwerdenkann.Beispielesindhierz.B.dasLeasenderDienstleistung„ReinigungderRohrleitungen“anstelledesKaufsvonChemikalienzurReinigungderRohreoderdasLeasenderDienstleistung „Lackieren von Autos“ anstelle des Kaufs vonLackenzurAutolackierung.

113

Randnotizen


Modifizierung der Prozesse

Kreislaufführung

Großes Potenzial zur Einsparung von Rohstoffen liegt inder Modifizierung der Prozesse durch den Einsatz vonSekundärrohstoffennachderRückgewinnungunddemRecyclinganfallenderAbfallprodukteundReststoffe(siehez.B.M12,M20).Daherwärebei deneinzelnenUnternehmenzuprüfen, obdiebenötigten Einsatzstoffe, die aus der Umwelt entnommen oderaufwendighergestelltwerdenmüssen,auchdurchdasRecyclinganfallender Abfallprodukte und Reststoffe gewonnen werdenkönnten.DenfüreinederartigePrüfungerforderlichenAufwandinForschungundEntwicklungkönnensichinsbesondereKMUoftnichtleisten.UmdieseHürdezuüberwinden,könnteeinederzahlreichenFördermöglichkeiten,ambesteninZusammenarbeitmit geeigneten Forschungsinstituten, genutzt werden.Eine weitere Lösung wäre ein Zusammenschluss mehrererUnternehmen,diedengleichenEinsatzstoffbenötigen.

Substitution von Rohstoffen

DurchdieSubstitutionendlicherRohstoffedurchnachwachsendeRohstoffe wird zwar meist nicht weniger Material benötigt,allerdingswerdenendlicheRessourcengeschontundderEinsatzbedenklicherStoffereduziert.DieswirdindenBeispielenM02undM08anhandderSubstitutionderEingangsstoffeinderFarben-und Lackproduktion aufgezeigt. Weitere Beispiele bilden dieSubstitutiondesRohstoffsErdöldurchnachwachsendeRohstoffein der chemischen Synthese sowie der Ersatz metallischerKatalysatoren durch Enzyme.119 Allerdings sind auch biotischeRohstoffe aufgrund der Anbauflächen nicht endlich verfügbar;zudem sollte keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktionentstehen.120

Um zu erforschen, mit welchen alternativen Einsatzstoffen(nachwachsende Rohstoffe) in welcher Zusammensetzunggleiche Ergebnisse erzielt werden können, könnten KMUFördermöglichkeiten – am besten in Zusammenarbeit mit

119 Vgl. BMU (2012a)120 Vgl. ebd.

114

Randnotizen


geeigneten Forschungsinstituten oder auch mit anderenFirmen–nutzen.

6.1.3. Kernprozesse

DerMittelwertderMaterialeffizienzvonüber400untersuchtenSynthesebetriebsverfahren liegt laut Steinbach121 bei etwa bei38%(Wassernichteinbezogen).DieSubbranchen„Farben“(26%)und„Pflanzenschutz“(36%)weiseneineunterdurchschnittlicheMaterialeffizienz auf. Schwerpunkte zur Steigerung derRessourceneffizienzimBereichderSyntheseverfahrensinddasFeldderLösemittel (z.B.zwischen100und700kg/tProdukt)und teilweise auch der Bereich der Halogenchemie. DurchReststoffvermeidungkönnenFirmenCO

2-Emissionenreduzieren,

dadiemeistenTreibhausgasemissionenaufdieVerbrennungderRückständezurückzuführensind.

Eine verbesserte Rohstoffvorbereitung beim Trocken- undNassmahlenkanndenBedarfanelektrischerEnergiesowiedenVerlust von Rohstoffen (in Form nicht nutzbarer Rückstände)reduzieren und gleichzeitig zu Kosteneinsparungen führen(Beispiele K07 und K15). Der optimale Betrieb derartigerVerfahren ist ebenfalls stark mit dem Instandhaltungssystemverbunden.

Die Prozessintensivierung in den Schritten Synthese/Formulierung sowie bei Trennung/Veredelung bietetunterschiedliche Möglichkeiten zu Ressourceneinsparungen.Verschiedene Reaktortypen, die z. B. Mischung, Reaktion undWärmetransportintegrieren,bietenVorteile,umProzessenergiezusparenundteilweisedieAusbeutezuerhöhen(wiez.B.K12,K19,K20,K25).AuchkönnendurcheineverbesserteMischungunterschiedlich viskoser Materialien die Qualität verbessertundderAnfallvon„Off-Spec“-Produkten (Ausschuss) reduziertwerden(K21,K26).

Weitere Möglichkeiten zur Einsparung von Material undEnergie bieten die reaktive Destillation (kombinierte Reaktionund Destillation, Beispiel K16) und die Vakuumdestillation(FallbeispielK24).


115

Randnotizen


BesondersrelevantfürKMUsinddieEinsparmöglichkeitenbeiderReinigungvonReaktoren,RohrleitungenundAnlagenteilen:

•IndenBeispielenK04undK09wirdCleaning-in-Place(CIP)angewendet, um erhebliche Mengen an Reinigungsmittelnund(Ab)Wassereinzusparen.

•Die Beispiele K02 und K08 zeigen das Potenzial vonMolchsystemen und ähnlichen Reinigungstechniken füreine erhöhte Produktausbeute und eine Reduzierung desReinigungsmitteleinsatzessowieVermeidungvonAbwasser.

Weitere Einsparpotenziale bestehen bei der Abgasreinigungdurch verbesserten Wärmeaustausch (Beispiel K01) oder imAbfallbereich durch eine optimierte Abfalltrennung (BeispielK06).

6.1.4. Peripherie

Im Bereich der Wärme- und Kälteversorgung bzw. derProzesswärmeintegration sollte untersucht werden, welcheWärmemengen in der unternehmensspezifischen Produktionanfallen. Können Reaktoren besser isoliert werden? EntstehtAbwärme,dieungenutztverpufft?LassensichWärmekreisläufeinnerhalb des Prozesses bilden? Durch eine konsequenteÜberprüfung der Wärmetechnik kann die eingesetzteProzesswärmemenge oftmals deutlich gesenkt werden(Beispiel P05). Ebenfalls sollten Verbund und Vernetzungauch hier berücksichtigt werden. Die Möglichkeit, Abwärmevon benachbarten Anlagen zu beziehen, um den eigenenProzesswärmebedarf zu decken oder zu minimieren, solltekonsequent genutzt werden. Im Beispiel P07 etwa (chemischeProduktezurTextilveredlung)liefernbenachbarteBiogasanlagen(BHKW)einenTeilderbenötigtenProzesswärme.DieNutzungvonAbwärmezurBeheizungvonWerkstättenoderBürogebäudenstellteineweitereMaßnahmedar,Energieeffizienterzunutzen.

Weitere relevante Komponenten bei der Betrachtung derEnergieeffizienzsindElektromotoren.NebendenoffensichtlichenPotenzialen der gewählten Motoreffizienzklasse (z. B. IE3 stattIE2)isteinegenaueDrehzahlregelungdesMotorszurAnpassungderbenötigtenLeistungunerlässlich.JenähereinElektromotor

116

Randnotizen


anseinerNennlastbetriebenwird,destoeffizienterister.Auchsollten alle Motoren eine Ausschaltfunktion besitzen, die imFalle eines Anlagenstillstands genutzt werden könnte. Bei derNeuanschaffung eines Motors sollte geprüft werden, ob sichz.B.durchdenAustauscheinesAsynchronmotorsdurcheinenSynchronmotorweiterEnergieeinsparen lässt. ImBeispielP14konntedurchdenAustauscheinesAsynchronmotorsdurcheinenSynchronreluktanzmotor der Wirkungsgrad erhöht und somit73%anEnergieeingespartwerden.

WerdendieinstalliertenPumpensystemebetrachtet,indeneninderRegelimmerauchElektromotorenverbautsind,ergebensichweitere Möglichkeiten, Ressourcen einzusparen. Eine wichtigeMaßnahme dabei ist die Analyse des Anlagenbestandes imBetrieb,ambestenmitgeeigneterMesstechnik.SokönnendurchinnovativeAntriebstechniken,geeigneteMotoren,Kompressorenund Pumpenaggregate erhebliche Energieeffizienzpotenzialeausgeschöpft werden. Oft reicht auch nur eine Optimierungder bereits eingesetzten Pumpen wie die Anpassung derDrehzahlregelungoderdieEinstellungderPumpenklappenaus,umEnergieeinzusparen(BeispielP08undP03).

Im Bereich Drucklufttechnik ergeben sich neben derEffizienzsteigerung von Elektromotoren weitere Potenziale aus(1) der Drucklufterzeugung und (2) dem Druckluftnetz. BeiderErzeugungvonDruckluftdurchKomprimieren tretenhoheenergetische Verluste auf. Diese können durch den EinsatzdrehzahlgeregelterVerdichteraufeinMinimumreduziertwerden(Beispiel P04). Weiterhin ist grundlegend zu prüfen, ob nichtder Druck innerhalb des unternehmensweiten Druckluftnetzesüberdimensionierteingestelltist(vgl.Abschnitt6.1.2Methoden)oderobLeckageninRohrleitungenvorhandensind.SokannderRessourceneinsatzetwadurchdasAnpassenderDruckluftmengeoptimiertwerden(BeispielP11).

Im Bereich der Prozessautomation erleichtert die konsequenteAnwendung von MSR-Techniken die Analyse und dasMonitoringunderlaubtdasIdentifizierenundAusschöpfenvonRessourceneffizienzpotenzialen(BeispielM27).

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Randnotizen


Übergreifend für alle Peripheriekomponenten gilt, dass eineregelmäßigeWartungundInstandhaltungzweiderwichtigstenInstrumentefürdieErhöhungderRessourceneffizienzergeben,welchegleichzeitigunkompliziertundkosteneffizientumgesetztwerdenkönnen.

Als Unterstützung für Unternehmen, die ihrePeripheriekomponenten konkret überprüfen wollen, sind eineReihevonBerechnungstoolsundChecklistenverfügbar.DasichimFallderPeripheriediechemischeIndustrienurunmerklichvonanderenBranchenunterscheidet,könnenallgemeineWerkzeugeverwendetwerden.ToolsundRatgeber zur IdentifizierungvonEnergieeinsparpotenzialensindz.B.:

•Ratgeber zu Peripheriekomponenten; Deutsche EnergieAgenturwww.dena.de/publikationen.html

•Quickcheck zur Abschätzung des Reifegrades desEnergiemanagements in einem Unternehmen; DeutscheEnergie-Agentur www.stromeffizienz.de/industrie-gewerbe/handlungsfelder/energiemanagement/quickcheck-energiemanagment.html

•OpenResKit Tool zum Energiemanagement (angelehnt anDINENISO50001)openreskit.htw-berlin.de/node/56

6.1.5. Mögliche Ansätze für Politik und Verbände

Zur Ausschöpfung der identifizierten Potenziale werdenim Folgenden einige Lösungsansätze vorgeschlagen, mitdenen Politik und Verbände Unternehmen (insbesondereKMU) dabei unterstützen könnten, das vorhandeneRessourceneffizienzpotenzial weiter auszuschöpfen.Die Unterstützung wird vor allem in der Verbreitungmöglicher Ideen und Anregungen gesehen. Eine öffentlicheFörderung wird dort empfohlen, wo KMU ökonomischsinnvolle Ressourceneffizienzmaßnahmen aufgrund von

http://www.dena.de/publikationen.html

http://www.stromeffizienz.de/industrie-gewerbe/handlungsfelder/energiemanagement/quickcheck-energiemanagment.html



http://openreskit.htw-berlin.de/node/56

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Randnotizen


Finanzierungsdefiziten desKreditmarkts, InformationsdefizitenundweiterenHemmnissennichtumsetzenkönnen.

Ausbau der Datengrundlage

EineallgemeineErmittlungvonRessourceneffizienzpotenzialenaufBundesebeneinderchemischenIndustriewarimZugedesProjektsanhanddervorliegendenDatenbasisbeimStatistischenBundesamt nicht möglich. In der Literatur finden sich nurvereinzeltAngabenzuMaterialmengen,wasdieBestimmungderMaterialeffizienzerschwert.

AuchzuEnergieeffizienzpotenzialen sindkaumaktuelleDatenvorhanden.DieErhebungvonEnergieverbräuchen inTerajoulein Form von Hilfs- und Betriebsstoffen liegt beim StatistischenBundesamt zwar auf Wirtschaftszweigebene, jedoch nicht aufBranchenebenevor.AktuellgibteskeineverbindlicheSystematikund daher auch keine allgemein anerkannten Kennziffern,die es ermöglichen, Fragen der Effizienzsteigerung in einemgemeinsamenReferenzrahmenzubearbeiten.122

AlsmöglicheLösungzurBeseitigungdiesesDefizitswird,wieauchschonvonEmecetal.123,einepseudonymisierteErfassungvon Materialart und menge sowie des Energieeinsatzes fürdie einzelnen Produktionszweige auf Unternehmensebeneempfohlen. Diese Datenbasis kann dann zur Entwicklung vonKennzahlen führen und als Grundlage für EntscheidungenbezüglichderRessourceneffizienzaufnationalerEbenedienen.

Sobald eine belastbare Datengrundlage vorliegt, könntelängerfristig darauf aufbauend eine Produktdatenbank mitdetaillierten Informationen über die Ressourceneffizienz derHerstellungundderZusammensetzungderProdukteentwickeltwerden.Produktlabelkönntendazuführen,dassdieVerbraucherdie Ressourceneffizienz und Gefährlichkeit der einzelnenProdukteüberihrKaufverhaltenbeeinflussenkönnen.

122 Vgl. Voß (2013)123 Vgl. Emec et al. (2013)

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Randnotizen


Unterstützung bei der Erstellung geeigneter Kennzahlen zu Ressourcennutzung und Effizienz

Unternehmen sollen dazu ermuntert und dabei unterstütztwerden, relevante Daten zum Ressourceneinsatz und zurRessourcennutzung (inklusive Nutzung von UmweltsenkenfürEmissionenundAbfall) systematisch zu erheben.Auchdiediesbezügliche Standardisierung sollte unterstützt werden, umdieVergleichbarkeitderDatenzufördern.

Durch Beratung und Unterstützung könnte auf derUnternehmensebeneeinesystematische,technischeRessourcen-buchhaltung etabliert werden. Analog zur kaufmännischenBuchhaltung könnten dort Daten zum Ressourceneinsatz desUnternehmenserfasstwerden.

Denkbar ist auch die Einführung einer einheitlichenRessourcendatenerfassungbei öffentlichgefördertenProjekten.EineninteressantenAnsatzdafürbietetdieProBas-DatenbankdesUmweltbundesamtes,inderBasisdatensowieLebenszyklusdatenzum Umweltmanagement124 erfasst und der Öffentlichkeit zurVerfügunggestelltwerden.

ErfassungundAnalysevonRessourcendatenkönnenUnternehmeneine Orientierung geben, wie die Ressourceneffizienz ihrerProzesse einzuschätzen ist. Anhand von Vergleichswertenwird es den Unternehmen möglich, geeignete ökonomischeKennzahlenabzuleitenunddamitRessourceneffizienzpotenzialezuidentifizieren.

Letztendlich stellt die Datengrundlage, die auf Basis einersystematischen Datenerfassung entsteht, eine wichtigeEntscheidungshilfe für Ressourceneffizienzmaßnahmen inUnternehmen dar. Diese kann auf die internen Abteilungen(Geschäftsleitung,Einkauf,Vertrieb,Produktionetc.)ausgeweitetwerden, um so im gesamten Betrieb Maßnahmen zur HebungvonRessourceneffizienzpotenzialenumzusetzen.

124 Systematisches Erfassen, Bewerten und Optimieren der Umweltauswirkungen von Tätig-keiten, Produkten und Dienstleistungen eines Unternehmens, einer öffentlichen Einrich-tung oder anderer Organisationen, vgl. www.probas.umweltbundesamt.de (aufgerufen am 30.04.2014).

http://www.probas.umweltbundesamt.de

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Randnotizen


förderung innovativer geschäftsmodelle

Wie am Beispiel des „Chemikalienleasing“-Konzepts in derPotenzialanalyseaufgezeigt,kanndieRessourceneffizienzdurchinnovative ressourcenorientierte Konzepte wie „Nutzen stattbesitzen“ oder „Production on demand“ oftmals noch weitererhöhtwerden.

Um derartige Konzepte zu verbreiten und anzuwenden,sollten zunächst bereits bestehende Modelle branchenweitbeworbenwerden. Zusätzlich können durch eine detaillierteUntersuchung weitere Anwendungsmöglichkeitenressourcenorientierter Konzepte auf nationaler Ebeneidentifiziert werden. Um diese dann auch umzusetzen, könntedasVerständnisfürdieseGeschäftsmodelleunddasBewusstseinfürihrenNutzendurchentsprechendeInformationsverbreitungverstärkt werden. Für Produktanbieter bedeutet eineUmstellungaufderartigeGeschäftsmodelleeineÄnderungihrergewöhnlich absatzorientierten Unternehmensstrategie auf einserviceorientiertes Denken. Dabei sollte „Ressourceneffizienz“alsintegralerBestandteilderGeschäftsstrategiebegriffenundineinentsprechendesGeschäftsmodellimplementiertwerden.125

Da bei einer Konzentration auf Dienstleistungen an Stelle vonProduktenverschiedeneAkteurewiez.B.Chemikalienhersteller,Lieferanten und Chemikalienanwender zusammenarbeitenmüssen,sindeinAustauschvonInformationenundVerständnisfürdieInteressenderPartnersowieeinelangfristigeAusrichtungderPartnerschaftwesentlich.FolglichisteinstärkeresVernetzenzwischenBetrieben,u.a. innerhalbeinerWertschöpfungskette,hilfreich.

Für die weitere Verbreitung der Geschäftsmodelle wäre eineListevonUnternehmen,diederartigeDienstleistungenanbieten,dienlich. Diese Informationen könnten auf einer speziellenInformations-undMarketingplattformfürRessourceneffizienzinderchemischenIndustrieangebotenwerden.

125 Vgl. Rohn et al. (2010)

121

Randnotizen


Unterstützung virtueller Vernetzung

Um neue Entwicklungen und Technologien branchenweitkommunizieren und damit schnell auf Marktveränderungenreagierenzukönnen, solltedieVernetzung relevanterAkteureder Chemiebranche sowie der Forschungseinrichtungen undrelevanten Institutionen weiter gefördert werden. Im RahmendesdurchgeführtenIndustrieworkshopszuBeginndesProjektswurde bereits ersichtlich, dass eine stärkere Verknüpfungder Anbieterseite von Technologien mit der Anwenderseite(Chemieunternehmen) vielversprechend erscheint. Auchdie Auswertung der Literatur bezüglich der Hemmnisse zurAusschöpfung der Ressourceneffizienzpotenziale in KMUergab, dass neues Wissen über Effizienzsteigerungspotenzialeund Technologien in der mittelständischen Wirtschaft nichtschnell diffundiert und Unternehmen den Aufwand fürRessourceneffizienzmaßnahmenalszugroßeinschätzen.

DahersollteneineVernetzungundeinWissenstransferzwischendeneinzelnenAkteurengefördertwerden.Dies sieht auchderKompetenzatlasUmwelttechnikBaden-Württemberg2011inFormvon Clusterbildung (organisatorische Zusammenschlüsse vonUnternehmen, Forschungs- und Bildungseinrichtungen,Verbänden,Kapitalgebern,BeraternundanderenAkteuren,dieineinembestimmtenTechnologiebereichundeinerbestimmtenRegiontätigsind)alseinewichtigeFördermaßnahmefürKMU.126

UmallerelevantenAkteure,Aktionen,innovativenTechnologienund Entwicklungen in diesem Bereich zu bündeln, wird dasBereitstellen einer zentralen Informationsplattform empfohlen.Eine derartige Informationsplattform würde dem AustauschallgemeinerundspezifischerInformationenunterdenrelevantenAkteurendienen,sodasseineeffektiveZusammenarbeitzwischenunterschiedlichen Akteuren der Wertschöpfungskette wie aucheinzelnenChemieunternehmenerfolgenkann.Zusätzlichkönntenhier alle neuen Entwicklungen bezüglich RessourceneffizienzgebündeltveröffentlichtsowiePraxisbeispieleeinzelnerFirmenalsBeispielefüranderezurVerfügunggestelltwerden.

126 Vgl. www.kompetenzatlas.iuwa.de, aufgerufen am 10.04.2014.

http://www.kompetenzatlas.iuwa.de

122

Randnotizen


Die Plattform könnte auch dazu dienen, Informationen zubestimmtenInnovationsbereichen,wiez.B.ressourceneffizientenVerfahrenundihrenAlternativenoderkritischenAusgangsstoffenundihrenSubstituenten,gebündeltdarzustellen.

Dabeikönnten Informationenbereits existierenderPlattformenzur Ressourceneffizienz, wie z. B. des VDI ZRE, dem„Innovationsradar“, vom „PIUS-Internet-Portal“ und vonrelevantenVerbändenwiedemVCIundderDechema,gebündeltundspezifischfürdiechemischeIndustrieerweitertwerden.

förderung von Verbundstandorten

Im Rahmen der Potenzialanalyse wurde ersichtlich, dass sichdurch gegenseitige Vernetzung bzw. das Bündeln mehrererChemieunternehmen an einem Ort Synergien nutzen undsomit weitere Ressourceneffizienzpotenziale realisieren lassen.Dies geschieht einerseits, indem Unternehmen ungenutzteRessourcen (z.B.KoppelprodukteoderAbwärme)vonanderenUnternehmennutzen,undandererseitsdurchdasgemeinsameNutzenderbenötigtenInfrastrukturseitensderUnternehmen.

Auch das Bundesumweltministerium127 (2012) und derKompetenzatlas Umwelttechnik und Ressourceneffizienzdes Landes Baden-Württemberg128 (2011) sehen inVerbundstandortendieChance,WettbewerbsnachteilenvonKMUinBezugaufdieNutzungvonEffizienzpotenzialenaufgrundderUnternehmensgrößenentgegenzuwirken.

InDeutschlandgibtesbereitsüber60Chemieparks, indenendie Synergien aus gemeinsamer Nutzung von Infrastruktur,Standortdiensten, Stoffströmen und Energie genutzt werden.KMU sind darin bisher aber weniger eingebunden. Diese Artder Potenzialausschöpfung sollte weiter vorangetrieben undunterstütztwerden,allerdingsimmerunterdemAspekt,dasseswirtschaftlichsinnvollist.

NebenderAusschöpfungderPotenzialedurchdieErweiterungund Neubildung großer Chemieparks sollte es auch ein Zielsein, die Erkenntnisse der großen Chemieparks auf kleinere

127 Vgl. BMU (2012b)128 Vgl. www.kompetenzatlas.iuwa.de, aufgerufen am 10.04.2014.

http://www.kompetenzatlas.iuwa.de

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Randnotizen


Verbundstandorte von KMU zu übertragen129 und eine weitereVernetzungdurchInformationsverbreitungzufördern.

Die Förderung von Verbundstandorten zielt insbesondere aufNeugründungenoderStandortwechselvonChemieunternehmen.Unternehmen mit langfristig etablierten Standorten solltendarinunterstütztwerden,SynergienmitanderenAkteurenausdernäherenUmgebung130zuidentifizieren,umsiedannselbstrealisierenzukönnen.

Intensivierung von f&E-Maßnahmen

Die Auswertung der Potenzialanalysen hat gezeigt, dassunter anderem durch neue Technologien, Recyclingstrategienund Substitution kritischer Ausgangsstoffe noch erheblichesRessourceneffizienzpotenzial ausgeschöpft werden kann.Dies wird auch im Deutschen Ressourceneffizienzprogrammangesprochen. Der VCI sieht insbesondere Biotechnologie,Nanotechnologie und neue Katalyseverfahren als dreiKerntechnologien,umdieRessourceneffizienz inZukunftnochdeutlich zu steigern.131 Voraussetzung zur Entwicklung neuerressourcenschonender Technologien, Recyclingstrategien undMaterialsubstitutionensindumfangreicheAktivitätenimBereichderForschungundEntwicklung.DarumsolltendieseaufallenEbenen (Hochschulen, Industrieforschung, Verbundforschung,Unternehmensebene) weiter vorangetrieben und gefördertwerden.EinigeInitiativenwerdenbereitsumgesetzt,wiez.B.dieGründungderdeutschenRohstoffagentur(DERA).132

Neben der Bereitstellung finanzieller Mittel sollte auch eineverstärktebranchenbezogeneKommunikationdervorhandenenFördermöglichkeiten stattfinden. Wie bereits in einer UmfragedesVDIZREfestgestellt,sinddievielfältigenFörderprogrammeeinemGroßteilderFirmennichtbekannt.133

129 Vgl. VCI (2012b)130 Vgl. ebd.131 Vgl. ebd.132 Vgl. BMU (2012a)133 Vgl. VDI ZRE (2011)

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Information und Verbreitung von Ressourcenmanagementsystemen

Wie aus den Fallbeispielen ersichtlich, können durch dieEinführung von Managementsystemen weitere Ressourceneingespart werden. Deshalb sollten bereits bestehendeManagementsysteme wie EMAS, ISO 15001 und ISO 14001weiterverbreitetwerden.

KMU sind in der Regel flexibler als Unternehmen mitKonzernstrukturen, jedoch fallen die finanziellen Ressourcenauch dementsprechend begrenzt aus. Aus diesen Gründenist es gerade für KMU aus der ressourcenintensivenchemischen Industrie ratsam, möglichst schnell auf neueMarktanforderungenzureagieren.DamitdieAnpassungz.B.angestiegeneRohstoff- undEnergiepreisedurchdasAusschöpfenvon Ressourceneffizienzpotenzialen dennoch effektiv undstrukturiertgestaltetwird,helfenstandardisierteAbläufeeinesintegriertenManagementsystems.

Zusätzlich zu Ressourcen- und damit Kosteneinsparungenkönnten KMU mit einem Zertifikat oder Umweltlabel zurWettbewerbssteigerung belohnt werden, an das ggf. weitereFördergeldergeknüpftseinkönnten.WieauseinerUmfrageimAuftragderVDIZREersichtlichwurde,gewinnenÖkozertifikateundUmweltlabelzunehmendanBedeutungbeimProduktabsatz,siewerdenalsDifferenzierungsmerkmalbzw.positiverTreiberfürdenAbsatzeigenerProduktegesehen.134

bildungsinitiativen zu Ressourceneffizienz

AufdemIndustrieworkshopzuBeginndesProjektssowiebeiderAuswertung der gesammelten Praxisbeispiele wurde deutlich,dass durch geschultes Personal Ressourceneffizienzpotenzialeausgeschöpft werden können, die sonst oft gar nichtwahrgenommenwordenwären.

Von politischer Seite wurde ebenfalls erkannt, dass BildungeinenwichtigenBausteinzurSchaffungeinesBewusstseinsfürRessourceneffizienz darstellt. Im Rahmen des vom BMUB und

134 Vgl. VDI ZRE (2011)

125

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UBAgefördertenProjekts„BildungfürRessourcenschonungundRessourceneffizienz“(BilRess)135wirdzumeineneine„RoadmapRessourcenbildung“ für alle wichtigen Bildungsbereicheerstellt und zum anderen ein Netzwerk entwickelt sowie eineKommunikationsplattformaufgebaut.

DasWeiterbildungsangebotzuRessourceneffizienzwächststetig,sobietetz.B.dasVDIZREWeiterbildungenindiesemBereichan.DieseWeiterbildungensolltenbeiKMUderchemischenIndustrienoch mehr publik gemacht und speziell an deren Bedürfnisseangepasstwerden.BeispielsweisekanndasbereitsentwickelteLehrmodul Ressourceneffizienz in Aus- und Weiterbildungender Chemiewissenschaften/Verfahrenstechnik übertragen bzw.integriertwerden.

Im Bereich der grünen bzw. nachhaltigen Chemie entstehenvermehrt neue Studiengänge, deren Absolventen alsMultiplikatoren für die Idee der Ressourceneffizienz äußerstwichtig sind. So hat beispielsweise die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen bereits einen kompletten Studiengang,„ChemicalEngineering–NachhaltigeChemischeTechnologien“,indieserRichtungaufgenommen.136AndereHochschulen,wiedieHTWDresdenoderdieTUDarmstadt,bietenfürihrenStudiengang„Chemieingenieurwesen“ gezielte Vertiefungsbereiche zutechnischemUmweltschutzan.DasNetzwerkdieserHochschulen,diedasThemaRessourceneffizienz,auchinBezugzurChemie,inForschungundLehreeinbindensowieAngeboteanHochschulenzudiesemThemasolltennochdeutlicherweitertwerden.

135 Vgl. www.bilress.de (aufgerufen am 15.06.2014)136 Vgl. www.cen.studium.uni-erlangen.de (aufgerufen am 20.08.2014)

http://www.cen.studium.uni-erlangen.de

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http://www.umweltcluster.net/de/maerkte/stoffstrom.html

http://www.umweltcluster.net/de/maerkte/stoffstrom.html

http://www.vci.de/Downloads/PDF/Sparte%20chemisch-pharmazeutischen%20Industrie%20f�r%20VCI-Konjunkturbericht.pdf



131

Randnotizen


VCI (2012a):ChemieReport–DieFormelRessourceneffizienz–BeiträgederChemiezudenkommendenMegatrends.Frankfurt:VerbandderChemischenIndustriee.V.

VCI (2012b):Factbook05–DieFormelRessourceneffizienz.VerbandderChemischenIndustriee.V.

VCI (2012c):AufeinenBlick–ChemischeIndustrie2012.VerbandderChemischenIndustriee.V.www.vci.de/Downloads/Publikation/ChemischeIndustrie_2012.pdf,aufgerufenam05.November2013.

VDI (2014):VDI-Richtlinie4800Blatt1RahmenrichtlinieRessourceneffizienz(Entwurf).VereinDeutscherIngenieure.

VDI (2012):VDI-Richtlinie4600KumulierterEnergieaufwand(KEA).VereinDeutscherIngenieure.

VDI ZRE (2011):UmsetzungvonRessourceneffizienz-MaßnahmeninKMUundihreTreiber–ersteErgebnissezurVDIZRE-Umfrage.Berlin:VDIZentrumRessourceneffizienzGmbH.

Voß, W. (2013):RessourceneffizienzalsHerausforderungfürdieGrundstoffchemieinDeutschland.Bremen:HansBöcklerStiftung.

http://www.vci.de/Downloads/Publikation/ChemischeIndustrie_2012.pdf

http://www.vci.de/Downloads/Publikation/ChemischeIndustrie_2012.pdf

132

Randnotizen

Anhang

AnhAng A – wIRtSchAftSZwEIg, UMSAtZ, AnZAhl DER MItARbEItER UnD AnZAhl DER bEtRIEbE

Tabelle 16: Anzahl der Beschäftigten nach Größenklasse und Wirtschaftszweig

WZ-Code

unter 50 Beschäf-

tigte

50 - 99 Beschäf-

tigte

100 - 249 Beschäf-

tigte


17.873 29.126 54.835

Anorganische Grundchemikalien

1.824 2.700 3.325

2011 Industriegase 667 764 -

2013Sonstige anorgani-sche Grundstoffe und Chemikalien

854 1.631 2.403

2015Düngemittel und Stickstoffverbin-dungen

303 305 922


1.195 2.692 5.430

Polymere 2.366 4.794 9.784


2.060 4.061 8.059

2017Synthetischer Kautschuk in Primärformen

164 263 -

206 Chemiefasern 142 470 1.725

Fein- und Spezial-chemikalien

9.731 14.309 24.846


680 1147 1.752

202Schädlingsbe-kämpfungs- und Desinfektions-mittel

425 475 1.329

203Anstrichmittel, Druckfarben und Kitte

3.038 5.524 8.797

205 Sonstige chemi-sche Erzeugnisse

5.588 7.163 12.968

204 Wasch- und Körper-pflegemittel

2.757 4.631 10.911

2041Seifen, Wasch-, Reinigungs- und Poliermittel

1.750 2.235 4.323

2042 Körperpflegemittel und Duftstoffe

1.007 2.396 6.588

Quelle: Statistisches Bundesamt 2012

133

Randnotizen

Anhang

250 - 499 Be-schäftigte


1000 und mehr Beschäftigte Insgesamt

46.705 46.791 128.976 324.306

4.410 7.212 17.453 39.507

- - - 4.014

3.585 4.818 11.156 24.447

825 2.394 6.297 11.046

5.201 7.091 61.250 82.859

8.562 8.321 13.818 49.505

6.687 4.879 13.818 39.564

- - - 2.287

1.875 3.442 - 7.654

9.615 3.779 7.377 108.954

1.680 - - 12.552

- - .- 5.947

7.935 3.779 7.377 36.450

- - - 54.005

7.658 7.733 9.791 43.481

1.727 - - 20.222

5.931 - - 23.259

134

Randnotizen

Anhang

Tabelle 17: Anzahl der Betriebe nach Größenklasse und Wirt-schaftszweig

WZ-Code

unter 50 Beschäf-

tigte

50 - 99 Beschäf-

tigte

100 - 249 Beschäf-

tigte


574 401 357

Anorganische Grundchemikalien 85 35 23

2011 Industriegase 40 10 2


34 21 15


11 4 6


42 36 36

Polymere 69 65 67


60 56 53


5 3 2

206 Chemiefasern 4 6 12


294 200 163


19 14 12


12 6 8


93 77 59

205Sonstige chemi-sche Erzeugnisse 170 103 84


84 65 68


51 32 26

2042 Körperpflegemittel und Duftstoffe

33 33 42


135

Randnotizen

Anhang




134 69 48 1.583

15 12 9 179

-2 --1 -1 56

10 8 4 92

3 3 4 31

15 10 13 152

26 13 8 248

19 7 8 203

2 1 - 13

5 5 - 32

55 23 14 749

5 2 4 56

2 2 1 31

22 6 5 262

26 13 4 400

23 11 4 255

5 2 3 119

18 9 1 136

136

Randnotizen

Anhang

Tabelle 18: Umsatz nach Größenklasse und Wirtschaftszweig

WZ-Codeunter 50

Beschäftigte50 - 99

Beschäftigte


8.373.371 11.254.844

Anorganische Grundchemikalien 1.392.730 1.267.133

2011 Industriegase 897.111 463.840


441.312 628.260


54.307 175.033


164.952.1 1.598.822

Polymere 744.582.1 2.694.708


380.432.1 2.500.099


23.580 96.770

206 Chemiefasern 27.784 97.839


507.869.3 4.637.229


259.554 489.949


100.692 140.048


727.605 1.522.852

205 Sonstige chemi-sche Erzeugnisse

2.880.854 2.484.380


467.028 1.056.952


293.093 604.292

2042 Körperpflegemit-tel und Duftstoffe

173.935 066.254


137

Randnotizen

Anhang


23.572.111

1.755.106

-

1.129.070

626.036

3.655.896

6.089.875

5.644.732

-

445.143

8.490.192

493.975

270.596

2.771.253

4.954.368

3.124.427

1.477.381

1.647.045




21.236.238 18.689.284 61.758.874 144.884.723

2.892.401 2.616.739 5.426.945 15.798.469

- - - 1.808.365

1.787.283 1.488.907 3.815.320 9.290.152

1.105.118 1.127.832 1.611.625 4.699.952

4.668.437 2.717.224 34.376.876 48.276.716

3.910.826 3.671.657 10.937.285 29.823.972

3.364.537 2.801.769 10.937.285 26.482.504

- - - 1.354.525

546.289 869.888 - 1.986.943

2.705.579 1.495.560 1.892.272 37.902.093

522.236 - - 5.922.778

- - - 1.884.756

2.183.343 1.495.560 1.892.272 10.592.886

- - - 19.501.673

2.004.351 2.881.195 3.549.520 13.083.473

496.969 - - 7.305.220

1.507.382 - - 5.778.252

138

Randnotizen

Anhang

AnhAng b – lItERAtURAngAbEn ZU EInSPARPOtEnZIAlEn In DER PERIPhERIE

Bereich Einsparpotenziale min (%)

max (%)

Medi-an (%)

Quellen

Druckluft

Betrachtung des ganzen Systems

50 25* EOR, 2010

Druckluft allgemein 25 Prognos, 2011

Ultraschall-Lecksuche 5 30 17,5* CE Delft, 2014

Übergeordnete Steu-erung der Kompres-soren

20Deutsche

Energie Agen-tur, 2010c

Motoren

Adaptive Reglung von Drehstromasynchron-motoren

2 50 26*Kompetenz-netz Mittel-stand, 2011

Motoren allgemein 12 Prognos, 2011

Pumpen

Stromverbrauch Pumpensysteme 5 30 17,5*

Deutsche Energie Agen-

tur, 2010a

Systemoptimierung und -anpassung 30 EOR, 2010

Pumpen allgemein 19 Prognos, 2011

Frequenzregelung von Pumpen

20 50 35* CE Delft, 2014

Optimierung der Regelung 35


tur, 2010a

Wär-me- und Kältever-sorgung,Prozess-

wärmein-tegration

Abwärmenutzung Temperaturniveau > 60°C

18Hirzel, Sontag & Rohde, 2013

Stromverbrauch Kältetechnik 5 30 17,5*


tur, 2010b

Kältebereitstellung 6 Prognos, 2011

Periphe-rie allge-

meinOptimierung Quer-schnittstechnologien

30Fleiter,

Schlomann & Eichhammer,

2013

* Berechneter Median

Quellen:EffizienzOffensive Energie Rheinland-Pfalz e.V. (EOR). (2010). Energieeffizienz in kleinen und mittle-ren Unternehmen - Einsparpotenziale und Fördermöglichkeiten. Effizienznetz Rheinland-PfalzPrognos AG. (2011).Untersuchung einer Nachfolgeregelung zur Energie- und Stromsteuerentlastung. BerlinCE Delft. (2014). Low-hanging fruits in the industry. DCMR Milieudienst RiinmondHirzel, S., Sontag, B. & Rohde, C. (2013). Industrielle Abwärmenutzung. Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung.Fleiter, T., Schlomann, B., & Eichhammer, W. (2013). Energieverbrauch und CO2-Emissionen indust-rieller Prozesstechnologien - Einsparpotenziale, Hemmnisse und Instrumente. Stuttgart: Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung.Kompetenznetz Mittelstand. (2011). REGELN! - eine preiswerte einfache Möglichkeit der Energiekos-tensenkung. www.kompetenznetz-mittelstand.de/node/172266, abgerufen am 17. März 2014. Deutsche Energie-Agentur. (2010a). Ratgeber: Pumpen und Pumpensysteme für Industrie und Gewer-be, Initiative EnergieEffizienz. Deutsche Energie-Agentur. (2010b). Ratgeber: Kältetechnik für Industrie und Gewerbe, Initiative EnergieEffizienz.Deutsche Energie-Agentur. (2010c). Ratgeber: Lufttechnik für Industrie und Gewerbe, Initiative EnergieEffizienz.

139

Randnotizen

Anhang

Bereich Einsparpotenziale min (%)

max (%)

Medi-an (%)

Quellen

Druckluft

Betrachtung des ganzen Systems

50 25* EOR, 2010

Druckluft allgemein 25 Prognos, 2011

Ultraschall-Lecksuche 5 30 17,5* CE Delft, 2014

Übergeordnete Steu-erung der Kompres-soren

20Deutsche

Energie Agen-tur, 2010c

Motoren

Adaptive Reglung von Drehstromasynchron-motoren

2 50 26*Kompetenz-netz Mittel-stand, 2011

Motoren allgemein 12 Prognos, 2011

Pumpen

Stromverbrauch Pumpensysteme 5 30 17,5*


tur, 2010a

Systemoptimierung und -anpassung 30 EOR, 2010

Pumpen allgemein 19 Prognos, 2011

Frequenzregelung von Pumpen

20 50 35* CE Delft, 2014

Optimierung der Regelung 35


tur, 2010a

Wär-me- und Kältever-sorgung,Prozess-

wärmein-tegration

Abwärmenutzung Temperaturniveau > 60°C

18Hirzel, Sontag & Rohde, 2013

Stromverbrauch Kältetechnik 5 30 17,5*


tur, 2010b

Kältebereitstellung 6 Prognos, 2011

Periphe-rie allge-

meinOptimierung Quer-schnittstechnologien

30Fleiter,

Schlomann & Eichhammer,

2013

* Berechneter Median

Quellen:EffizienzOffensive Energie Rheinland-Pfalz e.V. (EOR). (2010). Energieeffizienz in kleinen und mittle-ren Unternehmen - Einsparpotenziale und Fördermöglichkeiten. Effizienznetz Rheinland-PfalzPrognos AG. (2011).Untersuchung einer Nachfolgeregelung zur Energie- und Stromsteuerentlastung. BerlinCE Delft. (2014). Low-hanging fruits in the industry. DCMR Milieudienst RiinmondHirzel, S., Sontag, B. & Rohde, C. (2013). Industrielle Abwärmenutzung. Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung.Fleiter, T., Schlomann, B., & Eichhammer, W. (2013). Energieverbrauch und CO2-Emissionen indust-rieller Prozesstechnologien - Einsparpotenziale, Hemmnisse und Instrumente. Stuttgart: Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung.Kompetenznetz Mittelstand. (2011). REGELN! - eine preiswerte einfache Möglichkeit der Energiekos-tensenkung. www.kompetenznetz-mittelstand.de/node/172266, abgerufen am 17. März 2014. Deutsche Energie-Agentur. (2010a). Ratgeber: Pumpen und Pumpensysteme für Industrie und Gewer-be, Initiative EnergieEffizienz. Deutsche Energie-Agentur. (2010b). Ratgeber: Kältetechnik für Industrie und Gewerbe, Initiative EnergieEffizienz.Deutsche Energie-Agentur. (2010c). Ratgeber: Lufttechnik für Industrie und Gewerbe, Initiative EnergieEffizienz.

140

Randnotizen

Anhang

AnhAng c – QUEllEnVERZEIchnIS DER AUSgEwERtEtEn fAllbEISPIElE

AKRO-PLASTIC GmbH (2014):RessourceneffizienzinderKunststoffproduktion.Mainz:EffCheckRheinland-Pfalz.

Armaturenwerk Hötensleben GmbH (Unbekannt):TestReportTANKOS50.

BE.ST GmbH (Unbekannt):PolymermischerfürdieExtrusion.Altendiez.

BHR Group (Unbekannt a):PackedBedReactorAudit.

BHR Group (Unbekannt b):HEXReactorsforFastExothermicReactions.

Biermann, E. & Pätzold, R. (2013):BeteiligungsorientierteRessourceneffizienz.Hannover:StiftungArbeitundUmweltderIGBCE.

BiPRO GmbH (2010):ChemikalienleasingalsModellzurnachhaltigenEntwicklungmitPrüfprozedurenundQualitätskriterienanhandvonPilotprojekteninDeutschland.Dessau-Roßlau:Umweltbundesamt.0

BMU (2012b):GreenTechmadeinGermany3.0–Umwelttechnologie-AtlasfürDeutschland.Berlin:BundesministeriumfürUmwelt,NaturschutzundReaktorsicherheit.

BMU & BDI (2013):GreenEconomyinderPraxis–ErfolgsbeispieleausdeutschenUnternehmen.Berlin:BundesministeriumfürUmwelt,NaturschutzundReaktorsicherheit;BundesverbandderDeutschenIndustriee.V.

BMWi (2013):Rohstoffeeffizientnutzen–erfolgreichamMarkt.Berlin:BundesministeriumfürWirtschaftundTechnologie.

Carbo Kohlensäurewerke GmbH & Co. KG (2013):RessourceneffizienzbeiderHerstellungvonKohlensäure.Mainz:EffCheckRheinland-Pfalz.

CB Chemie und Biotechnologie GmbH (2009):AutomatisierteHerstellungundAbfüllungsteigernRessourceneffizienz.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

141

Randnotizen

Anhang

Chemische Fabrik Budenheim KG (2013):HerausragendeBeispielefüreffizienteEnergienutzung.InitiativeEnergieEffizienzIndustrie&Gewerbe.

CWS-Lackfabrik GmbH & Co. KG (2012):Umwelterklärung2010–AktualisierteFassung2012.

CZEWO Full Filling Service GmbH (2005):AbwasserreduzierungmitVorbildcharakter.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

Dürr Systems GmbH (2014):persönlichesGespräch,Februar2014.

Dürr Systems GmbH (2013):PräsentationzumAuftaktgesprächRessourceneffizienzpotenzialeinKMUderchemischenIndustrie(15.11.).Berlin.

Dyneon GmbH (2013):DyneonFluoropolymers.Vonmultimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UgxGCuNyXTt5XTcMXfVEVtQEcuZgVs6EVs6E666666--&fn=Upcycling_12p_DE_navi_02.pdf,abgerufenam07.August2014.

edition econsense (2012):HerausforderungRessourceneffizienz–Meinungen,BeispieleundManagement-Instrumente.Berlin:econsenseForumNachhaltigeEntwicklungderDeutschenWirtschaft.

Endulat, M. (2011):ZweifacheEinsparung–ModernisierungeinerDruckluftstationmitölfreienKolbenkompressoren.

ESK-SIC GmbH (2006):NeueProduktionsanlageerhöhtRessourceneffizienz.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

Evonik Industries AG (2009):3.Preis:EnergyEfficiencyAward2009.Berlin:DeutscheEnergie-Agentur,InitiativeEnergieEffizienz.

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2014):persönlichesGespräch,März2014.

Fischer GmbH (2006):Energiesparen–Energierationellnutzen.Mainz:EffCheckRheinland-Pfalz.

Graf, U. (Unbekannt):OptimierungvonPulverlackmühlen.Krumbach:GrafAnlagenbau.




142

Randnotizen

Anhang

Heidelberger Druckmaschinen AG (2011):Unglaubliche90%EnergieeinsparungdankganzheitlicherSystemoptimierung.Frankenthal:KSBAG.

Hofmann, L., Steinhaus, H., Haber-Quebe, J., Werner, T. & Ladiges, G. (2007):TechnischeBetriebsinformationssysteme–DerSchlüsselfürProzessoptimierungundKostensenkung,GWF04/2007.

Infra Leuna GmbH (2014):AmChemiestandortLeunaisteinneuerThermokompressorzurSteigerungderEnergieeffizienzoffiziellinBetriebgenommenworden.CHEManager.

J. W. Ostendorf GmbH & Co. KG (2014):Wasunsantreibt–Umweltbericht.

JOWAT AG (2007):AbwasserfreidankinnovativerProzesswassernutzung.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

Kanzler, V. W. (2013):GrüneChemietrifftnachhaltigeVerfahrenstechnik.CHEManager.

Laurent, P. (2008):MöglichkeitenderEnergieeinsparunginUnternehmen–DasMotorChallengeProgramm–NutzeninderPraxis.Saarwellingen:EurofinsProductTestingGmbH.

Miele & Cie. KG (2011):HöchsteEffizienzdankoptimierterTechnologie.Frankenthal:KSBAG.

Oemeta Chemische Werke GmbH (2013):EnergieeffizienzmaßnahmenbeiderOemetaChemischeWerkeGmbH.RKWKompetenzzentrum,EnergieeffizienzImpulsgespräche.

Oleon GmbH (2012):OptimiertesInstandhaltungsmanagementerhöhtProzessqualität.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

Pauly, C. (2012):DesMotorsKern.P&A–SpezialAntriebstechnik.

Polymer-Chemie GmbH (2010):KostensparendurchverbesserteAbfalltrennung.Mainz:EffCheckRheinland-Pfalz.

Ponachem Compound GmbH (2007):DrehzahlgeregelterKompressormitWärmerückgewinnung.

143

Randnotizen

Anhang

Privatbrauerei Strate Detmold GmbH & Co. KG (2009):ReduzierteAbfüllverlusteundverbesserteReinigung.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

prometho GmbH (2008):NachwachsendeRohstoffestattnichterneuerbarerRessourcen–PraxisbeispielfürerfolgreicheSubstitution.Bonefeld:promethoGmbH.

prometho GmbH (2013):PräsentationzumAuftaktgesprächRessourceneffizienzpotenzialeinKMUderchemischenIndustrie(15.11.).Berlin.

Rhein Chemie Rheinau GmbH (2013):BeispielezurRessourceneffizienzineinemChemie-Unternehmen.NetzwerkRessourceneffizienz.

Ruland Engineering & Consulting GmbH (2014):www.rulandec.de,aufgerufenam13.März2014.

SAFECHEM Europe GmbH (2014):PersönlicheMitteilung.

SAFECHEM Europe GmbH (2013):PräsentationzumAuftaktgesprächRessourceneffizienzpotenzialeinKMUderchemischenIndustrie(15.11.).Berlin.

Scheller, B. (2014):TurbulenzeninderRohrleitung.Neustadt:RUHLANDEngineering&ConsultingGmbH.

Schneider, G. (Unbekannt):StaticMixingTechnologyforExtrusionandInjectionMolding.Winterthur:StamixcoLtd.

Silesia Gerhard Hanke GmbH & Co. KG (2012):SprühtrocknungmitintegriertemUmweltschutz.Duisburg:Effizienz-AgenturNRW.

Solvay Fluor GmbH (2009):MitFluidFuturedenEnergiebedarfumeinViertelgesenkt.Frankenthal:KSBAG.

Stein, S. (2008):EffCheckProjektPolymerChemieGmbHBadSobernheim.EffCheck.

Steinhaus Informationssysteme GmbH (2014):persönlichesGespräch,Februar2014.

Steinhaus Informationssysteme GmbH (2013):PräsentationzumAuftaktgesprächRessourceneffizienzpotenzialeinKMUderchemischenIndustrie(15.11.).Berlin.

Steinhaus, H. & Hofmann, L. (2010):ZukunftsfähigmitBDE.Datteln:SteinhausInformationssystemeGmbH.

144

Randnotizen

Anhang

Steinhaus, H. & Werner, A. (2008):TeBIS,eintechnischesInformationssystem.Brauwelt.

Sulzer Chemtech Ltd. (Unbekannt):SeparationTechnologyfortheChemicalProcessIndustry.

Süss Oberflächentechnik GmbH (2012):WettbewerbsvorteilRessourceneffizienz.www.das-zahlt-sich-aus.de/unternehmen.html#Suess,aufgerufenam15.April2014.

thermea. Energiesysteme GmbH (2014):PersönlichesGespräch,März2014.

thermea. Energiesysteme GmbH (2013):PräsentationzumAuftaktgesprächRE-PotenzialeinKMUderchemischenIndustrie(15.11.).Berlin.

Toyo Engineering (2014):ToyoEngineeringCorporation.www.toyo-eng.co.jp/en/advantage/technology/environment/superhidic/index.html,aufgerufenam15.April2014.

Vinnolit GmbH & Co. KG (2012):AufbaueinerDemonstrationsanlagezurenergieeffizientenHerstellungvonMikrosuspensions-PVC.Umweltinnovationsprogramm.

VCI (2012b):Factbook05–DieFormelRessourceneffizienz.VerbandderChemischenIndustriee.V.

VMA-Getzmann GmbH (2004):ProduktionsintegrierterUmweltschutzbeimDispergierenvonFarbenundLackenodervergleichbarenProduktendurchIntegrationvonProzessstufeninneuartigerDispergieranlage(“TORUSMILL”).Osnabrück:DeutscheBundesstiftungUmwelt.

Weleda AG (2007):BEST-ProjektWeledaAG–ErgebnisberichtPharmazeutik.Karlsruhe:LandesanstaltfürUmwelt,MessungenundNaturschutzBaden-Württemberg.

Westfall Manufacturing Company (2005):SpaceSavingMixerOffers–SuperiorMixing&LowHeadloss.Bristol.

http://www.toyo-eng.co.jp/en/advantage/technology/environment/superhidic/index.html



VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE)Johannisstr. 5–610117 BerlinTel. +49 30-27 59 506–0Fax +49 30-27 59 506–[email protected]


VDI ZRE

Pub

lika

tion

en: Stu

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lyse

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Res

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Analyse von Ressourceneffizienz- potenzialen in KMU der chemischenIndustrieOktober 2014

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potenzialen in KMU der chemischen Industrie