Prozessdetails: AufbereitungTonerde-AU-2000

1.1 Beschreibung

Australien - Tonerdeherstellung: Die Aufarbeitung des aluminiumhaltigen Bauxiterzes (100 % aus Australien) erfolgt nach dem Bayer-Verfahren durch Zermahlen und Aufschluß in 50 % Natronlauge. Die Mischung wird in Druckbehältern bei Temperaturen bis zu 270 oC mehrere Stunden verrührt. Die unlöslichen Bestandteile des Bauxits fallen als sogenannter Rotschlamm an. Die entstehende Natriumaluminatlauge wird verdünnt und abgekühlt. Das sich in Rührbehältern abscheidende Aluminiumhydroxid [Al(OH)3] wird auf Vakuumfiltern abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt die Kalzination (= Wasserentzug) in Drehrohr- oder Wirbelschichtöfen bei 1.000 bis 1.300 oC zu reiner Tonerde (Al2O3) (WIKUE 1995b).
Allokation: keine
Genese der Daten: Die Daten für den Einsatz von Brennstoffen für thermische Energie wurden aus #3 entnommen. Die dort aufgeführten Daten (Bezug 1994) beziehen sich auf die Tonerdeproduktion von Japan + Australien zusammen und wurden vom International Primary Aluminium Institute ausschließlich auf Basis von Primärangaben (d.h keine Schätzungen) erhoben. Aufgrund der geringen Relevanz der japanischen Tonerdeproduktion (< 10 %) im Vergleich zu Australien werden diese Werte für GEMIS als australische Daten übernommen:
Steinkohle 3070 MJ/t Tonerde
Schweröl 1470 MJ/t Tonerde
Dieselöl 8,2 MJ/t Tonerde
Erdgas 6380 MJ/t Tonerde
Alle anderen Prozeßdaten (pro Tonne Tonerde) wie elektr. Strom (839 MJ), Einsatz von Bauxit (2520 kg), Einsatz von 50 % Natronlauge (226 kg) Einsatz von Branntkalk (46 kg) sowie die Daten zu Prozeßwasser (5000 kg), BSB5 (0,4 kg) und CSB (10 kg) wurden aus #2 entnommen. Als Rückstand fällt Rotschlamm mit durchschnittlich 600 kg TS/t Tonerde nach #1 an.

1.2 Referenzen

  1. Altenpohl 1994: Aluminium von innen. Das Profil eines modernen Metalles, 5. Auflage, Aluminium Verlag, Düsseldorf
  2. Bundesamt für Umwelt, Waldwirtschaft, Agrarwesen und Landwirtschaft (BUWAL) 1991: Ökobilanz von Packstoffen, Stand 1990, K. Habersatter, Schriftenreihe Umwelt Nr. 132, Bern
  3. Metall 1995: Energy for Production of metallurgical alumina 1994, in: Metall, 49. Jhg. Nr. 10/95, S. 637
  4. Originaldokumentation von 'AufbereitungTonerde-AU-2000'

1.3 ProBas-Anmerkungen

Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. Werte des Prozesses in Spalte ‚Prozess direkt’, Werte des Prozesses einschließlich Vorkette in Spalte ‚Prozess inkl. Vorkette’. Weiter…

GEMIS steht für „Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme&“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt.

Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden.

Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs:

Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als „Brutto&“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’.

Beispiel (s.a. Bild 1):

Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der „Netto&“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der „Netto&“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet.

Bild 1: Beispiel zur GEMIS-Methode der Gutschriftsrechnung / Systemerweiterung

Transport:

Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben.

Abschneidekriterien:

Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser.
Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben.

Besondere Nomenklatur:

Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien, siehe Glossar #link#.

Besonderheiten auf Datensatzebene:

Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens „direkt&“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch „mit Vorkette&“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen.
Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung (#link auf Systemerweiterung oben) um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen.
Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben.
Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen

Weiterführende Hinweise und Literatur:

#1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004.
#2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003.
#3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht.
#4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995

Website: http://www.gemis.de

1.4 Weitere Metadaten

Quelle Öko-Institut
Projekte -
Bearbeitet durch Öko-Institut
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Australien
Zeitbezug 2000

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 kg Bauxit
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Rohstoffe
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2000
Lebensdauer 20 a
Leistung 1 t/h
Nutzungsgrad 39,7 %
Produkt Rohstoffe

Funktionelle Einheit ist »1 kg Bauxit«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Bauxit Xtra-AbbauBauxit-AU-2000 2,52 kg
Branntkalk (CaO) Steine-ErdenCaO-mix-DE-2000 0,046 kg
Elektrizität El-KW-Park-AU-2000 839*10-9 TJ
mechanische Energie Dieselmotor-AU-2000 8,2*10-9 TJ
NaOH Chem-anorgNaOH-mix-DE-2000 0,226 kg
Prozesswärme Kohle-Kessel-AU-2000 3,07*10-6 TJ
Prozesswärme Öl-schwer-Kessel-AU-2000 1,47*10-6 TJ
Prozesswärme Gas-Kessel-AU-2000 6,38*10-6 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 5 kg

Transportaufwendungen

Transport Menge Einheit
Transport von Bauxit mit Zug-Diesel-Güter-AU-2000 0,5 tkm

Outputs

Output Menge Einheit
Bauxit 1 kg
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Funktionelle Einheit ist »1 kg Bauxit«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Atomkraft 682*10-9 TJ
Biomasse-Anbau -2,99*10-9 kg
Biomasse-Anbau -54,3*10-12 TJ
Biomasse-Reststoffe -31,6*10-9 kg
Biomasse-Reststoffe 154*10-12 TJ
Braunkohle 591*10-9 TJ
Eisen-Schrott 0,000843 kg
Erdgas 8,42*10-6 TJ
Erdgas 0,000115 kg
Erdöl 3,66*10-6 TJ
Erdöl 39,8*10-9 kg
Erze 2,52 kg
Geothermie 1,68*10-12 TJ
Luft 0,000129 kg
Mineralien 0,183 kg
Müll 261*10-9 TJ
NE-Schrott 471*10-9 kg
Sekundärrohstoffe 5,6*10-6 kg
Sekundärrohstoffe -160*10-9 TJ
Sonne -18,8*10-12 TJ
Steinkohle 5,88*10-6 TJ
Wasser 15,4 kg
Wasserkraft 104*10-9 TJ
Wind 160*10-12 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 101*10-9 TJ
KEA-erneuerbar 104*10-9 TJ
KEA-nichterneuerbar 19,2*10-6 TJ
KEV-andere 101*10-9 TJ
KEV-erneuerbar 104*10-9 TJ
KEV-nichterneuerbar 19,2*10-6 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 1,49*10-9 kg
Cd (Luft) 783*10-12 kg
CH4 0,00102 kg
CO 0,00232 kg
CO2 1,45 kg
Cr (Luft) 2,37*10-9 kg
H2S 468*10-12 kg
HCl 5,11*10-6 kg
HF 278*10-9 kg
HFC-125 0 kg
HFC-134 0 kg
HFC-134a 0 kg
HFC-143 0 kg
HFC-143a 0 kg
HFC-152a 0 kg
HFC-227 0 kg
HFC-23 0 kg
HFC-236 0 kg
HFC-245 0 kg
HFC-32 0 kg
HFC-43-10mee 0 kg
Hg (Luft) 1,9*10-9 kg
N2O 42,1*10-6 kg
NH3 663*10-9 kg
Ni (Luft) 2,59*10-9 kg
NMVOC 0,000214 kg
NOx 0,00414 kg
PAH (Luft) 73,7*10-15 kg
Pb (Luft) 8,18*10-9 kg
PCDD/F (Luft) 9,83*10-15 kg
Perfluoraethan 689*10-12 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 5,49*10-9 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 0,00613 kg
Staub 0,0138 kg

Luftemissionen (Aggregierte Werte, TOPP-Äquivalent, SO2-Äquivalent, inkl. Vorkette)

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 1,49 kg
SO2-Äquivalent 0,00901 kg
TOPP-Äquivalent 0,00553 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 0,00243 kg
AOX 20,8*10-12 kg
As (Abwasser) -17,9*10-18 kg
BSB5 0,000402 kg
Cd (Abwasser) -43,8*10-18 kg
Cr (Abwasser) -43,3*10-18 kg
CSB 0,0101 kg
Hg (Abwasser) -21,9*10-18 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 250*10-9 kg
N 3,84*10-9 kg
P 61,9*10-12 kg
Pb (Abwasser) -286*10-18 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 3,44 kg
Klärschlamm 0 72,5*10-6 kg
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