Prozessdetails: AufbereitungZement-Rohstoffe-DE-2020

1.1 Beschreibung

Aufbereitung von Zement-Rohstoffen: Die Zement-Rohstoffe (Mergel), bestehend aus kalkreichen Komponenten sowie aus silikathaltigen Mineralien angereichert mit Eisen- und Aluminiumoxiden, werden zu einem Rohmaterialmischbett vermengt. Bei der weiteren Aufbereitung der Rohstoffe vor dem Klinkerbrennen unterscheidet man zwei Verfahren: das Trocken- und das Naßverfahren. Der Unterschied besteht darin, daß beim Nassverfahren während des Mahlvorgangs Wasser zugegeben wird. Es wird dann statt eines Rohmehls ein Rohschlamm in den Brennprozess eingebracht. In Deutschland werden 95 % des Portlandzementklinkers nach dem Trockenverfahren (Wassergehalt <2 %) aufbereitet (Hantsche 1993). Daher wird das Nassverfahren hier nicht weiter betrachtet. Beim Trockenverfahren wird das Rohmaterial aufgemahlen und mittels heißer Abgase aus Lufterhitzern, Drehrohröfen und Klinkerkühlern vorgetrocknet.
Die in dieser Bilanz hauptsächlich verwendete Literatur (#1) bezieht sich auf Deutschland zu Beginn der 90er Jahre. Die Datenqualität ist als ausreichend anzusehen.
Allokation: Eine Allokation der Parameter ist in diesem Prozess nicht notwendig, da nur ein Produkt hergestellt wird.
Genese der Daten: Massenbilanz - Bei der Herstellung des Rohmaterialbettes wird davon ausgegangen, daß keine Materialverluste auftreten. Beim Trockenmahlprozeß müssen bezogen auf die Tonne Rohmehl 1070 kg Rohstoffe eingesetzt werden. Die Massendifferenz ist nahezu ausschließlich auf den Trocknungsprozeß und die damit verbundenen Wasserverluste zurückzuführen.
Energiebedarf - Hantsche gibt für die Prozesse der Mischbett-Bereitstellung und der Mahltrocknung je nach der angestrebten spezifischen Oberfläche und den verwendeten Mahlaggregaten einen Energiebedarf von 40-84 MJ/t Rohmaterial an (Hantsche 1993). Hier wird das arithmetische Mittel von 62 MJ/t Rohmaterial angesetzt.
Prozessbedingte Luftemissionen - Abgesehen vom verdampfenden Wassergehalt der Rohstoffe treten bei diesem Prozess keine prozessbedingten Luftemissionen auf.
Wasserinanspruchnahme - Da hier nur das Trockenverfahren der Aufbereitung der Rohstoffe betrachtet wird (s.o.), tritt keine Wasserinanspruchnahme, weder als Kühlwasser noch als Prozesswasser auf.
Abwasserinhaltsstoffe: In dem beschriebenen Prozess fällt kein Abwasser an (s.o.).
Reststoffe: Bei der Aufbereitung der Rohmaterialien zm Klinkerbrennen werden keine Reststoffe bilanziert.

1.2 Referenzen

  1. Hantsche, U. 1993: Abschätzung des kumulierten Energieaufwandes und der damit verbundenen Emissionen zur Herstellung ausgewählter Baumaterialien, in: Kumulierte Energie- und Stoffbilanzen, VDI-Berichte 1093, Düsseldorf
  2. Originaldokumentation von 'AufbereitungZement-Rohstoffe-DE-2020'

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 nein
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2020

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 kg Zement-Rohmehl
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Rohstoffe
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2020
Lebensdauer 20 a
Leistung 1 t/h
Nutzungsgrad 100 %
Produkt Grundstoffe-Sonstige

Funktionelle Einheit ist »1 kg Zement-Rohmehl«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Elektrizität Netz-el-DE-Verteilung-MS-2020 62*10-9 TJ
Mergel Xtra-AbbauMergel-DE-2020 1 kg

Outputs

Output Menge Einheit
Zement-Rohmehl 1 kg
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Funktionelle Einheit ist »1 kg Zement-Rohmehl«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Atomkraft 28,7*10-9 TJ
Biomasse-Anbau 4,44*10-9 TJ
Biomasse-Anbau 928*10-9 kg
Biomasse-Reststoffe 2,6*10-6 kg
Biomasse-Reststoffe 21,6*10-9 TJ
Braunkohle 26,7*10-9 TJ
Eisen-Schrott 29,3*10-6 kg
Erdgas 30,7*10-9 TJ
Erdgas 39,8*10-6 kg
Erdöl 105*10-9 TJ
Erdöl 4,15*10-6 kg
Erze 0,000106 kg
Geothermie 238*10-12 TJ
Luft 6,45*10-6 kg
Mineralien 1 kg
Müll 5,35*10-9 TJ
NE-Schrott 739*10-9 kg
Sekundärrohstoffe 3*10-6 kg
Sekundärrohstoffe 216*10-12 TJ
Sonne 5,74*10-9 TJ
Steinkohle 28,3*10-9 TJ
Wasser 0,0592 kg
Wasserkraft 3,22*10-9 TJ
Wind 15,6*10-9 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 5,57*10-9 TJ
KEA-erneuerbar 50,9*10-9 TJ
KEA-nichterneuerbar 222*10-9 TJ
KEV-andere 5,57*10-9 TJ
KEV-erneuerbar 50,9*10-9 TJ
KEV-nichterneuerbar 220*10-9 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 127*10-12 kg
Cd (Luft) 187*10-12 kg
CH4 12*10-6 kg
CO 33,8*10-6 kg
CO2 0,0151 kg
Cr (Luft) 191*10-12 kg
H2S 935*10-12 kg
HCl 152*10-9 kg
HF 18,5*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) 129*10-12 kg
N2O 1,85*10-6 kg
NH3 943*10-9 kg
Ni (Luft) 3,09*10-9 kg
NMVOC 1,86*10-6 kg
NOx 0,000102 kg
PAH (Luft) 226*10-15 kg
Pb (Luft) 864*10-12 kg
PCDD/F (Luft) 651*10-18 kg
Perfluoraethan 357*10-12 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 2,83*10-9 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 7,26*10-6 kg
Staub 8,53*10-6 kg

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

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 0,016 kg
SO2-Äquivalent 80,5*10-6 kg
TOPP-Äquivalent 0,000131 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 13,5*10-6 kg
AOX 23,2*10-12 kg
As (Abwasser) 3,51*10-15 kg
BSB5 231*10-9 kg
Cd (Abwasser) 8,58*10-15 kg
Cr (Abwasser) 8,49*10-15 kg
CSB 8,05*10-6 kg
Hg (Abwasser) 4,29*10-15 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 10,6*10-9 kg
N 17,9*10-9 kg
P 420*10-12 kg
Pb (Abwasser) 56*10-15 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Klärschlamm 0 1,51*10-6 kg
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