Prozessdetails: Aluminium, Gusslegierung

1.1 Beschreibung

Die Modellierung des Umweltprofils „Aluminium, Gusslegierung“ umfasst die Aufwendungen und Emissionen der Herstellung einer Gusslegierung als Produktionsmix aus 60 % primärem und 40 % sekundärem Aluminium. Enthalten sind alle relevanten Vorprozesse der Primäraluminiumherstellung sowie der Herstellung von Sekundäraluminium.

1.2 Referenzen

  1. HBEFA 2.1: Keller, M.; de Haan, P.; Knörr, W.; Hausberger, S.; Steven, H.: Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs, Bern, Heidelberg, Graz, Essen 2004
  2. IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment. Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.
  3. WMO, 1991: World Meteorological Organisation: Scientific assessment of ozone depletion: 1991. Global Ozone Research and Monitoring Project - Report no. 25. Geneva.
  4. WMO, 1995: World Meteorological Organisation: Scientific assessment of ozone depletion: 1994. Global Ozone Research and Monitoring Project - Report no. 37. Geneva.
  5. WMO, 1999: World Meteorological Organisation: Scientific assessment of ozone depletion: 1998. Global Ozone Research and Monitoring Project - Report no. 44. Geneva.
  6. Hauschild 98: Hauschild, M H. Wenzel: Environmental Assessment of products. Volume 2: Scientific background. Chapman Hall, London 1998
  7. Jenkin 99: Jenkin, M.E. G.D. Hayman, 1999: Photochemical ozone creation potentials for oxygenated volatile organic compounds: sensitivity to variations in kinetic and mechanistic parameters. Atmospheric Environment 33: 1775-1293.
  8. Derwent 98: Derwent, R.G., M.E. Jenkin, S.M. Saunders M.J. Pilling: Photochemical ozone creation potentials for organic compounds in Northwest Europe calculated with a master chemcal mechanism. Atmosperic Environment, 32. p 2429-2441. 1998
  9. Heijungs 92: Heijungs, R., J. Guinée, G. Huppes, R.M. Lankreijer, H.A. Udo de Haes, A. Wegener Sleeswijk, A.M.M. Ansems, P.G. Eggels, R. van Duin, H.P. de Goede: Environmental Life Cycle Assessment of products. Guide and Backgrounds. Centre of Environmental Sciense (CML), Leiden University, Leiden 1992
  10. Ecoinvent 2.0: ecoinvent Centre (2007) ecoinvent data v2.0. ecoinvent reports No. 1-25, Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, 2007
  11. FAOStat 2008: Datenbankabfrage von http://faostat.fao.org/site/567/default.aspx#ancor, abgerufen am 28.08.2008
  12. StaJaLW 2007: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Statistisches Jahrbuch über Ernährung Landwirtschaft und Forsten 2007, Münster 2007
  13. VAR: Verband der Aluminiumrecycling-Industrie e.V., Eckdaten, abgerufen am 21.11.2012 von http://www.var-alurecycling.de/de/recycling/eckdaten.php

1.3 ProBas-Anmerkungen

Zielstellung

Es wurden Umweltprofile für wirtschaftlich und ökologisch bedeutsame Rohmaterialien sowie ausgewählte Fertigwaren erarbeitet, die anhand von aggregierten Kennzahlen der ökologischen Charakterisierung von Gütern und der Bewertung der Ressourceninanspruchnahme dienen.

Allgemeine Vorgehensweise

Das grundsätzliche Vorgehen zur Erstellung des Umweltprofils entspricht dem von Ökobilanzen. In einem Modell werden die Lebenswege für die ausgewählten Güter abgebildet und darauf basierend cradle-to-gate Sachbilanzen ermittelt. Für die betrachteten Rohmaterialien, Halb- und Fertigwaren wurden die Lebenswege von der Extraktion der Rohstoffe in Lagerstätte bis zur Bereitstellung der Güter in Deutschland abgebildet. Hierbei wurden die Vorketten der benötigten Materialien und die Transporte bis zur deutschen Grenze jeweils berücksichtigt. Die Lebenswege wurden in der Software UMBERTO 5 modelliert und dabei alle verfügbaren Angaben zu Rohstoffverbräuchen und Emissionen auf Einzelprozessebene einbezogen.

Daten

Als Datenquellen standen neben IFEU internen Daten aus anderen Projekten die Ökobilanz-Datenbank Ecoinvent in der Version 2.1 (2009) und für Transporte das Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA 2.1, 2004) und TREMOD (2009) zur Verfügung. Bei Verwendung von Daten aus Ecoinvent wurden entlang der Prozesskette Daten ergänzt bzw. ausgetauscht, z.B. durch aktuellere und spezifischere Datensätze für Transporte und Energiebereitstellung. Investitionsgüter Die Bereitstellung und Erhaltungsmaßnahmen von Investitionsgütern wie z.B. Verkehrswege, Fahrzeuge, Maschinen und Gebäude wurden nicht betrachtet - zum einen, da die Daten methodisch konsistent zur Datenbank ProBas erstellt worden sind und zum anderen, weil für Investitionsgüter häufig nur grobe Abschätzungen vorliegen. Erfahrungen aus Ökobilanzen weisen auch darauf hin, dass der Beitrag nicht ergebnisrelevant ist und deshalb vernachlässigt werden kann. Transporte Die wesentlichen Transportprozesse wurden durch aktuelle IFEU-Transportdatensätze ersetzt. Grundlage hierfür waren die oben bereits erwähnten Quellen HBEFA2.1 und TREMOD 2009. Dies betrifft die folgenden Transportprozesse:

Transportprozess Räumlicher Bezug
Betrieb, Frachter Übersee OCE
Transport, BinnentankschiffRER
Transport, Frachter ÜberseeOCE
Transport, Frachter, BinnengewässerRER
Transport, HochseetankerOCE
Transport, Lieferwagen 3.5tCH
Transport, Lkw 20-28t, FlottendurchschnittCH
Transport, Lkw 3.5-16t, FlottendurchschnittRER
Transport, Lkw 16t, FlottendurchschnittRER
Transport, Lkw 28t, FlottendurchschnittCH
Transport, Fracht, SchieneRER
Transport, Fracht, SchieneCH

Die Herstellung biotischer Rohstoffe wurde überwiegend auf Basis IFEU-interner Daten modelliert. In den Daten werden grundsätzlich folgende landwirtschaftliche Produktionsschritte bzw. Teilprozesse berücksichtigt:

  • Feldarbeiten und Ernte
  • Mineraldüngereinsatz
  • Organische Dünger (Wirtschaftsdünger)
  • Pestizide
  • Saatgut (außer bei mehrjährigen Kulturen)
  • Futtermittel
  • Trocknung von Nahrungs- und Futtermitteln (Haltbarkeit)
  • Energieeinsatz zur Bewässerung

Neben den eigentlichen landwirtschaftlichen Arbeitsgängen wurden auch die indirekten Aufwendungen der vorgelagerten Prozessketten berücksichtigt. So ist die Herstellung der Pflanzenschutzmittel, Mineraldünger, elektrischen Energie und Diesel enthalten.

Der Fokus des Projektes lag auf der Erstellung von Umweltprofilen von Primärrohstoffen und -materialien. Dies konnte aus methodischen Gründen bei allen Profilen bis auf Stahl durchgeführt werden. Für die Herstellung von Primärstahl (Hochofen) wird teilweise Schrott zu Kühlzwecken eingesetzt. Hier wurden die für die Sammlung und Aufbereitung der Stahlschrotte benötigten Aufwendungen berücksichtigt. Darüber hinaus wurden für den Einsatz von Stahlschrott weder Gut- noch Lastschriften vergeben (Cut off).

Allokation - Koppelproduktion

Viele Metalle liegen in ihren Erzen vergesellschaftet mit anderen Metallen vor. Da diese gemeinsam gewonnen werden, lassen sich die Ressourcenaufwendungen und Emissionen, die bei der gemeinsamen Gewinnung entstehen, nicht eindeutig einem den Metallen zuordnen. In vorliegendem Projekt wurde diese Problematik durch Wertallokation gelöst. Hierbei wurde der Metallgehalt im Erz mit dem jeweiligen monetären Wert des Metalls verrechnet. Um kurzfristige Preisschwankungen auszugleichen, wurden die durchschnittlichen Metallpreise über 20 Jahre verwendet (USGS 2006). Als Referenzzeitraum für Weltmarkt-Metallpreise wurde die Zeitspanne von 1978 bis 1998 gewählt, da hierfür durchgängig Angaben für alle Metalle in USGS verfügbar sind. Erze unterschiedlicher Herkunft weisen stark differierende Metallgehalte auf. Damit wird auch deutlich, dass rohstoffbezogene Ressourcenindikatoren wie der kumulierte Rohstoffaufwand KRA mit Metallerzgehalten umgekehrt proportional korrelieren und auch von der Wertentwicklung von vergesellschafteten Metallen abhängig sind.

Review

Die Erstellung der Umweltprofile wurde in einem iterativen Prozess durch GreenDeltaTC kritisch begleitet und geprüft. Gegenstand dieser Prüfung waren neben den Einzelergebnissen in den Umweltprofilen auch die Berechnungen, deren Methodik und die Datenquellen. Die Kommentare und Verbesserungsvorschläge wurden soweit möglich und zielführend in die aktuellen Berechnungen mit aufgenommen.

1.4 Weitere Metadaten

Quelle ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg
Projekte Umweltprofile (UBA 2012)
Bearbeitet durch GreendeltaTC
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Europa; aus EI und IFEU-Daten
Zeitbezug 2004

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 t Aluminium, Gusslegierung
Produktion 540000 t

Funktionelle Einheit ist »1 t Aluminium, Gusslegierung«.

Outputs

Output Menge Einheit
Aluminium, Gusslegierung 1 t
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Funktionelle Einheit ist »1 t Aluminium, Gusslegierung«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Flächeninanspruchnahme - Acker- und Forstflächen 21,6 (m²*a)/t
Flächeninanspruchnahme - Versiegelte Flächen 14,7 (m²*a)/t
Flächenverbrauch 0,13 m²/t
Wasserbedarf 23575 L/t

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA, absolut (Kumulierter Energieaufwand) 81563 MJ/t
KEA, erneuerbar 14022 MJ/t
KEA, fossil 53801 MJ/t
KEA, nuklear 13740 MJ/t
KEA, sonstige 0,00319 MJ/t
KEV, absolut (Kumulierter Energieverbrauch) 50603 MJ/t
KEV, erneuerbar 14022 MJ/t
KEV, fossil 22841 MJ/t
KEV, nuklear 13740 MJ/t
KEV, sonstige 0,00319 MJ/t
KRA, absolut (Kumulierter Rohstoffaufwand) 5,07 t/t
KRA, Biotisch. Rohstoffaufwand 0,0269 t/t
KRA, Energierohstoffe 2,18 t/t
KRA, Metallrohstoffe 2,52 t/t
KRA, sonstige mineral. Rohstoffe 0,054 t/t
KRA, Steine und Erden 0,283 t/t

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
1,1,1-Trichlorethan (TCE) 16,2*10-9 kg/t
1,2-Dichlorethan (DCE) 4,56*10-6 kg/t
Arsen (gesamt, als As) 0,000919 kg/t
Benzo(a)pyren (aus POP) 0,0011 kg/t
Benzol 0,0128 kg/t
Blei (gesamt, als Pb) 0,00572 kg/t
Cadmium (gesamt, als Cd) 0,000227 kg/t
CFC (fluor. + chlor. KW gesamt) 83,4*10-6 kg/t
CH4, biogen 0,105 kg/t
CH4, fossil 7,45 kg/t
CHC (chlorierte KW als gesamt) 0,0215 kg/t
Chrom (gesamt, als Cr) 0,000224 kg/t
CO 38,8 kg/t
CO2, fossil 4271 kg/t
CO2, regenerativ 36,7 kg/t
Dichlormethan (DCM) 250*10-9 kg/t
Dioxine and Furane (als Teq) 1,73*10-9 kg/t
Ethen 0,00837 kg/t
Feinstaub PM 10 4,9 kg/t
Formaldehyd 0,0109 kg/t
Gesamtstaub 9,82 kg/t
H2S 0,0162 kg/t
HCl 0,165 kg/t
Hexachlorbenzol (HCB) 61,9*10-9 kg/t
HF 0,28 kg/t
HFCs (fluorierte KW)1) 1,41*10-6 kg/t
Kupfer (gesamt, als Cu) 0,00634 kg/t
N2O 0,114 kg/t
NH3 0,136 kg/t
Nickel (gesamt, als Ni) 0,00293 kg/t
NMVOC 46,9 kg/t
NOx (as NO2) 8,43 kg/t
PCB (aus POP) 93,1*10-9 kg/t
Pentachlorphenol (PCP) 2,37*10-6 kg/t
PFCs (perfluorierte KW)2) 0,112 kg/t
Polyzyklische aromatische KW 0,0355 kg/t
Quecksilber (gesamt, als Hg) 0,000239 kg/t
SF6 73,8*10-6 kg/t
SOx (as SO2) 16,5 kg/t
Tetrachlorethen (PER) 35,5*10-9 kg/t
Tetrachlormethan (TCM) 2,99*10-6 kg/t
Trichlormethan 544*10-9 kg/t
Zink (gesamt, als Zn) 0,0635 kg/t

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

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
Aquatische Eutrophierung 0,947 kg PO4-Äq./t
Sommersmog 1,98 kg Ethen-Äq./t
Stratosphärischer Ozonabbau 0,331 g FCKW-Äq./t
Terrestrische Eutrophierung 1,18 kg PO4-Äq./t
Treibhauseffekt 5398 kg CO2-Äq./t
Versauerung 23,2 kg SO2-Äq./t

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
Arsen (gesamt, als As) 0,0177 kg/t
Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole (als BTEX) 0,00963 kg/t
Blei (gesamt, als Pb) 0,00313 kg/t
BSB-5 8,78 kg/t
Cadmium (gesamt, als Cd) 0,00021 kg/t
Chloride (als gesamt Cl) 24,5 kg/t
Chrom (gesamt, als Cr) 0,107 kg/t
CSB 14,6 kg/t
Cyanide (als gesamt CN) 0,00144 kg/t
Fluoride (als gesamt F) 2,11 kg/t
halgogenhaltige org. Verb. AOX 41,2*10-6 kg/t
Kupfer (gesamt, als Cu) 0,00467 kg/t
NH4 0,00908 kg/t
Nickel (gesamt, als Ni) 0,00774 kg/t
Nitrate 0,0757 kg/t
Org. Zinnverbindungen (als Sn) 66,8*10-6 kg/t
Organischer Kohlenstoff (TOC) 5,28 kg/t
Phenole (als gesamt C) 0,00218 kg/t
Polyzyklische aromatische KW 0,000172 kg/t
Quecksilber (gesamt, als Hg) 18,4*10-6 kg/t
Schwebstoff 0,269 kg/t
Sulfate (als SO4) 12,6 kg/t
Summe Phosphor (als P) 0,196 kg/t
Summe Stickstoff (als N) 0,0646 kg/t
Zink (gesamt, als Zn) 0,0118 kg/t
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