Prozessdetails: Steine-ErdenZement-DE-2020

1.1 Beschreibung

Mahlen von Klinker: Die Weiterverarbeitung des Klinkers besteht zum größten Teil aus dem Mahlen und Konditionieren des Klinkers. Dabei wird entsprechend den Zementsorten der Anteil der Zuschlagsstoffe mit gemahlen. Die Sorten unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Art und der Menge der Zuschlagsstoffe. Die in dieser Bilanz verwendete Literatur bezieht sich auf Deutschland zu Beginn der 90er Jahre (#2, #3). Bilanziert wird nur Portlandzement. Dieser macht ca 75 % der gesamten Zementproduktion aus. Die Datenqualität ist als hinreichend gut anzusehen.
Genese der Daten: Massenbilanz - Es wird davon ausgegangen, daß es während des Mahlprozesses nicht zu Massenverlusten kommt. Bezogen auf die Tonne gemahlenen Portlandzements müssen daher 1000 kg Vorprodukte eingesetzt werden. Portlandzement werden in der Regel ca. 4 % Gips zugegeben. Bezogen auf eine Tonne Portlandzement werden daher nur 960 kg/t gemahlener Klinker und 40 kg Gips benötigt. Der Gips wird in GEMIS nicht bilanziert.
Energiebedarf: In den Jahren von 1960 bis 1985 stieg nach #1 der elektrische Energieaufwand von 80 auf 110 kWh/t an. Seitdem stagniert der Energiebedarf. Das ist auf die höheren Anforderungen an die Qualität des Produktes zurückzuführen, so daß trotz effizienterer Mahltechnik der Energiebedarf stieg bzw. derzeit stagniert. Nach Angaben von #2 lag der elektrische Energieverbrauch der Zementherstellung 1994 bei 108 kWh/t respektive 390 MJ/t Zement. Diese Angabe umfaßt sowohl die Mahltrocknung der Rohmaterialien als auch Feinstmahlung des Klinkers. Für die Feinstmahlung ergibt sich somit ein Energiebedarf nach Abzug des Energieverbrauchs der Mahltrocknung von ca. 325 MJ/t Zement. Dieser Wert wird in GEMIS übernommen.
Prozessbedingte Luftemissionen: Da von keinen Massenverlusten ausgegangen wird, sind keine staubförmigen Emissionen zu bilanzieren. Weitere prozessbedingte Luftemissionen sind nicht denkbar.
Wasserinanspruchnahme: Der Prozess des Aufmahlens der Zementbestandteile verläuft trocken. Es wird daher kein Wasser in Anspruch genommen.
Abwasserinhaltsstoffe: Der beschriebene Prozess verläuft abwasserfrei.
Reststoffe: Es fallen keine Reststoffe an, die nicht wieder in den Prozess eingebracht werden können. Demnach werden keine Reststoffe bilanziert.

1.2 Referenzen

  1. Ellerbrok, H.-G., Mathiak, H. 1994: Zerkleinerungstechnik und Energiewirtschaft, in: Zement-Kalk-Gips, Nr. 9-94 (47. Jhg.), S. 524-534
  2. VDZ (Verein Deutscher Zementwerke e.V.) 1996: Aktualisierte Erklärung der deutschen Zementindustrie zur Klimavorsorge, Düsseldorf
  3. 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
  4. Originaldokumentation von 'Steine-ErdenZement-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
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Baustoffe
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2020
Lebensdauer 20 a
Leistung 1 t/h
Nutzungsgrad 100 %
Produkt Baustoffe

Funktionelle Einheit ist »1 kg Zement«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Elektrizität Netz-el-DE-Verteilung-NS-2020 325*10-9 TJ
Zement-Klinker Steine-ErdenZement-Klinker-DE-2020 1 kg

Outputs

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

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -117*10-15 TJ
Atomkraft 185*10-9 TJ
Biomasse-Anbau 5,71*10-6 kg
Biomasse-Anbau 27,3*10-9 TJ
Biomasse-Reststoffe 16*10-6 kg
Biomasse-Reststoffe 133*10-9 TJ
Braunkohle 1,31*10-6 TJ
Eisen-Schrott 0,000236 kg
Erdgas 205*10-9 TJ
Erdgas 82,3*10-6 kg
Erdöl 770*10-9 TJ
Erdöl 25*10-6 kg
Erze 0,000761 kg
Fe-Schrott 1,04*10-9 kg
Geothermie 1,64*10-9 TJ
Luft 50,5*10-6 kg
Mineralien 1,58 kg
Müll 34,6*10-9 TJ
NE-Schrott 5,28*10-6 kg
Sekundärrohstoffe 9,82*10-6 kg
Sekundärrohstoffe 1,82*10-9 TJ
Sonne 35,3*10-9 TJ
Steinkohle 1,71*10-6 TJ
Wasser 1,13 kg
Wasserkraft 22,6*10-9 TJ
Wind 96*10-9 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 36,4*10-9 TJ
KEA-erneuerbar 316*10-9 TJ
KEA-nichterneuerbar 4,18*10-6 TJ
KEV-andere 36,4*10-9 TJ
KEV-erneuerbar 316*10-9 TJ
KEV-nichterneuerbar 4,18*10-6 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 859*10-12 kg
Cd (Luft) 1,15*10-9 kg
CH4 0,000397 kg
CO 0,000308 kg
CO2 0,91 kg
Cr (Luft) 1,28*10-9 kg
H2S 5,75*10-9 kg
HCl 3,99*10-6 kg
HF 225*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) 830*10-12 kg
N2O 23,4*10-6 kg
NH3 5,73*10-6 kg
Ni (Luft) 18,7*10-9 kg
NMVOC 54,1*10-6 kg
NOx 0,002 kg
PAH (Luft) 1,36*10-12 kg
Pb (Luft) 5,76*10-9 kg
PCDD/F (Luft) 4,64*10-15 kg
Perfluoraethan 1,32*10-9 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 10,4*10-9 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 0,000168 kg
Staub 0,000326 kg

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

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 0 0,927 kg
SO2-Äquivalent 0 0,00158 kg
TOPP-Äquivalent 0 0,00253 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 83,3*10-6 kg
AOX 163*10-12 kg
As (Abwasser) 21,6*10-15 kg
BSB5 1,57*10-6 kg
Cd (Abwasser) 52,7*10-15 kg
Cr (Abwasser) 52,2*10-15 kg
CSB 54,6*10-6 kg
Hg (Abwasser) 26,4*10-15 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 68,9*10-9 kg
N 125*10-9 kg
P 2,85*10-9 kg
Pb (Abwasser) 344*10-15 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 1,95 kg
Klärschlamm 0 11,1*10-6 kg
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