Kalk gewinnt Ökobilanz - SCHAEFER KALK
Kalk gewinnt Ökobilanz - SCHAEFER KALK
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<strong>Kalk</strong> <strong>gewinnt</strong> <strong>Ökobilanz</strong><br />
Studie der TU München zum Einsatz von <strong>Kalk</strong> und Bicarbonat in der Rauchgasreinigung<br />
<strong>Kalk</strong> ökologisch im Vorteil<br />
Bei dem weit verbreiteten und effektiven Rauchgasreinigungsverfahren von Abfallverbrennungsanlagen, der konditionierten<br />
Trockensorption, gibt es im Markt zwei alternative Additive: <strong>Kalk</strong>hydrat und Natriumbicarbonat. In einer wissenschaftlichen<br />
Studie wurde untersucht, welches Additiv das ökologisch sinnvollere ist.<br />
Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von <strong>Kalk</strong>hydrat unter ökologischen Gesichtspunkten besser geeignet ist als Natriumbicarbonat.<br />
Darüber hinaus ist <strong>Kalk</strong>hydrat, im Gegensatz zu Natriumbicarbonat, preiswert und flächendeckend verfügbar.<br />
Ökologische Studie<br />
Die Studie wurde unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich, TU München, anhand einer <strong>Ökobilanz</strong>ierung beider<br />
Produkte von der Herstellung bis zur Anwendung (gemäß EN ISO 14040 und 14044) durchgeführt. 1<br />
Die ökologische Bilanzierung der Herstellungsprozesse beginnt beim Abbau der notwendigen Rohstoffe und erstreckt sich<br />
bis zur Veredelung zum einsatzfähigen Produkt (Abb. 1).<br />
Abbau<br />
<strong>Kalk</strong>stein<br />
Bohren<br />
Sprengen<br />
Transporte<br />
Betriebsstoffe<br />
<strong>Kalk</strong><br />
Herstellungsprozess von <strong>Kalk</strong>hydrat<br />
CaCO 3<br />
Brennofen<br />
> 1000 °C<br />
Energieeigenbedarf<br />
Strom<br />
Wärme<br />
CaO<br />
Wasser<br />
Ca(OH) 2<br />
1 Mg <strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Bohren<br />
Sprengstoff<br />
Transporte<br />
<br />
Abbau<br />
<strong>Kalk</strong>stein<br />
Abbau<br />
Steinsalz<br />
<br />
<br />
Betriebsstoffe Energieeigenbedarf<br />
<strong>Kalk</strong><br />
Strom<br />
Brennofen Wärme<br />
<br />
> 1000 °C<br />
<br />
Herstellungsprozess von Natriumbicarbonat<br />
CaCO 3<br />
<br />
Sole<br />
NaCl<br />
+<br />
H 2<br />
O<br />
<br />
<br />
NH 3<br />
<br />
<br />
CaO<br />
Gesättigte<br />
Sole<br />
H 2<br />
O<br />
<br />
<br />
CO 2<br />
<br />
<br />
Filtern<br />
Waschen<br />
Natriumbicarbonat<br />
Branntkalk<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Ca(OH) 2<br />
Calciumcarbonat<br />
Branntkalk<br />
<strong>Kalk</strong>hydrat<br />
Calciumcarbonat<br />
NaHCO 3<br />
Dampf<br />
<br />
Soda<br />
Na 2<br />
CO 3<br />
H 2<br />
O<br />
+<br />
CO <br />
2<br />
1 Mg<br />
Natriumbicarbonat<br />
Prozessrückstände<br />
CO 2<br />
<br />
Prozessrückstände<br />
Salzfracht (Abwasser)<br />
Calciumchlorid<br />
Abb. 1: Systemgrenzen des Herstellungsprozesses<br />
Bei der Herstellung von Natriumbicarbonat wird neben <strong>Kalk</strong>stein auch Steinsalz (Natriumchlorid) eingesetzt, dessen<br />
Gewinnung zusätzlich berücksichtigt werden muss.<br />
Die Systemgrenzen für den Einsatz in der Rauchgasreinigung sind in dieser Studie für beide Additive gleich. Sie beginnen<br />
mit dem Transport zur Verbrennungsanlage und enden beim Ausstoß der Rauchgase durch den Kamin.<br />
1<br />
„Vergleichende ökologische Betrachtung verschiedener Einsatstoffe bei Trockensorptionsverfahren zur Rauchgasreinigung“, TU München,<br />
Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, und ATZ Entwicklungszentrum, Endbericht Juli 2009.
Randbedingungen der Studie<br />
Für die ökologische Beurteilung der beiden Additive werden zwei Anlagenkonfigurationen betrachtet (Abb. 2).<br />
<strong>Kalk</strong><br />
Verbrennung<br />
200°C<br />
Wasser<br />
<br />
<br />
Konditionierung<br />
<br />
Abscheidung<br />
Entstickung <br />
<br />
<strong>Kalk</strong> /<br />
Aktivkohle<br />
<br />
140°C<br />
<br />
Rückstände<br />
210°C<br />
Ammoniak<br />
<br />
Katalytische<br />
(SCR)<br />
Bicarbonat<br />
Verbrennung<br />
200°C<br />
<br />
Wasser<br />
<br />
Konditionierung<br />
<br />
Bicarbonat /<br />
Aktivkohle<br />
180°C 210°C<br />
Abscheidung<br />
<br />
<br />
Rückstände<br />
<br />
Ammoniak<br />
<br />
Katalytische<br />
Entstickung<br />
(SCR)<br />
<br />
Ammoniak<br />
<br />
Verbrennung<br />
(SNCR)<br />
<br />
Wasser<br />
<br />
200°C 140°C<br />
Konditionierung<br />
<br />
Abscheidung<br />
<br />
Ammoniak<br />
<br />
Verbrennung<br />
(SNCR)<br />
<br />
Wasser<br />
<br />
200°C 180°C<br />
Konditionierung<br />
<br />
Abscheidung<br />
<br />
<br />
<br />
<strong>Kalk</strong> /<br />
Aktivkohle<br />
<br />
Rückstände<br />
<br />
Bicarbonat /<br />
Aktivkohle<br />
<br />
Rückstände<br />
Abb. 2: Anlagenkonfiguration mit SCR (Referenzszenario) und mit SNCR-Verfahren (Alternativszenario)<br />
Beide basieren auf einer konditionierten Trockensorption mit einem Reaktor bzw. einer Quenche und einem Gewebefilter<br />
und unterscheiden sich lediglich in der Art des Entstickungs-verfahrens (katalytisch = SCR und nicht katalytisch = SNCR).<br />
Für <strong>Kalk</strong>hydrat wurde dabei eine Reaktionstemperatur von 140 °C und für Natrium-bicarbonat eine Reaktionstemperatur<br />
von 180 °C festgelegt.<br />
Beurteilung der Umweltrelevanz<br />
Zur Beurteilung der Umweltrelevanz wird eine Wirkungsabschätzung vorgenommen. Diese erfolgt anhand der so genannten<br />
Wirkungskategorien, wie Treibhaus- und Versauerungspotenzial oder Energie- und Rohstoffverbrauch (Abb. 3).<br />
Die Ergebnisse aus den Bilanzierungen werden zum Vergleich auf 1 Tonne Abfall normiert.<br />
Abb. 3: Ergebnis für Referenz- und Alternativszenario<br />
Ca(OH) 2<br />
günstiger als NaHCO 3<br />
Ca(OH) 2<br />
schlechter als NaHCO 3<br />
Treibhauseffekt<br />
Energieverbrauch<br />
Rohstoffverbrauch<br />
Wasserverbrauch<br />
Versauerung<br />
Eutrophierung<br />
Rückstände<br />
Abraum<br />
2,1 1,5<br />
3,6 1) 1,3<br />
2,1<br />
7,7<br />
5,1<br />
4,4<br />
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5<br />
1,4<br />
3)<br />
2,5 2)<br />
1)<br />
Energetischer Aufwand für das Mahlen des Natriumbicarbonats nicht berücksichtigt<br />
2)<br />
bei Nutzung von Abwasser ist dieser Faktor hinfällig<br />
3)<br />
ohne Berücksichtigung der Salzfracht bei Natriumbicarbonat<br />
Alternativszenario<br />
Referenzszenario
Treibhauseffekt<br />
In der Wirkungskategorie Treibhauseffekt führt Natriumbicarbonat sowohl im Referenz- als auch im Alternativszenario zu<br />
einer stärkeren Belastung als <strong>Kalk</strong>hydrat.<br />
Dies liegt vor allem daran, dass beim Einsatz von <strong>Kalk</strong>hydrat in der Rauchgasreinigung CO 2<br />
gebunden wird, während dieses<br />
bei Natriumbicarbonat freigesetzt wird.<br />
Energieverbrauch<br />
Beim Energieverbrauch ergeben sich in beiden Szenarien Vorteile für <strong>Kalk</strong>hydrat. Diese resultieren vor allem aus der sehr<br />
energieintensiven Herstellung von Natriumbicarbonat.<br />
Ressourcenverbrauch und Rückstände<br />
Hinsichtlich des Rohstoffverbrauchs schneidet <strong>Kalk</strong>hydrat wesentlich günstiger ab. Zur Herstellung beider Additive wird<br />
nahezu die gleiche Menge <strong>Kalk</strong>stein benötigt. Zusätzlich wird bei Natriumbicarbonat noch Steinsalz eingesetzt.<br />
Wird Abwasser anstelle von Prozesswasser zur Kühlung der Rauchgase eingesetzt, gibt es keinen ökologischen Unterschied<br />
im Wasserverbrauch.<br />
Auch bei der Betrachtung der Rückstände ergeben sich klare Vorteile für <strong>Kalk</strong>hydrat, da bei der Herstellung von Bicarbonat<br />
zusätzlich die über den Wasserpfad abgeleitete Salzfracht zu berücksichtigen ist.<br />
Versauerung und Eutrophierung<br />
Versauerungs- und Eutrophierungspotenzial sind allgemein auf sehr niedrigem Niveau und zeigen ebenfalls den ökologischen<br />
Vorteil von <strong>Kalk</strong>hydrat.<br />
Fazit:<br />
Die <strong>Ökobilanz</strong> spricht eindeutig für den Einsatz von <strong>Kalk</strong>hydrat bei der konditionierten Trockensorption.<br />
Die in der Studie betrachteten <strong>Kalk</strong>hydrate können deutschlandweit bei vielen unserer <strong>Kalk</strong>werke bezogen werden.<br />
Darüber hinaus gibt es zahlreiche spezielle <strong>Kalk</strong>- und Mischprodukte. Die Produktpalette kann unterschiedlichen Rauchgasbedingungen<br />
angepasst werden.<br />
Die vollständige Studie kann beim BVK angefordert oder auf www.kalk.de unter dem Menüpunkt Fachinformationen<br />
Reine Luft heruntergeladen werden. Auf unserer Seite finden Sie auch die Liste unserer Mitgliedswerke, an die Sie sich<br />
selbstverständlich bei Fragen wenden können.<br />
Bundesverband der Deutschen <strong>Kalk</strong>industrie e.V.<br />
Annastraße 67-71<br />
50968 Köln<br />
Telefon: 0221 / 93 46 74-0<br />
Telefax: 0221 / 93 46 74-14/10<br />
E-Mail: info@kalk.de<br />
www.kalk.de
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