D-BAUG - Departement Bau, Umwelt und Geomatik - ETH Zürich

Highlights ▪ Ressourcen [ Resources ]
Reduktion der ökologischen Auswirkungen der Zement- und Stahlproduktion
[ Reducing the Environmental Footprint of Cement- and Steel Production ]
M. E. Boesch, C. Vadenbo, S. Hellweg / IfU
Prof. Stefanie Hellweg
Institut für
Umweltingenieurswissenschaften
Ökologisches Systemdesign
� Ökobilanz
� Regionalisierte
Wirkungsabschätzungsmethoden
� Industrial Ecology
Die Produktion von Zement und Stahl verursacht zusammen
12% der anthropogenen CO2 Emissionen weltweit.
Durch die Verwendung von sekundären Brenn- und Rohstoffen
(aufbereitete Industrie- und Kommunalabfälle)
können primäre Ressourcen wie Kohle und Kalkstein ersetzt
werden, wodurch eine Reduktion der Treibhausgasemissionen
erreicht werden kann. Jedoch muss beachtet
werden, dass eine mögliche Kontaminierung der Abfälle
nicht zu erhöhten toxischen Emissionen oder erhöhtem
Schadstoffeintrag ins Produkt führt. Für eine gesamtheitliche
Umweltbetrachtung muss darüber hinaus die
vorgelagerte Produktion der Roh- und Hilfsstoffe sowie
der benötigten Energie berücksichtigt werden. So sollten
die Effekte Elektrizitäts- und Wärmeproduktion am Ort
der Anlage,Transportdistanzen sowie Aufbereitungsaufwände
miteinbezogen werden. Die Ökobilanzmethode
bietet die Möglichkeit, solche komplexen Systeme gesamtheitlich
zu bewerten.
Um eine optimale Verwendung oder Entsorgung der
Abfälle zu gewährleisten, muss die Verwendung in der Zement-
oder Stahlindustrie mit alternativen Behandlungsoptionen
verglichen werden, da im Sinne einer nachhaltigen
Abfallwirtschaft der ökologisch vorteilhafteste
Entsorgungsweg gewählt werden soll (Abb. 1).
Im Forschungsprojekt werden Massenflussmodelle
verschiedener abfallverwertender Industrieprozesse erstellt
und mit Ökobilanzdaten verknüpft, um die Prozesse
zu vergleichen sowie Sensitivitätsanalysen verschiedener
System- und Prozessparameter durchzuführen zu
können (Abb. 2 und Abb. 3).
Der Industrie bieten diese Modelle ein Instrument,
um die Zement- und Stahlproduktion ökologisch zu optimieren
und ihren primären Ressourcenverbrauch zu senken.
Von Behörden können die Modelle als Entscheidungshilfeinstrumente
in der regionalen und nationalen
Abfallpolitik eingesetzt werden.
70 ▪ D-BAUG Jahresbericht 2010 [ Annual Report 2010 ]
[ Institute of
Environmental Engineering ]
[ Ecological Systems Design ]
[ � Life Cycle Assessment ]
[ � Regionalized Life Cycle Impact
Assessment ]
[ � Industrial Ecology ]
[ The production of cement and steel is responsible for
12% of global anthropogenic CO2 emissions.The use of alternative
fuels and raw materials (prepared industrial
and municipal wastes) allows to reduce the consumption
of virgin resources and emissions of CO2. However, the use
of waste materials in industrial production processes requires
careful consideration of contamination levels in the
waste (e.g. heavy metals) in order to prevent toxic emissions
from the industrial process and increased transfer
of pollutants into the cement or steel. Further, the production
of ancillaries and energy required in the process
needs to be considered.Therefore, the environmental impacts
of electricity or heat production, transport
processes and waste pre-processing needs to be taken
into account.The life cycle assessment (LCA) methodology
is an instrument to analyze and evaluate such complex
production systems from an environmental point of view.
In order to assure an optimal waste treatment, waste
co-processing in the cement or steel industry needs to be
compared to alternative waste treatment options. Sustainable
waste management requires that the environmentally
most beneficial treatment option is chosen for
each waste stream (Fig. 1).
In this research project, mass flow models of various
waste processing industries are established and combined
with life cycle assessment data. This facilitates the
comparison of environmental impacts of industrial-production
processes and waste-treatment processes. Furthermore,
sensitivities to parameters such as transport
distances, process energy requirement and toxic emissions
can be revealed (Fig. 2 und Fig. 3).
Industry can use these models to ecologically optimize
cement and steel production and to lower resource
consumption. Further, the models can support authorities
in the definition of regional and national waste management
strategies. ]