Anreicherungsstufen und Rückstandsmengen bei der Gewinnung von Rohstoffen am Beispiel Rohkupfer

8. Umweltauswirkungen bei Stoffgewinnung

Naturkatastrophen

- Erdbeben - Hochwasser

- Winde (z.B. Tornado) - Dürre

- Krankheiten / Epidemien

⇒ Schutz oftmals auch in hochentwickelten Ländern noch relativ gering

Technische Unfälle:

- bei Energieerzeugung

- bei Herstellung von chemischen Produkten

Chemischer Unfall:

* Unfälle bei der Herstellung und Anwendung von Chemikalien

* Unfälle beim Transport von Chemikalien

Globale und regionale Abfallströme

- Verwertungstechnologien sind Ausgangspunkte der Abfallströme - nachhaltige Bewirtschaftung von Ressourcen enthält den

Grundsatz, dass die Rate der Schadstoffemissionen die Kapazität zur Schadstoffadsorption nicht übersteigen darf

- der Anfall von Bergbauresten liegt mit 20 Mrd.m³ in der Größenordnung der aktuellen Erosionsrate von Boden und Gestein (dabei ist Erosion schon 6 mal größer als zu vorindustrieller Zeit)

- hinter der Herstellung eines Autos (ca. 1 t) liegen 25 t Abfall

- es müssen pro Einheit Metall immer größere Mengen von Material bewegt und gefördert werden

⇒ „Vielleicht sind diese riesigen Mengenströme langfristig für die Menschheit gefährlicher als viele chemische Schadstoffe“

Anreicherungsstufen und Rückstandsmengen bei der Gewinnung von Rohstoffen am Beispiel Rohkupfer

1000 t bewegtes Gestein

Ursachen der Abfallentwicklung

Tagebau

Abraum

200 t Roherz (ca. 0,5% Cu)

Flotation

Gangart

4 t Erzkonzentrat (ca. 25% Cu)

Verhüttung

Schlacke,

Schwefelsäure 1 t Rohkupfer (ca. 98%)

Chemischer Unfall - Seweso (Italien) 1976

Hergang:

Bei der Herstellung von 2,4,5-Trichlorphenol, einem Entlaubungsmittel explodierte ein Kessel mit einer Charge von 600 kg.

Erst 2 Wochen danach fand man heraus, dass die gesundheitlichen Schädigungen auf gebildetes Dioxin zurückzuführen sind.

⇒ Dioxin wird bei höheren Temperaturen als Nebenprodukt gebildet

Polychlorierte Dioxine und Furane

Nomenklatur Dioxine, Furane

2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin - TCDD

2,3,7,8-Tetrachlordibenzofuran - TCDF

Dioxin-Aufnahme beim Menschen

Toxizität von Dioxinen

Chemischer Unfall

- Gefahrenabwehr, umweltanalytische Verantwortung

Produktherstellung

∗ Produktbilanzierung

∗ Erarbeitung der Analytik der Haupt-, Neben- und Spurenprodukte

∗ Prognose der Chemie beim Störfall

Änderung der Reaktionsbedingungen (Temperatur, Druck, Konzentration, O₂ -Zutritt u.a.) führt zu anderen Reaktionsprodukten

Allgemeines Monitoring

∗ Wetter, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte, Bodenrelief u.a.

Bestimmung der Hauptausbreitungsrichtung

Umweltanalytisches Monitoring

∗ Sonden/Probensammler

∗ Vergleichsflächen, Wasser als Referenz - bekannter „Nullwert“

∗ Bestimmung der Schadstoffe in den Proben, labor- und gerätetechnischer Zugriff

∗ Dateninterpretation ⇒ Krisenmanagement (Evakuierung, Dekontamination)

Chemieproduktion – Umweltauswirkung

„Chlorchemie“

Produktion von Chlor (weltweit > 30 Mio t) - aus Steinsalz durch Elektrolyse

Produkte Natronlauge (NaOH), Wasserstoff (H₂ ) und Chlor (Cl₂ )

(erstes Zielprodukt war NaOH für Bleich- und Waschmittelproduktion, später dann Chlor für Produktion chlororganischer Verbindungen)

Chlor ist Ausgangsstoff vieler Produkte

(30% zu Vinylchlorid: PVC; Pestizide; Lösungsmittel)

- Chloralkalielekrolyse

- Membranzellenverfahren (ohne Quecksilber und Asbest, 20% weniger Energie)

(100.000 t/a Produktionsanlage emittiert weniger Chlor als ein Schwimmbad was zur Desinfektion Chlor einsetzt)

Aber:

Viele Fachleute vertreten heute berechtigt die Meinung, dass der Ausbau der Chlorchemie in den 50er/60er Jahren ein entscheidender Fehler der industriellen Entwicklung des 20. Jahrhunderts ist,

Produktion von Chlor ist direkt und indirekt verknüpft mit der Produktion und Verwendung chlorierter Kohlenwasserstoffe

Anreicherung in Organismen

Umweltverträgliche Synthesen

- Ersatz von konventionellen organischen Lösungsmitteln (VOC) - katalytische Reaktionen ohne zusätzliche Lösungsmittel

(Oxidation von Alkohol zu Aldehyd mit CeO₂ , sofern Substrat flüssig) - für organische Reaktionen Wasser als Lösungsmittel nutzen - Reaktionen in überkritischen Lösungsmitteln (CO₂ )

(SF-CO₂ Reinigungsmittel der Zukunft) - Einsatz effektiverer Katalysatoren

- Minimierung des Einsatzes toxischer Substanzen

(z.B. Ersatz zinnorganischer Verbindungen bei Radikalreaktionen) - Einsatz nachwachsender Rohstoffe

(Nutzung nativer Pflanzenöle)

Entwicklung neuer chemischer Produktionsverfahren