Umweltbundesamt
(German Federal Environmental Agency) National Focal Point - IPPC
Wörlitzer Platz 1 D-06844 Dessau Tel.: +49 (0)340 2103-0 Fax: + 49 (0)340 2103-2285
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„Anorganische Grundchemikalien“
- Feststoffe und andere - August 2007
mit ausgewählten Kapiteln in deutscher Übersetzung
Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und die 16 Bundesländer haben eine Verwaltungsvereinbarung geschlossen, um gemeinsam eine auszugsweise Übersetzung der BVT-Merkblätter ins Deutsche zu organisieren und zu finanzieren, die im Rahmen des Informationsaustausches nach Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie 96/61/EG über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVU-Richtlinie) (Sevilla-Prozess) erarbeitet werden. Die Vereinbarung ist am 10.1.2003 in Kraft getreten. Von den BVT-Merkblättern sollen die für die Genehmigungsbehörden wesentlichen Kapitel übersetzt werden. Auch Österreich unterstützt dieses Übersetzungsprojekt durch finanzielle Beiträge.
Als Nationale Koordinierungsstelle für die BVT-Arbeiten wurde das Umweltbundesamt (UBA) mit der Organisation und fachlichen Begleitung dieser Übersetzungsarbeiten beauftragt.
Die Kapitel des von der Europäischen Kommission veröffentlichten BVT-Merkblattes
„Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere“, in denen die Besten Verfügbaren Techniken beschrieben sind (Abschnitte 2.4, 2.5, 3.2.4, 3.3.4, 3.5, 4.4, 4.5, 5.4, 5.5, 6.2.4, 6.3.4, 6.4.4, 6.5, 7.X.4, 7.X.5, 8.10), sind im Rahmen dieser Verwaltungsvereinbarung in Auftrag des Umweltbundesamtes übersetzt worden.
Die nicht übersetzen Kapitel liegen in diesem Dokument in der englischsprachigen Originalfassung vor. Diese englischsprachigen Teile des Dokumentes enthalten weitere Informationen (u.a. Emissionssituation der Branche, Technikbeschreibungen etc.), die nicht übersetzt worden sind. In Ausnahmefällen gibt es in der deutschen Übersetzung Verweise auf nicht übersetzten Textpassagen. Die deutsche Übersetzung sollte daher immer in Verbindung mit dem englischen Text verwendet werden.
Das Kapitel „Zusammenfassung“ basiert auf der offiziellen Übersetzung der Europäischen Kommission in einer zwischen Deutschland, Luxemburg und Österreich abgestimmten korrigierten Fassung.
Die Übersetzungen der weiteren Kapitel sind ebenfalls sorgfältig erstellt und fachlich durch das Umweltbundesamt und Fachleute der Bundesländer geprüft worden. Diese deutschen Übersetzungen stellen keine rechtsverbindliche Übersetzung des englischen Originaltextes dar. Bei Zweifelsfragen muss deshalb immer auf die von der Kommission veröffentlichte englischsprachige Version zurückgegriffen werden.
Dieses Dokument ist auf der Homepage des Umweltbundesamtes (http://www.bvt.umweltbundesamt.de/kurzue.htm) abrufbar.
Durchführung der Übersetzung in die deutsche Sprache:
Dr. Arnold Müller Hermersbachstr. 10 D-76857 Ramberg Tel.: +49 6345 1288
E-Mail: arnold@mueller-ramberg.de
Dr. Anita Goverdhan-Löbbert Am mittleren Weinberg 11 D-67258 Hessheim Tel.: +49 6233 72282 E-Mail: mumbai01@gmx.de
This document is one of a series of foreseen documents as below (at the time of writing, not all documents have been completed):
Reference Document on Best Available Techniques . . . Code
Large Combustion Plants LCP
Mineral Oil and Gas Refineries REF
Production of Iron and Steel I&S
Ferrous Metals Processing Industry FMP
Non Ferrous Metals Industries NFM
Smitheries and Foundries Industry SF
Surface Treatment of Metals and Plastics STM
Cement and Lime Manufacturing Industries CL
Glass Manufacturing Industry GLS
Ceramic Manufacturing Industry CER
Large Volume Organic Chemical Industry LVOC
Manufacture of Organic Fine Chemicals OFC
Production of Polymers POL
Chlor – Alkali Manufacturing Industry CAK
Large Volume Inorganic Chemicals - Ammonia, Acids and Fertilisers Industries LVIC-AAF Large Volume Inorganic Chemicals - Solid and Others industry LVIC-S
Production of Speciality Inorganic Chemicals SIC
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector CWW
Waste Treatments Industries WT
Waste Incineration WI
Management of Tailings and Waste-Rock in Mining Activities MTWR
Pulp and Paper Industry PP
Textiles Industry TXT
Tanning of Hides and Skins TAN
Slaughterhouses and Animals By-products Industries SA
Food, Drink and Milk Industries FDM
Intensive Rearing of Poultry and Pigs ILF
Surface Treatment Using Organic Solvents STS
Industrial Cooling Systems CV
Emissions from Storage ESB
Reference Document . . .
General Principles of Monitoring MON
Economics and Cross-Media Effects ECM
Energy Efficiency Techniques ENE
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 i
ZUSAMMENFASSUNG
Einleitung
Das vorliegende BVT-Merkblatt (Referenzdokument über die besten verfügbaren Techniken) für die Herstellung anorganischer Grundchemikalien: Feststoffe und andere (Large Volume Inorganic Chemicals Solids and others = LVIC-S) beruht auf einem Informationsaustausch nach Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie 96/61/EG des Rates über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVU-Richtlinie). Diese Zusammenfassung beschreibt die wesentlichen Ergebnisse und bietet einen Überblick über die grundlegenden Schlussfolgerungen zu den BVT und den damit verbundenen Verbrauchs- und Emissionswerten. Sie sollte im Zusammenhang mit dem Vorwort gelesen werden, in dem die Ziele dieses Dokuments sowie die beabsichtigte Verwendung und der rechtliche Rahmen erläutert werden. Die Zusammenfassung kann als eigenständiges Dokument betrachtet werden, das jedoch nicht die gesamte Vielschichtigkeit der vollständigen Textfassung des Referenzdokuments widerspiegelt. Daher stellt die Zusammenfassung keinen Ersatz für die vollständige Textversion des Dokuments dar, bei dem es sich um ein Hilfsmittel zur Bestimmung der BVT handelt.
Geltungsbereich des Dokuments
Das BVT-Merkblatt über die LVIC-S-Industrie ist dem Umfeld der BVT-Merkblätter über die Chloralkaliindustrie (CAK) sowie über anorganische Grundchemikalien (Ammoniak, Säuren und Düngemittel) (LVIC-AAF) und anorganische Spezialchemikalien (SIC) zuzuordnen.
Eine homogene und genau definierte LVIC-S-Industrie existiert eigentlich nicht, und die genannten vier Zweige der mit anorganischen Chemikalien befassten Industrie sowie die Gegenstände der vier entsprechenden BVT-Merkblätter sind nicht klar gegeneinander abzugrenzen.
Dieses Dokument ist grundsätzlich für die in der IUV-Richtlinie (96/61/EG) in Anhang I Abschnitt 4.2 („Chemieanlagen zur Herstellung von anorganischen Grundchemikalien“) und insbesondere unter den Buchstaben d) und e) genannten Chemikalien maßgeblich.
Anhang I der IUV-Richtlinie sieht keinerlei Schwellenwerte für die Kapazität von Chemieanlagen vor und enthält keine Definitionen der in diesem Dokument verwendeten Begriffe „Grund(chemikalien)“, „LVIC-S-Kernerzeugnisse“ und „zur Veranschaulichung ausgewählte LVIC-S-Erzeugnisse". Allerdings wurden die folgenden Kriterien bei der Auswahl der in diesem Dokument behandelten Prozesse zugrunde gelegt:
Umfang und wirtschaftliche Bedeutung der Produktion,
Anzahl und Verteilung der Anlagen in den einzelnen Mitgliedstaaten, Umweltauswirkungen eines bestimmten Industriezweigs,
Vereinbarkeit der industriellen Tätigkeiten mit Anhang I der Richtlinie,
Repräsentativität für eine Vielzahl von in der LVIC-S-Industrie eingesetzten Technologien.
validierte Daten und Informationen zu LVIC-S-Erzeugnissen, die als hinreichend für die Beschreibung von „bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken“
betrachtet und als geeignet angesehen werden, Schlussfolgerungen bezüglich BVT zur Herstellung dieser Erzeugnisse zu ziehen.
In diesem Dokument werden die folgenden LVIC-S-Erzeugnisse behandelt:
I. Erzeugnisse auf der sogenannten „Kern“ebene (siehe Kapitel 2 bis 6):
Soda (Natriumcarbonat einschließlich Natriumbicarbonat), Titandioxid (Chlorid- und Sulfat-Prozess),
Zusammenfassung
ii August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - Industrieruß (Gummi- und Spezialruße),
synthetisch amorphe Kieselsäure (pyrogen hergestellte Kieselsäure, gefällte Kieselsäure und Silicagel) und
anorganische Phosphate (Phosphate in Waschmitteln sowie in Nahrungs- und Futtermitteln).
II. 17 LVIC-S-Erzeugnisse unter den sogenannten „zur Veranschaulichung ausgewählten“
Beispielen werden in allgemeinerer Form in Kapitel 7 (Abschnitte 7.1 bis 7.17) behandelt:
Aluminiumfluorid (zwei Verfahrenswege: auf der Grundlage von Flussspat sowie von Fluorkieselsäure),
Calciumcarbid (ein elektrothermisches Hochtemperaturverfahren auf der Grundlage von Kalk und Kohlenstoff)
Schwefelkohlenstoff (Methan-Prozess, auf der Grundlage der Reaktion von Schwefel mit Erdgas),
Eisenchlorid (prozess-integriertes Verfahren bei der Herstellung von TiO2 im Chlorid- Prozess),
Eisensulfat und verwandte Erzeugnisse (Nebenerzeugnisse bei der Herstellung von TiO2 im Sulfat-Prozess),
Bleioxid (Verfahren zur Herstellung von Bleimennige und Bleiglätte aus reinem Blei), Magnesiumverbindungen (Magnesiumchlorid und Magnesiumoxid hergestellt im Nassverfahren),
Natriumsilicat (Herstellung von Wasserglas durch Schmelzen und Hydrothermalverfahren), Siliciumcarbid (ein elektrochemisches Hochtemperaturverfahren auf der Grundlage von Quarzsand und Kohlenstoff),
Zeolithe (Verfahren zur Herstellung synthetischer Aluminiumsilicate einschließlich der Zeolithe A und Y),
Calciumchlorid (Herstellungsverfahren in Verbindung mit Soda und Magnesium sowie mit HCl-CaCO3),
gefälltes Calciumcarbonat (Herstellung durch die Reaktion von Calciumhydroxid mit CO2), Natriumchlorat (hergestellt durch die Elektrolyse einer wässerigen Natriumchloridlösung), Natriumperborat (hergestellt durch die Reaktion von Borax und NaOH sowie durch die Reaktion mit H2O2),
Natriumpercarbonat (hergestellt durch Kristallisation und durch Sprühgranulation),
Natriumsulfit und verwandte Erzeugnisse (Familie der durch die Reaktion von SO2 mit Alkalien hergestellten Natriumerzeugnisse) und
Zinkoxid (im direkten Verfahren, in fünf indirekten Verfahren und im chemischen Prozess).
Dieses Dokument ist im Wesentlichen wie folgt gegliedert:
Die Zusammenfassung enthält knappe Informationen zu den wichtigsten Ergebnissen der einzelnen Kapitel dieses Dokuments.
Im Vorwort werden die Bedeutung und die Zielsetzungen dieses Dokuments sowie die vorgesehene Verwendung erläutert.
Im Abschnitt „Geltungsbereich des Dokuments“ werden der Umfang der Arbeiten in der Technischen Arbeitsgruppe (TAG) sowie die Gliederung dieses Dokuments beschrieben.
Kapitel 1 enthält eine allgemeine Beschreibung der LVIC-S-Industrie, deren Potenziale sowie der Merkmale der Industrie.
Kapitel 2, 3, 4, 5 und 6 werden fünf Kernerzeugnisse der LVIC-S-Industrie beschrieben.
Die BVT zu den einzelnen Kernerzeugnissen werden jeweils in einem eigenen Kapitel erläutert.
Kapitel 7 werden 17 zur Veranschaulichung ausgewählte Verfahrensgruppen der LVIC-S- Industrie erläutert; in einem eigenen Abschnitt werden jeweils BVT zu den zur Veranschaulichung ausgewählten Verfahren behandelt.
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 iii Kapitel 8 beschäftigt sich mit allgemeinen Minderungsmaßnahmen in der LVIC-S- Industrie.
Kapitel 9 enthält eine Beschreibung in der Entwicklung befindlicher Verfahren in der LVIC-S-Industrie.
Kapitel 10 enthält abschließende Bemerkungen zu diesem Dokument.
Im Literaturverzeichnis werden die wichtigsten Informationsquellen genannt, die bei der Erstellung dieses Dokuments herangezogen wurden.
Im Glossar sind Fachbegriffe und Abkürzungen zusammengestellt, um dem Leser die Arbeit mit dem Dokument zu erleichtern.
Die Anhänge enthalten ergänzende Informationen zu diesem Dokument. Dies gilt insbesondere für
o Anhang 3 (Gute Umweltpraxis in der LVIC-S-Industrie).‟.
Da als wesentlich erachtet wurde, dass auch nur teilweise vorhandene oder unvollständige Informationen zu den LVIC-S-Erzeugnissen nicht verloren gehen, wurde das Dokument
„Additional information submitted during the information exchange on LVIC-S industry“
erstellt; dieses Dokument ist über die EIPPCB-Website (http://eippcb.jrc.es) zugänglich und enthält nur teilweise vorhandene Daten und Informationen zu neun „zur Veranschaulichung ausgewählten“ LVIC-S-Erzeugnissen, die als Grundlage für Schlussfolgerungen in Bezug auf BVT nicht verwendet werden konnten: 1. Aluminiumchlorid; 2. Aluminiumsulfat;
3. Chromverbindungen; 4. Eisenchlorid; 5. Kaliumcarbonat; 6. Natriumsulfat; 7. Zinkchlorid;
8. Zinksulfat und 9. Natriumbisulfat.
Das Dokument „Additional Information …“ wurde keiner Gegenprüfung unterzogen, und die Informationen in diesem Dokument wurden weder von der TAG noch von der Europäischen Kommission überprüft oder unterstützt; ist wird jedoch davon ausgegangen, dass diese nur teilweise vorhandenen Informationen zur Revision der vier BVT-Merkblätter zur anorganischen chemischen Industrie herangezogen werden können.
Kapitel 1 – Allgemeine Informationen zur LVIC-S-Industrie
Die chemische Industrie in der EU wächst um etwa 50 % stärker als die Gesamtwirtschaft in der EU; dem Wachstum der gesamten chemischen Industrie in der EU (3,1 %) stehen jedoch unterschiedliche Wachstumsraten in den einzelnen Sektoren gegenüber, wobei das geringste Wachstum im Bereich der anorganischen Grundchemikalien zu verzeichnen ist (0,2 %).
Der Anteil der EU an der weltweiten Chemikalienproduktion ist rückläufig. Die Dynamik der chemischen Industrie beruht aber nicht nur auf ihrem Wachstum, sondern auch auf dem raschen technologischen Wandel als einem der herausragenden Merkmale der Branche.
Die chemische Industrie beliefert alle Bereiche der Wirtschaft, und die chemische Industrie in der EU ist gleichzeitig Hauptlieferant und Hauptkunde. In den Prozessketten werden Chemikalien nämlich in zahlreichen Verarbeitungsstufen benötigt. Bei der Herstellung von Grundchemikalien kommen nicht nur die Vorteile eines Großbetriebes zum Tragen, sondern auch die größere Effizienz hochintegrierter Industriekomplexe im Vergleich zu Einzelanlagen.
Die LVIC-S-Industrie ist eine der Hauptsäulen der gesamten chemischen Industrie in der EU.
Ohne diese durch ein verhältnismäßig geringes Produktionswachstum gekennzeichnete und in gewisser Weise ausgereifte Branche wäre in der gesamten Wirtschaft die erforderliche Grundversorgung unmöglich.
Aus der folgenden Tabelle gehen die Produktionszahlen der Kernerzeugnisse in der europäischen LVIC-S-Industrie hervor:
Zusammenfassung
iv August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - LVIC-S-Erzeugnis EU-Kapazität Weltmarktanteil Anlagenanzahl Kapazitätsspanne
Soda 7700 kt/Jahr 18 % 14 160 – 1020 kt/Jahr
Titandioxid 1500 kt/Jahr 37 % 20 30 – 130 kt/Jahr
Industrieruß 1700 kt/Jahr 21 % 22 10 – 120 kt/Jahr
Synthetische
amorphe Kieselsäure 620 kt/Jahr 30 % 18 12 – 100 kt/Jahr
Anorganische Phosphate
3000 kt/Jahr (*)
48 % 26 (**) 30 – 165 kt/Jahr (***)
(*)Ungefähre Angaben; (**) Anlagen zur Herstellung von Phosphaten für Waschmittel, Nahrungs- und Futtermittel;
(***) Phosphate für Waschmittel
Von den insgesamt ermittelten 100 LVIC-S-Werken zur Herstellung von Kernerzeugnissen befinden sich 21 in Deutschland, 10 im Vereinigten Königreich, 9 in Frankreich, 7 in Spanien, 6 in den Niederlanden und 5 jeweils in Belgien, Italien und Polen. Österreich, die Tschechische Republik, Finnland, Ungarn, Norwegen, Portugal, Slowenien und Schweden verfügen jeweils über weniger als 5 Werke. In Dänemark, Griechenland, Irland, Luxemburg, der Slowakei, Litauen, Lettland und Estland befinden sich keine Werke zur Herstellung von Kernerzeugnissen.
Außerdem werden in EU-25 über 300 Anlagen zur Herstellung der „zur Veranschaulichung ausgewählten“ LVIC-S-Erzeugnisse gemeldet; es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass in der EU der LVIC-S-Industrie etwa 400 Anlagen mit sehr unterschiedlichen Kapazitäten und zahlreichen Produktionsprozessen zuzuordnen sind.
Kapitel 2 – Soda
Soda ist ein grundlegender Ausgangsstoff für die Glas- und Waschmittelindustrie sowie Branchen der chemischen Industrie. Daher kommt der Soda-Produktion im europäischen als auch im globalen Rahmen eine strategische Bedeutung zu.
Da Europa nicht über eigene Trona-Vorkommen verfügt, wird Soda in der EU nahezu ausschließlich im Solvay-Verfahren hergestellt unter Nutzung vor Ort verfügbarer Salzlauge und Kalksteinvorkommen der benötigten Beschaffenheit. Das Solvay-Verfahren wurde im 19.
Jahrhundert entwickelt. Zu dieser Zeit sind auch die ersten Sodawerke in Europa entstanden.
Die Werke wurden alle modernisiert und mehrfach technisch nachgerüstet, und die Kapazitäten der Werke wurden der steigenden Marktnachfrage angepasst.
Die europäischen Sodawerke erzielen eine Kapazität von über 15 Mio. Tonnen pro Jahr (davon die Hälfte in EU-25). An mehreren Standorten wurden den Sodawerken Anlagen zur Herstellung von Natriumbicarbonat angeschlossen.
Die Qualität der ausgewählten Ausgangserzeugnisse sowie die geographischen Standorte der Produktionsstätten haben unmittelbaren Einfluss auf Zusammensetzung, Menge und Behandlung der Abwässer. Die wesentlichen Umweltauswirkungen des Solvay-Verfahrens bestehen in der Freisetzung von CO2 in die Atmosphäre und in den wässerigen Emissionen in Verbindung mit den Abwässern der „Destillationsstufe“ des Verfahrens.
An manchen Standorten stellt die Einleitung der Abwässer nach der Destillation in Anbetracht der lang andauernden Prozesse zur Erzeugung von Soda und der Zusammensetzung der in der Destillationsstufe entstehenden Schlämme (anorganische Chloride, Carbonate, Sulfate, Alkalien, Ammoniak und suspendierte Feststoffe einschließlich Schwermetallen aus den Ausgangserzeugnissen) bei unsachgemäßer Handhabung ein erhebliches Umweltproblem dar.
Die in der Destillationsstufe entstehenden Schlämme werden entweder zur vollständigen Dispergierung unmittelbar in die aquatische Umwelt geleitet (in der Regel bei Sodawerken an
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 v der Küste), oder es erfolgt eine Flüssig-fest-Trennung (gewöhnlich bei Sodawerken im Binnenland), und die geklärte Flüssigkeit wird in ein Gewässer eingeleitet.
Bei der Ermittlung von BVT zur Herstellung von Soda im Solvay-Verfahren wurden die folgenden Faktoren als wesentlich für die Umweltauswirkungen erkannt:
eingeschränkte Wirkungsgrad des Solvay-Verfahrens, da ein chemisches Gleichgewicht schwer herzustellen ist; dies hat unmittelbare Bedeutung für die Umweltauswirkungen bei der Herstellung von Soda;
Einfluss der Beschaffenheit der verwendeten Ausgangserzeugnisse (einschließlich des Gehalts an Schwermetallen), insbesondere Kalkstein, für die Summe der Umweltauswirkungen bei der Erzeugung von Soda;
verhältnismäßig große Mengen an Abwässern, die aus dem Prozess in die aquatische Umwelt eingeleitet werden;
Anteil suspendierter Feststoffe in den Abwässern (einschließlich in den Ausgangserzeugnissen enthaltene Schwermetalle) sowie die in allen Sodawerken eingeschränkte Möglichkeiten zur Abtrennung dieser Feststoffe aus den Abwässern; die jeweils optimale Behandlung hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. An verschiedenen Standorten erfolgt die Einleitung jedoch unter vollständiger Dispergierung ohne jegliche Abtrennung suspendierter Feststoffe.
In Bezug auf BVT auf der Grundlage des Solvay-Verfahrens für Sodawerke in der EU-25 wurden 13 Schlussfolgerungen gezogen. Im Folgenden werden anerkannte Ergebnisse anhand von Beispielen erläutert, welche die Beweggründe für eine Verbesserung des Umweltschutzes in der Soda-Industrie veranschaulichen. Die Zahlen zu den BVT beziehen sich jeweils auf den Jahresdurchschnitt.
BVT 2
Der Gesamtverbrauch an Kalkstein bei der Beschickung der Anlage liegt im Bereich von 1,1-1,5 t pro Tonne Soda. An Standorten, an denen Kalkstein mit der erforderlichen Qualität nicht verfügbar ist (d.h. an denen der Kalkstein einen niedrigeren Carbonatgehalt aufweist, ein ungünstiges Brennverhalten zeigt und bröckelig beschaffen ist), müssen unter Umständen allerdings auch bis zu 1,8 t Kalkstein pro erzeugter Tonne Soda eingesetzt werden.
BVT 3
Auswahl von Kalkstein mit geeigneter Beschaffenheit:
hoher CaCO3-Gehalt, vorzugsweise 95-99 % (geringe Anteile an MgCO3, SiO2, SO3 und Al2O3+Fe2O3);
geeignete physikalische Eigenschaften des Kalksteins für das Verfahren (Partikelgröße, Härte, Porosität, Brennverhalten);
begrenzter Gehalt an Schwermetallen (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb und Zn) im zugekauften Kalkstein oder in dem aus eigenen Vorkommen geförderten Kalkstein.
Wenn Kalkstein aus minderwertigen Vorkommen mit einem Gehalt von 85-95 % CaCO3
verwendet wird und Kalkstein besserer Qualität nicht ohne weiteres verfügbar ist, liegen auch MgCO3, SiO2, SO3 und Al2O3+Fe2O3 in höheren Anteilen vor.
BVT 5
Optimierter Betrieb von Sodawerken mit dem Ziel, die prozessbedingten CO2-Emissionen auf einen Anteil von 0,2-0,4 t CO2 100 % pro Tonne erzeugter Soda zu begrenzen (durch integrierte Erzeugung von Soda mit raffiniertem Natriumbicarbonat am jeweiligen Standort können erheblich niedrigere Emissionswerte erreicht werden).
BVT 8
Die Menge des Abwassers, das aus der Destillationsstufe in ein örtliches Fließgewässer eingeleitet wird, liegt im Bereich 8,5-10,7 m3 Abwässer pro Tonne erzeugter Soda.
Zusammenfassung
vi August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - BVT 10
Auswirkungen von eingeleiteten Abwässern aus der Soda-Produktion (einschließlich suspendierter Feststoffe und entsprechender Schwermetalle) auf die aquatische Umwelt:
A. Wenn die Einleitung in die Meeresumwelt (je nach örtlichen Gegebenheiten in das Meer oder in das den Gezeiten ausgesetzte Mündungsgebiet eines Flusses) erfolgt, ist sicherzustellen, dass Feststoffe so dispergiert werden, dass sie sich nicht punktuell ablagern können und dass durch geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials in jedem Fall die Einleitung von Schwermetallen minimiert wird.
B. Wenn die Einleitung in ein Süßwasservorkommen erfolgt:
Minimierung der Schwermetallemissionen durch Einsatz mindestens eines der folgenden Verfahren:
Auswahl geeigneten Ausgangsmaterials, Abtrennung grober Feststoffe aus Abwässern, Ablagerung/Dispergierung – Absetzbecken, Ablagerung/Dispergierung – Untertageentsorgung.
Minimierung der Emissionen an suspendierten Feststoffen durch Einsatz mindestens eines der folgenden Verfahren (abhängig von der Beschaffenheit des aufnehmenden Gewässers):
Auswahl geeigneten Ausgangsmaterials, Abtrennung grober Feststoffe aus Abwässern, Ablagerung/Dispergierung – Absetzbecken, Ablagerung/Dispergierung – Untertageentsorgung.
Kapitel 3 – Titandioxid
Kapitel 3 über Titandioxid behandelt zwei in jeder Hinsicht unterschiedliche Verfahrenswege bei der Herstellung von TiO2-Pigmenten:
den Chlorid-Prozess (kontinuierlicher Prozessbetrieb unter Einsatz von Chlor) und
den Sulfat-Prozess (diskontinuierlicher Prozess-Betrieb, Einsatz von Abfallschwefelsäure)
In Kapitel 3 werden im Wesentlichen die folgenden Aspekte im Zusammenhang erörtert:
Abschnitt 3.1 – Allgemeine Informationen zur Titandioxid-Industrie Abschnitt 3.2 – Titandioxid – Chlorid-Prozess
Abschnitt 3.3 – Titandioxid – Sulfat-Prozess
Abschnitt 3.4 – Der Chlorid-Prozess und der Sulfat-Prozess im Vergleich Abschnitt 3.5 – Beste verfügbare Techniken zur Herstellung von Titandioxid.
In der Titandioxid-Industrie hat sich in den vergangenen Jahrzehnten eine dynamische Entwicklung vollzogen. Die Titandioxid-Industrie ist global ausgerichtet; etwa 1,5 Mio. t Titandioxid pro Jahr werden in der EU erzeugt. Etwa 30 % davon werden im Chlorid-Prozess hergestellt; der übrige Anteil wird im Sulfat-Prozess erzeugt.
In den letzten 20 Jahren hat die europäische TiO2-Industrie 1400 Mio. EUR in Maßnahmen zur Verbesserung des Umweltschutzes investiert. Entsprechende Ausgaben erfolgen seit den 70er Jahren und wurden infolge der Richtlinien zur Harmonisierung der TiO2-Produktion (78/176/EWG; 82/883/EWG und 92/112/EWG) verstärkt, in denen Mindeststandards für den Umweltschutz in der TiO2-Industrie verbindlich vorgeschrieben wurden. Gegenstand dieser Investitionen war vorrangig der Sulfat-Prozess, und nach Ansicht der TiO2-Industrie in der EU
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 vii unterscheiden sich moderne Sulfat-Prozesse und Chlorid-Prozesse hinsichtlich ihrer Umweltaspekte nur geringfügig.
Nach der Analyse von 12 „bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken“ für den Chlorid-Prozess und von 13 „bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken“ für den Sulfat-Prozess wird in diesem Dokument jedoch festgestellt, dass die neuen TiO2-Anlagen in der EU eher zum Chlorid-Prozess tendieren, da dieser eine höhere Energieeffizienz erzielt.
Wenn der Einsatz von Chlor auf ein Minimum beschränkt wird und Maßnahmen zur Minderung der Umweltrisiken beim Umgang mit Chlor und Titantetrachlorid getroffen werden (SEVESO- II- Richtlinie – Richtlinie 96/82/EG des Rates zur Beherrschung der Gefahren bei schweren Unfällen mit gefährlichen Stoffen), ist der Chlorid-Prozess in Anbetracht der insgesamt gegebenen Umweltauswirkungen in der EU zu bevorzugen. Angesichts der Verfügbarkeit von TiO2 als Ausgangsmaterial und gemäß den Ergebnissen der Lebenszyklusanalyse wird tatsächlich jedoch keiner dieser beiden Verfahrenswege als BVT anerkannt, und in diesem Dokument werden Schlussfolgerungen für beide Prozesse parallel beschrieben.
Bei der Bestimmung von BVT zur Herstellung von Titandioxid wurden die folgenden Punkte als wesentlich für die Umweltauswirkungen in diesem Sektor erkannt:
Umweltauswirkungen außerhalb der EU durch die Aufbereitung von Titanerzen vor der Herstellung von Titandioxid,
Maßnahmen zur Begrenzung des Umfangs, in dem Chlor im Chlorid-Prozess eingesetzt wird,
Maßnahmen zur Verwertung der in der Hydrolysestufe anfallenden Abfallschwefelsäure im Sulfat-Prozess,
erheblicher Energiebedarf bei beiden Prozessen, insbesondere im Sulfat-Prozess.
Bei der Herstellung von Titandioxid werden unterschiedliche Ausgangsmaterialien mit einem TiO2-Gehalt im Bereich von 44 bis 96 % eingesetzt. Im Chlorid-Prozess werden natürlich vorkommende TiO2-Erze oder synthetisch hergestelltes TiO2 verwendet; im Sulfat-Prozess können Titanschlacke und Titaneisen (Ilmenit) verwendet und einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Die wichtigste Schlussfolgerung der BVT für die TiO2-Industrie betrifft daher sowohl beim Chlorid-Prozess als auch beim Sulfat-Prozess die kostenwirksame Auswahl des Ausgangsmaterials, auf der Grundlage von z.B. Lebenszyklusanalysen mit möglichst geringen Anteilen an schädlichen Verunreinigungen, um den Verbrauch an Ausgangsmaterialien und Energie sowie das Abfallaufkommen zu reduzieren und eine möglichst geringe Belastung der Umwelt am Standort der TiO2-Werke zu gewährleisten.
Die Anwendung dieser grundlegenden BVT steht im Zusammenhang mit den Umweltauswirkungen, die noch vor der Verarbeitung im TiO2-Werk eintreten (Erzabbau und Anreicherung). Entsprechend sollten bei der Auswahl des TiO2-Ausgangsmaterials in jedem Fall ein integrierter Ansatz und ein in der Industrie bewährtes Verfahren gewählt werden, um insgesamt ein hohes allgemeines Niveau für den Schutz der Umwelt zu erreichen.
Die übermittelten Daten zu Verbrauch und Emissionsverhalten beziehen sich jeweils auf 1 t TiO2-Pigmente; da die erzeugten Pigmente jedoch unterschiedliche TiO2-Gehalte aufweisen und Daten pro Tonne TiO2 mit 100%iger Reinheit nicht verfügbar sind, gestalten sich quantitative Schlussfolgerungen zu BVT bei der Herstellung von Titandioxid problematisch.
Allerdings wurden zu BVT zwei quantitative Schlussfolgerungen bezüglich des Energiebedarfs beider Prozesse getroffen.
Chlorid-Prozess, BVT 13
Verbesserung der Gesamt-Energieeffizienz des Chlorid-Prozesses auf einen Bereich von 17-25 GJ/t TiO2-Pigmente (bei mit Volllast betriebenen Anlagen); der größte Anteil am Gesamtenergiebedarf entfällt auf die Endbehandlung (10-15 GJ/t TiO2-Pigmente). Dabei hängt
Zusammenfassung
viii August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - der Energiebedarf stark von den Merkmalen des jeweiligen Enderzeugnisses ab. Es wird von einem erhöhten Energiebedarf bei der Nassbehandlung und bei der Endbehandlung ausgegangen, wenn die Kundenspezifikationen eine geringere Partikelgröße des endgültigen Pigmenterzeugnisses vorsehen.
Sulfat-Prozess, BVT 17
Verbesserung der Gesamt-Energieeffizienz im Sulfat-Prozess (bei mit Volllast betriebenen Werken) auf einen Bereich von 23-41 GJ/t TiO2-Pigmente; dabei ist folgende Unterscheidung zu treffen:
1) 23 – 29 GJ/t TiO2-Pigmente bei Prozessen, in denen Schwefelsäure neutralisiert werden muss, und
2) 33 – 41 GJ/t TiO2-Pigmente bei Prozessen, bei denen Schwefelsäure aufkonzentriert wird.
Da in der TiO2-Industrie in der gesamten EU Systeme zur Neutralisierung und/oder Aufkonzentration der Säure unterschiedlich kombiniert werden, sind die unter 1) und 2) genannten extremen Spannen nur als Anhaltspunkte für die Einschätzung der Gesamtenergieeffizienz des jeweiligen TiO2-Werks zu verstehen.
Auf die Endbehandlung entfällt ein großer Anteil des gesamten Energiebedarfs (im Bereich 10-15 GJ/t TiO2-Pigmente). Der Energiebedarf hängt erheblich von der Beschaffenheit des Enderzeugnisses ab. Es wird von einem erhöhten Energiebedarf bei der Endbehandlung ausgegangen, wenn die Kundenspezifikationen eine geringere Partikelgröße des endgültigen Pigmenterzeugnisses vorsehen. Eine wirksamere Sulfatabtrennung aus den Abwässern erfordert einen höheren Energieeinsatz.
In diesem Dokument werden zu beiden Prozessen BVT-assoziierte Emissionswerte für Freisetzungen in die Atmosphäre und in Gewässer festgelegt (insbesondere die BVT- assoziierten Emissionswerte für Schwermetallemissionen in Gewässer).
Kapitel 4 – Industrieruß
Etwa 65 % des weltweiten Verbrauchs an Industrieruß entfällt auf die Herstellung von Reifen und Reifenerzeugnissen für Kraftfahrzeuge und andere Fahrzeuge. Etwa 30 % der Produktion wird für sonstige Gummierzeugnisse verwendet, und der übrige Anteil wird für die Herstellung von Kunststoffen, Druckfarben, Lacke, Papier und sonstige Anwendungen benötigt.
Die weltweit verfügbare Kapazität beläuft sich derzeit auf etwa 8 Mio. Tonnen pro Jahr; dieser Kapazität steht ein Jahresbedarf von 6 Mio. Tonnen Industrieruß gegenüber. Diese Menge wird von mehr als 150 Rußwerken in 35 Ländern erzeugt. 1,7 Mio. t davon werden in 22 Werken in 12 Mitgliedstaaten der EU-25 hergestellt.
Gemische gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe sind die bevorzugten Ausgangsmaterialien für die Erzeugung von Industrieruß. Da mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen geringere Erträge erzielt werden als mit aromatischen Kohlenwasserstoffen, werden vorwiegend Letztere eingesetzt.
Der Schwefelgehalt des Ausgangsmaterials zur Erzeugung von Industrieruß ist von wesentlicher Bedeutung für die Bewertung der Umweltauswirkungen der europäischen Rußwerke.
Der wichtigste Prozess ist heute das Furnace-Ruß-Verfahren. In diesem Verfahren werden über 95 % der weltweiten Rußproduktion erzeugt. Nahezu sämtliche Gummisorten und ein erheblicher Anteil an Pigmentrußen werden inzwischen im Furnace-Ruß-Verfahren hergestellt.
Die Vorteile dieses kontinuierlichen Verfahrens liegen in der großen Flexibilität und in der höheren Wirtschaftlichkeit gegenüber anderen Prozessen. Die typische Produktionskapazität eines modernen Furnace-Ruß-Reaktors liegt bei etwa 2000 kg/h.
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 ix Bei der Ermittlung von BVT für die Rußindustrie wurden die folgenden wesentlichen Umweltaspekte berücksichtigt:
die Abhängigkeit der europäischen Rußindustrie von der Verfügbarkeit petrochemischer und carbochemischer Ausgangserzeugnisse mit einem bezogen auf den Wasserstoffanteil hohen Kohlenstoffgehalt und einem hohen Anteil an aromatischen Komponenten, mit denen die höchsten Erträge erzielt werden und die geringere Umweltauswirkungen haben;
der Schwefelgehalt der zur Rußherstellung verwendeten Ausgangserzeugnisse und dessen Auswirkungen auf die SOX-Emissionen in die Umgebungsluft;
der in der europäischen Rußindustrie eingesetzte moderne Furnace-Prozess, der hohe Durchsätze im Werk ermöglicht; die unter dem Umweltaspekt besonders typischen Merkmale dieses Prozesses sind die hohe Energieintensität und die Emissionen an NOX, SOX und Staub in die Umgebungsluft;
die prozessintegrierten Maßnahmen einschließlich der primären Maßnahmen zur Reduzierung des NOX- und SOX-Ausstoßes und der Verbrennung von Prozessgas (Tailgas) unter Rückgewinnung von Energie, gefolgt von möglichen End-of-Pipe-Maßnahmen zur Senkung der NOX-, SOX- und Staubemissionen in die Umgebungsluft, um die Umweltauswirkungen der Rußherstellung in EU-25 zu mindern.
In Bezug auf BVT für Rußwerke in der EU-25, die das Furnace-Verfahren einsetzen, wurden verschiedene Schlussfolgerungen zur Verwendung von Ausgangsmaterialien mit niedrigem Schwefelgehalt, zum Rußanteil im gefilterten Tailgas und beim Abfackeln sowie zu den NOX- und Staubemissionen gezogen.
Am aufschlussreichsten davon ist das Vorgehen bei der Ermittlung von BVT betreffend den Schwefelgehalt der Ausgangsmaterialien der Industrieruß-Herstellung, das schließlich zur Beschreibung der folgenden BVT geführt hat:
BVT 1
Verwendung von Ausgangsmaterialien mit niedrigem Schwefelgehalt: Die Verwendung primärer Ausgangsmaterialien mit niedrigem Schwefelgehalt (0,5-1,5 % im Jahresdurchschnitt);
die entsprechenden spezifischen BVT-assoziierten Emissionswerte liegen bei 10-50 kg SOX (als SO2) pro Tonne Gummiruß (Jahresdurchschnitt); diese Werte können erzielt werden, wenn als sekundäres Ausgangsmaterial Erdgas eingesetzt wird. Alternativ können andere flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
Bei der Herstellung von Spezialrußen (Pigmentruß mit großer BET-Oberfläche) sind höhere Emissionen zu erwarten.
Kapitel 5 – Synthetische amorphe Kieselsäure
Synthetische amorphe Kieselsäure wird entweder im thermischen Verfahren (durch Hochtemperatur-Hydrolyse von Chlorsilanen – pyrogen hergestellte Kieselsäure) oder in einem Nassverfahren (Ausfällen einer Wasserglaslösung mit Säuren – gefällte Kieselsäure und Silicagel) hergestellt und für zahlreiche Anwendungen eingesetzt (Kunstharze, Kunststoffe, Gummi, Kosmetika, Nahrungsmittelzusätze und Arzneimittel, Füllstoffe und Antiklumpmittel).
Bei der Ermittlung von BVT für die Herstellung synthetischer amorpher Kieselsäuren wurden die folgenden wesentlichen Umweltaspekte berücksichtigt:
Bei der Herstellung synthetischer pyrogener amorpher Kieselsäure besteht der entscheidende Umweltaspekt in einer Reduzierung der Chlor-Emissionen durch Anwendung prozess-integrierter Maßnahmen (Einspritzen von Wasserstoff, Einspritzen von Methan und Wasserstoff, Verbrennung), der anschließenden Abtrennung des verbliebenen Chlorwasserstoffs einschließlich des Einsatzes eines end-of-pipe-Wäschers zur Entfernung des restlichen Chlors aus den Abgasen sowie der Behandlung des entstehenden Natriumhypochlorits mit Wasserstoffperoxid oder katalytischer Umwandlung zu Natriumchlorid.
Zusammenfassung
x August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - Bei der Herstellung von synthetischer amorpher gefällter Kieselsäure und bei der Herstellung von Silicagel besteht der wichtigste Umweltaspekt in der richtigen Auswahl und Anwendung von Verfahren zur Flüssig-fest-Trennung und zur Trocknung der Kieselsäure, um Energie zu sparen und die entsprechenden CO2-, SOX- und NOX- Emissionen in die Umgebungsluft zu reduzieren.
Kapitel 6 – Anorganische Phosphate
Dieses Dokument behandelt die Herstellung von drei Gruppen anorganischer Phosphate:
Phosphate zur Herstellung von Waschmitteln, insbesondere Natriumtripolyphosphat (STPP),
Phosphate zur Herstellung von Nahrungsmitteln (Lebensmittel- und Arzneimittel- Zusatzstoffe), insbesondere Natriumtripolyphosphat (STPP), und
Phosphate zur Herstellung von Futtermitteln (Futtermittel-Zusatzstoffe), insbesondere Dicalciumphosphat (DCP).
Bei der Ermittlung von BVT für die Herstellung anorganischer Phosphate wurden die folgenden wesentlichen Umweltaspekte berücksichtigt:
Anorganische Phosphate werden aus Phosphatgestein gewonnen. Je nach Qualität des Gesteins und Vorbehandlung (Reinigung) der in zwischengeschalteten Stufen eingesetzten Phosphorsäure ergeben sich unterschiedliche Umweltauswirkungen und auch ganz unterschiedliche medienübergreifende Auswirkungen. Differenzierte Vergleiche sind schwierig, da Daten zur Reinigung flüssiger Phosphorsäure, die nicht in Prozessen zur Herstellung von Düngemitteln eingesetzt wird, nur in sehr beschränktem Umfang existieren.
(Diese Prozessstufe liegt außerhalb des Geltungsbereichs dieses Dokuments.)
Bei STPP zur Herstellung von Waschmitteln unter Verwendung von Rohphosphorsäure sind im Wesentlichen zwei Umweltaspekte von Bedeutung: in der Nassstufe des Prozesses verbackener Gips und sonstige Verunreinigungen der verwendeten Ausgangsmaterialien und in der Trockenstufe die anfallenden Fluoremissionen, die P2O5-Tröpfchen und der STPP-Staub.
Bei STPP für die Herstellung von Nahrungs- und Waschmitteln auf der Grundlage gereinigter Phosphorsäure für die Nassstufe, die nicht zur Herstellung von Düngemitteln vorgesehen ist, gehen die wichtigsten Umweltauswirkungen von der vorgelagerten Nassstufe der Säurereinigung aus. Auch in der Trockenstufe des STPP-Prozesses sind vor allem Fluoremissionen sowie P2O5-Tröpfchen und Staub problematisch.
Bei DCP zur Herstellung von Futtermitteln unter Verwendung gereinigter und nicht für die Erzeugung von Düngemitteln vorgesehener flüssiger Phosphorsäure gehen die wichtigsten Umweltauswirkungen von der der Säurereinigung vorgelagerten Nassstufe aus. Die wesentlichen Auswirkungen in der Trockenstufe des DCP-Prozesses bestehen in den Staubemissionen in die Umgebungsluft und im Phosphoreintrag in Gewässer. Beim Salzsäure-Prozess liegen die wesentlichen Probleme in den Staubemissionen sowie in den HCl-Emissionen in die Umgebungsluft, im Phosphoreintrag in Gewässer und in den entstehenden Feststoffabfällen.
Kapitel 7 – „Zur Veranschaulichung ausgewählte“ LVIC-S-Erzeugnisse
Gegenstand von Kapitel 7 sind insgesamt 17 „zur Veranschaulichung ausgewählte“ LVIC-S- Erzeugnisse, die in diesem Dokument allerdings weniger ausführlich behandelt werden als die LVIC-S-Kernerzeugnisse.
Aus Platzgründen sowie in Anbetracht der Ausführlichkeit von Kapitel 7 (über 240 Seiten) ist es hier nicht möglich, in kurzer Form Stellung zu allen Prozessen bei der Herstellung der „zur Veranschaulichung ausgewählten“ LVIC-S-Erzeugnisse sowie zu den analysierten „bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken“ und zu den einzelnen Schlussfolgerungen bezüglich der BVT in diesem Kapitel zu nehmen.
Zusammenfassung
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 xi Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass in Schlussfolgerungen zu den BVT für die „zur Veranschaulichung ausgewählten“ Erzeugnisse insgesamt 126 beste verfügbare Techniken ermittelt wurden.
Es wurde versucht, Gemeinsamkeiten in den Vorschlägen zu BVT in Verbindung mit diesen 17 LVIC-S-Erzeugnissen zu bestimmen. Abgesehen von einigen Gemeinsamkeiten hinsichtlich Verfahren zur Minderung der Staubbelastung wurden für diese Gruppe jedoch keine allgemeinen Schlussfolgerungen gezogen.
Kapitel 8 – Allgemeine Minderungsmaßnahmen in der LVIC-S-Industrie
Gemäß den Erwägungen in Anhang IV der IVU-Richtlinie, die bei der Bestimmung bester verfügbarer Techniken zu berücksichtigen sind, beinhaltet Kapitel 8 Informationen zu den Quellen von Emissionen in die Umgebungsluft sowie zu Verfahren zur Reduzierung der Emissionen in die Luft und in Gewässer und zum Aufkommen an festen Abfallstoffen in der LVIC-S-Industrie. Anschließend werden die Instrumente des Umweltmanagements und schließlich die bestehen verfügbaren Techniken im Bereich des Umweltmanagement beschrieben. In engem Zusammenhang mit Kapitel 8 steht Anhang 3, der sich mit guter Umweltpraxis (GEP = Good Environmental Practices) in Verbindung mit Technologie, Konstruktion, Wartung und Betrieb von Anlagen sowie in Bezug auf entsprechende Umweltschutzmaßnahmen und die Stilllegung von Anlagen in der LVIC-S-Industrie beschäftigt.
Kapitel 9 – In Entwicklung befindliche Techniken in der LVIC-S-Industrie
Die Überprüfung der zurzeit in der LVIC-S-Industrie verfügbaren Techniken ergab, dass über in Entwicklung befindliche Techniken wenig bekannt ist. Die in diesem Dokument beschriebenen Innovationen und in Entwicklung befindlichen Techniken beziehen sich auf die Produktion von Soda, Titandioxid, Industrieruß und Siliciumcarbid.
Kapitel 10 – Abschließende Bemerkungen
Das Kapitel „Abschließende Bemerkungen“ enthält Hintergrundinformationen zur Auftaktsitzung zum Thema LVIC-S, zu den wichtigsten Etappen bei der Erstellung des Dokuments und zum Maß an Übereinstimmung über die in den prozessbezogenen Kapiteln 2 bis 7 vorgeschlagenen BVT und die vorgeschlagenen allgemeinen BVT für die LVIC-S- Industrie. Außerdem beinhaltet Kapitel 10 Empfehlungen zu weiteren Untersuchungen und zur Erfassung weiterer Informationen zu LVIC-S sowie Empfehlungen zur Aktualisierung dieses Dokuments.
Die Europäische Gemeinschaft initiiert und fördert durch ihre FTE-Programme eine Reihe von Vorhaben, die saubere Techniken und Managementstrategien betreffen. Diese Vorhaben können einen wichtigen Beitrag zu künftigen Überarbeitungen des BVT-Merkblatts leisten. Die Leser werden daher gebeten, das Europäische Büro für integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (EIPPCB) über etwaige Forschungsergebnisse zu unterrichten, die im Hinblick auf dieses Dokument relevant sind (siehe auch Vorwort).
Vorwort
xii August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere -
VORWORT
1. Status des Dokuments
Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Hinweise auf „die Richtlinie“ im vorliegenden Dokument auf die Richtlinie 96/61/EG des Rates über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung. Die Richtlinie gilt unbeschadet gemeinschaftsrechtlicher Vorschriften zu Gesundheitsschutz und Sicherheit am Arbeitsplatz;
dies trifft daher auch auf dieses Dokument zu.
Dieses Dokument ist Teil einer Reihe, in der die Ergebnisse eines Informationsaustauschs zwischen den EU-Mitgliedstaaten und der betroffenen Industrie über beste verfügbare Techniken (BVT), die damit verbundenen Überwachungsmaßnahmen und die Entwicklungen auf diesem Gebiet vorgestellt werden. Es wird von der Europäischen Kommission gemäß Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie veröffentlicht und muss daher gemäß Anhang IV der Richtlinie bei der Festlegung der “besten verfügbaren Techniken” berücksichtigt werden.
2. Rechtliche Pflichten aufgrund der Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung und Definition der BVT
Um dem Leser das Verständnis des Rechtsrahmens für die Erarbeitung des vorliegenden Dokuments zu erleichtern, werden im Vorwort die wichtigsten Bestimmungen der Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung beschrieben und der Begriff „beste verfügbare Techniken“ definiert. Diese Beschreibung muss zwangsläufig unvollständig sein und dient ausschließlich der Information. Sie hat keine rechtlichen Konsequenzen und ändert oder präjudiziert in keiner Weise die geltenden Bestimmungen der Richtlinie.
Ziel der Richtlinie ist die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung, die durch die im Anhang I aufgeführten Tätigkeiten verursacht wird, damit insgesamt ein hohes Umweltschutzniveau erreicht wird. Die Rechtsgrundlage der Richtlinie bezieht sich auf den Umweltschutz. Bei ihrer Umsetzung sollten auch die anderen Ziele der Gemeinschaft wie die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie berücksichtigt werden, so dass sie zu einer nachhaltigen Entwicklung beiträgt.
Im Einzelnen sieht sie ein Genehmigungsverfahren für bestimmte Kategorien industrieller Anlagen vor und verlangt sowohl von den Betreibern als auch von den Aufsichtsbehörden einen integrierten, ganzheitlichen Ansatz bei der Bewertung des Umweltverschmutzungs- und Verbrauchspotenzials der Anlage. Das Gesamtziel dieses integrierten Konzepts muss darin bestehen, das Management und die Kontrolle der industriellen Prozesse so zu verbessern, dass ein hohes Schutzniveau für die Umwelt insgesamt sichergestellt wird. Von zentraler Bedeutung für dieses Konzept ist der in Artikel 3 vorgegebene Grundsatz, dass die Betreiber alle geeigneten Vorsorgemaßnahmen gegen Umweltverschmutzungen treffen sollten, insbesondere durch den Einsatz der besten verfügbaren Techniken, mit deren Hilfe sie ihre Leistungen im Hinblick auf den Umweltschutz verbessern können.
Der Begriff „beste verfügbare Techniken“ wird in Artikel 2 Absatz 11 der Richtlinie definiert als „der effizienteste und fortschrittlichste Entwicklungsstand der Tätigkeiten und entsprechenden Betriebsmethoden, der spezielle Techniken als praktisch erscheinen lässt, grundsätzlich als Grundlage für die Emissionsgrenzwerte zu dienen, um Emissionen in und Auswirkungen auf die gesamte Umwelt allgemein zu vermeiden oder, wenn dies nicht möglich ist, zu vermindern.“ Weiter heißt es in der Begriffsbestimmung in Artikel 2 Absatz 11:
„Techniken“ beinhalten sowohl die angewandte Technologie als auch die Art und Weise, wie die Anlage geplant, gebaut, gewartet, betrieben und stillgelegt wird.
Vorwort
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 xiii Als „verfügbar“ werden jene Techniken bezeichnet, die in einem Maßstab entwickelt sind, der unter Berücksichtigung des Kosten/Nutzen-Verhältnisses die Anwendung unter in dem betreffenden industriellen Sektor wirtschaftlich und technisch vertretbaren Verhältnissen ermöglicht, gleich, ob diese Techniken innerhalb des betreffenden Mitgliedstaats verwendet oder hergestellt werden, sofern sie zu vertretbaren Bedingungen für den Betreiber zugänglich sind.
Als „beste“ gelten jene Techniken, die am wirksamsten zur Erreichung eines allgemein hohen Schutzniveaus für die Umwelt insgesamt sind.
Anhang IV der Richtlinie enthält eine Liste von „Punkten, die bei Festlegung der besten verfügbaren Techniken im Allgemeinen wie auch im Einzelfall zu berücksichtigen sind ... unter Berücksichtigung der sich aus einer Maßnahme ergebenden Kosten und ihres Nutzens sowie des Grundsatzes der Vorsorge und Vermeidung“. Diese Punkte schließen jene Informationen ein, die von der Kommission gemäß Artikel 16 Absatz 2 veröffentlicht werden.
Die für die Erteilung von Genehmigungen zuständigen Behörden haben bei der Festlegung der Genehmigungsauflagen die in Artikel 3 definierten allgemeinen Prinzipien zu berücksichtigen.
Diese Genehmigungsauflagen müssen Emissionsgrenzwerte enthalten, die gegebenenfalls durch äquivalente Parameter oder technische Maßnahmen ergänzt bzw. ersetzt werden. Entsprechend Artikel 9 Absatz 4 der Richtlinie sind diese Emissionsgrenzwerte, äquivalenten Parameter und technischen Maßnahmen unbeschadet der Einhaltung der Umweltqualitätsnormen auf die besten verfügbaren Techniken zu stützen, ohne dass die Anwendung einer bestimmten Technik oder Technologie vorgeschrieben wird; hierbei sind die technische Beschaffenheit der betreffenden Anlage, ihr geografischer Standort und die jeweiligen örtlichen Umweltbedingungen zu berücksichtigen. In jedem Fall haben die Genehmigungsauflagen Vorkehrungen zur weitestgehenden Verminderung weiträumiger oder grenzüberschreitender Umweltverschmutzungen vorzusehen und ein hohes Schutzniveau für die Umwelt insgesamt zu sichern.
Gemäß Artikel 11 der Richtlinie haben die Mitgliedstaaten dafür zu sorgen, dass die zuständigen Behörden die Entwicklungen bei den besten verfügbaren Techniken verfolgen oder darüber informiert sind.
3. Zielsetzung des Dokuments
Entsprechend Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie hat die Kommission „einen Informationsaustausch zwischen den Mitgliedstaaten und der betroffenen Industrie über die besten verfügbaren Techniken, die damit verbundenen Überwachungsmaßnahmen und die Entwicklungen auf diesem Gebiet“ durchzuführen und die Ergebnisse des Informationsaustausches zu veröffentlichen.
Der Zweck des Informationsaustausches ist unter Erwägung 25 der Richtlinie erläutert, in der es heißt: „Die Entwicklung und der Austausch von Informationen auf Gemeinschaftsebene über die besten verfügbaren Techniken werden dazu beitragen, das Ungleichgewicht auf technologischer Ebene in der Gemeinschaft auszugleichen, die weltweite Verbreitung der in der Gemeinschaft festgesetzten Grenzwerte und der angewandten Techniken zu fördern und die Mitgliedstaaten bei der wirksamen Durchführung dieser Richtlinien zu unterstützen.“
Zur Unterstützung der unter Artikel 16 Absatz 2 vorgesehenen Maßnahmen hat die Kommission (GD Umwelt) ein Informationsaustauschforum (IEF) geschaffen, und mehrere technische Arbeitsgruppen wurden unter der Schirmherrschaft des IEF eingesetzt. Im Informationsaustauschforum und in den technischen Arbeitsgruppen sind, wie es Artikel 16 Absatz 2 vorschreibt, sowohl die Mitgliedstaaten als auch die Industrie vertreten.
In dieser Reihe von Dokumenten sollen der nach Artikel 16 Absatz 2 vorgeschriebene Informationsaustausch genau wiedergegeben und so der Genehmigungsbehörde Referenz-
Vorwort
xiv August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - Informationen zur Verfügung gestellt werden, die sie bei der Festlegung der Genehmigungsauflagen berücksichtigt. Diese einschlägigen Informationen über die besten verfügbaren Techniken machen diese Dokumente zu wertvollen Instrumenten zur Verbesserung des Umweltschutzes.
4. Informationsquellen
Dieses Dokument ist eine Zusammenfassung von Informationen aus verschiedenen Quellen, unter anderem der sachkundigen Angaben der zur Unterstützung der Kommission eingerichteten Arbeitsgruppen, die von den Dienststellen der Kommission geprüft wurden. Für alle Beiträge wird anerkennend gedankt.
5. Anleitung zum Verständnis und zur Benutzung des Dokuments
Die im vorliegenden Dokument enthaltenen Informationen sind als Unterstützung bei der Bestimmung der BVT in speziellen Fällen gedacht. Bei der Bestimmung der BVT und Festlegung der auf BVT gestützten Genehmigungsauflagen ist stets vom Gesamtziel, das heißt, einem insgesamt hohen Umweltschutzniveau, auszugehen.
Der verbleibende Teil des vorliegenden Abschnitts beschreibt die Art der Information, die in den einzelnen Kapiteln des Dokuments enthalten ist.
Wie im Kapitel “Geltungsbereich” dargestellt, ist dieses Dokument anders aufgebaut als die sonstigen BVT-Merkblätter. Nach Kapitel 1, welches allgemeine Informationen über den betreffenden Industriesektor und die industriellen Verfahren innerhalb dieses Sektors enthält, kommen fünf LVIC-S-Kernerzeugnis-Kapitel: Kapitel 2 – Soda, Kapitel 3 – Titandioxid (mit zwei unterschiedlichen Titandioxid-Verfahren: Chlorid- und Sulfat-Prozess), Kapitel 4 - Industrieruß, Kapitel 5 – Synthetische amorphe Kieselsäure, und Kapitel 6 – Waschmittel-, Nahrungsmittel- und Tierfutterphosphate. Kapitel 7 enthält Informationen zu 17 ausgewählten veranschaulichenden LVIC-S. Innerhalb der Kapitel 2 bis 7 sind die BVT-Standardkapitel wie folgt aufgebaut.
Die Abschnitte 1 und 2 eines jeden Kapitels enthalten allgemeine Informationen über den betreffenden Industriesektor und die industriellen Verfahren innerhalb dieses Sektors.
Abschnitt 3 eines jeden Kapitels enthält Daten und Angaben über die Emissions- und Verbrauchswerte bestehender Anlagen. Sie zeigen den Stand zum Zeitpunkt der Erarbeitung des Dokuments.
Abschnitt 4 eines jeden Kapitels beschreibt eingehender die Verfahren zur Emissionsverminderung und andere Techniken, die als die wichtigsten für die Bestimmung der BVT wie auch für die auf BVT basierenden Genehmigungsauflagen betrachtet werden.
Diese Informationen schließen die Verbrauchs- und Emissionswerte ein, die sich mit dem jeweiligen Verfahren erreichen lassen, einige Vorstellungen über die mit der jeweiligen Technik verbundenen Kosten und die medienübergreifenden Aspekte sowie Angaben über die Anwendbarkeit der Technik in Anlagen, die der IVU-Genehmigung unterliegen, z. B.
neue, bestehende, große oder kleine Anlagen. Verfahren, die allgemein als veraltet gelten, wurden nicht berücksichtigt.
Abschnitt 5 eines jeden Kapitels nennt die Verfahren und Emissionswerte, die im Allgemeinen den besten verfügbaren Techniken entsprechen. Dabei geht es darum, allgemeine Angaben zu den Emissions- und Verbrauchswerten bereitzustellen, die bei der Festlegung der BVT-gestützten Genehmigungsauflagen oder allgemein bindender Vorschriften gemäß Artikel 9 Absatz 8 als geeignete Referenz gelten können. Jedoch muss darauf hingewiesen werden, dass es sich in diesem Dokument nicht um Vorschläge für Emissionsgrenzwerte handelt. Bei der Festlegung der jeweiligen Genehmigungsauflagen sind lokale standortspezifische Faktoren wie die technischen Eigenheiten der betreffenden
Vorwort
Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere - August 2007 xv Anlage, ihr geografischer Standort und die örtlichen Umweltbedingungen zu berücksichtigen. Ferner ist bei bestehenden Anlagen die wirtschaftliche und technische Vertretbarkeit möglicher Modernisierungen zu beachten. Allein die Zielsetzung der Sicherung eines hohen Umweltschutzniveaus insgesamt fordert nicht selten ein Abwägen der einzelnen Auswirkungen auf die Umwelt, und diese Abwägungen sind oftmals von lokalen Erwägungen beeinflusst.
Obgleich im vorliegenden Dokument der Versuch unternommen wurde, einige dieser Aspekte aufzugreifen, ist eine umfassende Behandlung in diesem Rahmen nicht möglich. Somit sind die in Abschnitt 5 aufgeführten Verfahren und Zahlenwerte nicht notwendigerweise auf alle Anlagen anwendbar. Andererseits verlangt die Pflicht zur Sicherung eines hohen Umweltschutzniveaus einschließlich der Minimierung der weiträumigen oder grenzüberschreitenden Umweltverschmutzung, dass Genehmigungsauflagen nicht aus rein lokalen Erwägungen festgesetzt werden. Somit ist die vollständige Berücksichtigung der im vorliegenden Dokument enthaltenen Informationen durch die Genehmigungsbehörden von größter Bedeutung.
Da sich die besten verfügbaren Techniken mit der Zeit ändern, wird dieses Dokument gegebenenfalls überprüft und aktualisiert. Stellungnahmen und Vorschläge sind an das europäische IPPC-Büro beim Institute for Prospective Technological Studies mit folgender Anschrift zu senden:
Europäische Kommisssion
Institut für technologische Zukunftsforschung, Edificio Expo C/ Inca Garcilaso s/n
E-41092 Sevilla, Spanien
Telefon: +34 95 4488 284 Telefax: +34 95 4488 426
E-mail: JRC-IPTS-EIPPCB@cec.eu.int Internet: http://eippcb.jrc.es
xvi August 2007 Anorganische Grundchemikalien – Feststoffe und andere -
Best Available Techniques Reference Document on
Large Volume Inorganic Chemicals – Solids and Others (LVIC-S) Industry
EXECUTIVE SUMMARY _______________________ I PREFACE __________________________________ XII SCOPEXLVIII
1 GENERAL INFORMATION ON LARGE VOLUME INORGANIC CHEMICALS – SOLID AND OTHERS (LVIC-S) INDUSTRY ________ 1 1.1Overview of the European LVIC-S industry ___ 1 1.1.1The European chemical industry sector ___ 1 1.1.1.1 Profile of the chemical industry1 1.1.1.2 International trade _________ 4 1.1.1.3 Growth of the chemical industry4 1.1.1.4 Costs and prices ___________ 6 1.1.1.5 Energy ___________________ 6 1.1.1.6 Employment ______________ 7 1.1.1.7 Investment and R&D _______ 7 1.1.1.8 Sustainable development ____ 8 1.1.2Inorganic compounds _________________ 10 1.1.3Characteristics of the LVIC-S industry ___ 10 1.1.4Cornerstone and selected illustrative products in the scope of this document ____ 14 1.1.4.1 Main affiliations between
compounds within the LVIC-S industry _________________ 15 1.1.4.2 Main uses ________________ 15 1.1.4.3 Economic aspects _________ 15 1.1.5Production scale in the European LVIC-S
industry _____________________ 16 1.1.5.1 Soda ash _________________ 16 1.1.5.2 Titanium dioxide __________ 16 1.1.5.3 Carbon black _____________ 17 1.1.5.4 Synthetic amorphous silica _ 17 1.1.5.5 Inorganic phosphates ______ 17 1.1.5.5.1 Detergent phosphates __ 17 1.1.5.6 Production potential of the
LVIC-S industry in the EU-25 17 1.1.5.7 Distribution of the LVIC-S
plants in the EU-25 ________ 18 1.2Key LVIC-S production processes ___________ 20 1.2.1Soda ash with refined sodium bicarbonate 20 1.2.2Titanium dioxide _____________________ 20 1.2.2.1 The sulphate process _______ 20 1.2.2.2 The chloride process _______ 20 1.2.2.3 Wet treatment (coating) ____ 20 1.2.3Carbon black ________________________ 20 1.2.3.1 Post-treatment ____________ 21 1.2.4Synthetic amorphous silica _____________ 21 1.2.4.1 Synthetic amorphous pyrogenic
silica ____________________ 21 1.2.4.2 Synthetic amorphous
precipitated silica _________ 21 1.2.4.3 Silica gel _________________ 21 1.2.5Inorganic detergent, food and feed
phosphates ___________________ 21 1.2.5.1 Detergent and food phosphates
– sodium tripolyphosphate __ 21 1.2.5.2 Feed phosphates – dicalcium
phosphate ________________ 22 1.3Overview of environmental issues in the LVIC-S
industry ___________________________ 22 1.3.1Main raw materials ___________________ 22 1.3.2Secondary feedstock and energy _________ 23 1.3.3Use of water _________________________ 23
ZUSAMMENFASSUNG ___________________________________ I VORWORT ____________________________________________ XII GELTUNGSBEREICH ______________________________ XLVIII 1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN ZU ANORGANISCHEN
GRUNDCHEMIKALIEN – FESTSTOFFE UND ANDERE (LVIC-S)-INDUSTRIE ________________________________ 1 1.1Überblick über die europäische LVIC-S-Industrie ____________ 1 1.1.1Der Sektor der europäischen chemischen Industrie ________ 1 1.1.1.1 Profil der chemischen Industrie ____________ 1 1.1.1.2 Internationaler Handel ___________________ 4 1.1.1.3 Wachstum der chemischen Industrie ________ 4 1.1.1.4 Kosten und Preise ______________________ 6 1.1.1.5 Energie ______________________________ 6 1.1.1.6 Beschäftigung _________________________ 7 1.1.1.7 Investitionen, sowie F&E ________________ 7 1.1.1.8 Nachhaltige Entwicklung ________________ 8 1.1.2Anorganische Verbindungen ________________________ 10 1.1.3Merkmale der LVIC-S-Industrie _____________________ 10 1.1.4Kernerzeugnisse und zur Veranschaulichung ausgewählte
Produkte im Geltungsbereich dieses Merkblattes _ 14 1.1.4.1 Hauptververknüpfungen zwischen den
Produkten der LVIC-S-Industrie __________ 15 1.1.4.2 Hauptsächliche Anwendungsbereiche ______ 15 1.1.4.3 Wirtschaftliche Aspekte ________________ 15 1.1.5Produktionszahlen in der europäischen LVIC-S-
Industrie _________________________________ 16 1.1.5.1 Soda________________________________ 16 1.1.5.2 Titandioxid __________________________ 16 1.1.5.3 Industrieruß __________________________ 17 1.1.5.4 Synthetische amorphe Kieselsäure ________ 17 1.1.5.5 Anorganische Phosphate ________________ 17 1.1.5.5.1 Waschmittel-Phosphate ____________ 17 1.1.5.6 Herstellungspotenziale der LVIC-S-Industrie in
der EU-25 ___________________________ 17 1.1.5.7 Verteilung der LVIC-S-Anlagen
in der EU-25 _________________________ 18 1.2Kernerzeugnisse der LVIC-S Industrie ____________________ 20 1.2.1Soda mit veredeltem Natriumbicarbonat _______________ 20 1.2.2Titandioxid ______________________________________ 20 1.2.2.1 Der Sulfat-Prozess _____________________ 20 1.2.2.2 Der Chlorid-Prozess ___________________ 20 1.2.2.3 Nassbehandlung (Beschichtung) __________ 20 1.2.3Industrieruß _____________________________________ 20 1.2.3.1 Nachbehandlung ______________________ 21 1.2.4Synthetische amorphe Kieselsäure ____________________ 21
1.2.4.1 Synthetische amorphe pyrogene
Kieselsäure __________________________ 21 1.2.4.2 Synthetische amorphe gefällte
Kieselsäure __________________________ 21 1.2.4.3 Silicagel _____________________________ 21 1.2.5Anorganische Phosphate zur Herstellung von Waschmittel-,
Nahrungsmittel- und Futtermitteln _____________ 21 1.2.5.1 Phosphate zur Herstellung von Wasch- und
Nahrungsmitteln – Natriumtripolyphosphat _ 21 1.2.5.2 Phosphate zur Herstellung von Futtermittel –
Dicalciumphosphat ____________________ 22 1.3Überblick über Umweltprobleme der LVIC-S-
Industrie ______________________________________ 22 1.3.1Hauptrohstoffe ___________________________________ 22 1.3.2Sekundäre Einsatzstoffe und Energie __________________ 23 1.3.3Wasserverbrauch _________________________________ 23
