Ressourceneffizienz im verarbeitenden Gewerbe...Studie: Analytische Untersuchung zur...

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VDI ZRE Publikationen: Studien

Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz im verarbeitenden GewerbeApril 2015

Studie:

Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz

im verarbeitenden Gewerbe

Erstellt von:

Fraunhofer-Institut für

Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Nobelstr. 12

70569 Stuttgart

Autoren:

Elisabeth Dückert

Lorenz Schäfer

Ralph Schneider

Sylvia Wahren

Wir danken Herrn Prof. Dr.-Ing. Brüggemann

(Institut für Produktionstechnik,

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften)

für die fachliche Unterstützung

bei der Entstehung dieser Studie.

Fachliche Ansprechpartner:

Dr. Christof Oberender

Manuel Weber

Redaktion:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE)

Bertolt-Brecht-Platz 3

10117 Berlin

Tel. +49 30 27 59 506 0

Fax +49 30 27 59 506 30

www.ressource-deutschland.de

Titelbild: Anna Morich

Satz und Gestaltung: Anna Morich

Studie

Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz im verarbeitenden Gewerbe

5

I N HALTSVERZE I CHN I S

MANAGEMENT SUMMARY 10

1 H I NTERGRUND UND MOT I VAT I ON D ER STUD I E 12

1.1 Zielsetzung 13

1.2 Natürliche Ressourcen und Ressourceneffizienz 15

2 VORGEHENSWE I S E D ER UNTERSUCHUNG 18

2.1 Berücksichtigte Berichts- und Datenquellen 18

2.2 Entwicklung des Analysekonzepts 19

2.2.1 Identifizierung relevanter Projektberichte 20

2.2.2 Detailanalyse – Maßnahmencharakterisierung 25

2.2.3 Detailanalyse – Nutzendarstellung 26

2.2.4 Konzept zur Verdichtung und Auswertung der Daten 27

3 ERGEBN I SSE D ER UNTERSUCHUNG 31

3.1 Auswertung der Projektdokumentation zu Fertigungsverfahren

des Urformens 31

3.1.1 Ressourceneffizienz bei Fertigungsverfahren des Urformens 32

3.1.2 Ressourceneffizienz beim Aufschmelzen von Metallen und im

Metallguss 34

3.1.3 Ressourceneffizienz bei der Verarbeitung von Kunststoffen und

Gummi 47

3.2 Auswertung der Projektdokumentation zu Fertigungsverfahren

des Umformens 58

3.3 Auswertung der Projektdokumentation zur

Fertigungsverfahrenshauptgruppe des Trennens 68


Fertigungsverfahrenshauptgruppe des Fügens 78

3.5 Oberflächenbehandlung / Beschichten 86

6

3.5.1 Ansatzpunkte zur Senkung der Ressourcenbeanspruchung

in der Oberflächentechnik 87

3.5.2 Maßnahmen im Prozess Lackieren 88

3.5.3 Maßnahmen im Bereich des Galvanisierens 99


Fertigungsverfahrenshauptgruppe Stoffeigenschaften ändern 116

3.7 Auswertung der Projektdokumentation zu verfahrenstechnischen

Prozessen 120

3.7.1 Betrachtete verfahrenstechnische Prozesse 121

3.7.2 Ressourceneffizienzmaßnahmen bei verfahrenstechnischen

Prozessen 123

3.8 Auswertung der Projektdokumentation zur Organisation 159

4 VORSCHLAG ZUR VERBESSERUNG

DER DATENGRUNDLAGE DURCH D I E

PROJ EKTDOKUMENTAT I ON EN 167

4.1 Bewertung bestehender Projektdokumentationen 167

4.2 Anforderungen an die Projektdokumentation 172

5 ZUSAMMENFASSUNG 185

6 L I T ERATUR- UND QUELL ENVERZE I C HN I S 189

7 ANHANG I – VORSCHLAG FÜR

PROJ EKTBER I CHTSBLATT 196

7Abb i ld ungsverze i chn i s

ABB I LDUNGSVERZE I CHN I S

Abbildung 1: Unterteilung der natürlichen Ressourcen nach Entwurf VDI Richtlinie 4800 16

Abbildung 2: Grobablauf der Analyse und Auswertung 20

Abbildung 3: Übersicht zur Anzahl der Berichte in der tiefergehenden Analyse 23

Abbildung 4: Übersicht zu den Ausschlussgründen von Projekt berichten 24

Abbildung 5: Anzahl der Projektberichte in der Detailanalyse nach Themenkategorie 24

Abbildung 6: Abstraktes Prozessbild des Urformens 33

Abbildung 7: Darstellung des Aufwands und Nutzens ausgewählter Maßnahmen zur Verringerung des Ressourcenbedarfs im Metallguss 37

Abbildung 8: Darstellung des Aufwands und Nutzens ausgewählter Maßnahmen zur Verringerung des Ressourcen bedarfs beim Urformen von Produkten aus Kunststoffen und Gummi 50

Abbildung 9: Abstraktes Prozessbild des Umformens 58

Abbildung 10: Bewertung des Nutzens und Aufwands ausgewählter Maßnahmen im Bereich des Umformens 61

Abbildung 11: Abstraktes Prozessschaubild des Trennens 70

Abbildung 12: Abstraktes Prozessschaubild zum Fügen 79

Abbildung 13: Bewertung des Nutzens und Aufwands ausgewählter Maßnahmen im Bereich des Fügens 82

8 Tabe l lenverze i chn i s

TABELLENVERZE I CHN I S

Tabelle 1: Quellen der Projektberichte in der Analyse 19

Tabelle 2: Thematische Kategorisierung der Berichte gemäß Cleaner Production Germany 21

Tabelle 3: Maßnahmen im Prozess des Metallgusses und der Prozessperipherie 40

Tabelle 4: Maßnahmen bei der Verarbeitung von Kunststoffen und Gummi 52

Tabelle 5: Maßnahmen bei umformtechnischen Verfahren 64

Tabelle 6: Maßnahmen für die Verfahrenshauptgruppe Trennen 74

Tabelle 7: Maßnahmen für die Verfahrenshauptgruppe Fügen 84

Tabelle 8: Maßnahmen im Prozess Lackieren und der Prozessperipherie 90

Tabelle 9: Maßnahmen im Prozess Galvanisieren und der Prozessperipherie 101

Tabelle 10: Maßnahmen bei der Wärmebehandlung 118

Tabelle 11: Betrachtete verfahrenstechnische Prozesse kategorisiert nach Branchen und Anwendungsfelder 122

Tabelle 12: Ressourceneffizienzmaßnahmen bei der Herstellung organischer Grundchemikalien 127

Tabelle 13: Ressourceneffizienzmaßnahmen bei der Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien 131

Tabelle 14: Ressourceneffizienzmaßnahmen bei Raffinerien 138

9Tabe l lenverze i chn i s

Tabelle 15: Ressourceneffizienzmaßnahmen in der Papierherstellung 143

Tabelle 16: Ressourceneffizienzmaßnahmen in der Textilherstellung/Textilverarbeitung 148

Tabelle 17: Ressourceneffizienzmaßnahmen in der Metallindustrie 153

Tabelle 18: Ressourceneffizienzmaßnahmen in der Organisation 162

Tabelle 19: Anforderungen an die Projektdokumentation – Allgemeine Unternehmensdaten 175

Tabelle 20: Anforderungen an die Projektdokumentation – Projektcharakterisierung 176

Tabelle 21: Anforderungen an die Projektdokumentation – Beschreibung der Effizienzmaßnahme 178

Tabelle 22: Anforderungen an die Projektdokumentation – Quantifizierung der erreichten Ressourceneffizienz 182

10 Management Summary

MANAGEMENT SUMMARY

Natürliche Ressourcen effizienter zu nutzen, schont nicht nur die Umwelt sondern bietet Unternehmen auch die Möglichkeit ihre Kosten deutlich zu senken.

Im verarbeitenden Gewerbe stellen die Materialaufwendungen, also Material und Handelsware, mit einem Anteil von durch-schnittlich ca. 57 % des Gesamtumsatzes1 die größte Kosten-position dar. Eine verbesserte Ressourceneffizienz hilft daher die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen zu steigern und die Kostenrisiken aufgrund der Verknappung von Rohstoffen zu senken.

Obwohl viele – insbesondere große – Unternehmen sich bereits der Möglichkeiten der Ressourceneffizienz annehmen, sind exis-tierende Potenziale der Ressourceneffizienz bisher bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. In vielen Fertigungsbereichen werden neue Ansätze und Ideen zu Effizienzmaßnahmen benötigt. Seit langem unterstützen Förderprogramme und -projekte die Erforschung und praxisnahe Erprobung von technischen aber auch von organisatorischen Lösungen, um natürliche Ressourcen in der Produktion effizienter nutzen zu können. In Summe liegt daher eine Vielzahl von Projektberichten vor, die erfolgreiche Technologieentwicklungen und Maßnahmen sowie daraus resultie rende Einsparungen dokumentieren.

Die vorliegende Studie hat diese Berichte zu geförderten Ressourceneffizienzprojekten verschiedener Förderprogramme auf Bundes- und Landesebene zusammengetragen und diese auf Technologien und Maßnahmen sowie auf verfügbare quantitative Daten zur erzielten Ressourceneffizienz untersucht. Ziel war es, eine Übersicht zu durchgeführten Ressourceneffizienz-maßnahmen im verarbeitenden Gewerbe zu schaffen und auf Basis der Daten, die Möglichkeit einer Ableitung von Bench-marks zu betrachten. Insgesamt wurden 3.600 Berichte einer Grobanalyse unterzogen, von denen 290 in eine Detailanalyse eingingen.

1 Destatis (2013)

11Management Summary

Im Ergebnis liegt ein umfangreicher Katalog zu erfolgreichen Effizienzmaßnahmen für verschiedene Fertigungsverfahren, insbesondere zu Prozessen und Verfahren im Urformen (bspw. Metallguss, Kunststoffspritzguss), Umformen (bspw. Kalt- und Warmumformung), Trennen, Fügen, Beschichten (Galvanisieren und Lackieren) und Stoffeigenschaften ändern sowie zu chemischen Verfahren vor. Weitere Maßnahmen werden in der Produktionsperipherie, bspw. bei der Aufbereitung von Betriebs-stoffen, und im indirekten Umfeld bspw. bei Lagerung und Umgang mit Produktionsmaterial aufgezeigt. Diese Sammlung soll interessierten Unternehmen als Impuls dienen, konkrete Möglichkeiten der Ressourceneffizienz auszuloten und vergleich-bare Projekte anzustoßen.

Um künftig belastbare quantitative Daten aus den Projekt berich-ten zu gewinnen und Unternehmen Benchmarks zur Ressourcen-effizienz an die Hand zu geben, wurde zudem ein Vorschlag für eine entsprechende Dokumentation öffentlich geförderter Forschungs- und Entwicklungs- sowie Beratungsprojekten mit dem Ziel der Steigerung der Ressourceneffizienz erarbeitet. Diese soll den Fördermittelgebern und den Unternehmen eine transparente Ermittlung des Nutzens aus Unternehmenssicht (erreichte Ressourceneinsparung) und der hierzu erforderlichen unternehmerischen Aufwendungen (Investitionen) ermöglichen und kann ein Benchmarking positiv unterstützen.

12 H i nterg rund und Mot i vat i on der Stud i e

1 H I NTERGRUND UND MOT I VAT I ON DER STUD I E

Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt der weltweite Bedarf an Produkten und mit ihm der Verbrauch an natürlichen Ressourcen. Dem effizienten Umgang mit natürlichen Ressourcen kommt angesichts dieser Entwicklungen ein hoher Stellenwert zu. Natürliche Ressourcen sind wichtige Produktionsfaktoren. Rohstoffe wie metallische und nichtmetallische Mineralien, Öl oder Kohle aber auch Wasser, Luft, Boden / Fläche und biologische Vielfalt sind für unsere Wirtschaft unverzichtbar. Sie bilden die Grundlage unseres Wohlstands – aber sie sind auch endlich.

Industrien des verarbeitenden Gewerbes sind hierbei besonders ressourcenintensiv. Durchschnittlich ca. 57 % des Gesamt-umsatzes entfallen für Materialaufwendungen, also für Material und Handelsware2. Den Verbrauch an natürlichen Ressourcen zu reduzieren, bedeutet daher nicht nur die Umwelt zu entlasten sondern bietet auch die Möglichkeit, die Kosten maßgeblich zu senken. Die weltweit steigende Nachfrage nach natürlichen Ressourcen macht es zudem notwendig, nach alternativen Lösungen zu suchen, um die Versorgungssicherheit in einem – bezogen auf Technologierohstoffe – rohstoffarmen Land wie Deutschland zu gewährleisten. Die Ressourceneffizienz ist ein wichtiger Baustein, diesen Herausforderungen zu begegnen.

Sowohl auf europäischer als auch auf nationaler Ebene wurden daher Initiativen ins Leben gerufen, um das Bewusstsein für die Notwendigkeit einer effizienteren Nutzung von natürlichen Ressourcen zu stärken und zu fördern. Durch die Leitinitiative

„Ressourcen schonendes Europa“ und den „Fahrplan für ein ressourcen schonendes Europa“ hat die Europäische Kommission sowie das europäische Parlament, das Thema Ressourceneffizienz zu einem Bestandteil der europäischen Umwelt- und Wirtschafts-politik gemacht.

Mit dem „Deutschen Ressourceneffizienzprogramm“ (ProgRess) der Bundesregierung hat Deutschland 2012 ein strategisches Programm zur Steigerung der Ressourceneffizienz beschlossen. Neben dem Ausbau der Kreislaufwirtschaft, der Sicherung der

2 Destatis (2013)

13H i nte rg rund und Mot i vat i on der Stud i e

Rohstoffversorgung und der ressourceneffizienteren Gestaltung des Konsums liegt auch hier ein Fokus auf der Ressourcen-effizienz in der Produktion.

Auf Bundes- als auch auf Landesebene existieren hingegen schon seit längerer Zeit Programme und Initiativen, die Projekte für eine Verminderung der Umweltbelastung und zur effizienten Nutzung natürlicher Ressourcen unterstützen. Beispielhaft sind zu nennen: Das Umweltinnovationsprogramm des Bundes-ministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktor sicherheit (BMUB), go-effizient des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) auf Bundesebene, Förderungen der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, des Netzwerks produktions integrierter Umweltschutz PIUS mit Kooperationspartnern in verschiedenen Bundesländern.

Mittlerweile liegt daher eine Vielzahl an einzelnen Berich-ten zu Ressourceneffizienzprojekten vor. Sie dokumentieren ein breites Spektrum an Maßnahmen und stellen damit eine umfangreiche Wissensbasis dar. Daneben weisen die Projekt-berichte quantifizierte Erfolge aber auch Schwierigkeiten und Rahmenbedingungen von Ressourceneffizienzprojekten aus. Bisher wurden diese Berichte meist nur vereinzelt oder unter starkem Branchen fokus ausgewertet. Es lag daher nahe, die Projektberichte in der Gesamt schau zu betrachten und die Ergebnisse aufzuarbeiten.

1 .1 Zielsetzung

Vor diesem Hintergrund initiierte die VDI Zentrum Ressourcen-effizienz GmbH (VDI ZRE), das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landes-entwicklung die vorliegende Studie mit vier Zielen:

1. Analysekonzept Zunächst sollte ein Konzept entwickelt werden, das eine segmentierte Betrachtung von Prozessen in Produktionsabläufen ermöglicht. Hierzu waren sinnvolle Bereiche bzw. Teil-Prozesse in der innerbetrieblichen Wertschöpfungskette abzugrenzen, für die nachfolgend quantitative Benchmarks für den Verbrauch


verschiedene Ressourcen abgeleitet werden können. Zudem musste es das Konzept ermöglichen, vom Branchenbezug zu abstrahieren und zu prozess- bzw. verfahrensbezogenen Aus-sagen zu gelangen, um eine Übertragbarkeit der Ergebnisse zu erlauben.

2. Strukturierte DatenMithilfe dieses Konzepts galt es dann eine umfassende Analyse von Projektberichten aus verschiedenen Quellen durch zuführen. Außer den in den Berichten enthaltenen Sekundär daten sollten hierbei keine weiteren Primärdaten erhoben werden. Insbesondere sollten vorhandene Verbrauchsdaten zu Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen sowie zu Energieverbräuchen notiert und die zugehörigen Fertigungsverfahren und Teil prozesse vermerkt werden. Da für die Steigerung der Energieeffizienz im ver arbeitenden Gewerbe bereits viele unterschiedliche Handlungs hilfen vorliegen, sollte der Schwerpunkt der Analyse Projektberichten gelten, die sich hauptsächlich der Steigerung der Materialeffizienz widmen. Projekte, die ausschließlich das Ziel der Steigerung der Energieeffizienz bzw. der Reduktion des Energieverbrauchs zum Ziel hatten, sollten nicht betrachtet werden.

3. MaßnahmendarstellungDie erfassten Rohdaten aus den Projektberichten sollten schließlich so verdichtet werden, dass quantitative Benchmarks für die zuvor definierten Fertigungsverfahren und Teilprozesse abgeleitet werden können. Diese Referenzwerte sollten Unter-nehmen dabei unterstützen, ihre eigene Ressourceneffizienz einschätzen zu können bzw. das Potenzial insbesondere in Bezug zur Materialeffizienz für identifizierte Produktionsabläufe aufzuzeigen. Im Laufe der Untersuchung kristallisierte sich allerdings heraus, dass die Daten der verfügbaren Berichte3 nicht ausreichten, um seriöse Benchmarks abzuleiten. Statt der Bench-marks wurden daher auf Basis der Projektberichte, Problem-/ Handlungs bereiche und typische Maßnahmen (bspw. auf Ebene

3 Viele potentielle Projektberichte wurden aus der Untersuchung bspw. aufgrund von irrelevantem Themenfokus, geringer Praxisrelevanz ausgeschlossen (siehe Kapitel 2.2.1 Identifizierung relevanter Projektberichte). Zudem enthielten nicht alle Projektberichte quantifizierte Daten zur Einsparung von Ressourcen, so dass die Datenbasis nicht ausreich-te, seriöse Benchmarks abzuleiten.

15H i nterg rund und Mot i vat i on der Stud i e

der Fertigungsverfahren, der Organisation) zusammengetragen und dargestellt.

4. Anforderungen an Projektdokumentationen Qualifizierte Benchmarks mit Bezug zum Nutzen können sinnvoll durch eine vereinheitlichte und vollständige Dokumentation eingesetzter Ressourcen und erzielter Einsparungen unterstützt werden. Daher wurde hier vereinbart, dass Vorschläge für eine Verbesserung der Datengrundlage im Sinne von Anforderungen an eine Projektdokumentation erarbeitet werden.

1 .2 Natürl iche Ressourcen und Ressourceneffizienz

Da die Begriffe der „natürlichen Ressourcen“ sowie der „Ressourceneffizienz“ mitunter sehr vieldeutig verwendet werden, soll der Studie an dieser Stelle eine kurze Erläuterung der Begrifflichkeiten vorangestellt werden. Dies soll helfen den Fokus der Studie einzugrenzen und zum besseren Verständnis der Inhalte beitragen.

Der Erklärung des Umweltbundesamts zufolge sind „Natürliche Ressourcen [..] alle Bestandteile der Natur, die für den Menschen einen Nutzen stiften, sei es direkt durch ihren Ge- oder Verbrauch oder indirekt als Einsatzstoffe bei der Produktion von Sachgütern und Dienstleistungen […].“4

Im engeren Sinne werden unter natürlichen Ressourcen damit zunächst biotische und abiotische Rohstoffe verstanden, die für industrielle Zwecke aufgrund ihrer stofflichen oder energetischen Eigenschaften der natürlichen Umwelt entnommen werden. Biotische Rohstoffe sind erneuerbare Rohstoffe tierischer oder pflanzlicher Herkunft. Abiotische Rohstoffe sind dagegen nicht erneuerbare Rohstoffe. Zu ihnen zählen Energieträger, Erze und sonstige mineralische Rohstoffe (Baumineralien wie Sand, Kies, Steine sowie Industriemineralien wie Quarzsand, Kalisalze etc). Weiterhin zählen zu den natürlichen Ressourcen im engeren Sinne Wasser sowie der Boden.5

4 Umweltbundesamt (UBA) (2002)5 Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH (2008)


Im weiteren Sinne zählen zu den natürlichen Ressourcen aber auch alle Leistungen, die die Natur in indirekter Weise für den Menschen erbringt. Hierzu zählen beispielsweise der Schutz vor schädlicher Strahlung durch die Atmosphäre, die Aufnahme-fähigkeit für Emissionen (Senkefunktion) sowie globale Stoff-kreisläufe, die Regenerationsfähigkeit natürlicher Lebensräume und die Biodiversität.6

Eine systematische Erarbeitung des Ressourcenbegriffs hat auch der VDI mit seinem Entwurf zur Richtlinie VDI 4800 „Ressourcen-effizienz – Methodische Grundlagen, Prinzipien und Strategien“ vorgelegt, die sich im Kern auf die obigen Definitionen stützt. Folgende Abbildung gibt eine Übersicht, welche spezifischen Ressourcen zu den natürlichen Ressourcen gezählt werden.

Natürliche Ressourcen

Wasser LuftBoden/Fläche

Bio- diversität

Ökosystem- dienstleistungen

RohstoffeEnergie

Abbildung 1: Unterteilung der natürlichen Ressourcen nach Entwurf VDI Richtlinie 4800 (2014)

In diesem Kontext wird Ressourceneffizienz als das „Verhältnis eines bestimmten Nutzens oder Ergebnisses zum dafür nötigen Ressourceneinsatz“ verstanden.7 Die Ressourceneffizienz lässt sich dabei über den in der nachfolgenden Formel dargestellten Quotienten berechnen.8

Ressourcen- Nutzen (z.B. Produkt)effizienz

= Aufwand (Einsatz natürlicher Ressourcen)

Demzufolge lässt sich die Ressourceneffizienz steigern, je geringer der nötige Aufwand an natürlichen Ressourcen oder je höher der erreichte Nutzen (z.B. des Produktes) ist.

6 Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH (2008)7 Kosmol, J.; Kanthak, J. (2012), S. 238 VDI (2014), S. 7

17H i nterg rund und Mot i vat i on der Stud i e

Die vorliegende Studie wird sich weitgehend auf die Betrachtung der natürlichen Ressourcen „Rohstoffe“ (Produktionsmaterial, Energie, Hilfs- und Betriebsstoffe) sowie „Wasser“ und „Luft“ (insbesondere im Sinne der Senkefunktion bzgl. Abluft, Abwasser) beschränken. Dies ist zum einen in den dieser Unter-suchung zugrunde gelegten Projektberichten begründet, zum anderen sind dies aber auch die (natürlichen) Ressourcen, die direkt und unter ökonomischen Gesichtspunkten auf kürzere Sicht in der Produktion beeinflusst werden können.

18 Vorgehenswe i se der Untersu chung

2 VORGEHENSWE ISE DER UNTERSUCHUNG

Grundsätzlich handelt es sich bei der vorliegenden Untersuchung methodisch um eine Sekundäranalyse. Hierbei werden Daten genutzt, die in anderen Arbeiten bereits erhoben bzw. präsentiert wurden, mit dem Ziele neue Fragestellungen mithilfe der Daten zu beantworten.

2.1 Berücksichtigte Berichts- und Datenquellen

Als Datenquellen sollten in dieser Untersuchung Projekt-dokumentationen, -berichte und -veröffentlichungen heran gezogen werden, die in Folge von geförderten Ressourcen-effizienzprojekten erstellt und zugänglich gemacht wurden. Insbesondere sollten die verfügbaren Projektberichte aus folgenden Quellen in der Analyse berücksichtigt werden.

19Vorgehenswe i se der Untersu chung

Tabelle 1: Quellen der Projektberichte in der Analyse

Quelle Kurzbeschreibung (Institution und Inhalte)

Cleaner Production Germany

Informationsportal des Umweltbundesamtes zum Umwelttechnologie-transfer. Das Portal bietet u.a. eine umfangreiche Sammlung von Projektberichten und Publikationen im Bereich umweltverträglicher Verfahren / Umwelttechnik. Alle Projekte wurden durch Bundes- und Länderministerien, Länderagenturen oder durch Stiftungen im öffentlichen Auftrag gefördert.

UIP (Umwelt-innovations programm)

Das Programm des BMU (in Zusammenarbeit mit UBA und der KfW Bank) fördert Investitionen mit Demonstrationscharakter zur Verminderung von Umweltbelastungen in verschiedensten Bereichen. Über die Webseite und das Archiv sind zahlreiche Projektberichte erhältlich.

PIUS (Produktions-integrierter Umweltschutz)

Internetportal des Kooperationsprojekts der Länder Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz sowie des VDI Zentrum Ressourcen-effizienz. Projektberichte und Studien zu den Themen Management, Technologie, Effizienz und Nachhaltigkeit.

Landesprogramme zur Ressourcen-effizienz in Baden-Württemberg

Projektberichte der Programme BEST (Betriebliches Energie- und Stoffstrommanagement) und des UPS (Umweltpolitischer Schwerpunkt) der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW).

VDI Zentrum Ressourceneffizienz

Das Kompetenzzentrum Ressourceneffizienz ist ein Projekt im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative des Bundesumweltministeriums. Die Webseite bietet Studien, Kurzanalysen und Fallbeispiele zu effizienterem Verbrauch von Material und Energie.

BREF- / BVT- Dokumente

Dokumente und Merkblätter der Europäischen Kommission zu den „Besten Verfügbaren Techniken“ in der Herstellung verschiedener Erzeugnisse (bspw. Eisen- und Stahlerzeugung).

Deutsche Material-effizienzagentur (demea)

Die demea ist eine Initiative des BMWi zur Förderung (Innovations-gutscheine) von KMU bei Projekten im Bereich der Rohstoff und Materialeffizienz.

In der Gesamtzahl lagen aus diesen Quellen etwa 3.600 Berichte für die Untersuchung vor.

2.2 Entwicklung des Analysekonzepts

Die Analyse und Auswertung der Projektberichte wurde in drei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt wurde zunächst eine Grobanalyse der Projektberichte durchgeführt, mit dem Ziel jene Berichte zu identifizieren, die in den Bereich des verarbeitenden Gewerbes fallen und geeignete Daten für die spätere qualitative sowie quantitative Auswertung beinhalten.

Im zweiten Schritt wurden die verbleibenden Projektberichte einer Detailanalyse unterzogen. Dies umfasste die Dokumen-tation von durchgeführten Maßnahmen zur Ressourceneffizienz


als auch die Extraktion von vorhandenen Daten zur Nutzen-bewertung der Maßnahmen.

Im dritten Schritt wurden sowohl die qualitativen als auch die quantitativen Daten anhand der Bereiche Produktion sowie Orga-nisation zusammengefasst und für den Bereich der Produktion differenziert nach verschiedenen Ebenen ausgewertet. Abbildung 2 zeigt schematisch den Grobablauf der Analyse und Auswertung.

ca. 3.600 Projektberichte

Grobanalyse

1

2

3

Detailanalyse

Kategorisierung /Auswertung

290 relevante Einzelberichte

NutzenMaßnahmen

ProduktionProduktionsplanung/ -steuerung, Arbeitsvorbereitung

Prozessperipherie

Prozesskette

Prozessschritte

Orga

nisa

tion

Abbildung 2: Grobablauf der Analyse und Auswertung (Eigene Darstellung)

Die Inhalte der einzelnen Arbeitsschritte werden im Folgenden genauer dargestellt.

2.2.1 Identif izierung relevanter Projektberichte

Zu Beginn der Grobanalyse wurden zunächst alle Projektberichte durch Grunddaten in einer Tabelle erfasst. Diese Daten beinhalten den Projekttitel, den Projektjahrgang, Quellen angaben, die för-dernde Institution, die fördernehmende Firma bzw. Organisation sofern verfügbar mit Name und Standort. Aufgrund der Ziel-setzung, die verfügbaren Daten auf Prozessebene zu verdichten,


wurde auf eine Einteilung der Projektberichte nach Branchen bzw. Wirtschaftszweigen verzichtet und lediglich eine Zuordnung anhand von Themenkategorien vorgenommen. Da die Datenbank der Cleaner Production Germany, die mit Abstand größte Anzahl an Projektberichten bereithielt, wurde auf deren Kategorisierung zurückgegriffen (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2: Thematische Kategorisierung der Berichte gemäß Cleaner Production Germany

lfd. Nr. Themenkategorie lfd. Nr. Themenkategorie

1 Abfalltechnik 14 Lärmminderung

2 Abwassertechnik 15 Lebensmittel

3 Bauen & Gebäude 16 Luftreinhaltung

4 Biotechnologie 17 Metall

5 Chemie 18 Oberflächentechnik

6 Drucktechnik 19 Papier & Zellstoff

7 Elektro & Elektronik 20 Regenerative Energien

8 Energietechnik 21 Sanierungstechnik

9 Fahrzeuge & Verkehr 22 Steine & Erden

10 Holz & Möbel 23 Textil & Bekleidung

11 Klimaanpassung 24 Trinkwasser

12 Kunststoffe 25 Wassermanagement

13 Landwirtschaft

Bei der Erfassung der Grunddaten wurde jeder Projektbericht grob analysiert und anhand folgender Kriterien entschieden, ob der jeweilige Bericht in die tiefergehende Analyse einbezogen werden sollte. Wurde eines der folgenden fünf Kriterien nicht erfüllt, wurde der entsprechende Bericht von einer weiteren Untersuchung ausgeschlossen:

1. Relevanter Themenfokus: Unter diesem Kriterium wurde überprüft, ob der Bericht ein Projekt im Bereich des verarbei-tenden Gewerbes dokumentiert und sich weiterhin im Kern mit der Ressourceneffizienz in der Produktion beschäftigt. Projekte aus den Kategorien Wassermanagement, Trink-wasser, Sanierungstechnik Regenerative Energien, Luftrein-haltung, Lärmminderung, Landwirtschaft, Klima anpassung, Bauen & Gebäude, Biotechnologie sowie Abwassertechnik wurden schließlich von einer tieferen Untersuchung


ausgeschlossen. Entweder adressierten diese Projekte nicht das verarbeitende Gewerbe (bspw. Projekte für öffentliche Kunden wie Deponien, Kläranlagen) und den Bereich der Produktion oder sie fokussierten auf Themen, die nicht primär der Ressourceneffizienz zuzuordnen waren (bspw. reine Emissionsreduktion). Projekte die ausschließlich das Ziel der Steigerung der Energieeffizienz verfolgten wurden ebenfalls von einer weiteren Betrachtung ausgeschlossen.

2. Maßnahmen- und Nutzenbeschreibung: Weiterhin wurde geprüft, ob die Berichte Maßnahmenbeschreibungen zur Ressourceneffizienz und / oder eine Nutzenbeschreibung (bspw. Quantifizierung von Ressourcen-Einsparungen) ent-halten. Enthielten die Berichte keine dieser Informationen wurden sie ebenfalls von einer tiefergehenden Analyse ausgenommen.

3. Qualität der Dokumentation: Sowohl Art, Umfang als auch die inhaltliche Tiefe der Berichte aus den genannten Quellen ist sehr unterschiedlich. Sie reichen von Kurz präsentationen über halbseitige Projektveröffentlichungen bis hin zu mehreren hundert Seiten detaillierter Projektvorgehens- und Ergebnisbeschreibung. Vor allem Kurzberichte ohne Projekt-kontext, fehlenden Beschreibungen von Vorgehensweisen, Maßnahmen und lediglich qualitativer Nutzenbeschreibung wurden unter diesem Kriterium ausgeschlossen.

4. Aussagekraft / Praxisrelevanz: Neben der Dokumentation von Industrieprojekten lieferten die Quellen auch viele Berichte zu Forschungsvorhaben. Unter dem Kriterium

„Aussagekraft / Praxisrelevanz“ wurde daher geprüft, ob sich aufgrund einer tatsächlichen technischen und / oder organi-satorischen Umsetzung, praktische Maßnahmen und Nutzen ableiten lassen. Insbesondere bei den Forschungsprojekten wurde daher darauf geachtet, ob es sich lediglich um theoretische Entwicklungen oder Projekte mit Demonstra-tions- und Implementierungs anteil (zumindest im Labor-maßstab) handelt.

5. Aktualität: Im Zuge der ersten Überprüfung der Projekt-berichte konnte festgestellt werden, dass „ältere“


Dokumenta tionen überwiegend Maßnahmen enthielten, die entweder aufgrund heutiger, gesetzlicher Regelungen oder aufgrund der Technologiediffusion zum Stand der Technik gehören. Folglich wurde vereinbart, dass zusätzlich Projekt-berichte deren Projektabschluss vor 2004 datieren von einer tiefer gehenden Analyse ausgeschlossen werden.

Letztlich wurden die Projektberichte aus den unterschiedlichen Quellen auf Dopplungen geprüft. Insbesondere die Cleaner Production Germany Plattform stellt eine sehr umfangreiche Sammlung von Berichten zur Verfügung. Hierin waren bereits mehrere Berichte aus anderen Programmen / Portalen enthalten (bspw. UIP- oder PIUS-Berichte).

Nach Prüfung und Bereinigung der Berichte ergab sich damit folgende Grundgesamtheit für die weitere tiefergehende Analyse der Projektberichte (siehe Abbildung 3).

290 Weiter betrachtete Berichte

N = 3.626

3.336 Nicht weiter betrachtete Berichte

Abbildung 3: Übersicht zur Anzahl der Berichte in der tiefer-gehenden Analyse (Eigene Darstellung)

Insgesamt wurden 3.336 Projektberichte von einer tiefer-gehenden Betrachtung ausgeschlossen. Ein Großteil der Berichte wurde aufgrund eines irrelevanten Themenfokus sowie auf-grund starker Forschungsausrichtung (oftmals fehlende, valide Umsetzungsdaten) nicht weiter betrachtet. Folgende Abbildung 4 zeigt die Gründe und die jeweilige Anzahl der ausgeschlossenen Projektberichte.


N = 3.336

1.383Irrelevanter Themenfokus

717Unmittelbare Praxis- relevanz nicht gegeben

491Dokumentation nicht aussage- kräftig/nicht vorhanden

474 Redundant

271Fehlende Aktualität (vor 2003)

Abbildung 4: Übersicht zu den Ausschlussgründen von Projekt berichten (Eigene Darstellung)

Die 290 Projektberichte die schließlich in die Detailanalyse eingingen, stammten aus folgenden Themenkategorien (siehe Abbildung 5). Obwohl die Anzahl in einzelnen Bereichen mit-unter gering war (bspw. Abfalltechnik, Papier & Zellstoff), ließ die Auswertung trotzdem eine breite und gute Übersicht zu den Maßnahmen auf Prozessebene zu, da die Berichte zahlreiche Einzelmaßnamen beinhalteten.

Meta

ll

53

43

28 2621 19 18 17 17 16

10 9 7 6

100

90

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60

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30

20

10

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den

N = 290

Abbildung 5: Anzahl der Projektberichte in der Detailanalyse nach Themenkategorie (Eigene Darstellung)


2.2.2 Detailanalyse – Maßnahmencharakteris ierung

Für die nach der Grobanalyse verbliebenen Projektberichte wurden im zweiten Schritt alle enthaltenen Maßnahmen erfasst. Neben der Beschreibung der Maßnahmen selbst, wurde für jede Maßnahme der Ressourcenbereich sowie der Technologiebereich spezifiziert, in dem die Maßnahme angesetzt wurde.

Unter dem Ressourcenbereich wurden folgende Punkte pro Maß-nahme erfasst:

• Ressourcenstrom: In den Projektberichten werden unter-schiedliche Kategorien von Ressourcenströmen betrachtet. Handelt es sich im Projekt um Maßnahmen der Abfall-behandlung oder um Optimierungsmaßnahmen direkt in den Fertigungs- sowie Infrastrukturprozessen wurde entsprechend „Abfall“ oder „Input“ als Kategorie vermerkt.

• Spezifizierung und Art der Ressource: Zunächst wurde die Ressource wie im Projektbericht enthalten benannt und danach einer der Ressourcenkategorien „Natürliche Ressourcen“ wie Luft und Wasser, „(Produktions-) Material“ oder der Kategorie „Hilfs- und Betriebsstoffe“ zugeordnet.

• Spezifische Zielsetzung und Art der Optimierung: Letztlich wurde den einzelnen Maßnahmen die in den Projekt berichten ausgewiesene Zielsetzung zugeordnet sowie festgestellt, um welche Art der Optimierung es sich bei der Maßnahme handelt (bspw. Substitution /Wechsel, Wiederverwendung, Weiter verwendung, schlichte Optimierung).

• Im Technologiebereich wurde hingegen ergänzt, in welchem Bereich die Maßnahme ansetzt. Hierbei wurden folgende Kategorien unterschieden:

• Produktgestaltung: Bei Maßnahmen in dieser Kategorie, handelt es sich um Aktivitäten, die bereits in der Produkt-entwicklung durchgeführt werden und später Auswirkungen auf den Ressourcenverbrauch in der Herstellung haben.

• Herstellung – primäre Prozesse /Fertigungsverfahren: Hierunter wurden Maßnahmen kategorisiert, die direkt im Fertigungsverfahren beziehungsweise in der


Verfahrenstechnik ansetzen. Die Fertigungsverfahren wurden unter Rückgriff auf die DIN 8580 und die Verfahrens-technik anhand der Grundoperationen (Trennen / Vereinigen von Stoffen) klassifiziert. Falls möglich wurde die Maßnahme zudem im konkreten Prozessschritt der Verfahren verortet.

• Herstellung – sekundäre Prozesse / Produktionsumfeld: Maßnahmen, die zwar in der Produktion ergriffen werden aber nicht im eigentlichen Produktionsprozess ansetzen wurden unter dieser Kategorie vermerkt. Hierbei handelt es sich um Hilfs- und Vorbereitungsprozesse, Arbeitsumfeld- und Infrastruktur maßnahmen oder auch Abfall- / Recycling-ströme.

• Organisation: Maßnahmen, die organisatorischer Natur sind – also Maßnahmen die weder die Produktgestaltung betreffen noch wesentlich in die Fertigungstechnologie eingreifen – wurden unter dieser Kategorie erfasst. Sie betreffen die räumliche Anordnung von Produktionseinheiten, die Gestal-tung von Material- und Informationsflüssen, Qualifikationen oder die Fertigungssteuerung und –kontrolle.

• Sofern die Projektberichte spezifische Angaben zur Über-tragbarkeit bestimmter Maßnahmen machten, wurden auch diese unter dem Technologiebereich dokumentiert.

2.2.3 Detailanalyse – Nutzendarstellung

Im Zuge der Maßnahmenaufnahme wurde zudem der Nutzen der einzelnen Maßnahmen in Bezug auf die Ressourceneffizienz erfasst. Hierbei ging es darum die Auswirkungen der beschrie-benen Maßnahmen oder Maßnahmenbündel auf die einzelnen Ressourcen darzustellen.

Im ersten Schritt wurden die Auswirkungen auf die einzelnen Ressourcen zunächst qualitativ beschrieben und kategorisiert (teilweise / vollständige Reduzierung oder auch Steigerung des Ressourceneinsatzes, Substitution der Ressource, Nutzbar-machung von bspw. Nebenprodukten / Abfällen, Steigerung der Ausbeute).


Danach wurden die in den Projektberichten verfügbaren quanti tativen Daten zu den Auswirkungen zusammen getragen. Da die Quantifizierungen zu den Ressourcenwirkungen in den Projektberichten sehr unterschiedlich dargestellt sind, wurde der Nutzen wiederum in unterschiedlichen Kategorien erfasst: Prozentuale / Relative Änderungen ohne zugehörige Mengen-angaben (Vorher-Nachher), Ressourcenverbräuche mit konkreten Mengenangaben (Vorher-Nachher) und Ressourcenauswirkungen ausgedrückt in monetären Größen jedoch ohne Mengenangaben (Vorher-Nachher) sowie Ressourcen auswirkungen ausgedrückt in sonstigen Größen (wie beispielsweise CO2).

2.2.4 Konzept zur Verdichtung und Auswertung der Daten

Zur Verdichtung bzw. Zusammenfassung der Daten wurden vier Schritte durchlaufen.

Als erstes wurden die Daten anhand der Überkategorien des Technologiebereichs (siehe Kapitel 2.2.2) zusammengefasst. Im Zuge der Maßnahmencharakterisierung ließ sich feststellen, dass sich die Maßnahmen im Wesentlichen unter drei Aspekten beziehungsweise Bereichen getrennt betrachten lassen.

• Organisation

• Produktdesign / -entwicklung sowie

• Produktion

Speziell Maßnahmen im Bereich der Organisation erwiesen sich als branchenunabhängig und ließen sich einzelnen Prozessen oder Prozessschritten in der Produktion nur schwer direkt zuweisen.

Im zweiten Schritt wurden die Maßnahmen in den jeweiligen Überkategorien weiter untergliedert und nach ähnlichen Ansatz-punkten zusammengefasst.

Im Bereich der Organisation stand hierbei im Vordergrund, Hinweise zu liefern, für welche Problemstellungen und in welchen konkreten Verantwortungsbereichen (bspw.


Beschaffung / Disposition, Logistik, Planung) die beschriebenen, organisatorischen Maßnahmen und Methoden ansetzen (siehe Kapitel 3).

Für den Bereich der Produktion wurden die einzelnen Maßnahmen, sofern bearbeitende Verfahren betroffen waren, zunächst unter den Fertigungsverfahren der DIN 8580 oder im Falle von verarbeitenden Verfahren unter den Grund operationen zusammen gefasst. Zudem wurden die Maßnahmen den folgenden Bereichen zugeordnet:

• Produktionsplanung / -steuerung, Arbeitsvorbereitung: Planende und steuernde Aktivitäten im Vorfeld der Produk-tion beziehungsweise den Fertigungsschritten

• Prozessperipherie: Systeme und Anlagen, die Produktions-prozesse unterstützen, indem sie zum Beispiel Druckluft, Wärme oder Kälte zur Verfügung stellen

• Prozesskette: Abfolge verschiedener Arbeits- / Fertigungs-schritte und Maschinen in Bezug auf die definierten Ferti-gungsverfahren nach DIN 8580 und der Grundoperationen (Verfahrenstechnik).

• Prozessschritte: Einzelne Arbeits- beziehungsweise Ferti-gungsschritte innerhalb der Prozesskette

Maßnahmen in den jeweiligen Kategorien wurden dann weiter als „organisatorisch“, „technisch-organisatorisch“ oder „tech-nisch“ spezifiziert. Im Bereich der Produktion wurden unter

„organisatorisch“ alle Maßnahmen verstanden, die beispiels-weise in der operativen Produktionsplanung bzw. -steuerung oder der Arbeitsvorbereitung angesiedelt waren. Hierunter fielen vor allem die Verbesserung von Informationsflüssen und angepasste Vorgaben als Input für die Produktion. Technisch-organisatorische Maßnahmen fanden hingegen direkt in der Prozessperipherie oder der Fertigungs-Prozesskette statt, wobei die jeweiligen Maßnahmen sowohl technische als auch organisa-torische Änderungen nach sich ziehen. Technische Maßnahmen waren ebenfalls in der Fertigungsperipherie, in der Prozesskette


bzw. einzelnen Prozessschritten verortet, sind jedoch rein tech-nischer Natur und machten keine oder kaum organisatorische Anpassungen nötig.

Maßnahmen in der Überkategorie Produktentwicklung bezie-hungsweise Produktdesign wurden nur vereinzelt dargestellt und verteilten sich auf sehr unterschiedliche Produkte. Auch eine Verdichtung der Maßnahmen unter den Aspekten „Maßnahmen am Endprodukt und den jeweiligen Bauteilen (B2C)“ sowie

„Maßnahmen an Maschinen und Maschinenkomponenten (B2B)“ brachte keine auswertbaren Ergebnisse, so dass auf eine weitere Analyse dieser Kategorie verzichtet wurde.

Im dritten Schritt wurden den Maßnahmenkategorien auf Basis der Datentabelle der jeweilige Nutzen zugewiesen. Sofern die Datenlage dies zuließ, wurde der Nutzen quantifiziert und falls dies nicht möglich war qualitativ beschrieben. Die ausgewiesenen Werte wurden dabei durch Angaben zum Projektkontext ergänzt, um darzustellen unter welchen Gegebenheiten ein bestimmter Nutzen erzielt werden konnte.

Eine seriöse Ableitung von Benchmarkwerten war in diesem Kontext nicht möglich, da die Berichte und folglich die Daten-grundlage hierfür nicht ausreichten.

Im letzten Schritt wurden die Maßnahmen differenziert nach den einzelnen Kategorien ausgewertet.

Das folgende Kapitel 3 stellt nun die Ergebnisse der Untersuchungen und Auswertungen vor. Zunächst werden Maßnahmen behandelt, die dem Bereich der Produktion zugeord-net sind. Kapitel 3.1 bis 3.6 sind den bearbeitenden (Fertigungs-) Verfahren gewidmet, während Kapitel 3.7 die Ergebnisse zu den verarbeitenden Verfahren darstellt. Kapitel 3.8 befasst sich schließlich mit Maßnahmen, die dem Bereich der Organisation zugeordnet sind.

Die Maßnahmen aus den Projektberichten sind für eine über-sichtliche Darstellung in tabellarischer Form aufgelistet. Die Tabellen sind dabei folgendermaßen strukturiert:


– Maßnahmenkategorie: Hier sind Überbegriffe vermerkt, unter dem sich die folgenden Maßnahmen zusammenfassen lassen. Sie beinhalten die grundlegende Strategie, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz angewendet wurde.

– Maßnahmen: In dieser Spalte sind die einzelnen Maßnah-men aus den Projektberichten dokumentiert.

– Zielsetzung / Nutzen: Pro Maßnahme sind hier die im Projekt-bericht beschriebene Zielsetzung sowie der ausgewiesene Nutzen zusammengefasst.

– Prozess: Hierunter ist vermerkt, wo im jeweiligen Produktions bereich (Peripherie / Infrastruktur, Herstellungs-prozess oder einzelner Prozessschritt) die Maßnahme ange-setzt wurde. Für die organisatorischen Maßnahmen wurde hier auf eine Einordnung verzichtet und lediglich der Bereich (Arbeitsvorbereitung, Einkauf etc.) benannt.

– Stellhebel: Unter „Stellhebel“ sind schließlich die einzelnen Ressourcen vermerkt, die durch eine Maßnahme laut Projekt-bericht berührt wurden. Hier wird zunächst die Ressourcen-kategorie angegeben und – sofern im Bericht weiter spezifiziert – eine genaue Ressource benannt. Bei den orga-nisatorischen Maßnahmen wurden Stellhebel nicht vermerkt, da eine Zuordnung nicht eindeutig möglich war.

31Ergebn i s se der Untersu chung

3 ERGEBN I SSE DER UNTERSUCHUNG

3.1 Auswertung der Projektdokumentation zu Fertigungsverfahren des Urformens

Urformen zählt zu den bedeutendsten Fertigungsverfahren der industriellen Produktion. Das Urformen eines Fertigteils oder Halbzeuges kann der erste Schritt in einer komplexen Abfolge von verschiedenen Prozess- und Bearbeitungsschritten sein, an deren Ende das fertige Produkt steht. Das Fertigungsverfahren des Urformens ist nach DIN 85809 wie folgt definiert:

„Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusammenhaltes; hierbei treten die Stoffeigen-schaften des Werkstückes bestimmbar in Erscheinung.“

Urformen ist die direkte Formgebung von Fertigteilen oder Halb-zeugen aus verschiedenen formlosen Rohstoffen. Das Urformen umfasst dabei alle Verfahren, bei denen aus einem formlosen Stoff ein Körper geschaffen wird. Die Rohstoffe können dabei als Formmasse vorliegen wie beispielsweise Granulate oder Pulver beim Spritzgießen (Urformen von Kunststoffen) oder als flüssiges Vorprodukt in Form einer Schmelze beim Gießen (Urformen aus metallischen Werkstoffen). Urformtechnische Prozessketten sind, im Vergleich zu anderen Prozessketten, oftmals durch einen hohen Energie- und Rohstoffeinsatz gekennzeichnet. Für die Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren wurde 2012 ein Endenergieverbrauch von 80.653 Terajoule aufgewendet. Für die Herstellung von Nichteisen-Metallen und das vergießen dieser wurden in Summe 115.252 Terajoule aufgewendet10.

Die Auswertung von öffentlich zugänglichen Abschluss-dokumentationen zu Förderprojekten zur Steigerung der Ressourceneffizienz bei Prozessschritten des Urformens sowie im Produktions umfeld zeigte, dass Unternehmen folgende Maß-nahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz ergriffen haben:

• Ein- / Aufschmelzen von Metallen für den Metallguss,

9 DIN 8580 (2003), S. 410 vgl. AG Energiebilanzen e.V.: Bilanz 2012. Stand 12.05.2015

32 Ergebn i s se der Untersu chung

• Urformen von Fertigteilen und Halbzeugen aus Metallen und Nichteisen Metallen (Formgebung, Metallguss) sowie

• Urformen von Produkten aus Kunststoffen und Gummi (Formgebung).

Zunächst soll jedoch auf übergeordneter Ebene der Prozess des Urformens beschrieben und der Beitrag zur Ressourceneffizienz dargestellt werden.

3.1 .1 Ressourceneffizienz bei Fertigungsverfahren des Urformens

Mit Hilfe der Gießereitechnik erfolgt das Urformen von metal-lischen Werkstoffen. Das Fertigungsverfahren des Gießens zeichnet sich durch freie Gestaltungsmöglichkeiten mit funktional optimal ausgelegten Bauteilen aus, die auch komplexe drei dimensionale Strukturen besitzen können und höchsten mechanischen Beanspruchungen genügen. Weiterhin zeichnet sich das Gießen durch eine große Werkstoffvielfalt aus und ist sowohl für die Einzel- wie auch Großserienfertigung geeignet. Die zu fertigenden Produkte sind hinsichtlich Größe und Wand-dicke nahezu unbegrenzt. Durch Gießen entstehen sowohl Halbzeuge als auch Fertigteile, die in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, dem Maschinenbau und anderen Anwendungs bereichen zum Einsatz kommen. Die durch Gießen herstellbaren Bauteile und Produkte reichen von wenigen Gramm im Kunstguss bis zu mehreren hundert Tonnen im Schwermaschinenbau.

Das Spritzgießen ist ein kunststoffverarbeitendes Urform-verfahren. Typische Anwendungsbereiche des Spritzgießens sind die Herstellung technischer Teile wie Gehäuse und Funktions-elemente für Werkzeugmaschinen und Haushaltsgeräte oder in der Elektro- und Elektronikindustrie. Kunststoffverarbeitende Fertigungsverfahren zeichnen sich in der Regel dadurch aus, dass Energie nur kurzzeitig zum Aufschmelzen und Urformen benötigt wird und kurzzeitig wieder aus dem Werkstoff abgeführt werden muss. Ein wesentlicher Stellhebel zur Optimierung des Ressourceneinsatzes ist der Materialeinsatz.


Das Gießen von Metallen sowie das Spritzgießen sind Fertigungs-verfahren, die sich durch eine große Bandbreite von Bauteilgröße und -gewicht auszeichnen.

Abbildung 6 zeigt in abstrakter Darstellung die wesentlichen Pro-zessschritte des Urformens durch Metall-Gießen und Spritzguss.

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Abbildung 6: Abstraktes Prozessbild des Urformens (Eigene Darstellung)

Wie kann die Ressourceneffizienz für Fertigungsverfahren des Urformens positiv beeinflusst werden? Um diese Frage zu beant-worten, ist zunächst zu bestimmen, welche Hebel oder auch Stellgrößen den Ressourcenverbrauch beeinflussen können und wie entsprechende Wirkketten aussehen. Ausgangspunkt der Betrachtungen sind dabei die eingesetzten Ressourcen, wie Mate-rial im Sinne von Hilfs- und Betriebsstoffen sowie Produktions-material und Energie. Zunächst erfolgt die Betrachtung des Materials.

Eine Verbesserung der Ressourcennutzung auf Ebene der Produktion für Betriebs- und Hilfsstoffe kann durch Substitution,


Wiederverwertung oder optimierte Verfahren erfolgen. Die Substitution des Produktionsmaterials erfolgt auf Ebene der Produktentwicklung. Eine Verbesserung der Ressourcennutzung des Produktionsmaterials erfolgt auf Ebene der Produktion durch die Wiederverwertung sowie durch optimierte Verfahren. Die genannten Strategien verfolgen das Ziel einer Reduktion des eingesetzten Primärmaterials. Diese Strategien können auch für sekundäre Prozesse im Produktionsumfeld angewendet werden.

Mit Blick auf die Ressource Energie kann diese in urform-technischen Prozessketten folgende Ausprägungen haben: elektrische Energie und/ oder Brennstoffe, Wärme, Kälte oder Druckluft. Zur Reduktion des Energieeinsatzes können Strategien wie Kaskaden nutzung, Substitution und optimierte Verfahren zur Anwendung kommen.

Darüber hinaus können Maßnahmen ergriffen werden, die einen technologisch-organisatorischen Charakter haben, wie zum Beispiel Maßnahmen die zur Sicherung und Steuerung der Prozessqualität beitragen. Diese Maßnahmen bewirken indirekt eine Reduktion des Material- und Energieeinsatzes. Entspre-chende Maßnahmen sind der Strategie „optimierter Verfahren“ zuzurechnen.

3.1 .2 Ressourceneffizienz beim Aufschmelzen von Metallen und im Metallguss

Der Metallguss wird eingesetzt, um Bauteile mit geometrisch bestimmter Form zu fertigen. Beim Gießen wird die Geometrie des Werkstücks aus der zunächst flüssigen Schmelze geschaffen. Erst durch die Erstarrung während der Abkühlung entsteht der feste Körper, also das eigentliche Gussteil. Bei der Herstellung von Gussteilen verlaufen drei Vorgänge parallel: die Herstellung des Kerns, die Herstellung der Form und das Schmelzen selbst.

Nach der Vorlage des gewünschten Gussteils wird ein Modell gefertigt. Dieses Modell dient als Grundlage für die Gussform. Es existieren Dauermodelle (Holz, Metall, …) und verlorene Modelle (Wachs, Polystyrol, …). Ebenso werden auch die Gussformen in Dauerformen und verlorene Formen eingeteilt. Dauerformen sind aus metallischem Material und werden für eine hohe


Anzahl an Gießvorgängen eingesetzt. Verlorene Formen dagegen werden aus verdichtetem, gebundenem Sand oder aus Keramik hergestellt und können nur für einen Abguss genutzt werden. Sandformen werden in der Regel in einen Formkasten einge-bracht. Die Gestalt des Gussteils ist der Hohlraum in den Formen. In die Form eingebrachte Kerne werden zur Realisierung von Hohlräumen im Inneren des Gussteils benutzt. Die Kerne werden ebenfalls in Dauerkerne und verlorene Kerne eingeteilt. Nach der Herstellung der Form und dem zusammenführen mit den Kernen zur gießbereiten Form, kann das flüssige Metall (die Schmelze) in die Form gegossen werden. Das flüssige Metall erstarrt in der Form und bildet das Gussteil.

Die Auswertung der verfügbaren Projektberichte verschiedener Förderprogramme zeigten Maßnahmen in verschiedenen Berei-chen und Prozessschritten auf, wodurch direkt aber auch indirekt der Einsatz von Rohstoffen (Produktionsmaterial, Betriebs- und Hilfsstoffe) sowie der Energieeinsatz reduziert werden konnte.

• Verbesserung der Prozessführung und -überwachung durch den Einsatz von Messsystemen insbesondere im Prozess-schritt des Schmelzens (siehe Tabelle 3, Maßnahmenkatego-rie Prozesssteuerung).

• Einsatz von Simulationswerkzeugen zur Verbesserung der Prozessqualität beispielsweise zur Auslegung von Kernen, die beim Gießen zum Einsatz kommen (siehe Tabelle 3, Maß-nahmenkategorie Simulationswerkzeuge).

• Einsatz von Rekuperatoren zur Weiternutzung der in der Abwärme enthaltenen Energie (Wärme). Rekupe-ratoren können im Abgas- und Abluftsystem von Öfen bspw. Kupolöfen Anwendung finden aber auch bei ande-ren Wärmeanwendungen in Gießereien beispielsweise bei Pfannen aufheizstationen für die Schmelze (siehe Tabelle 3, Maßnahmenkategorie Nutzung der Abwärme).

• Umrüstung auf ein alternatives Brennersystem in Verbindung mit einer Teilsubstitution des zum Einsatz kommenden Energieträgers beim Aufschmelzen der Metalle


sowie der Beheizung von Transportpfannen (siehe Tabelle 3, Maßnahmen kategorie optimiertes Verfahren).

• Ermöglichung der Injektion von Metallstäuben in Ofensys-temen durch Prozess- und Technologieinnovationen zur Wieder verwertung dieser (siehe Tabelle 3, Maßnahmen-kategorie Wiedereinsatz von Reststoffen/ Abfall).

• Verbesserung der Wiederaufbereitung von Formsand (siehe Tabelle 3, Maßnahmenkategorie optimiertes Verfahren).

• Substitution des Energieträgers beim Aufschmelzen von Metallen (siehe Tabelle 3, Maßnahmenkategorie Änderung der Energiebereitstellung).

• Verbesserung der Metallausbeute beim Einschmelzen von Reststoffen (siehe Tabelle 3, Maßnahmenkategorie optimier-tes Verfahren).

Durch die Umsetzung der Maßnahmen konnten Effekte wie die Verringerung von negativen Umwelteinwirkungen, die Verkürzung von Prozesszeiten, die Reduktion von Kosten (wettbe-werblicher Vorteil) sowie eine Verbesserung der Prozess leistung erreicht werden. In Tabelle 3 sind die einzelnen Ressourcen-effizienzmaßnahmen im Bereich des Metallguss aufgezeigt, den jeweiligen Prozessschritten zugeordnet sowie dem Stellhebel und der genutzten Strategie.

Die in der Tabelle 3 dargestellten Maßnahmen sind mit unter-schiedlichen Mengen an Material- und Energieeinsparungen sowie Aufwand zur Umsetzung verbunden. In Folge der nicht durchgängigen Datengrundlage (quantitative und monetäre Höhe der Einsparungen, Investitionsaufwand) erfolgt nur eine Darstellung der Maßnahmen zu denen eine aussage kräftige Datengrundlage zu Kosten und Nutzen vorliegen (siehe Abbildung 7).

Das Erschmelzen von Gusseisen in einem Heißwindkupolofen erfolgt oftmals durch die Verwendung von Koks zur Erzeu-gung der notwendigen Energie. Im Rahmen eines Forschungs-projektes wurde der Einsatz von Erdgas/Sauerstoff-Brennern untersucht (Abbildung 7, Maßnahme 1). In dem spezifischen Fall


ermöglichte der Einsatz der Brenner eine teilweise Substitution des Koks (Reduktion des Kokseinsatz um 6 %) (Abbildung 7, Maßnahme 2). Zugleich ermöglichen die Brenner die Injektion größerer Staubmengen in die Blasformebene des Kupolofens ohne ein Kaltblasen. Im Zuge dessen konnte der Einsatz von Zuschlagstoffen um 20 % reduziert werden11.

Höhe der Einsparungen

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1. Einsatz Erdgas/Sauerstoff-Brenner in Kupolofen2. Optimierung der Einblasanlage zur Injektion eines breiten Spektrums

an Materialien3. Einsatz einer Siebkaskade bei der Formstoffaufbereitungsanlage4. Einsatz eines optischen Systems zur Erkennung von Verunreinigungen

und Aussortierung dieser bei der Formstoffaufbereitungsanlage5. Einsatz von Simulationswerkzeugen bei der Kernherstellung6. Einbau neues Rekuperatorsystem im Abgas-/ Abluftsystem eines Kupolofens7. Einbau eines Rekuperators in Abgassystem in einer Pfannenbeheizungsstation8. Einsatz Porenbrenner bei der Pfannenbeheizung

Abbildung 7: Darstellung des Aufwands und Nutzens ausge-wählter Maßnahmen zur Verringerung des Ressourcenbe-darfs im Metallguss (Eigene Darstellung)

Die Verbesserung der Anlagentechnik einer Sandaufbereitungs-anlage in einer Aluminiumgießerei führte zu einer Einsparung von Neusand in Höhe von mehr als 12.000 t pro Jahr. Die Anlage ermöglicht durch eine innovative Siebkaskade und ein optisches Messsystem zur Erkennung kleinster Verunreinigungen und

11 Bundesministerium für Bildung und Forschung (2005)


deren Ausschleusen sowie weitere Maßnahmen eine vollständige Trennung regenerierbaren Formsand von dem zu entsorgenden Kernsand (Abbildung 7, Maßnahme 3,4)12.

In Eisen- und Stahl-Gießereien ist die Herstellung von chemisch gebundenen Kernen Stand der Technik. Durch die Reduktion des Einsatzes von Bindern und Härtern können die bei der Kern-herstellung anfallenden Abfallstoffe minimiert werden. In dem realisierten Vorhaben wurde ein Simulationswerkzeug entwi-ckelt, was die bei der Kernherstellung ablaufenden chemischen und physikalischen Vorgänge quantitativ berechnet, simuliert und den optimalen Arbeitsbereich modelliert. Durch den Ein-satz der Software kann der Verbrauch chemisch gebundener Formstoffe für die Kernherstellung mittelfristig um 15 % gesenkt werden (Abbildung 7, Maßnahme 5)13.

Der Austausch eines alten Rekuperators und Ersatz durch ein neues Rekuperatorkonzept im Abgas- und Abluftsystem (bis zu 1.200°C) eines Kupolofens, ermöglichte die wirtschaftliche Nutzung von zusätzlichen 10 bis 14 MW Abwärme (Abbildung 7, Maßnahme 6). Die ganzjährig zur Verfügung stehende Abwärme wird durch ein ca. 400 m langes Rohrleitungssystem mit heißem Thermoöl (Vorlauftemperatur von 260–280° C) an ein benachbartes Unternehmen geliefert. Dort wird die Abwärme zur Erzeugung von Sattdampf genutzt, wodurch sich eine Ein-sparung in Höhe von 2/3 des Erdgasverbrauchs ergibt. Die erfor-derlichen Investitionen betrugen ca. 5 Millionen €14.

Oftmals erfolgt die Auf- und Beheizung von Pfannen zum Transport flüssiger Schmelze in Gießereien durch gasbefeuerte Flammenbrenner. Ziel war es eine Pfannenaufheizstation mit fünf Pfannenplätzen und drei Brennern energieeffizienter zu gestalten und die Standzeit der Pfannen zu erhöhen. Hierbei zeigte sich die Verwendung von Porenbrenner in Kombination mit baulichen Änderungen an der Pfannenaufheizstation als eine geeignete Technologie (Abbildung 7, Maßnahme 8). Hierbei wird die Wärme des Porenbrenners über Infrarotstrahlung und Konvektion auf an die Pfannen angepasste Strahlrohre übertragen,

12 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (2008)13 Bundesministerium für Bildung und Forschung (2008)14 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009a)


wodurch die Aufheizung der Pfannen direkt und gleichmäßig gesteuert werden kann. Die entstehenden heißen Abgase werden erfasst und durch den Einbau eines Rekuperators im Abgas- und Abluftsystem erfolgt die Rückgewinnung von Wärme, die zur Beheizung von Gebäuden eingesetzt wird (Abbildung 7, Maßnahme 7). Die Umsetzungen dieser Maßnahmen führten zu einer Einsparung des jährlichen Erdgasverbrauchs von mehr als 60.000 m³/a (Einsparung von 2/3 des Erdgasverbrauchs für Brenner). Gleichzeitig wirkt sich der Porenbrenner positiv auf die Standzeit der Pfannen aus, durch eine geringere Beanspruchung der Feuerfestmaterialien (Erhöhung der Standzeit um Faktor 2). Die mit den Maßnahmen verbundenen Anschaffungskosten beliefen sich auf ca. 200.000 €. Für den spezifischen Fall ergab sich eine Amortisationsdauer von weniger als 6 Jahren15.

15 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011)


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QUELLEN TABELLE 3

[1] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Neuartige Mess- und Regelungsverfahren für eine Ressourcen schonenden Temperaturführung bei der Behandlung heißer Schmelzen (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/01RI05239_-_Abschlussbericht.pdf

[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Senkung des Verbrauchs von Rohstoffen und des Anfalls von Reststoffen bei der Erzeugung von hoch-chromhaltigen Edelstählen im AOD-Konverter (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30772_-_Abschlussbericht.pdf

[3] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Einsatz von virtuellen Entwicklungswerkzeugen für die nachhaltige Verarbeitung von Mehrphasen-werkstoffen am Beispiel der Herstellung von Gießerei-kernen (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RI05008_-_Abschlussbericht.pdf

[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Abwärmenutzung bei einem Kupolofen (Abschlussbericht). 2009. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/Abschlussbericht_Demo_-_001569_Georg_Fischer_Automobilguss.pdf

[5] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Einsatz einer energieeffizienten Pfannenaufheizstation bei der Herstellung von Edelstahl (Abschlussbericht). 2011. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschluss-berichte/Abschlussbericht_20182_Edelstahlwerke_Schmees_01.pdf


[6] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Energieeffiziente und emissionsarme Herstellung von keramischen Stahlgussformen. 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/metall/energieeffiziente-und-emissionsarme-herstellung-von-keramischen-stahlgussformen.html?tx_exozet-cpgproject_projects[sword]=keramische%20Stahlgussformen&tx_exozetcpgproject_projects[search]=1&tx_exozetcpgproject_projects[execute]

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[7] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Verfahren zum Schmelzen von feinteiligen Aluminiumvorstoffen sowie Überprüfung der Übertrag-barkeit auf Magnesiumvorstoffe (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30794_-_Abschlussbericht.pdf

[8] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Ökologische und ökonomische Optimierung des Kupolofen-Schmelz-Prozesses durch den Einsatz von Erdgas/Sauerstoff-Brennern bei gleichzeitig möglicher Feststoffinjektion (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/29359_-_Abschlussbericht.pdf

[9] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Sandaufbereitung in einer Aluminium-Sandgießerei (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/Abschluss-bericht_20126_Ohm-Haener.pdf

[10] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Innovative, materialeffiziente Produktion von Titangroßbauteilen mittels Titanfeinguss (Abschlussbericht). 2010. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschluss-berichte/ Abschlussbericht_ 20118_ TITAL.pdf


[11] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Neues Koksprodukt zur Verbesserung der Nachhaltigkeit beim Betrieb von Kleinschachtöfen (Abschlussbericht). 2012. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RI0719A.pdf

[12] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Optimierung Schachtofen für die Reststoff-Verwertung (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RW0123_-_Abschlussbericht.pdf

[13] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Innovatives Schrottcleaning für Kupfer-legierungen zur Erweiterung des Einsatzspektrums von Schrotten (Abschlussbericht). 2004. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30232_-_Abschlussbericht.pdf


3.1 .3 Ressourceneffizienz bei der Verarbeitung von Kunststoffen und Gummi

Die Verarbeitung von Kunststoffen erfolgt größtenteils durch das Spritzgießen und Extrusion. Kunststoffe sind leicht und wirt-schaftlich zu verarbeiten, so dass sie zunehmend auch klassische Werkstoffe wie Metalle substituieren.16

Beim Spritzgießen wird der Rohstoff in einem Prozessschritt direkt zum Fertigteil geformt. Der Spritzguss zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich der eingesetzten Werkstoffe, der Bauteilgeometrie und -größe aus. Der diskontinuierliche Prozess ist sehr präzise, automatisierbar und besitzt eine hohe Reproduzierbarkeit. Die durch Spritzguss gefertigten Teile sind sowohl im Blick auf die Formteilgeometrie als auch auf Größe und Gewicht flexibel. So können Mikrobauteile von wenigen Gramm bis hin zu Großteilen mit einem Gewicht von über 100 kg gefertigt werden.17

Das Spritzgießen erfolgt mit Spritzgießmaschinen. Über den Ein-fülltrichter gelangt das Kunststoffgranulat in die Plastifizier einheit der Spritzgießmaschine. Hier wird das Granulat geschmolzen und durch eine rotierende Schnecke zur Spritzeinheit gefördert. Die thermische Energie zum Schmelzen des Kunststoffes wird durch Reibung und elektrische Heizbänder eingebracht. Im Anschluss an den Plastifiziervorgang wirkt die Schnecke wie ein Kolben, der eine dosierte Menge durch eine Vorschubbewegung unter hohem Druck in den Hohlraum (Kavität) des Spritzguss-werkzeuges presst und somit das Produkt formt. Das Werkzeug besteht aus mindestens zwei Hälften, die über Aufspannplatten mit der Schließeinheit verbunden sind. Der Schließmechanismus muss den Druck der Schmelze beim Einspritzen aufnehmen und ein Entformen des Werkstücks ermöglichen. In der Regel wird der Mechanismus direkt hydraulisch oder über einen Kniehebel elektrisch oder hydraulisch betrieben. Ein weiteres Fertigungsverfahren zum Urformen von Kunststoffen ist die Extrusion. Hierzu zählen auch die Verfahren Extrusionsblas-formen und Thermoformen. Die Extrusion von Kunststoffen ist ein kontinuierlicher Prozess zur Herstellung von Folien, Rohren

16 Bührig-Polaczek, A.; Michaeli, W. ; Spur, G. (2014)17 Neugebauer, R.; Westkämper, E.; Klocke, F.; u.a. (2008)


und Profilen. Der Kunststoff wird zur Verarbeitung geschmolzen, in der Düse geformt und anschließend abgekühlt. Über eine angetriebene Schnecke wird das Granulat des Fülltrichters in den Zylinder gefördert. Durch Reibung und die thermische Ener-gie der Heizung wird das Granulat geschmolzen. Die Geometrie der Schnecke verdichtet die Schmelze zusätzlich und fördert sie zum Werkzeug. Im Extrusionswerkzeug wird die Schmelze in der Düse in die gewünschte Geometrie geformt. Das Profil wird anschließend durch eine nachgeschaltete Kühleinheit gekühlt.18

Die Analyse von mehr als 50 Maßnahmen zur Reduktion des Ressourceneinsatzes bei der Produktion von Produkten aus Kunststoff und Gummi durch verschiedene Fertigungsverfahren zeigten eine Vielzahl von Möglichkeiten auf, die an dieser Stelle zusammenfassend dargestellt sind.

• Einsatz von Messsystemen zur Überwachung und Steuerung der Prozessqualität: Die verfügbaren Projekt dokumenta-tionen zeigten, dass im Wesentlichen bildverarbeitende Systeme zum Einsatz kommen mit deren Hilfe Produkt-parameter (Form, Abmessungen, Gewicht) erfasst werden und auf Basis dessen eine Rückkopplung mit Prozess-parametern erfolgt (siehe Tabelle 4, Maßnahmenkategorie Qualitätssicherung).

• Durchführung von regelmäßigen Maschinenwartungen zur Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit (siehe Tabelle 4, Maßnahmen kategorie Maschinenverfügbarkeit).

• Einsatz von Simulationswerkzeugen: Der Einsatz von Simulations werkzeugen zur Optimierung der Geometrie ein-zelner Maschinenelemente wie beispielsweise der Schnecke und Spritzgusswerkzeugen (siehe Tabelle 4, Maßnahmen-kategorie Einsatz von Prognose- und Simulationssoftware).

• Verbesserung der Prozessführung einzelner Prozessschritte durch Ermittlung von Einflussparametern auf den Prozess-schritt: Ermittlung wesentlicher Einflussparameter auf den Materialdurchsatz und Zeitbedarf des Spülvorgangs im Rahmen von Produktwechseln bei der Blasextrusion (siehe

18 Bührig-Polaczek, A.; Michaeli, W. ; Spur, G. (2014)


Tabelle 4, Maßnahmenkategorie optimiertes Verfahren, Prozess führung).

• Einsatz von Messsystemen zur Steuerung des Energie-bedarfs einzelner Maschinenelemente: Entwicklung eines Mess systems für eine bedarfsgerechte Steuerung von Linear motoren einer Folienreckanlage (siehe Tabelle 4, Maßnahmen kategorie bedarfsgerechte Steuerung).

• Isolierung von wärmeführenden Anlagenbereichen: Zusätzli-che bzw. nachträgliche Isolierung von Rohren, Heiz elementen und wärmeführenden Anlagenbereichen zur Minderung der Abstrahlverluste (siehe Tabelle 4, Maßnahmenkategorie Ver-meidung von Wärmeverlusten).

• Erhöhung des Einsatzes von Sekundärmaterial: Vermah-lung von produktionsbedingten Angusssystemen aus Kunst-stoff sowie Ausschuss zur Weiterwertung als Sekundär-material im Produktionsprozess. Einsatz von Mischweichen zur exakten Bestimmung des maximal zulässigen Anteils an Sekundär- / Recyclingmaterial im Produktionsprozess (siehe Tabelle 4, Maßnahmenkategorie Wiedereinsatz von Reststof-fen/Ausschussmaterial).

Die Maßnahmen zielen insbesondere darauf den Einsatz an Produktionsmaterialien und Energie, insbesondere in Form von Wärme, zu reduzieren. Eine detaillierte Darstellung der einzel-nen Maßnahmen erfolgt in Tabelle 4.

Auf Basis der vorhandenen Datenlage konnte nur für drei Maßnahmen eine Quantifizierung des Nutzens erfolgen (siehe Abbildung 8).



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1. Regelungssystem für bedarfsgerechte Leistungsabgabe von Linearmotoren einer Folienreckanlage

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Abbildung 8: Darstellung des Aufwands und Nutzens aus-gewählter Maßnahmen zur Verringerung des Ressourcen-bedarfs beim Urformen von Produkten aus Kunststoffen und Gummi (Eigene Darstellung)

Linearmotoren, die bei Folienreckanlagen (linearmotor betriebene Reckanlage) zum Einsatz kommen, werden oftmals im Belas-tungsmaximum betrieben. Bisher war es nicht möglich den Ener-giebedarf der Linearmotoren zu regulieren, da Informationen zur tatsächlich benötigten Leistung nicht vorliegen. Die Entwicklung eines sensorlosen Regelungssystems kann den Energieverbrauch der Anlage wesentlich reduzieren (Abbildung 8, Maßnahme 1). Durch die sensorlose Positionsbestimmung der einzelnen Klup-pen erfolgt die Ermittlung der Motorströme und Motorspannun-gen. Auf Basis dieser Daten wird der eingeprägte Strom zu 100 % als Wirkstrom eingesetzt. Somit wird dieselbe Wirkleistung mit weniger Strom erreicht. Für die spezifische Anlage konnte der Energieverbrauch um 250 kW, nahezu um 45 % gesenkt werden. Unter der Annahme von 7.500 Produktions stunden pro Jahr, ergibt sich eine jährliche Einsparung von 1,4 Mio. kWh/Jahr und Anlage19.

19 Deutsche Bundesstiftung Umwelt (2004a)


Bei der Herstellung von Keilriemen, Kraftbändern und tech-nischen Gummiplatten aus Kautschuk entstehen verfahrens-bedingt vulkanisierte Abfälle (Schneidabfälle, Randabschnitte). Diese wurden bisher einer thermischen Verwertung als Sekundär brennstoff zugeführt oder thermisch beseitigt. Im Rah-men des Vorhabens wurden Möglichkeiten zur werkstofflichen Verwertung untersucht (Abbildung 8, Maßnahme 2). Durch den Aufbau eines technischen Anlage mit Schredder, Zick-Zack-Sichter, Schneidmühle, Feinmühle und Sieben zur Vermahlung der Abfälle ist es möglich ein Mahlgut zu erzeugen, das als Rezy-klat in die Produktion wieder eingesetzt wird. Die Anlage kann pro Stunde 70 bis 80 kg an vulkanisierten Abfällen. Durch den Einsatz des Rezyklats können Rohstoffe wie Chloropren, Russ, Weichmacher, Beschleuniger, Alterungsschutzmittel und textile Anteile bis zu 5 % ersetzt werden20.

Die Erhöhung des Regranulates auf bis zu 15 % bei der Produktion von Scheinwerferträgern und Lenksäulenverkleidungen eines Kleinunternehmen erzielte eine monetäre Einsparung von mehr als 250.000 € (Abbildung 8, Maßnahme 3)21.

20 Umweltbundesamt (2010)21 Deutsche Materialeffizienzagentur: Projektdokumentation aus Fördermodul go-effizient.

Projektdokumentation ist nicht öffentlich zugänglich.


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QUELLEN TABELLE 4

[1] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Einsparung von Kunststoffeinsatzmengen bei der Kunststoffflaschenproduktion durch einen Qualitäts regelkreis. Teilprojekt Bildverarbeitungssystem (Abschlussbericht). 2004. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30970_-_Abschlussbericht.pdf

[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Einsparung von Kunststoffeinsatzmengen bei der Kunststoffflaschenproduktion durch einen Qualitätsregelkreis. Teilprojekt Maschinensteuerung (Abschlussbericht). 2004. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30972_-_Abschlussbericht.pdf

[3] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Entwicklung eines Konzepts zur Auslegung von energetisch optimierten Plastifiziereinheiten. Teilprojekt 2 (Abschlussbericht). 2004. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30366_-_Abschlussbericht.pdf

[4] Deutsche Materialeffizienzagentur: Projekt-dokumentation aus Fördermodul go-effizient. Projekt-dokumentation ist nicht öffentlich zugänglich.

[5] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Entwicklung einer energiesparenden Vorrichtung zur praxisgerechten Aufheizung von PET Preforms mittels Mikrowellenheizung (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/29602_-_Abschlussbericht.pdf

[6] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Entwicklung von produktionsintegrierten Maßnahmen zur Reduzierung von Umweltbelastungen bei der Blasfolienextrusion (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/31319_-_Abschlussbericht.pdf


[7] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Herstellung von runderneuerten Conti-LKW-Reifen unter Verwendung von hochinno-vativem Reclaim-Material (Abschlussbericht). 2013. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovationspro-gramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/1._bmu_conti_retread_abschlussbericht_final_2014-05-14.pdf

[8] Deutschen Bundesstiftung Umwelt: Sensorlose Regelung für eine elektronisch gesteuerte Folienreck-anlage (Abschlussbericht). 2004. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/OPAC/ab/DBU-Abschlussbericht-AZ-18168.pdf

[9] Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung: Drehzahlgeregelter Kompressor mit Wärmerückgewinnung (Projektkenn-blatt). 2007. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/suche/dokumente.php?action=search&lang =de&pfm=03&pfy=2000&ptm=02&pty=2015&words=Ponachem+Compound&filter_language=de#result.

[10] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg: BEST-Projekt FIA GmbH (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_FIA.pdf



[13] Umweltbundesamt: Vermahlung und Verwertung vulkanisierter Produktionsabfälle (Abschlussbericht). 2009. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin /assets/pdfs/Abschlussberichte/20124_Abschlussbericht_Optiservice.pdf


3.2 Auswertung der Projektdokumentation zu Fertigungsverfahren des Umformens

Nach DIN 8580 ist Umformen das „Fertigen durch bildsames (plastisches) Ändern der Form eines festen Körpers; dabei werden sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten“22.

Durch das Umformen erfolgt eine Weiterverarbeitung von massiven Rohteilen, Blechen und Profilen aus Eisen und Nicht-eisen- Metallen. Aber auch Kunststoffe können durch umformtech-nische Verfahren weiterbearbeitet werden. Die verschiedenen Verfahren des Umformens können durch folgende Merkmale unterteilt werden:

• Spannungszustand (Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen und Schubumformen),

• Einsatztemperatur (Kalt-, Halbwarm-, Warmumformung) und

• Produkttyp (Massiv- und Blechumformung).

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Abbildung 9: Abstraktes Prozessbild des Umformens (Eigene Darstellung)

22 DIN 8580 (2003), S. 4


Für die Betrachtung der Ressourceneffizienz bei umformtechni-schen Verfahren ist die Einsatztemperatur und der Produkttyp von Bedeutung. Umformtechnische Prozessketten können als ressourcenschonend eingestuft werden, da sie sich in der Regel durch einen hohen Werkstoff-/ Materialausnutzungsgrad auszeichnen, im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren meist geringe Abfallmengen anfallen und die Prozesse durch eine reproduzierbare Qualität gekennzeichnet sind. Die zum Umformen benötigte Anlagentechnik ist jedoch oftmals durch einen hohen Energieaufwand gekennzeichnet, aufgrund der hohen Prozesskräfte und -leistungen die zum Umformen erbracht werden müssen.

Zur Erhöhung der Ressourceneffizienz bei umform technischen Prozessen bestehen nach Neugebauer et al23 folgende Handlungsfelder:

• Steigerung der Materialausnutzung (Verringerung von Ver-schnitt)

• Flexibilisierung, d.h. Anwendung von umformtechnischen Prozessen auch auf Bauteile mit geringerer Stückzahl

• Anwendung von Verfahren zur konturennahen Fertigung (near-net-shape und net-shape-Umformprozesse)

• Verbesserung temperierter Prozesse (bspw. Presshärten, Schmieden)

• Reduktion des Zunders bei der Warmumformung

• Umformen ohne Schmiermittel

• Verkürzung der Prozessketten durch Reduktion der Prozess-stufen

• Entwicklung von Verfahrenskombinationen und Substitution von Verfahren

Die Anwendung und Übertragung einzelner Maßnahmen aus den Handlungsfeldern ist abhängig vom Produkt das gefertigt wird.

23 Neugebauer, R.; Westkämper, E.; Klocke, F.; u.a. (2008)


Im Rahmen der analytischen Untersuchung von Förder projekten zur Steigerung der Ressourceneffizienz konnten folgende Handlungs felder im Zusammenhang mit umformtechnischen Prozessschritten selbst sowie deren Produktionsumfeld ermittelt werden.

• Verringerung der notwendigen Energie zur Erwärmung der Halbzeuge für die umformtechnische Bearbeitung durch Reduktion der Prozesstemperaturen auf ein notwendiges Minimum, Reduktion von Abstrahlverlusten durch einen direkten Wärmeeintrag (siehe Tabelle 5, Maßnahmen-kategorie bedarfsgerechte Steuerung)

• Reduktion des Schmiermittels bzw. Substitution dessen sowie Verbesserung des Verfahrens zur Wiederaufarbeitung (siehe Tabelle 5, Maßnahmenkategorie optimiertes Verfah-ren)

• Einsatz von Wärmetauschern zur Nutzbarmachung der in Stoffströmen enthalten Wärmeenergie (siehe Tabelle 5, Maßnahmen kategorie bedarfsgerechte Steuerung)

• Einsatz energiesparender Komponenten in umform-technischen Maschinen und Anlagen sowie gezieltes Aus-schalten einzelner Komponenten bei Nichtproduktion (siehe Tabelle 5, Maßnahmenkategorie bedarfsgerechte Steuerung)

• Reduktion innerbetrieblicher Transportzeiten durch Ver-kettung von Prozessschritten (siehe Tabelle 5, Maßnahmen-kategorie Vereinfachung / Verkürzung von Prozessketten)

Die aus den Förderprojekten ermittelten Handlungsfelder stehen im Einklang mit den Handlungsfeldern nach Neugebauer et al24.

Die in den Fördervorhaben ergriffenen und umgesetzten Maßnahmen sind mit unterschiedlichen Höhen an Material- und Energieeinsparungen sowie Aufwand zur Realisierung (Investitions kosten) verbunden. In der Abbildung 10 erfolgt für die Maßnahmen, die eine entsprechende Datengrundlage aufzeigen, eine Quantifizierung des Nutzens.




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1. Optimierung einer Ofenanlage (Neubau) zur Erwärmung von Aluminiumstangen für die umformende Bearbeitung

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3. Einrichtung eines verketteten Bearbeitungszentrum

Abbildung 10: Bewertung des Nutzens und Aufwands aus-gewählter Maßnahmen im Bereich des Umformens (Eigene Darstellung)

Für eine umformtechnische Bearbeitung von Halbzeugen aus Metallen und Nichtmetallen ist es teilweise erforderlich, dass diese vorab erwärmt werden (Warmumformung). Im Rahmen eines Demonstrationsvorhabens erfolgte die Verbesserung des Wirkungsgrades eines Blockheizofens zur Erwärmung von Aluminium für eine anschließende umformtechnische Bearbei-tung25, siehe Abbildung 10 Maßnahme 1. Eine Verbesserung der Ressourcennutzung wurde durch die Erhöhung der Anzahl der Brennerdüsen erreicht sowie einer optimierten Positionierung der Düsen zur Oberfläche der Aluminiumstangen. Durch diese Maßnahme wird der Wärmeeintrag in das Aluminium verbessert. Durch die gleichzeitige Anpassung des Ofeninnenraums (Ver-kleinerung) auf den Bolzendurchmesser (Aluminium stangen) wird ebenfalls die Energieaufnahme begünstigt. Mit Hilfe der heißen Abgase aus der Hochkonvektionsvorwärmkammer erfolgt zusätzlich die Vorwärmung der Verbrennungsluft. In dem

25 Umweltbundesamt (2008)


spezifischen Projektbeispiel konnte eine Reduktion des Erdgas-verbrauchs von 313 kWh/t auf ca. 190 kWh/t erreicht werden. In dem nachfolgenden Prozess der induktiven Erwärmung des Bolzenanfangs konnte in Folge dessen ebenfalls eine Reduktion des Energieverbrauchs (Strom) erreicht werden. Bei einer gleich-zeitigen Steigerung der Ausbringungsmenge. Die Gesamtkosten für den Umbau der Anlage beliefen sich auf 542.000 €.

Bei Fertigungsprozessen des Umformens bspw. dem Kaltwalzen aber auch anderen kaltumformenden Verfahren zur Metall-bearbeitung kommt es technologiebedingt zu Anreicherungen von fein- und feinstkörnigen metallischen und nicht metalli-schen Partikeln in den Schmiermitteln (abrasive Rückstände der Arbeitswerkzeuge und hergestellten Produkte). Da die zum Einsatz kommenden Schmiermittel in Kreisläufen gefahren werden, ist eine Abtrennung der eingetragenen Feststoff-Partikel erforderlich. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde der Einsatz eines filterhilfstofffreien Pflegeverfahrens untersucht. Zentrales Element dieses Verfahrens ist die Zyklon-Starkfeld-magnetabscheidung, siehe Abbildung 10 Maßnahme 2.26

Zur Wiederaufnahme der Eigenfertigung von Mittel- und Niedrig preisprodukten wurde eine Lösung für eine wirtschaft-liche Fertigung dieser gesucht, siehe Abbildung 10 Maßnahme 3. Steigende Materialkosten für die Zukaufteile sowie Qualitäts-probleme mit diesen (steigende Nacharbeit) für die Produktion der Mittel- und Niedrigpreisprodukten machten die Wieder-aufnahme der Eigenfertigung erforderlich. Durch die Realisie-rung einer verketteten Produktion mit Handlingsrobotern und die energie- und material effiziente Gestaltung der einzelnen Prozessschritte konnte dieses Ziel umgesetzt werden. Die erforderlichen Fertigungsschritte (Abspulen des Rohmaterials vom Coil, Reichten des Blechs, Stanzen, Umformen, induktives Erwärmen, Abschrecken mit gleichzeitigen Härten und Anlassen, Verschweißen von Einzelteilen, Schleifen sowie Beschichtung) werden in einer Linie („in einem Takt“ realisiert). Es erfolgte die Integration der bisher einzeln durchgeführten Prozessschritte in einer im Fertigungstakt verknüpften Produktion. Hierdurch gelang es innerbetriebliche Logistikprozesse zu minimieren

26 Bundesministerium für Bildung und Forschung (2009a)


und die Zwischenlagerung zu reduzieren.27 Bei der Realisierung wurde weiter festgestellt, dass die Taktzeit der Weiterverarbei-tung bzw. der Gesamtanlage wesentlich langsamer ist als die Taktzeit der Stanzanlage. Um unnötigen Energieverbrauch in der Stanze durch eine langsame Taktung zu vermeiden, wurde ein zusätzliches Magazin an der Stanzanlage installiert. Nach vollständiger Auffüllung dieses Magazins wird der Motor der Stanzanlage abgeschaltet und die Beschickung der Transferein-heit erfolgt über das Magazin. Die Stanzanlage wird bei einem Leerstand des Magazins wieder zugeschaltet.



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QUELLE TABELLE 5


[2] Umweltbundesamt: Umsetzung eines innovativen energieeffizienten Aluminiumbolzenerwärmungs-verfahren (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovationspro-gramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/ab-broekelmann.pdf

[3] Umweltbundesamt: Bau einer neuartigen Schmiede-presse. 2006. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/metall/bau-einer-neuartigen-schmiedepresse.html?tx_exozet-cpgproject_projects[sword]=Bau%20einer%20neuartigen%20Schmiedepresse&tx_exozetcpgproject_projects[search]=1&tx_exozetcpgproject_projects[execute]

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[4] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Neuartige filterhilfsstoffreie Schmiermittel-pflege zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der stahl- und metallverarbeitenden Industrie (Abschlussbericht). 2009. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RI05167_-_Abschlussbericht.pdf

[5] Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung: Optimierung der Statorenfertigung (Projektkennblatt). 2005. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/suche/dokumente.php?action=search&lang=de&pfm=03&pfy=2000&ptm=02&pty=2015&words=Allweiler&filter_language=de#result.



[7] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Innovative getaktete Fertigung von wärmebehandelten Stanz-Biege-Teilen (Abschluss-bericht). 2013. Verfügbar unter: http://www.umweltin-novationsprogramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/131113_abschlussbericht-final.pdf


3.3 Auswertung der Projektdokumentation zur Fertigungsverfahrenshauptgruppe des Trennens

Die DIN 8580 definiert Trennen als „Fertigen durch Aufheben des Zusammenhaltens von Körpern im Sinne[…], wobei der Zusammenhalt teilweise oder im Ganzen vermindert wird“28.

Die Verfahrensgruppe des Trennen lässt sich in sechs Untergruppen gliedern: Zerteilen, Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden, Spanen mit geometrisch unbestimm-ten Schneiden, Abtragen, Zerlegen sowie Reinigen. Zertei-len und Spanen erfolgt unter mechanischer Einwirkung eines Werkzeugs auf ein Werkstück. Beim Zerlegen wird ein ursprünglich gefügter Körper oder das Entleeren oder Eva-kuieren von gasförmigen, flüssigen oder körnigen Stoffen aus Hohlkörpern verstanden. Beim Abtragen werden Stoff-teilchen von einem festen Körper auf nicht-mechanischem Wege entfernt. Beim Reinigen werden unerwünschte Stoffe oder Stoffteilchen von der Oberfläche eines Werkstücks entfernt29.

Nach Erhebungen des Fraunhofer ISI30 setzen mehr als 80 % der Unternehmen der Metall- und Elektroindustrie trennende und spanende Verfahren ein. Diese Fertigungsbereiche stellen demnach einen Kernbereich der Produktionstechnik dar. Aber auch in anderen Branchen wie beispielsweise dem Werkzeug- und Formen bau sowie dem Fahrzeugbau und dessen Zuliefer-industrie, der Herstellung von Medizin-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie optischer Geräte haben spanende und trennende Verfahren einen Bedeutungszuwachs. In anderen Industriezweigen wie beispielsweise der Möbel- oder Textil-industrie sind trennende Verfahren ein wichtiger Bestandteil des Fertigungsprozesses. So vielfältig wie die Branchen, in den trennenden und spanenden Verfahren zum Einsatz kommen, so vielfältig sind auch die damit verbundenen Werkstoffe die bearbeitet werden: Metalle, Nichteisen-Metalle, Kunststoffe, Holz, Textilien, Papier und Pappe und andere Werkstoffe.

28 DIN 8580 (2003), S. 429 Grote, K.; Feldhusen, J. (2014), S. 143130 Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (2006)


Bezüglich der Ressourceneffizienz trennender und spanender Fertigungsverfahren lässt sich allgemein folgendes formulieren. Im Vergleich zu den vorher dargestellten Fertigungsverfahren des Ur- und Umformens können die trennenden und spannenden Verfahren als energiearm bezeichnet werden, wenn man nur den eigentlichen Prozess des Trennens betrachtet31. Beim Trennen treten oftmals keine wärmeintensiven Prozessschritte auf. Anderseits sind trennende und spannende Verfahren im Vergleich zu ur- und umformenden Verfahren durch einen hohen Materialabtrag (Materialverlust) in Form von Spänen gekennzeichnet. Eine Verbesserung des Ressourceneinsatzes kann durch die Verringerung des Abfallmaterials erreicht wer-den beispielsweise durch eine endkonturennahe Herstellung von Halbzeugen (endkonturennahes ur- und umformen) in den formgebenden Prozessen. Wie beim Ur- und Urformen auch bilden die zum Einsatz kommenden Maschinen einen weiteren Stellhebel zur Ressourceneffizienz.

Der Verfahrenshauptgruppe des Trennens ist auch das Reinigen zugeordnet. Reinigungsverfahren dienen dem Entfernen uner-wünschter Stoffe (Verunreinigungen) von der Oberfläche von Werkstücken. Im Unterschied zu den spanenden Verfahren stellen die Ressource Wasser und Energie (in Form von Wärme) einen wesentlichen Ansatzpunkt zur Verbesserung der Ressourceneffizienz beim Reinigen dar.



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Abbildung 11: Abstraktes Prozessschaubild des Trennens (Eigene Darstellung)

Eine Reduktion der Betriebs- und Hilfsstoffe (bspw. Kühlschmier-stoffe) bei trennenden und spanenden Fertigungsverfahren kann durch Substitution, Wiederverwertung oder optimierte Verfahren erfolgen. Eine Verbesserung der Ressourceneffizienz auf Prozessebene im Hinblick auf den Materialeinsatz kann durch Wieder- und Weiterverwendung von Abfallmaterial (Produktions-recycling von Verschnittmaterial) oder einer Optimierung des Verfahrens erreicht werden. Diese Strategien verfolgen das Ziel einer Reduktion des eingesetzten Produktionsmaterials.

Mit Blick auf den Energieeinsatz kann dieser in trennenden Verfahren folgende Ausprägungen haben: elektrische Energie, Wärme, Kälte oder Druckluft. Zur Reduktion des Energie einsatzes können Strategien wie Kaskadennutzung, Substitution des Ener-giemediums und optimierte Verfahren zur Anwendung kommen. Bei Werkzeugmaschinen zum Zerteilen und Spanen entstehen Energieumsätze vor allem durch die Nutzung elektrischer Energie zur Erzielung der gewünschten Gestaltänderung am


Werkstück und für die Peripherie (Kühlschmierstoff aufbereitung, Ablufttechnik).

Zu den technologischen Trends, die einen Einfluss auf den Ressourcen verbrauch haben können, gehören bei spanenden Werkzeugmaschinen folgende Entwicklungen32:

• Hochleistungsbearbeitung: Reduzierung der Bearbei-tungszeit durch Steigerung der Schnitt- und Vorschub-geschwindigkeiten

• Trockenbearbeitung/ Minimalmengenschmierung: Redu-zierung von bzw. Verzicht auf Kühlschmierstoffe bei der Zerspanung zur Verringerung der Umweltbelastungen und der Produktionskosten

• Hartbearbeitung: Zerspanung, insbesondere Fein bearbeitung, gehärteter Werkstoffe mit definierter Schneide (Drehen, Frä-sen, Bohren)

• Direktantriebe: Linear- und Torquemotoren mit hoher Dyna-mik und einfachem Aufbau zur unmittelbaren Erzeugung linearer und rotatorischer Bewegungen

• Komplettbearbeitung/ Prozesskettenverkürzung: Integration verschiedener Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Frä-sen, Verzahnen, Schleifen in einer Maschine zur Fertig-bearbeitung des Werkstückes

Darüber hinaus können Maßnahmen ergriffen werden, die einen technologisch-organisatorischen Charakter haben, wie zum Beispiel Maßnahmen zur Verschnittoptimierung. Diese Maßnahmen bewirken indirekt eine Reduktion des Material- und Energieeinsatzes.

Die in den zur Verfügung stehenden Projektberichten enthalten Maßnahmen zur Reduktion des Energie- und Materialeinsatz können zusammenfassend wie folgt beschrieben werden:

• Reduktion und Verzicht auf Kühlschmiermittel durch Umsetzung einer Trockenbearbeitung beim Spanen mit geo-metrisch bestimmter Schneide wie dem Drehen und Bohren

32 Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) (2011)


sowie dem Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide beispielsweise dem Schleifen (siehe Tabelle 6, Maßnahmen-kategorie Trockenbearbeitung).

• Einsatz effizienter Anlagen und Anlagenkomponenten und Modifikation von Komponenten und Anlagensteuerungen, die ein Abschalten bzw. bedarfsgerechtes Ansteuern der Funktionsmodule ermöglicht.

• Reduzierung von Materialzugaben beim Zerteilen sowie Einsatz von Software zur Verschnittoptimierung (Verbesse-rung der Anordnung) (siehe Tabelle 6, Maßnahmenkategorie Verschnittminimierung).

• Entwicklung von neuartigen Reinigungsverfahren mit gerin-gerem Chemikalieneinsatz oder reduzierten Prozesstempe-raturen (siehe Tabelle 6, Maßnahmenkategorie optimiertes Verfahren)

Eine ausführliche Darstellung der umgesetzten Maßnahmen erfolgt in Tabelle 6.

Mit Blick auf die Kosten der realisierten Maßnahmen und dem draus resultierenden Nutzen kann an dieser Stelle nur eine Maß-nahme bzw. ein Projekt dargestellt werden. Dies liegt zum einen daran, dass die Anzahl der Maßnahmen (Anzahl der verfügba-ren Projektberichte) bei trennenden Verfahren im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren geringer ist und zum anderen die verfügbaren Projektdokumentationen mit Blick auf getätigte Investitionen und daraus resultierenden Nutzen (Quantifizierung der Einsparung) eine geringe Aussagekraft aufwiesen.

Im Zuge der Errichtung eines neuen Fertigungswerkes wurde für die spanende Bearbeitung von Aluminiumwerkstoffen die etablierte Nassbearbeitung durch Trockenbearbeitung substituiert33. Durch die Realisierung der Trockenbearbeitung steigt der Anteil der Stäube im Maschinenraum. In Folge wurde die Absaugung erhöht. Über einen Nassabscheider wird die Luft von Stäuben gereinigt und über das Hallendach ausgeblasen. Ein weiterer technologischer Unterschied ist, dass die kühlende



Wirkung des Schmiermittels durch die Verwendung eines anderen Mediums realisiert werden muss. Hierzu wurden bei-spielsweise Kälte aggregate an einzelnen Maschinen installiert oder die Luft wird mit Hilfe einer Venturi-Düse abgekühlt. Durch die Trocken bearbeitung konnten folgende Umweltentlastungen erreicht werden: Reduzierung des Einsatz von Prozess-Hilfsche-mikalien (KSS-Konzentrat) um fast 100 %, Wegfall des Einsatzes von Frischwasser für die KSS-Aufbereitung sowie Einsparung von ca. 400 MWh Energie durch den Wegfall der KSS-Zentralan-lage, Pumpen und UF-Anlage. Im Projekt konnte gezeigt werden das die reinen Maschinenkosten der Fertigungszentren für beide Verfahren (Nass- und Trockenbearbeitung) eine ähnliche Größen-ordnung haben. Die Werkzeugkosten bei der Trocken bearbeitung sind jedoch deutlich höher. Durch die Trockenbearbeitung entfallen jedoch die Anlagekosten für die KSS-Zentralversorgung.


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QUELLEN TABELLE 6


[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Produktionsintegrierter Umweltschutz durch Optimierung der Materialausnutzung bei der Edelstahl-erzeugung (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30853_-_Abschlussbericht.pdf


[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Produktionsanlage zur Trocken-bearbeitung von Aluminiumrädern und –Teilen mit geschlossener Kreislaufführung der Al-Späne (Abschluss-bericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/Abschlussbericht_Produktionsanlage_zur_Trockenbear-beitung_von_Aluminiumraedern.pdf

[5] Deutsche Bundesstiftung Umwelt: Bänder und Bleche chemikalienfrei entzundern. 2009. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel29485_341.html

[6] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg: BEST-Projekt alutec Metallwaren GmbH & Co. KG (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_Alutec.pdf


[7] Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung: Flussmanagement bei der Grieshaber GmbH & Co. KG (Projektkennblatt). 2007. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/suche/dokumente.php?action=search&lang=de&pfm=03&pfy=2000&ptm=02&pty=2015&words=Grieshaber&filter_language=de#result.

[8] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Demonstrationsvorhaben Trocken-schleifanlage (Abschlussbericht). 2011. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovationsprogramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/godelmann_abschlussbericht_10_07_09_endversion-ueberar-beitung_04-04-11.pdf


3.4 Auswertung der Projektdokumentation zur Fertigungsverfahrenshauptgruppe des Fügens

Das Fertigungsverfahren des Fügens stellt die vierte Haupt-gruppe der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 dar. Das Fügen ist definiert als ein „auf Dauer angelegtes Verbinden oder sonstiges Zusammenbringen von zwei oder mehreren Werk stücken geometrisch bestimmter fester Form oder von eben solchen Werk stücken mit formlosem Stoff; dabei wird der Zusammen halt örtlich geschaffen und im Ganzen vermehrt“.34

Beim Fügen kann der Zusammenhalt zwischen den einzelnen Teilen durch verschiedene physikalische Effekte erreicht werden: durch Kraftschluss (Schrauben, Klemmen, Verkeilen), Form-schluss, durch Adhäsionskräfte eines Zusatzstoffes (Kleben) oder direkte stoffliche Verbindung (Schweißen).

Die Fügeverfahren können auch in mechanische und thermische Fügeverfahren unterteilt werden. Mechanisches Fügen wird als kraft- und formschlüssiges Verbinden durch Umformvorgänge zwischen mindestens zwei Bauteilen definiert. Mittelbare Verbindungen tragen Verbindungselemente wie Nieten, Schrauben, Stifte, Nägel etc. Unmittelbare Verbindungen sind das Verklammern und Verpressen von Oberflächen der Bauteile. Thermisches Fügen wird als stoffschlüssiges Fügen definiert, bei dem die thermische Energie durch Lichtbogentechnik, Strahl-technik, Widerstanderwärmung oder Hochfrequenztechnik in eine Fügestelle eingebracht wird.

Im Rahmen der Produktion kommt den Fügeverfahren, wie Schweißen, Löten und Kleben (im weitesten Sinne Montage-technik) eine besondere Bedeutung zu. Durch das Fügen der Einzelteile (Endmontage) entsteht die finale Form des Produktes. Die Montage hat im Rahmen der Wertschöpfungsketten einen wesentlichen Stellenwert. Dies hat in der Vergangenheit dazu geführt, das Unternehmen ihre eigene Fertigungstiefe reduziert haben und die interne Wertschöpfung auf die Endmontage der Produkte konzentriert haben. Insbesondere in der Automobil-industrie ist dieser Trend erkennbar bzw. umgesetzt worden. In der Montage selbst bestehen zunehmend die Bestrebungen

34 DIN 8580 (2003). S. 5


den Montageaufwand durch Rationalisierung und eine montage-gerechte Konstruktion zu vermindern. Anderseits hat auch die zunehmende Bedeutung der Ressourceneffizienz, insbesondere der Kreislaufführung von Produkten, Komponenten und ein-zelnen Materialien Auswirkung auf die Fügeverfahren. Denn die Verwendung geeigneter Fügetechniken kann eine Wieder-verwendung und -verwertung am Ende des Produktlebenszyklus positiv beeinflussen. Anderseits wächst auch die Bedeutung leistungs fähiger Technologien und Maschinen für die Demon-tage von Produkten.35

Mensch und Personal

Lager und Logistik

Prozess- peripherie


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Abbildung 12: Abstraktes Prozessschaubild zum Fügen (Eigene Darstellung)

Im Vergleich zu den formgebenden Verfahren des Ur- und Umformens kommt bei den fügenden Fertigungsverfahren kaum zum zusätzlichen Einsatz von Rohmaterial. Das Ziel von fügenden Verfahren ist die Verbindung von Halb zeugen /Pro-dukten. Die Verbindung wird über den Einsatz von Hilfsstoffen oder Verbindungs elementen geschaffen. Hinsichtlich der Res-source Material, insbesondere des Produktionsmaterials ist positiv zu erwähnen, das durch die Fügeoperation selbst wenig

35 Feldmann, K.; Schöppner, V.; Spur, G. (2014)


oder kein Abfallmaterial entsteht. Das zu fügende Produktions-material kann vielfältig sein (Metalle, Nichteisenmetalle, Kunst-stoffe, Holz, Textilien, u.a.) und es können unterschiedliche Produktions materialien miteinander verbunden werden. Mit Blick auf die Füge verfahren des Schweißens, Lötens und Klebens spielen insbesondere die dafür notwendigen Hilfsstoffe eine wichtige Rolle und geben Ansatzpunkte zur Verbesserung der Ressourceneffizienz. Durch die Anwendung der Strategien

„Substitution“ und „optimiertes Verfahren“ können der Einsatz von Betriebs- und Hilfsstoffen bei fügenden Verfahren verbessert werden. Die Strategie der Wiederverwendung hat für Hilfsstoffe bei fügenden Verfahren kaum bzw. keine Bedeutung, da die Hilfsstoffe anders als beim Ur- und Umformen sowie Trennen im Produkt verbleiben bzw. durch den Einsatz der Hilfsstoffe das Fügen erreicht wird.

Die Ressource der Energie kann bei den fügenden Verfahren in Form von elektrischer Energie oder Brennstoff zum Einsatz kommen. Mechanische Fügeverfahren können durch den geringen bzw. nicht erforderlichen Einsatz von Wärme im Ver-gleich zu Fertigungsverfahren wie dem Ur- oder Umformen bei denen überwiegend ein Wärmeeinsatz notwendig ist als energie-arm bezeichnet werden. Eine Ausnahme bilden das Löten und Schweißen, bei denen ein erhöhter Wärmeeintrag erforderlich ist zum Aufschmelzen des Lots bzw. der Schweißzusätze. Eine Reduktion des Energieeinsatzes kann durch eine Optimierung der Anlagentechnik (Einsatz effizienter Komponenten) erreicht werden. Zur Verringerung des Energieeinsatzes bei fügenden Verfahren insbesondere den thermischen Fügeverfahren wie dem Schweißen können Strategien der Substitution oder optimierte Verfahren zur Anwendung kommen um beispielsweise die Prozess temperatur zu senken. Die Strategie der Kaskaden-nutzung spielt eine untergeordnete Rolle.

Betrachtet man nur thermische Fügeverfahren wie das Schweißen, so kann der Energieverbrauch durch folgende allgemeine Ansatz-punkte reduziert werden36:

36 Wilden, J.; Weise, C. (2010)


• Einsatz von neuartigen Zusatzstoffen, die bei niedrigeren Temperaturen schmelzen als herkömmliche Schweißzusätze,

• Verringerung des Schmelzbadvolumens,

• Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit,

• Reduzierung bis Minimierung der Schweißspritzer.

Die Auswertung der verfügbaren Projektdokumentationen zeigten folgende übergeordneten Maßnahmen zur Material- und Energieeinsparung insbesondere bei der Verwendung von Klebstoffen und Leimsystemen auf (Substitution und optimierte Verfahren) sowie in der Prozessperipherie der Unternehmen:

• Verringerung der Einsatzmenge von Hilfsstoffen beispiels-weise Klebstoffen und Leimen durch mengengenaues Auftra-gen des Klebers (Verkleben von Papier und Holz),

• Substitution von Leim- und Klebstoffverfahren: Einsatz von Kaltleim und –klebstoffverfahren (Reduktion des Wärme-eintrags in das Produkt; Reduktion der verfahrensbedingten Energie),

• Einsatz energieeffizienter Komponenten / Anlagen in der Prozess peripherie (Beleuchtung, Druckluft, Abluftanlage).

Eine prägnante Darstellung der ergriffenen Maßnahmen zur Verbesserung des Ressourceneinsatz in Verbindung mit Verfahren des Fügens erfolgt in Tabelle 7.

Nachfolgend werden einzelne Fördervorhaben detaillierter dargestellt insbesondere mit Bezug auf Aufwand und Nutzen der durchgeführten Aktivitäten (siehe Abbildung 13).



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Abbildung 13: Bewertung des Nutzens und Aufwands aus-gewählter Maßnahmen im Bereich des Fügens (Eigene Darstellung)

Im Rahmen eines Projektes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurden Möglichkeiten zur Reduzierung des Energie verbrauchs durch die Verwendung von Heißkleber beim konventionellen Buchbinden sowie der Reduzierung von weiteren Umwelt-belastungen, die sich aus der Verwendung des Heißklebers erge-ben untersucht37. Hierbei gelang es einen Kaltleim auf Disper-sionsbasis (wasserbasierte lösemittelfreie Kleber) zu entwickeln (Abbildung 13, Maßnahme 1). Dieser muss allerdings in einem geschlossenen System aufgetragen werden um das Abdampfen der wässrigen Phase zu vermeiden. Hierzu wurde im Rahmen des Projektes eine Dosier- und Auftrags einheit entwickelt, die die Klebstoffmenge und dessen Auftragung automatisch an Format und Dicke der zu bindenden Druckerzeugnisse anpasst. Durch einen Prototypen einer neuen Bindeanlage (Abbildung 13, Maßnahme 2) konnte eine Reduzierung des Energieverbrauchs (elek trische Energie) durch Verwendung des Kaltleims

37 Deutsche Bundesstiftung Umwelt (2004b)


gegenüber dem konventionellen Heißleims um 130 kWh pro Tag nachgewiesen werden.

Ebenfalls zur Reduktion von Emissionen (Reduktion von Form-aldehydemissionen um 78 %) und dem Bindemitteleinsatz (Reduktion um 10 %) führte die Integration der sogenannten Trocken beleimung in eine bestehende Produktionsanlage für Faserplatten (Abbildung 13, Maßnahme 3)38. Neben den ökolo-gischen Vorteilen des Verfahrens konnte im Rahmen des Förder-vorhabens die betriebliche Produktion im groß technischen Maßstab erfolgreich demonstriert werden. Die getätigten Investi-tionen in die Anlage und die damit verbundene Reduktion des Rohstoffeinsatzes stehen in keinem wirtschaftlichen Verhältnis. Dennoch stellt die Anlage zur Trockenbeleimung einen Vorteil dar, da durch diese die Emissionsgrenzwerte in dem Unternehmen eingehalten werden können und so auf die Installation eines sonst notwendig gewordenen Bio-Abgaswäschers verzichtet wer-den konnte.

38 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009b)


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QUELLEN TABELLE 7


[2] Deutsche Bundesstiftung Umwelt: Entwicklung eines Energie sparenden Verfahrens zum maschinellen Klebe-binden (Projektkennblatt). 2004. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/PDF-Files/A-18926.pdf

[3] Bundeministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Trockenbeleimung als umwelt schonendes Verfahren für die Herstellung von Holz faserplatten (Abschlussbericht). 2009. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/ Abschlussberichte/Abschluss-bericht_20091__EGGER.pdf


3.5 Oberflächenbehandlung / Beschichten

Unter Beschichten wird in der Fertigungstechnik das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus einem formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Werkstückes verstanden.39 Das Beschichten beziehungsweise die Oberflächenbehandlung besitzt eine hohe technische Bedeutung, da sie eine Funktionstrennung von Volumen und Oberfläche ermöglicht. So kann beispiels-weise der Bauteilkörper hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit optimiert werden, während durch die Oberflächenbehand-lung das Bauteil beispielsweise vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden kann. Beschichtungen erfüllen dabei eine Reihe von Aufgaben darunter wie eben angemerkt der mecha-nische Schutz (Verschleiß) sowie Barriere-Funktionen (wie Korrosions schutz, Wärmeisolation) aber auch ästhetische /opti-sche Funktionen (wie Dekoration, Reflexion) sowie elektrische Funktionen (bspw. Leit fähigkeit) und weitere Funktionen (bspw. Bearbeitungsfähigkeit).40

Stark verallgemeinert lässt sich der Prozess des Beschichtens in folgende Phasen unterteilen. Der Prozess beginnt mit der Vor-behandlung, in der die Oberfläche durch chemische und mechani-sche Bearbeitung gereinigt und die aktive Oberfläche vergrößert wird. Daran schließen sich Zwischenschritte wie Spülung und Trocknung an. Im weiteren Prozessverlauf erfolgt die Aufbrin-gung der Schichten sowie weitere Spül- und Trockenschritte. Der Prozess schließt mit der Nachbehandlung beziehungsweise -bearbeitung (bspw. Polieren).

Für die Aufbringung von Beschichtungen existiert eine Viel-zahl von Verfahren, die häufig nach dem Ausgangszustand des aufzubringenden Stoffes in Beschichten aus dem flüssigen (bspw. Lackieren), gasförmigen (bspw. CVD, PVD), gelösten (bspw. Galvanisieren) oder festen (bspw. Pulverbeschichten) Zustand unterschieden werden.41 Wobei zunehmend auch kombinierte Beschichtungen, die mit verschiedenen Verfahren aufgetragen werden, an Bedeutung gewinnen.42 Das Spektrum beschichteter Werkstücke reicht von Kleinteilen wie Schrauben

39 DIN 8580 (2003), S.440 Grote, K.; Feldhusen, J. (2014)41 vgl. ebenda42 Dietz, Dr. Andreas (2012)


über Armaturen, Bauteile für Fahrzeuge bis hin zu Walzen. Die Kunden für behandelte Werkstücke finden sich daher in zahl-reichen Industrien.

Auch hinsichtlich der Ressourceneffizienz kommt der Ober-flächenbehandlung eine wichtige Rolle zu. Durch den Einsatz von Beschichtungen und die konstruktive Berücksichtigung in der Produktentwicklung kann die Lebensdauer von Bauteilen wie etwa bei Karosserien deutlich verlängert und der Verbrauch an Rohstoffen gesenkt werden. Verschleißbeständige Beschich-tungen und reibungsmindernde Schichtsysteme reduzieren die Notwendigkeit von Trenn- und Schmiermitteln. Auch hinsicht-lich der Senkung des Energieverbrauchs für Beleuchtung oder Raumklimatisierung können Oberflächenbeschichtungen einen wertvollen Beitrag leisten.43

Andererseits nimmt die Herstellung von Beschichtungen durch ihren hohen Energie- und Wasserverbrauch, den Verbrauch an Rohstoffen, Emissionen in Oberflächen- und Grundwasser sowie Abfällen auch verschiedene Ressourcen in Anspruch.

Im Folgenden sollen verschiedene Ansatzpunkte und Maßnahmen für die Reduktion der Ressourceninanspruchnahme in der Ober-flächenbehandlung dargestellt werden.

3.5.1 Ansatzpunkte zur Senkung der Ressourcenbeanspruchung in der Oberflächentechnik

Um die Inanspruchnahme von Ressourcen in der Oberflächen-behandlung durch Beschichten zu reduzieren, setzen Maßnahmen häufig an folgenden Punkten (siehe Tabellen 8 und 9) im Prozess an:

• Prozesschemikalien: Hierbei geht es um die Reduktion der Menge der eingesetzten Chemikalien aber auch um die Substitution einzelner Stoffe durch weniger gefährliche Stoffe. Ziel ist es hierbei Emissionen (bspw. in Luft und Wasser) und Abfälle zu vermindern beziehungsweise in ihrer Zusammen-setzung zu verändern.

43 Umweltbundesamt (2005)


• Rohstoffe / Material: In den Beschichtungsprozessen ent-stehen an verschiedenen Stellen Materialverluste beispiels-weise in Form von zu hohen Schichtdicken oder Overspray. Maßnahmen in diesem Bereich beabsichtigen diese Verluste zu vermeiden und so den Einsatz der Rohstoff- / Material-menge zu senken.

• Energie: Weitere Maßnahmen setzen am Energieverbrauch an und zielen wiederum auf die Reduktion des Energie-verbrauchs oder auf die Substitution der Energieressource.

• Wasser: Maßnahmen hinsichtlich der Ressource Wasser haben zum Zweck die benötigte Wassermenge insgesamt oder insbesondere den Einsatz von Frischwasser im Prozess zu reduzieren. Des Weiteren soll die Senkefunktion der Res-source Wasser weniger in Anspruch genommen werden (bspw. durch Emission von Prozesschemikalien).

Da für das Beschichten eine Vielzahl verschiedener Verfahren existiert, lassen sich die oben genannten Ansatzpunkte bestimmten Phasen des Beschichtens nicht allgemein zuordnen, sondern können nur verfahrensspezifisch in den einzelnen Pro-zessschritten verortet werden. Im Folgenden sollen die Maßnah-men dargestellt werden, die in den analysierten Projektberichten dokumentiert wurden. Auswertbar waren insbesondere die Maß-nahmen zu den Verfahren „Lackieren“ sowie „Galvanisieren“. Zu den Verfahren „Drucken“ und „Feuerverzinken“ waren nur einzelne, sehr allgemein beschriebene Maßnahmen verfügbar – diese sollen nachfolgend nicht weiter betrachtet werden.

3.5.2 Maßnahmen im Prozess Lackieren

Insgesamt gingen in die Auswertung für den Prozess des „Lackierens“ 89 Maßnahmen ein. Die nachfolgende Tabelle 8 fasst die genannten Maßnahmen und jeweiligen Ansatzpunkte zusammen. Insbesondere im Bereich alternativer Verfahren für die Vorbehandlung, der Lackaufbringung selbst sowie für das Trocknen / Härten weist die Maßnahmenliste jedoch Lücken auf. Dies lässt sich auf die große Variation in der Beschichtungstech-nik zurückführen. Die genaue Ausprägung der Prozess gestaltung und damit auch der Möglichkeiten der Ressourcenschonung hängt


stark von den Qualitätsvorgaben, dem Werkstückspektrum, den eingesetzten Lack(-systemen) etc. ab. Für eine weiterführende Betrachtung von alternativen Verfahren in den einzelnen Phasen kann an dieser Stelle beispielsweise auf die Merkblätter der

„Besten verfügbaren Techniken für die Oberflächenbehandlung“ verwiesen werden.44

44 unter: http://www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/beste-verfuegbare-techniken/sevilla-prozess/bvt-download-bereich


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teue

rung

der

Bel

euch

tung

[12]

[19]

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assu

ng d

er B

eleu

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ng a

n di

e Anf

orde

rung

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[12] [

13]

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von

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der

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ärme

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[2]

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herie

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der

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de

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misc

he

Nach

verb

renn

ung

Troc

knen

Proz

essp

erip

herie

Ener

gie

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ölbe

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fter

zeug

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it Lu

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Luft

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ausc

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[15]

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des

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chni

sche

n W

irkun

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Ener

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ser-

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ausc

her

[16]

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ffer

spei

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[16]

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e


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tzun

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Ve

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Ver

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en)

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stitu

tion)

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[12]

[13] [

17]

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iphe

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ergi

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[11]

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ieru

ng d

er W

erks

tatt

behe

izun

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ozes

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iphe

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ergi

e

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tion)

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cksc

hich

ten

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icklu

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[6]

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von

umwel

tfre

undl

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]

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eria

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t wer

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eria

lein

spar

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Lack

iere

n Mat

eria

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fest

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[20]

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teils

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l (L

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nen

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ruck

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entw

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asse

r


QUELLEN TABELLE 8

[1] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg (LUBW): Energie- und Stoff-strommanagement bei der Beschichtung von H4-Lampen mit Abdeckfarbe (Endbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_Osram.pdf

[2] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg (LUBW): Energiestrom-analyse bei einem Produzenten von Landmaschinen (Endbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_Deere.pdf

[3] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg (LUBW): Energie- und Stoffstromanalyse beim Lackieren von Zierteilen für Fahrzeuginnenräume (Endbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/fahrzeuge-verkehr/energie-und-stoffstromanalyse-beim-lackieren-von-zierteilen-fuer-fahrzeuginnenraeume.html

[4] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg (LUBW): Energie- und Stoffstromanalyse bei der metallisierenden Papier-beschichtung (Endbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner production.de/fileadmin/assets/ pdfs/BEST-Programm/Endbericht_Schoeller___Hoesch.pdf

[5] Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU): Gesamt-heitliche Flutlackierung zur Steigerung der Ökologie- und Ökonomieeffizienz bei der industriellen Holzbeschichtung (Kurzfassung). 2005. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel26003_341.html


[6] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Umweltfreundliche, ressourceneffiziente UV-Lacke für 3D-Objekte (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RC0001A_-_Abschlussbericht.pdf

[7] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi): Wasserverdünnbares 2K-Strukturlacksystem AQUAPUR Strukturlack (Kurzfassung). Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publika-tionen/projekte/lackiertechnik/wasserverduennbares-2k-strukturlacksystem-aquapur-strukturlack.html

[8] Umweltbundesamt (UBA): Lösemittelreduktion im Lackierprozess durch neuen, energieautarken Trock-nungsprozess (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/Loesemittelreduktion_im_Lackier-prozess.pdf

[9] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Prozessorientierte Stoffstromanalyse in der Herstellung von elektrischen Lampen und Leuchten (insbesondere beim Lackieren) bei der Zumtobel Staff GmbH & Co. KG (Projektkennblatt). 2004. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[10] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Prozessorientierte Stoffstromanalyse in einer Lohn lackierung bei Uffmann Lackierbetrieb GmbH aus Bielefeld (Projektkennblatt). Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[11] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Berndt KG – Lackieranlage und Werkstattbeheizung (Projektkennblatt). 2008. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html


[12] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Diebenau KG – Energiesparende Lackieranlagen (Projekt-kennblatt). 2007. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[13] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Autohaus Süderelbe / Tobaben – Kombinierte Spritz- und Trockenkabine (Projektkennblatt). 2008. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumen-tenpool/index.html

[14] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Milan & Mc Murray GmbH – Lackieranlage, Druckluft- und Absaugtechnik (Projektkennblatt). 2005. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[15] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Renault Niederlassung Hamburg – Lackieranlage (Projektkennblatt). 2008. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[16] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): K.-Peter David Betriebsverpachtung – Wärmerück-gewinnung (Projektkennblatt). 2007. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumen-tenpool/index.html

[17] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Die Jürgen Schröder Autolackierbetriebe oHG – Gas direktbeheizung (Projektkennblatt). 2008. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html

[18] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Stephan Bartling Lackierungen – Kombinierte Spritz- und Trockenkabine (Projektkennblatt). 2006. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html


[19] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Petschallies Sasel GmbH – Energiesparende Lackier-anlage (Projektkennblatt). 2006. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool/dokumentenpool/index.html



3.5.3 Maßnahmen im Bereich des Galvanisierens

Neben Lackieren, Eloxieren sowie Feuerverzinken stellt das Galvanisieren eines der häufigsten und wichtigsten Beschichtungs verfahren dar. Galvanische Abscheideverfahren sind aufgrund der wesentlichen Prozessparameter (Prozess-spannung, Gleichstrommenge, Prozesstemperatur etc.) mitunter sehr energieintensiv. Weitere Schwerpunkte von Ressourcen-effizienzmaßnahmen in der Galvanik konzentrieren sich auf die verbesserte Rückgewinnung sowie die Substitution von Prozess-chemikalien und Materialien (Metallen), Reduktion des Wasser-verbrauchs und der Inanspruchnahme der Senkenfunktion von Wasser.45

Die Behandlung von metallischen und nichtmetallischen Ober-flächen kann durch chemische und elektrochemische Vorgänge erfolgen. Grundsätzlich werden schichtabtragende Verfahren (z.B. Beizen oder Brennen), schichtauftragende Verfahren (z.B. die galvanische und chemische Abscheidung von Metallen und Metalllegierungen) sowie schichtumwandelnde Verfahren (z.B. Anodisieren, Chromatieren, Phosphatieren) unterschieden.46

Auch wenn der grundsätzliche Verfahrensablauf in der Galvanik immer sehr ähnlich ist, so zeigt sich die Realisierung einzel-ner Abläufe abhängig von den Produktanforderungen und den verwendeten Stoffen sehr komplex und vielfältig. Die analy-sierten Projektberichte decken diese Vielfalt im Detail nicht ab und geben daher nur einen Ausschnitt möglicher Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz wider. Weitere grund-legende Ansätze zur Steigerung der Ressourceneffizienz sind in der Galvanik jedoch bekannt. Hierzu sei beispielsweise auf das Merkblatt zu den besten verfügbaren Techniken (BVT) für die Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen des Umweltbundesamtes verwiesen.47 Dort werden insbesondere in Kapitel vier sehr umfangreich, verschiedene Ansatzpunkte beschrieben. Neben grundlegenden Maßnahmen werden im Merkblatt auch vermehrt Ersatzstoffe beziehungsweise Ersatz-verfahren beispielsweise in Bezug auf die Verwendung von Chrom VI aufgeführt. Weiterhin sind für spezielle Prozesse und

45 Seßler, Berthold (2012)46 Gaida, Bernhard (2013)47 Umweltbundesamt (2005)


verwendete Prozesslösungen, Techniken zur Rückgewinnung aufgeführt.

Die Herausforderung in der Galvanik besteht vor diesem Hinter grund vor allem darin, eine Gesamtoptimierung eines spezifischen Prozesses, d.h. insbesondere die gute Abstimmung der einzelnen Verfahrensschritte herbeizuführen. Einzelne/punktuelle Maßnahmen vermögen zwar an der einen Stelle eine Verbesserung der Ressourceneffizienz herbeiführen, können aber an anderer Stelle zur erhöhten Ressourcen-Inanspruch-nahme führen. Die überwiegende Anzahl der Maßnahmen in den Projekt berichten zur Galvanik stand daher auch im Kontext des Neubaus beziehungsweise der Neuausrichtung des jeweiligen Prozesses und damit einer systemischen Betrachtung und Verbesserung.

Nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die Maßnahmen der Projektberichte zur Galvanik. Sofern eine Maßnahme auch unter den BVT aufgeführt war, wurde die Formulierung weit-gehend aus den besten verfügbaren Techniken übernommen, da diese oftmals genauer dargestellt war und zumindest eine entsprechende qualitative Nutzenbeschreibung enthielt. Eine quantitative Einordnung war an dieser Stelle nicht möglich, da der erreichbare Nutzen – wie angemerkt – stark vom jeweiligen Prozess abhängt.

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zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

else

tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

itt)

Stel

lheb

el

Redu

ktio

n de

s Aus

trag

s(O

ptim

iert

es V

erfa

hren

)Ei

nsat

z zu

eina

nder

pas

send

er C

hemik

alie

n (z

.B. E

insa

tz

der

glei

chen

Säu

re b

eim B

eize

n un

d de

r Fo

lgeb

ehan

d-lu

ng im

sau

ren

Elek

trol

yten

) [1]

Redu

ktio

n de

r Fo

lgen

ein

es A

ustr

ags

in n

achf

olge

nde

Proz

esse

Redu

ktio

n vo

n Ch

emik

alie

nver

lust

enRe

dukt

ion

des

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serv

erbr

auch

s (Z

wisc

hens

pülu

ng)

Vorb

ehan

dlun

gSp

ülen

Mat

eria

l (C

hemik

alie

n)W

asse

r

Optim

ieru

ng d

er P

ositi

onie

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, Dau

er d

es A

btro

pfen

s so

wie

der

Art

des

Aus

hebe

ns v

on W

erks

tück

en b

ei d

er

Gest

ellb

ehan

dlun

gPo

sitio

nier

ung:

grö

ßte

Fläc

he s

enkr

echt

, län

gere

Sei

ten

der

Teile

sch

räg /

waa

gere

cht, u

nter

e Ka

nte

schr

äg

stel

len

Aus

hebe

n: S

chwen

ken

der

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elle

bei

m A

ushe

ben

[1]

Erle

ichte

rung

des

Zus

ammen

lauf

ens

und

der

Trop

f-bi

ldun

g de

r Pr

ozes

sflüs

sigke

iten

Redu

ktio

n de

s Aus

trag

sRe

dukt

ion

von

Chem

ikal

ienv

erlu

sten

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (C

hemik

alie

n)


Tabe

lle 9

: Maß

nahm

en im

Pro

zess

Gal

vani

sier

en u

nd d

er P

roze

sspe

riph

erie

(For

tset

zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

else

tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

itt)

Stel

lheb

el

Redu

ktio

n de

s Aus

trag

s(O

ptim

iert

es V

erfa

hren

)Op

timie

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der

Tro

mmel

sow

ie d

es A

ushe

bens

aus

der

Pr

ozes

slös

ung

bei d

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rommel

beha

ndlu

ng [1

]Pe

rfor

atio

nen

in d

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wan

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mit

genü

gend

gr

oßem

Que

rsch

nitt

, um K

apill

arwirk

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zu m

inim

iere

n so

wie

hoh

er P

erfo

ratio

nsan

teil

am g

esam

ten

Trom

mel

-kö

rper

[1]

Sieb

stop

fen

stat

t Bo

hrlö

cher

in d

er T

rommel

wan

dung

[1] Dr

ehen

der

Tro

mmel

mit

Unte

rbre

chun

gen

beim

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ropf

en [1

]Ne

igen

der

Tro

mmel

bei

m A

btro

pfen

[1]

Anb

ringu

ng v

on D

rain

agel

eist

en im

Tro

mmel

inne

ren

[1]Aus

blas

en o

der

(Inne

n-)S

pülu

ng d

er T

rommel

[1]

Erle

ichte

rung

und

Opt

imie

rung

des

Zus

ammen

lauf

ens

und

des

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ropf

ens

der

Proz

essfl

üssig

keite

nRe

dukt

ion

des

Aus

trag

sRe

dukt

ion

von

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ikal

ienv

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esse

rter

Lös

ungs

aust

ausc

h im

Pro

zess

Verm

inde

rter

Spa

nnun

gsab

fall

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (C

hemik

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ergi

e

Optim

iere

n de

r Ei

gens

chaf

ten

der

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esslös

ung

[1]Er

höhu

ng d

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empe

ratu

r de

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ozes

slös

ung

[1]He

rabs

etzu

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onze

ntra

tion

der

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esslös

ung

[1]Zu

gabe

von

Ten

siden

[1]

Redu

ktio

n de

s Aus

trag

sHe

rabs

etzu

ng d

er V

iskos

ität

Hera

bset

zung

der

Obe

rfläc

hens

pann

ung

Redu

ktio

n vo

n Ch

emik

alie

nver

lust

en

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (C

hemik

alie

n)


Tabe

lle 9

: Maß

nahm

en im

Pro

zess

Gal

vani

sier

en u

nd d

er P

roze

sspe

riph

erie

(For

tset

zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

else

tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

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Stel

lheb

el

Subs

titut

ion

von

Stof

fen

(Sub

stitu

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Eins

atz

eine

s Ch

rom-II

I-Ele

ktro

lyte

n Vo

rtau

chen

mit

fluor

-fre

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etzm

ittel

(Anf

orde

rung

en

an T

ensid

e sin

d au

ßerh

alb

der

Beiz

e ni

edrig

er) [

4]

Ersa

tz d

er C

hrom

-VI-T

echn

ik

Bene

tzun

g /

Akt

ivie

rung

von

Kun

stst

offb

aute

ilen

auße

rhal

b de

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ize

Verz

icht

auf

Chro

m-V

I und

PFT

-Net

zmitt

el

Vorb

ehan

dlun

gMat

eria

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alie

n)

Real

isatio

n ei

nes

cyan

idfr

eien

, alk

alisc

hen

Mem

bran

-ve

rfah

rens

(Zin

k /

Nick

el-T

rommel

-Anl

age)

[7]

Verb

esse

rung

des

ele

ktro

chem

ische

n W

irkun

gsgr

ads

Gerin

gere

r En

ergi

ebed

arf

(Red

uktio

n um

50–

60 %

)W

irkun

gsgr

ad >

80 %

(geg

enüb

er 5

0–60

% b

ei

konv

entio

nelle

n Ve

rfah

ren)

Redu

ktio

n de

r or

ga ni

sche

n Ba

dzus

ätze

(Red

uktio

n um

50

%)

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (C

yani

d, Z

ink,

Nick

el,

Orga

nisc

he

Bade

zusä

tze)

Ener

gie

Was

ser

Entw

icklu

ng z

wei

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ickel

basie

rter

Leg

ieru

ngen

/

Elek

trol

yte

(Nick

elph

osph

or u

nd N

ickel

phos

phor

wol

f-ra

m) a

ls E

rsat

z fü

r Ch

rom-V

I [9]

Hers

tellu

ng e

iner

chr

omfr

eien

Ver

schl

eißs

chut

zsch

icht

für

Tief

form

en

Entf

alle

n de

s na

chtr

äglic

hen

Tempe

riere

ns d

er

Druc

kfor

men

(zum

Ver

span

nen

der

Vers

chle

ißsc

hich

t)

entf

ällt

Höhe

rer

Wirk

ungs

grad

(Str

omau

sbeu

te) z

wi sc

hen

53–6

0 %

geg

en üb

er C

hrom

besc

hich

tung

Verz

icht

auf

PFT-

basie

rte

Netz

mitt

el u

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hrom

-VI-

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e Ve

rbin

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enGe

ringe

re B

elas

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von

Abw

asse

r un

d Abl

uft

Redu

ktio

n de

s En

ergi

ever

brau

chs

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (C

hemik

alie

n)W

asse

rEn

ergi

e


Tabe

lle 9

: Maß

nahm

en im

Pro

zess

Gal

vani

sier

en u

nd d

er P

roze

sspe

riph

erie

(For

tset

zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

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tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

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Stel

lheb

el

Subs

titut

ion

von

Stof

fen

(Sub

stitu

tion)

Eins

atz

des

Beiz

zusa

tzes

PRO

-phx

[8]

Umrü

stun

g /

Anp

assu

ng d

es P

umpe

-Filt

er-S

yste

ms

[8]

Entf

ernu

ng d

er s

töre

nden

org

anisc

hen

und

anor

gani

sche

n St

offe

bei

m B

eizp

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ssRe

ssou

rcen

scho

nung

: Red

uktio

n vo

n Fr

ischs

äure

und

wei

tere

n Zu

satz

stof

fen

in d

en B

eizb

äder

n so

wie

von

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hand

lung

s che

mik

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n fü

r di

e Abw

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rbeh

andl

ung

Abf

allred

uzie

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: Red

uktio

n de

s Altsä

urea

ufko

mmen

s so

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von

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all-

und

Abw

asse

r

Beiz

enMat

eria

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n –

Fr

isch-

/ Altsä

ure)

Abw

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r

Einf

ühru

ng e

ines

neu

en D

irekt

met

allis

ieru

ngsv

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h-re

ns f

ür K

unst

stof

fe in

ein

e be

steh

ende

Anl

age

[5]

Verz

icht

auf

chem

ische

n Ni

ckel

-Sch

ritt:

Eins

atz

eine

r Ch

rom-V

I-arm

en B

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Kun

stst

offo

berfl

äche

/ A

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ird

durc

h ch

emisc

he R

eakt

ion

mit

der

Schw

efel

säur

e /

SO3

verä

nder

t ni

cht

zers

tört

[5]

Sulfi

dbin

dung

en la

gern

sich

im B

esch

leun

iger

schr

itt a

n di

e ei

nges

etzt

en B

ismut

katio

nen

an [5

]Zu

sätz

lich

wur

de d

ie A

nlag

e (in

kl. A

nlag

enst

euer

ung,

Er

wei

teru

ng d

er A

bwas

serb

ehan

dlun

g, P

roze

ssbä

der

etc.) s

o ko

nzip

iert

, das

s ei

n pa

ralle

les

Abf

ahre

n vo

n ne

uem u

nd k

onve

ntio

nelle

m V

erfa

hren

mög

lich

ist [5

]

Verc

hrom

ung

durc

h el

ektr

olyt

ische

ans

tatt

che

misc

he

Verf

ahre

n (g

ezie

ltes

Ver

chro

men

)Er

zeug

ung

eine

r po

lare

n Ko

nver

sions

schi

cht

Met

alls

ulfid

schi

cht

erla

ubt

part

ielle

Lei

tfäh

igke

it un

d di

e st

romin

duzi

erte

Nick

elab

sche

idun

gRe

dukt

ion

des

Chem

ikal

ienv

erbr

auch

s (c

a. 2

5 %

)He

izen

ergi

eein

spar

ung

von

50 %

(Bei

ztem

pera

tur

liegt

im

neu

en V

erfa

hren

18

Grad

nie

drig

er)

Abw

asse

rred

uktio

n 50

% (w

enig

er P

roze

ssst

ufen

er

ford

ern

wen

iger

Dur

chla

uf-

und

Stan

dspü

len)

Vorb

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dlun

g Mat

eria

l (C

hemik

alie

n in

sbes

onde

re

Salp

eter

säur

e)W

asse

rEn

ergi

e


Tabe

lle 9

: Maß

nahm

en im

Pro

zess

Gal

vani

sier

en u

nd d

er P

roze

sspe

riph

erie

(For

tset

zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

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tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

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Stel

lheb

el

Stan

dzei

tver

läng

erun

g(O

ptim

iert

es V

erfa

hren

)Zu

gabe

von

Was

sers

toff

pero

xid

in d

ie B

eize

[3]

Rück

spül

ung

mitt

els

VE-W

asse

r [3

]Ox

idat

ion

von

Eise

n-II-

Ione

n zu

Eise

n-III-

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n zu

ox

idie

ren

Ani

onisc

he C

hlor

okom

plex

e (F

E-III

und

Zn-Io

nen)

wer

den

nebe

n ei

nem T

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on a

n Sa

lzsä

ure

vom A

usta

usch

er-

harz

auf

geno

mmen

.Re

gene

ratio

n de

s Ha

rzes

Stan

dzei

tver

läng

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g de

r Sa

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ureb

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Met

allio

nen

und

frei

e Sä

ure

wer

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elui

ert

– El

uat

wird

in d

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bwas

serb

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gsan

lage

zu

Met

allh

y-dr

oxid

gef

ällt –

Reg

ener

at w

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ur A

nsäu

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g de

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kalis

chen

Spü

lwäs

ser

genu

tzt

Badp

flege

Mat

eria

l (C

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alie

n)W

asse

r

Elek

trol

yt w

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ber

Aus

taus

cher

harz

gel

eite

t [3

]Rü

cksp

ülun

g mitt

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VE-W

asse

r [3

]Üb

ersc

hüss

ige

Zink

ione

n wer

den

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h Io

nena

usta

usch

er ha

rz a

bsor

bier

t Re

gene

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n de

s Ha

rzes

St

andz

eitv

erlä

nger

ung

der

Zink

bäde

r

Badp

flege

Mat

eria

l (Z

ink-

Elek

trol

yte)

Eins

atz

eine

s ne

uen

kont

inui

erlic

hen

Nick

el-

Mat

tver

fahr

ens

zur

Hers

tellu

ng v

on M

attc

hrom

- od

er

Alu

look

ober

fläch

enFi

lter

tech

nik

(hin

tere

inan

der

gesc

haltet

e Ko

mbi

natio

n au

s Pl

atte

nfilter

und

Ker

zenfi

lter

) [4]

Kont

inui

erlic

he F

iltra

tion

der

Stof

fe im

Tei

lstr

om

bei l

aufe

ndem

Bet

rieb

(Onl

ine-

Rege

nera

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stat

t Ba

tchv

erfa

hren

)St

andz

eite

rhöh

ung

der

Bäde

rMet

allv

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ste

redu

zier

enEn

ergi

eauf

wan

d re

duzi

eren

(kom

plet

ter

Aus

taus

ch v

on

Bäde

rn v

ermei

den)

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (N

ickel

sulfat

, Ka

lkmilc

h 20

-% z

ur

Nick

el fä

llung

)W

asse

rGa

lvan

iksc

hlam

m

Eins

atz

eine

r Ök

o-Sp

üle

(Vor

tauc

hen)

, Luf

tmes

ser,

Abq

uets

chro

llen

[1]Ei

ntra

g vo

n Sp

ülwas

ser

in P

roze

sslö

sung

ver

hind

ern

Verl

änge

rung

der

Sta

ndze

it de

r Pr

ozes

slös

unge

nVo

rbeh

andl

ung

Mat

eria

l (P

roze

sslö

sung

)W

asse

r


Tabe

lle 9

: Maß

nahm

en im

Pro

zess

Gal

vani

sier

en u

nd d

er P

roze

sspe

riph

erie

(For

tset

zung

)

Maß

nahm

enka

tego

rieMaß

nahm

enZi

else

tzun

g /

Nutz

enPr

ozes

s (-

schr

itt)

Stel

lheb

el

Stan

dzei

tver

läng

erun

g(O

ptim

iert

es V

erfa

hren

)Ei

nsat

z de

r Kü

hlkr

istal

lisat

ion

[1]Abt

renn

ung

stör

ende

r Sa

lze

aus

der

Proz

esslös

ung

Verl

änge

rung

der

Sta

ndze

it de

r Pr

ozes

slös

unge

nBe

schi

chte

nMat

eria

l (P

roze

sslö

sung

)

Verb

esse

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des

W

irkun

gsgr

ades

(Opt

imie

rtes

Ver

fahr

en)

Erric

htun

g ei

ner

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lisch

en Z

n/Ni

-Mem

bran

anla

ge in

Ve

rbin

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mit

eine

m V

erda

mpf

er [7

]Ba

dflüs

sigke

it au

s ho

chko

nzen

trie

rten

, alk

alisc

hen

cyan

id fr

eien

Zin

klös

ung

und

Natr

iumhy

drox

id [7

]Zu

sätz

liche

Erg

änzu

ng d

urch

Nick

elko

mpl

ex, K

ompl

ex-

und

Glan

zbild

er s

owie

Pur

ifier

[7]

Abb

lase

n de

r an

den

Tei

len

anha

ftet

en F

lüss

igke

its-

rest

e du

rch

zwei

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lauh

aube

n un

d ei

nem N

ierd

ruck

-lü

fter

, die

in d

en T

rans

port

war

ten

inte

rgrie

rt s

ind

(REC

YTE

C-Sy

stem

) [7]

Ther

misc

he B

ehan

dlun

g de

r Sp

ülwas

ser

mit

eine

m

Infr

arot

-Bre

nner

[7]

Eins

atz

eine

r Vi

erfa

ch-S

pül-

Kask

ade

[7]

Kompl

exe

Ani

onen

aus

dem

Ele

ktro

lyt

wer

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dara

n ge

hind

ert

zur

Ano

de z

u ge

lang

en

Verm

eidu

ng v

on C

yani

d- u

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arbo

natb

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g Ök

olog

isch

und

ökon

omisc

h be

sser

e Be

schi

chtu

ng v

on

Klei

nstt

eile

n Ve

rbes

sert

er e

lekt

roch

emisc

her

Wirk

ungs

grad

(>80

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Redu

ktio

n de

s Ch

emik

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nein

satz

es im

Bad

Re

duzi

erun

g de

s Ch

emik

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n- u

nd S

pülw

asse

r-ve

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uchs

und

dam

it Abw

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r- u

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bfal

lauf

kommen

Besc

hich

ten

Mat

eria

l (Z

ink,

Nick

el,

Chem

ikal

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Mod

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tion

der

Proz

esse

Akt

ivie

ren

(Pal

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umei

n-la

geru

ng),

Besc

hleu

nige

n (Z

inne

ntfe

rnun

g), C

hemisc

h Ni

ckel

(Met

allis

ieru

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urch

unt

ersc

hied

liche

Grö

ße d

es

Palla

dium

-Zin

n-Ko

lloid

s un

d du

rch

die

Palla

dium

kon-

zent

ratio

n [4

]Ei

nsat

z vo

n zw

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QUELLEN TABELLE 9

[1] Umweltbundesamt (UBA): Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung – Merkblatt zu den besten verfügbaren Techniken für die Ober flächen-behandlung von Metallen und Kunststoffen, September 2005. Verfügbar unter: http://www.umweltbun-desamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/ bvt_galvanik_vv.pdf

[2] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg (LUBW): Energie- und Stoffstromanalyse bei der Beschichtung von Metallteilen (Endbericht). 2006. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_DSO.pdf

[3] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Neuartige Aufbereitungs verfahren zur Standzeitverlängerung von sauren Zink-Bädern und Salzsäurebeizen sowie zur Prozesswasserkreislaufführung in der Galvanik (Abschlussbericht). 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/ fileadmin/assets/pdfs/Abschluss-berichte/Abschlussbericht_20110_OFTECH.pdf

[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Einsatz Cr6+ freier Elektrolyte zur Verchromung von hochwertigen Automobil-Komponenten (Abschlussbericht). 2009. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/Abschluss-bericht_20094_BIA.pdf

[5] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Implementierung eines neuen Kunststoffmetallisierungsverfahrens (Abschlussbericht). 2007. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/ Abschluss-berichte/20_441_2_4_-_Implementierung_eines_neuen_ Kunststoffmetallisierungsverfahrens.pdf


[6] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Regenerierung von ammoniakalischer Ätzlösung (Abschlussbericht). 2005. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussbericht_Anlage_ zur_Regenerierung.pdf

[7] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Ressourceneffiziente Zink/Nickel-Trommel-Galvanik-Anlage. EJOT GmbH & Co. KG (Abschlussbericht). 2010. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovationsprogramm.de/ sites/default/files/benutzer/36/dokumente/ejot__abschlussbericht_endfassung_20101124.pdf

[8] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Umrüstung einer Galvanik auf umweltfreundliche Beize (Abschlussbericht). 2006. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/ Abschlussberichte/Abschluss-bericht_zum_Begleit-_und_Messprogramm.pdf

[9] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Innovative Schichtsysteme zur Substitution chromhaltiger Verschleißschutzschichten im Tiefdruck-verfahren (Abschlussbericht). 2012. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/01LY1007A-B_-_Abschlussbericht.pdf

[10] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Stromdichtemessung zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Galvanotechnik I (Abschluss-bericht). 2011. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/033R043A_-_Abschluss-bericht.pdf

[11] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Stromdichtemessung zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Galvanotechnik II (Abschluss-bericht). 2011. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/033R043B_-_Abschluss-bericht_01.pdf


[12] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Teilstrombehandlung chromathaltiger Spülwasser (Abschlussbericht). 2011. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/0330860A_-_Abschlussbericht.pdf

[13] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Prozessorientierte Stoffstromanalyse in der Oberflächen-veredlung bei der Thiele Metallveredlungs-GmbH (Projektkennblatt). 2004. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool /dokumentenpool/index.html

[14] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Prozessorientierte Stoffstromanalyse in der Oberflächen-veredlung bei der HDO Druckguß- und Oberflächen-technik GmbH (Projektkennblatt). 2005. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool /dokumen-tenpool/index.html

[15] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Abwasser frei dank innovativer Umkehrosmose bei der SKF Sealing Solution / Cobos Fluid Service GmbH (Projektinformationsblatt). 2009. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool /dokumentenpool/index.html

[16] Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS): Hoya Lens Deutschland GmbH (Projektinformationsblatt). 2008. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/pius_info_pool /dokumentenpool/index.html


3.6 Auswertung der Projektdokumentation zur Fertigungsverfahrenshauptgruppe Stoffeigenschaften ändern

Die DIN 8580 definiert die Verfahrenshauptgruppe Stoff-eigenschaften ändern „als Fertigen durch Verändern der Eigen-schaften des Werkstoffes, aus dem ein Werkstück besteht […] durch Veränderungen im submikroskopischen bzw. atomaren Bereich, z. B. durch Diffusion von Atomen, Erzeugung und Bewe-gung von Versetzungen im Atomgitter, chemische Reaktionen. Unvermeidbar auftretende Formänderungen gehören nicht zum Wesen dieser Verfahren“.48

Typische Verfahren dieser Verfahrenshauptgruppe sind wärme behandelnde Verfahren wie Glühen, Härten und Ver-güten sowie die Verfahren Magnetisieren und Bestrahlen von Eisen- und Nichteisenmetallen. Diese Verfahren sind mit einem erforderlichen Energieeintrag in das Werkstück / Halbzeug ver-bunden. Hinsichtlich der Ressource Material, insbesondere des Produktions materials ist zu erwähnen, dass durch Verfahren wie dem Glühen, Härten, Vergüten und anderen Verfahren der Verfahrens hauptgruppe kein Abfallmaterial entsteht. Eine wich-tige Rolle bei stoffeigenschaftsändernden Verfahren bildet die Ressource Energie. Die Ressource Energie kann bei diesen Ver-fahren als elektrische Energie oder Brennstoff zum Einsatz kom-men. Die Energie wird dabei als Wärme zur Verfügung gestellt. Eine Reduktion des Energieeinsatzes kann beispielsweise durch eine Optimierung der Anlagentechnik (Einsatz effizienter Komponenten) oder einen gezielten Wärmeeintrag in das Werkstück / Halbzeug erreicht werden. Durch die Anwendung der Strategien „Kaskadennutzung“ und „optimiertes Verfahren“ kann die (Aus-)Nutzung der erforderlichen Wärmeenergie verbessert werden oder die erforderliche Prozess temperatur gesenkt werden.

Bei der Bearbeitung von Messinglegierungen sollte beispiels-weise nach jedem Bearbeitungsschritt eine Wärme behandlung durchgeführt werden um das Material zu entspannen. Zu diesem Zweck wird das Messing in der Regel auf ca. 400° C erwärmt

48 DIN 8580 (2003). S.5.


und anschließend langsam abgekühlt. Aufgrund der Material-eigenschaften von Messing bedarf es einen hohen Energie einsatz in Form von Wärme. Zur Reduzierung des Energiebedarfs bei der Bearbeitung von Messing bieten sich Maßnahmen zum gezielten Wärmeeintrag an (lokale begrenztes Einbringen von Wärme-energie). Durch die Substitution des Werkstoffes selbst, kann ebenfalls ein positiver Beitrag zur Steigerung der Ressourcen-effizienz geleistet werden.49

Das Aushärten von Faserverbundwerkstoffen ist ebenfalls mit einem hohen Wärmebedarf verbunden. Zur Realisierung optima-ler mechanischer Bauteileigenschaften werden die Bauteile bei Unterdruck und hohen Temperaturen in Autoklaven ausgehärtet. Potenziale zur Reduzierung des Energieeinsatzes bestehen in dem Einsatz alternativer Aufheiztechnologien oder dem Einsatz alternativer Matrixsysteme.50

Die Auswertung der zugänglichen Projektdokumentationen hat folgende Maßnahmenkategorien im Bereich der Wärme-behandlung aufgezeigt:

• Nutzung der prozessbedingten Abwärme zum Vorwärmen von Gütern die wärmebehandelt werden

• Ausstattung der Prozesse mit Sensoren zur exakten Steuerung der Anlagentechnik

• Optimierung bestehender Verfahren durch Neubau von Anlagen bei gleichzeitiger Verbesserung des Anlagen-konzepts

Tabelle 10 gibt einen prägnanten Überblick über die Maßnahmen im Einzelnen.

49 Neugebauer, R.; Westkämper, E.; Klocke, F.; u.a. (2008)50 Neugebauer, R.; Westkämper, E.; Klocke, F.; u.a. (2008)


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QUELLEN TABELLE 1 0

[1] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg: BEST-Projekt alutec Metall-waren GmbH & Co. KG. 2008. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/BEST-Programm/Endbericht_Alutec.pdf

[2] Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung: Innovativer Glühofen bei der Karl Buch Walzengießerei GmbH & Co. in Betrieb genommen (Projektkennblatt). 2004. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/suche/dokumente.php?action=search&lang=de&pfm=03&pfy=2000&ptm=02&pty=2015&words=+Walzengie%C3%9Ferei&filter_language=de#result

[3] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Innovatives, ressourcen-effizientes Blankglühkonzept bei der Wärmebehandlung von Bändern aus Messing durch den Einsatz eines gas beheizten HICON/H2-Vertikal-Blankglühofens (Abschlussbericht). 2013. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovationsprogramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/abschlussbericht_messingwerk_plettenberg_final.pdf

[4] Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung: Temperaturregelung des Hubherdofens (Projektkennblatt). 2005. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/de/suche/dokumente.php?action=search&lang=de&pfm=03&pfy=2000&ptm=02&pty=2015&words=Mittal+Steel+Hamburg+GmbH&filter_language=de#result.


3.7 Auswertung der Projektdokumentation zu verfahrenstechnischen Prozessen

Neben den Fertigungsverfahren nach DIN 8580 werden innerhalb der verfügbaren Projektberichte der verschiedenen Förderprogramme auch Ressourceneffizienzmaßnahmen zu verfahrens technischen Prozessen beschrieben. Die Verfahrens-technik beschreibt, laut Definition der VDI-Gesellschaft für Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (VDI-GVC), die technische und wirtschaftliche Durchführung aller Stoff-umwandlungs- und aufbereitungsprozesse, bei denen die Stoffe nach Art, Eigenschaft und Zusammensetzung verändert werden.51

Diese Prozesse basieren dabei auf folgenden mechanischen, thermischen, chemischen, elektrisch-magnetischen sowie biologischen Grundoperationen:52

• mechanisch: z.B. Zerkleinern, Sedimentieren, Filtrieren, Zentri fugieren, Sortieren, Homogenisieren, Mischen, Kom-paktieren etc.

• thermisch: z.B. Kondensieren, Verdampfen, Destillieren, Extrahieren, Sorbieren, Lösen etc.

• chemisch: z.B. Oxidieren, Fällung, Katalyse, Substitution, Addition etc.

• elektrisch-magnetisch: z.B. Elektrodialyse, Elektrophorese etc.

• biologisch: Biokatalyse, Biosynthese etc.

Zur Verfahrenstechnik gehören alle Techniken in denen aus einem Roh- oder Ausgangsmaterial, durch die Nutzung oben genannter Grundoperationen ein Produkt geschaffen wird. Unter der Herstellung eines Produktes kann sowohl die Gewinnung der Rohstoffe als auch die Herstellung von Zwischenprodukten und Endprodukten verstanden werden.53

Zur Rohstoffgewinnung zählen z.B. die Gewinnung von Metallen aus Erzen (z.B. durch Röstreduktionsverfahren) oder

51 Blaß E. (1984)52 Blesl M., Kessler A. (2013)53 Hirschberg H. G. (1999)


die Auftrennung der einzelnen Bestandteile des rohen Erdöls (z.B. durch Raffination). Aber auch die Wiedergewinnung und das Recycling von Wertstoffen aus Abfällen fallen unter den Begriff Rohstoffgewinnung.

Bei der Produktion von Zwischenprodukten handelt es sich meistens um chemisch sehr einfach aufgebaute Substanzen, welche als Ausgangsmaterial für die Herstellung komplizierter zusammengesetzter neuer Stoffe (Endprodukte) dienen. Zu den Zwischenprodukten zählen anorganische und organische Grund-chemikalien wie z.B. Chlor, Schwefelsäure, Ethylen etc.

Endprodukte sind komplexe Stoffe, die an den Konsumenten gehen. Sie werden (per Definition) nicht weiter in der Wert-schöpfungskette verarbeitet. Hierzu gehören zum Beispiel Arzneistoffe, Pestizide, Farben- und Lacke, Polymere für Faser-technik (Textilien, Papier), Kraft- und Schmierstoffe für die Automobilindustrie, Plastik, technische Produkte usw.54

3.7.1 Betrachtete verfahrenstechnische Prozesse

In dieser Studie werden folgende Anwendungsfelder, siehe Tabelle 11 innerhalb der Verfahrenstechnik näher betrachtet. Diese Anwendungsfelder/ Branchen sowie die betrachteten Ressourcen beziehen sich auf die Auswertung der verfügbaren Projektberichte der verschiedenen Förderprogramme PIUS, UIP, BEST sowie der Datenbank Cleaner Production Germany und des Fördermoduls go-effizient der demea.

Eine Kategorisierung nach den Grundoperationen ist nicht vorgesehen, da diese Operationen in einem Verfahren oftmals aneinander gereiht werden und somit einen Gesamtprozess ergeben. So sind z.B. bei der Herstellung von Weißpigment verschiedene Operationen wie Filtern, Spalten oder Eindampfen in einem Prozess vorhanden.

54 Unter: http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Definition/produktionstechnik.html?referenceKeywordName= Fertigungstechnik


Tabelle 11: Betrachtete verfahrenstechnische Prozesse kate-gorisiert nach Branchen und Anwendungsfelder

Branche Anwendungs-feld

Sparte Betrachtete Ressourcen

Prozesse

Chemische Industrie

Herstellung Grund-chemikalien

Anorganische Grundstoffe

(1) Chlor (1) Chloralkalielektrolyse

Herstellung organische Grundche-mikalien und Polymere

(1) Phenol; (2) Polyetheralkohol

(1) Phenolsynthese (Cumen synthese; Cumen-Oxidation; Phenol produktion)(2) Adsorption; Thermolyse; Nassoxidation und Ozonung

Fein- und Spezial-chemikalien

Farbstoffe, Pigmente undAnstrichmittel

(1) Weißpigment; (2) Korrosions-schutzlack; (3) Druckfarbe; (4) Bauten-anstrich systeme;(5) Klebstoff

(1) Titandioxid- Herstellung(2) Entwicklung eines VOC-freies Korrosionsschutzsystems(3) Herstellung Lösemit-telfreier Flexodruckfarbe (4) Dispergierung(5) Polymerisation in organischen Lösungs mitteln

Raffinerien Mineralöl und Gas: Petrochemi-kalien- und Derivate

(1) Steinkohle-teer; (2) Schmierstoffe (3) Dieselöl

(1) Katalytisches Reforming (2) Entwicklung neuer Basisöle (3) Entschwefelung

Zellstoff-/Papier- herstellung

Papier-maschinen; Papier-streicherei

Bogen und Fasern

(1) Pro-zesswasser; Carbonatschlamm(2) Abwärme(3) Streichfarben

(1) Herstellung von Altpapier(2) Trockenpartie einer Papiermaschine; (3) Papierstreicherei

Eisen und Nichteisen-Metall-industrie

Erzeugung aus Primär-rohstoffen

Erze und Konzentrate

(1) Blei; (2) Eisen; (1) Bleiproduktion(2) Verhüttung; Aufbereitung Erz; Raffinerie

Erzeugung aus Sekundär-stoffen

Produktions- rücklauf-materialien; Schrott

Metalle Elektrochemische Entzin-nung; Metallaus schleusung; Konditionierung von legierungsmetallhaltigen Schlämmen

Textil -herstellung

Herstellung von Garnen und Zwirnen aus ver-schiedenen Faserarten

Textilver-edlung; Textilfärberei

Fasern; Wasser; Farbstoff; Energie

Vorbehandeln Bleichen; Waschen; Mercerisieren; Färben; Drucken und Ausrüsten


3.7.2 Ressourceneffizienzmaßnahmen bei verfahrenstechnischen Prozessen

Die Chemische Industrie ist ein wichtiger Faktor in der deutschen Wirtschaft. Stand 2011, sind laut Umweltbundesamt ca. 400.000 Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer in der chemischen Branche beschäftigt55. Doch obwohl die Umsatzzahlen in der chemischen Industrie derzeit sehr gut sind und das Innovations-niveau der chemischen Industrie in Deutschland bezogen auf Material- und Energieeffizienz sehr hoch ist, bestehen laut einer Studie des VDI-ZRE noch viele Einsparpotenziale bezogen auf Kernprozesse sowie die Prozessperipherie, vor allem in kleinen und mittleren Unternehmen.56

Bezüglich einer Optimierung von Herstellungsprozessen in der deutschen Chemieindustrie, hat eine Studie des VDI Zentrums Ressourceneffizienz gezeigt, dass noch Einsparpotenziale, bezogen auf Material- und Energieeffizienz, vorhanden sind. Dabei können sich Ressourceneffizienzmaßnahmen in der chemischen Industrie zum Beispiel auf die Verbesserung von Herstellungsprozessen oder auf die Verbesserung der Produkt-gestaltung beziehen.

• In den Kernprozessen bestehen laut VDI ZRE noch Optimierungs möglichkeiten bei der Wiederverwendung von Lösemitteln, dem Recycling, der Prozessintensivierung und in der Reinigung von Anlagen oder Bauteilen.

• Die Prozessperipherie könnte darüber hinaus in einigen Betrieben durch Verbesserungen der Wärmerückgewinnung, der Wärme- und Kälteversorgung, der Druckluftsysteme und der Elektromotoren effektiver gestaltet werden57.

Auf der Produktebene gibt es zukünftig Optimierungs potenziale, wie zum Beispiel ein vermehrter Einsatz von nachhaltig ange-bauten, nachwachsenden Rohstoffen oder die Substitution von ressourcenintensiver und umweltgefährdender Stoffen mit res-sourcenschonenderen Stoffen.

55 Umweltbundesamt UBA (2014a)56 VDI Zentrum Ressourceneffizienz (2014)57 vgl. ebenda


Bezogen auf die Projektberichte der verschiedenen Förder-programme liegt der Fokus der Auswertung bei den Ressourcen-effizienzmaßnahmen in der chemischen Industrie auf folgenden Bereichen:

1. Herstellung von Grundchemikalien – Anorganische und organische Grundchemikalien

2. Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien

3. Raffinerien

4. Herstellung von Zellstoff- und Papier

5. Herstellung von Eisen und Nichteisen-Metall

6. Herstellung von Textilien

1. Herstellung Grundchemikalien – Anorganische und organi-sche GrundchemikalienUnter Grundchemikalien versteht man industriell hergestellte Chemikalien, die als Ausgangsmaterial für viele andere Industrie-produkte verwendet werden (siehe Definition Zwischenprodukte).

Folgende Chemikalien werden den Grundchemikalien zugeordnet

• Anorganische Grundchemikalien wie z.B. Chlor, Natronlauge, Schwefelsäure etc.

• Organische Grundchemikalien wie z.B. Ethylen, Propen, Benzol, Methanol etc. 58

Bezogen auf Ressourceneffizienzmaßnahmen bei der Herstellung von Grundchemikalien konnten aus den Förderberichten, u.a. Maßnahmen zur Optimierung bei der Chlorherstellung sowie bei der Herstellung von Polyetheralkohol und Phenol ausgewertet werden.

Chlorherstellung:Deutschland ist einer der größten Chlorhersteller Europas, da Chlor eine der bedeutendsten Basischemikalien ist und bei

58 Amecke H.B. (1987)

http://de.wikipedia.org/wiki/Industrie

http://de.wikipedia.org/wiki/Chemikalie

http://de.wikipedia.org/wiki/Chlor

http://de.wikipedia.org/wiki/Natronlauge

http://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4ure


der Herstellung von etwa 70 % aller Chemieprodukte benötigt wird. Der Herstellungsprozess von Chlor erfolgt durch die Chloralkali-Elektrolyse, einem elektrochemischen Prozess aus Salz, Wasser und elektrischem Strom. Gängige Elektrolyse-verfahren sind derzeit das Membran-, das Diaphragma- und das Amalgamverfahren.

Die Chloralkali-Elektrolyse ist ein sehr energieintensiver Prozess. Das im Amalgamverfahren eingesetzte Quecksilber stellt eine große Umweltbelastung dar und das Diaphragmaverfahren ist sehr asbesthaltig.

Daher wird heutzutage fast ausschließlich das Membran-verfahren in Chloranlagen angewendet.59

Eine Verbesserung der Ressourcennutzung auf der Prozess-ebene kann hier durch ein neues Verfahren, der sogenannten Sauerstoffverzehrkathode (SVK) erfolgen. Im Gegensatz zu den klassischen Methoden der Chlor-Alkali-Elektrolyse finden bei der SVK-Technik andere Reaktionen an einer Kathode statt.

Hierbei wird Sauerstoff reduziert und kein Wasserstoff mehr gebildet. Dadurch sinkt das Potenzial der Elektrode stark ab und folglich verringert sich der Energieverbrauch gegenüber der Membrantechnologie.

Durch das neue Verfahren liegen die Einsparpotenziale für Deutschland bei ca. 10,5 Mio. MWh/a Primärenergie und das CO2-Emissionsminderungspotenzial der Technologie liegt bei 2,6 Mio. t/a.60

Herstellung Polyetheralkohol:Polyetheralkohol wird zur Herstellung von Polyurethanen, insbe-sondere Polyurethan-Hartschäumen verwendet. Die Auswertung der Projektberichte, zeigt hier im Speziellen Maßnahmen zur Abwasservorbehandlung. Bei der Herstellung von Polyether-alkohol (PE) fallen nitroaromatenhaltige Prozessabwässer an, die üblicherweise durch Adsorption, Thermolyse, Nassoxidation und Ozonung vorbehandelt werden. Zur Reduzierung der CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) -Fracht werden die hochbelasteten

59 Umweltbundesamt UBA (2013)60 Bundesministerium für Bildung und Forschung (2009b)


PE Prozessabwässer in diesem Vorhaben in drei getrennten Verfahren sstufen (siehe Tabelle 12) gemeinsam vorbehandelt.

Herstellung Phenol:Phenol wird ebenso hauptsächlich als Ausgangsstoff zur Herstellung von Kunststoffen verwendet. Phenol wird auch zu Caprolactam umgesetzt, einem Stoff zur Herstellung von Poly-amiden. Die Projektberichte zur Phenolsynthese zielen auf die Verwendung neuer beziehungsweise verbesserter Katalysatoren ab. Technische Katalysatoren spielen eine entscheidende Rolle in der chemischen Industrie. Der Einsatz von Katalysatoren macht einige Reaktionen erst möglich und trägt zur Einsparung von Ressourcen bei. Dabei werden Nebenprodukte und Abfälle auf-grund der katalytischen Selektivität und Spezifität vermieden61.

Für die Synthese des Zwischenproduktes Cumen kann durch den Einsatz eines verbesserten Katalysators der Anfall von ver-fahrensbedingtem Abwasser vermieden und durch eine erhöhte Produktausbeute eine Abfallreduktion erreicht werden (siehe Tabelle 12).

61 Umweltbundesamt UBA (2014b)


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QUELLEN TABELLE 1 2

[1] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: CO2-Reduktion durch den Einsatz von SVK- Elektroden für die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/chemie/co2-reduktion-durch-den-einsatz-von-svk-elektroden-fuer-die-chlor-alkali-elektrolyse.html?tx_exozetcpgproject_ projects[sword]=CO2-Reduktion%20durch%20den%20Einsatz%20von%20SVK-Elektrod

[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Produktionsintegrierter Umweltschutz bei der Phenolsynthese in der DOMO Caproleuna GmbH, Bonn. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/ Externe_Projektbeschreibungen/Phenolproduktion.pdf

[3] Umweltbundesamt UBA: Abwasservorbehandlung durch Ozonung. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/chemie/ abwasservorbehandlung-durch-ozonung.html?tx_exozet-cpgproject_projects [sword]=Abwasservorbehandlung%20durch%20Ozonung&tx_exozetcpgproject_projects[search]=1&tx_exozetcpgproject_project


2. Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien In der Fein- und Spezialchemie werden Chemikalien produziert, die oft für sehr spezielle Anwendungen benötigt werden. Die Produkte werden, im Gegensatz zu Basischemikalien meistens in geringen Mengen und hoher Reinheit hergestellt. Zu den Fein- und Spezialchemikalien gehören u.a. Farbstoffe, Pigmente und Anstrichmittel62.

Typische Ressourceneffizienzmaßnahmen bei der Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien, bezogen auf die ausgewerteten Projektberichte, sind die (siehe Tabelle 13):

• Aufarbeitung von Rückständen aus der Pigmentproduktion

• Entwicklung von lösemittelfreien Druckfarben und Korrosions schutzsystemen

• Einführung einer geschlossenen Produktionsanlage zur Dosierung und Dispergierung von Basen und Farbpasten

62 Neumüller O.A. (1983)


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QUELLEN TABELLE 1 3

[1] Umweltbundesamt UBA: Aufarbeitung der Rückstände aus der Titanoxid-Pigmentproduktion. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/Aufbereitung_R%C3%BCckst%C3%A4nde_Titandioxid_Pigmentpro-duktion.pdf

[2] Deutsche Bundestiftung Umwelt DBU: Weniger Lösemittel beim Flexodruck. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel25830_341.html

[3] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU: BMU-Programm zur Förderung von Demonstrationsvorhaben. Vorhaben: „Einsatz einer neuen Fertigungstechnologie zur Herstellung von Bauten-anstrichsystemen“. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/UBA_Abschlussbericht_AZ_50441-5_FINAL_gesamt.pdf

[4] Deutsche Bundestiftung Umwelt DBU: VOC-freies Korrosionsschutzsystem. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel25827_341.html

[5] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU: Produktionsanlage für doppel-seitige Acrylatklebebänder mittels innovativer Techno-logie. Verfügbar unter: http://www.umweltinnovations-programm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/tesa-abschlussbericht_endg_juni_2012.pdf


3. RaffinerienNach Angaben des Umweltbundesamtes, Stand 2013 sind in Deutschland 14 Raffinerien in Betrieb. Hauptprodukte von Raffinerien sind Rohbenzin, Otto- und Dieselkraftstoffe, Heizöle und Heizölkomponenten, wobei die Produktion von Diesel kraftstoff den größten Anteil mit fast 28 % einnimmt. Nebenprodukte in Raffinerien sind Raffinerie- und Flüssiggas, Flugturbinen kraftstoffe, Spezialbenzine, Bitumen u.a.

Die Herstellung von Benzin und Heizölen erfolgt durch die Auftrennung des Erdöls in Komponenten verschiedener Siede-bereiche, dabei ist das grundlegende Prinzip der Auftrennung die fraktionierte Destillation. Bezogen auf die Herstellung beste-hen bei der Raffination verschiedene Prozesse, darunter gehören u.a. die atmosphärische Destillation, Gastrennen, Katalytisches Spalten, hydrierende Entschwefelung, Blasbitumen-Herstellung, Gaswäsche, Schmierölraffination etc.

In der Raffinerieindustrie stellen Umweltauswirkungen eine Herausforderung dar, die es zu handeln gilt. Bei Feuerungs-anlagen z.B. entstehen Emissionen an Schwefeldioxid sowie an Stickoxiden. Aus FCC-Anlagen gelangen Stäube in die Luft und im Tanklager z.B. fallen Emissionen an Kohlenwasserstoffen an. Neben den Emissionen in die Luft, fallen auch Emissionen in die Gewässer an. So entstehen z.B. direkte Kühlwässer bei der Gas- und Flüssigproduktkühlung nach thermischen Crackverfahren, welche Kohlenwasserstoffe, Phenole, Schwefelverbindungen und Thiosulfate enthalten.

Raffinerieabfälle gelten als weitere Umweltherausforderungen. Zu ihnen gehören Schlämme, verbrauchte Katalysatoren, Filterton und Asche aus der Verbrennung sowie Reaktionsprodukte aus der Rauchgasentschwefelung, Flugasche, anorganische Salze wie Ammoniumsulfat, Bitumen, verbrauchte Säuren und Laugen, Chemikalien etc.

Da in einem Raffineriekomplex sehr hohe Energie- und Stoff-ströme ablaufen und Rohstoffqualitäten und Anforderungen an die Raffinerieprodukte sich stetig ändern, beziehen sich Ressourceneffizienzmaßnahmen u.a. auf den sparsamen Umgang mit Ressourcen und somit auch auf den wirtschaftlichen Erfolg


sowie auf die Entwicklung umweltverträglicher Produkte und die Reduzierung von Schadstoffen in der Luft, im Wasser und im Boden.63

Bezogen auf die Projektberichte der verschiedenen Förder-programme liegt der Fokus der Auswertung bei den Ressourcen-effizienzmaßnahmen bei Raffinerien auf folgenden Bereichen bzw. Maßnahmen:

• effiziente Reinigung des Produktionsabwassers bei der Herstellung von Steinkohlenteer

• die Entwicklung und Produktgestaltung von Schmierstoffen

• Reduktion der Schwefelkonzentration bei Dieselöl

Steinkohlenteer Steinkohlenteer ist ein Nebenprodukt der Koksgewinnung aus Steinkohle. Dieses wird aus den in der Kokerei anfallenden Gasen gewonnen. Steinkohlenteer besteht aus mehreren 1.000 meist aromatischen Verbindungen u. a. Kohlenwasserstoffen, stickstoffhaltigen Basen und Phenolen. Phenole die ins Abwasser gelangen haben eine schlechte biologische Abbaubarkeit und sind bekannt für ihre toxische und cancerogene Wirkung. Daher beziehen sich Maßnahmen bei der Steinkohlenteer Herstellung auf eine effiziente Reinigung des Produktionsabwassers um somit eine Reduktion von aromatischen Verbindungen zu erzie-len (siehe Tabelle 14).

SchmierstoffeSchmierstoffe in Kraftfahrzeugen (sowie in industriellen Maschinen) dienen vorrangig der Reduktion von Reibung und Verschleiß infolge von mechanischem Kontakt und Wärme.

Grundsätzlich werden Schmierstoffe wie folgt klassifiziert:

• Mineralöle: Destillationsprodukte bei der Raffination von Rohöl

63 Umweltbundesamt UBA (2014c)


• Synthetische Öle: Produkte die physikalisch/chemisch weiter verarbeitet wurden64

Maßnahmen bei der Entwicklung von Schmierstoffen liegen derzeit auf der Produktgestaltung und beziehen sich dabei auf folgende Bereiche:

• Entwicklung verdampfungs- und vernebelungsarmer Metall-bearbeitungsöle

• Neue Basisöle aus nachwachsenden Rohstoffen

• Mineralölfreie Schmierstoffe auf Polymerbasis (siehe Tabelle 14)

Der Hintergrund für die Entwicklung von mineralölfreien, also synthetischen Schmierstoffen ist, neben dem Schwinden des Ausgangsstoffes Erdöl, die mitunter hohe Toxizität und Verweil-dauer von mineralölbasierten Stoffen.

DieselölDieselmotoren emittieren vor allem Stickoxide (NOx) und Schwefel dioxid (SO2), die erheblich zur Luftverunreinigung beitragen. Zukünftig werden die Grenzwerte für die Schwefel-konzentration in Kraftstoffen weiter abgesenkt. Das Reduzieren der Schwefelkonzentration braucht aber heute noch viel Energie. Daher wurde ein Verfahren entwickelt, das Diesel ressourcen-schonend von Schwefel befreit (siehe Tabelle 14).

64 Eni (2015)


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QUELLEN TABELLE 1 4

[1] Umweltbundesamt UBA: Anlage zur adsorptiven Abwasserreinigung in der Grundstoffchemie. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/chemie/anlage-zur-adsorptiven-abwasserreinigung-in-der-grundstoffchemie.html?tx_exozetcpgproject_projects[sword]=Anlage%20zur%20adsorptiven%20Abwasserreinigung%20in%20der%20Grundstoffchemie&t

[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Entwicklung und praktische Erprobung emissionsarmer Schmierstoffe unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/metall/entwicklung-und-praktische-erprobung-emissionsarmer-schmierstoffe-unter-verwendung-nachwachsender-ro.html?tx_exozetcpgproject_projects[sword]=Entwicklung%20und%20praktische%20Erprobung

[3] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Mineralölfreier Schmierstoff auf Polymerbasis zur Kostensenkung und Ressourcenschonung in Prozessen der spanenden Fertigung und der Oberflächen-behandlung. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/01RI05054_-_Abschluss-bericht.pdf

[4] Deutsche Bundestiftung Umwelt DBU: Ionische Flüssig-keiten – Lösungen für die Zukunft. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel25828_341.html


4. Zellstoff- und PapierherstellungBei Papier handelt es sich im Wesentlichen um einen Bogen oder eine Bahn aus Fasern, der zur Verbesserung seiner Eigenschaften und Qualität mit Chemikalien versetzt wird.65 Laut UBA, Stand 2014 bestehen in Deutschland ca. 200 Anlagen in der Papier- und Zellstoffbranche wovon sechs Anlagen den Zellstoffwerken zugeordnet werden.

Nach Angaben des Verbandes der deutschen Papierindustrie 2014 liegt die Papierproduktion bei 22,5 Mio. Tonnen.66

Zur Herstellung von Zellstoff und Papier werden große Mengen an Wasser benötigt. Dabei fungiert das Wasser bei der Papier-herstellung als Transportmittel für die Fasern, da die Wasser-stoffbrücken zwischen den einzelnen Fasern verantwortlich für die Blattbildung sind.

Des Weiteren wird das Wasser in der Zellstoff- und Papier-herstellung zur Erzeugung von Dampf, bei der Verarbeitung von Chemikalien und als Kühlmittel eingesetzt.

Ziele bei der Herstellung von Zellstoff und Papier sind den Frisch-wasserverbrauch in der Produktion ständig weiter zu verringern sowie den Wassereinsatz und die Qualität des gereinigten Abwassers zu optimieren.

Somit kann einerseits die Umwelt geschont werden und anderer-seits Ressourcen gespart werden. Bezüglich einer Optimierung des Wassereinsatzes in der Zellstoff- und Papierherstellung wer-den derzeit folgende Optimierungspotenziale genannt:

• Führen des Prozesswassers im Kreislauf (so lange wie möglich)

• Teilweise auch Verwendung von gereinigtem Prozess-abwasser (vollständiges Recycling von Abwasser)

Neben der Optimierung des Wassereinsatzes gibt es bei der Herstellung von Zellstoff und Papier, bezogen auf die unterschiedlichsten Verfahren und Prozessstufen weitere

65 Umweltbundesamt UBA (2014d)66 Verband Deutscher Papierfabriken VDP (2014)


Ressourceneffizienzmaßnahmen zu ergreifen. Hierunter gehören u.a. Maßnahmen zur

• Reduzierung von Emissionen in das Abwasser und die Luft

• Reduzierung des Bedarfs an Energie67

Besonders umweltrelevante Verfahren sind die Aufschluss-verfahren (Sulfat- und Sulfitverfahren) zur Herstellung von Zell-stoff aus Rohstoff, der mechanische und chemisch-mechanische Aufschluss zur Gewinnung von Holzstoff sowie die Aufbereitung von Altpapier.

Bezogen auf die Projektberichte der verschiedenen Förder-programme liegt der Fokus der Auswertung bei den Ressourcen-effizienzmaßnahmen bei der Zellstoff- und Papierindustrie auf folgenden Bereichen bzw. Maßnahmen (siehe Tabelle 15):

• Abwasservermeidung durch geschlossenen Produktions-kreislauf

• Kreislaufwasserbehandlungsanlagen

• Errichtung von Energieversorgungsanlagen / Einbau von Wärme tauschern

• Rückgewinnung von Streichfarben in der Papierproduktion

• Optimierte Komponenten und Teilsysteme bei Papier-maschinen

67 UPM (2015)


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QUELLEN TABELLE 1 5

[1] Deutsche Bundestiftung Umwelt DBU: Abwasser-freie Papierfabrik. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/123artikel2060_341.html

[2] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU: Installation und Betrieb einer weitergehenden Abwasserreinigung mittels Membranbioreaktor (MBR) und Umkehrosmose (UO) und Rückführung des gereinigten Abwassers in die Produktion. Verfügbar unter: http://www.umweltinno-vationsprogramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/110830_koehler-uba-abschlussbericht_2.pdf

[3] Effizienz-Agentur NRW: Produktionsintegrierter Umweltschutz in der Papierindustrie bei der KANZAN Spezialpapiere GmbH. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/dokumente/docdir/efa/proj_in_untern/EFA_0505_RKB_210_Kanzan.html

[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU: Streichfarbenrückgewinnung in der Papierproduktion. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/Kategorie-bilder/Abschlussbericht_20125_Sappi.pdf

[5] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU: Umbau der Papiermaschine 4 zur Multiproduktanlage – Papier- u. Kartonfabrik Varel GmbH & Co. KG. Verfügbar unter: http://www.umweltin-novationsprogramm.de/sites/default/files/benutzer/36/dokumente/130726_abschlussbericht_rev_06_final.pdf

https://www.dbu.de/123artikel2060_341.html

https://www.dbu.de/123artikel2060_341.html


5. Herstellung und Bearbeitung von TextilienIn den Projektberichten werden Ressourceneffizienzmaßnahmen bezogen auf den Textilveredlungsprozess aufgezeigt.

Die Textilveredlung kann in unterschiedlichen Stufen der Fertigung erfolgen (Faser, Garn, Rohware oder Fertigprodukt). Bei den unterschiedlichen Bearbeitungsschritten der Textil-veredlung werden Wasser, Chemikalien und Energie eingesetzt. Die Veredlung umfasst grundsätzlich die Hauptstufen

Vorbehandeln (Entschlichten68; Bleichen; Waschen; Mercerisieren69; Färben; Drucken und Ausrüsten (einschließlich Kaschieren und Beschichten))

Die größte Herausforderung bei der Textilveredlung sind der hohe Wasserverbrauch und die Wasserverschmutzung. Weitere Probleme sind die abgasseitigen Emissionen und der hohe Energieverbrauch sowie der Einsatz umwelt- und gesundheits-gefährdender Chemikalien. Mit der Weiterentwicklung des Standes der Technik hat die Industrie in Deutschland schon erhebliche Verbesserungen erzielt. Weitere Verbesserungen sind durch produktionsintegrierte Maßnahmen möglich. Beispiele für produktionsintegrierte Maßnahmen, die im Rahmen der Projekt-berichte der verschiedenen Förderprogramme zur Verminderung von Umweltbelastungen geführt haben, sind (siehe Tabelle 16):

• Schlichterückgewinnung mittels Ultrafiltration

• Kreislaufführung von gereinigtem Prozesswasser

• Vermeidung von Abwasser durch das Färben von Nähgarnen aus Polyesterfasern in überkritischem Kohlendioxid

• Abwärmenutzung mit gekoppelter Erzeugung von Strom und Wärme.70

68 Definition Schlichte: Imprägnierflüssigkeit in der Textiltechni69 Mercerisieren: Veredlung von Baumwollerzeugnissen zur Erhöhung des Glanzes70 Umweltbundesamt (2014f)


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QUELLEN TABELLE 1 6

[1] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Natur-schutz Baden-Württemberg LUBW: Energie- und Stoffstromanalyse in der Textilveredlung. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/textil-bekleidung/energie-und-stoffstromanalyse-in-der-textilveredlung.html?tx_exozetcpgproject_projects[sword]=Energie-%20und%20Stoffstromanalyse%20in%20der%20Textilveredlung&tx_exozetcpgp

[2] Deutsche Bundesstiftung Umwelt: Prozesswasser-recycling in der Textilveredlung. Verfügbar unter: https://www.dbu.de/index.php?menuecms=123&objektid=27865&menuecms_optik=341

[3] Deutsche Materialeffizienzagentur: Projekt-dokumentation aus Fördermodul go-effizient. Projekt-dokumentation ist nicht öffentlich zugänglich


6. MetallindustrieZur Herstellung und Verarbeitung von Metallen zählen die Eisen- und Stahl-Industrie und die Nichteisenmetallindustrie sowie die Weiterverarbeitung in Gießerei, Galvanik und Metallbearbeitung.

Die deutsche Metallindustrie ist der größte Stahl- und Nicht-eisenmetallerzeuger in der Europäischen Union. Zusätzlich erfüllt die Metallindustrie eine Schlüsselrolle innerhalb der deutschen Wirtschaft. Denn sie liefert die Haupteinsatzstoffe für den Fahrzeugbau, Maschinenbau, Elektrotechnik und Bausektor. Gerade auch für den zukünftigen Ausbau der erneuerbaren Energien und der Elektromobilität ist die Metallindustrie von entscheidender Bedeutung.

NE-Metalle haben eine hohe Bedeutung für hochtechnisierte Industrieländer. Sie finden Verwendung in der Elektronik- und Elektrotechnik, dem Maschinen- und Fahrzeugbau sowie im Bausektor.

Die Gewinnung-, Herstellung und Verarbeitung von Metallen ist sehr energie- und rohstoffintensiv und führt darüber hinaus zu starken negativen Umweltauswirkungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette.71

In dieser Studie wurden folgende Prozesse bezogen auf ihre Ressourceneffizienzmaßnahmen ausgewertet:

• Erzeugung von Metallen aus Primärrohstoffen

• Erzeugung von Metallen aus Sekundärrohstoffen

Erzeugung von Metallen aus Primärrohstoffen Zu den Primärrohstoffen zählen Erze und Erzkonzentrate. In dieser Studie konnten Maßnahmen zur Bleierzeugung sowie zur Herstellung von Eisen und Stahl ausgewertet werden.

Erzeugung von Metallen aus SekundärrohstoffenZu den Sekundärrohstoffen gehören nichteisenmetall-haltiger Schrott, Galvanikschlämme, Filterstäube und Produktions rücklaufmaterialien.72

71 Umweltbundesamt UBA (2014f)72 Umweltbundesamt UBA (2014g)


Bei der Metallbearbeitung sowie der Oberflächentechnik resultie-ren aus den verschiedensten Produktionsprozessen Schlämme und Stäube mit teilweise hohen Gehalten an hochwertigen Metallen, wie z. B. Molybdän, Kobalt, Wolfram, Chrom, Nickel und Titan. Diese wurden bisher, mangels effektiver Recycling-möglichkeiten teilweise als Stoffe mit Gefährdungspotenzial entsorgt.

Typische Maßnahmen bei der Primär- und Sekundärherstellung von Metallen sind u.a. (siehe Tabelle 17):

• Reduzierung der Abwassermenge und der Schadstofffracht bei der Bleierzeugung

• Konditionierung von Eisenhüttenschlacken

• Erhöhung der Recyclingrate von Reststoffen der bei der Eisenherstellung

• Zurückgewinnung an wiederverwertbaren Metallen aus dem Schredderschrott

• Entzinnung von Stahlpaketen aus Weißblechschrotten

• Abtrennung der Wertmetalle von Katalysatoren


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QUELLEN TABELLE 1 7

[1] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit BMUB: Minimierter Wasser-bedarf in der NE-Metallindustrie durch Einsatz der Umkehrosmose. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/ Abschlussberichte/Abschlussbericht_20137_Berzelius_Stolberg.pdf

[2] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Faserfreie Zerstäubung von basischer Hochofen-schlacke. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/30855_-_Abschluss-bericht.pdf

[3] Umweltbundesamt UBA: Konditionierung von legierungsmetallhaltigen Schlämmen und Stäuben. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/abfallvermeidung-recycling/konditionierung-von-legierungsmetallhal-tigen-schlaemmen-und-staeuben.html?tx_exozetcpg-project_projects [sword]=Konditionierung%20von%20legierungsmetallhaltigen%20Schl%C3%A4mmen%20und%20St%C3%A4uben&tx_exozetcpgproject_projects[search]=1&tx_exozetcpgproject_projects[execute]

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[4] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Schachtofenoptimierung für das Reststoffrecy-cling in der Stahlproduktion. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/bilder/BMBF-Projekte/01RW0123_-_Abschlussbericht.pdf

[5] Umweltbundesamt UBA: Kompaktsortieranlage zur Metallausschleusung bei Schredderleichtfraktionen. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/pdfs/Abschlussberichte/20160_Abschlussbericht_LSH_Luebecker_Schrotthandel.pdf


[6] Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF: Recycling von Nichtedelmetall katalysatoren – Technische Versuche. Verfügbar unter: http://www.cleaner-production.de/projekte-publikationen/projekte/metall/recycling-von-nichtedelmetallka-talysatoren-technische-versuche.html?tx_exozet-cpgproject_projects[sword]=Recycling%20von%20Nichtedelmetallkatalysatoren%20-%20&tx_exozetcpg-project_projects[search]=1&tx_exozetcpgproject_projects[execute]=0&cHash=b2e9d5168fb43e5ae9be172b76bd2188

[7] Effizienz-Agentur NRW: Prozessorientierte Stoffstrom-analyse im Bereich Metallrecycling / elektrochemische Entzinnung bei der Knippers Metall-Chemie O.H. Verfügbar unter: http://www.pius-info.de/dokumente/docdir/efa/proj_in_untern/EFA-0904_RKB_243_Knippers.html


3.8 Auswertung der Projektdokumentation zur Organisation

Neben den technischen Maßnahmen sowie Maßnahmen bezogen auf die Produktgestaltung, leisten auch die organisatorischen Maßnahmen einen wesentlichen Beitrag zur Ressourceneffizienz. Organisatorische Optimierungen können z.B. eine Reduzierung von Ausschüssen durch stärkere visuelle Kontrollen, eine bessere Ansteuerung von Maschinen, sowie eine Vereinheitlichung von Informationsflüssen ermöglichen. Organisatorische Maßnahmen betreffen eher die Organisation der Produktion und nicht in die Fertigungstechnologie an sich.

Im Rahmen dieser Studie werden die organisatorischen Maßnah-men hier in folgende Kategorien eingeteilt: Arbeits vorbereitung (Arbeitsplanung und Produktionssteuerung); Beschaffung und Logistik (Einkauf, Wareneingang, innerbetriebliche Material-versorgung, Lagerwesen und Transportvorgänge) sowie mit-arbeiterbezogene Maßnahmen (Schulungen, Kommunikation, Personalplanung etc.).

Arbeitsvorbereitung (AV)„Die Arbeitsvorbereitung umfasst alle Maßnahmen der methodischen Arbeitsplanung und Arbeitssteuerung mit dem Ziel, ein Optimum aus Aufwand und Arbeitsergebnis zu erreichen“. Die Arbeitsvorbereitung hat einen wesentlichen Ein-fluss auf das Ressourceneinsparpotenzial eines KMU. Bisherige Anforderungen an die AV waren u.a. fokussiert auf kürzer werdende Durchlaufzeiten, steigende Qualitätsansprüche und hoher Variantenvielfalt bei jeweils niedrigen Kosten74. Eine effiziente Arbeitsvorbereitung ermöglicht aber zusätzlich die aktuellen Anforderungen an eine ressourceneffiziente Planung.

So kann z.B. durch die Reduzierung nicht qualitäts-entsprechender Produkte oder durch die Wahl alternativer Fertigungs verfahren eine Erhöhung der Materialeffizienz erfolgen. Handlungsmöglichkeiten im Bereich der Fertigung liegen sowohl bei den einzelnen Bearbeitungsprozessen als auch

74 W. Eversheim (2002)


bei der Arbeitsplatzgestaltung, dem Werkzeug-Handling und besonders den Reinigungsprozessen.75

Aber auch Dokumentationen und detaillierte Arbeits anleitungen sowie eine geregelte Schichtübergabe haben einen großen Einfluss auf die Ressourceneffizienz, somit lassen sich Fehler aufgrund unzureichender Informationen vermeiden. Arbeits-anleitungen sind häufig nicht schriftlich dokumentiert oder zu wenig detailliert (VDI 4800).76

Beschaffung und LogistikEinkauf/BeschaffungDer Einkauf bietet zahlreiche Einsparpotenziale und hat somit einen großen Einfluss auf die Wertschöpfung des Unternehmens. Durch einen optimierten Beschaffungsprozess können erhebliche Ressourceneinsparpotenziale erfolgen. Zum Beispiel durch sinkende Materialkosten durch unternehmensweite Einkaufs-richtlinien, mehr Qualität und weniger Versorgungsrisiko durch optimale Lieferantenauswahl, spürbarer Zeitgewinn auf Grund effizienterer Zusammenarbeit mit Lieferanten oder auch durch Einsparungen bei Transaktions- und Prozesskosten sowie Res-sourcen infolge automatisierter Beschaffung.77

Innerbetriebliche MaterialversorgungBei der innerbetrieblichen Materialversorgung bestehen häufig Probleme im Zusammenhang mit zu hohen Lagerbeständen. Diese Überbestände sind ein großes Problem für Unternehmen und die Umwelt. Neben der Senkung der Gewinnmargen im Unternehmen, werden aufgrund unnötig produzierter Artikel wertvolle Ressourcen wie Ausgangs- und Verpackungsmaterial, Energie und oftmals Wasser für die Herstellung sowie Kraftstoff für den Transport verschwendet.

Eine optimierte Materialversorgung und -zuführung kann durch eine erzielte, höhere Verfügbarkeit einen erheblichen Einfluss auf die Produktivität bei der Wertschöpfung nehmen. Durch Methoden wie z.B. das Kanban System oder die Just in Time / Just

75 M. Schmidt; M. Schneider (2010)76 VDI 480077 http://www.dv-treff.de/sap-wissen/optimierung-beschaffung-durch-sap-srm.aspx


in Sequence Produktion können in der Regel die Bestände zu einem Großteil reduziert werden.78

Lagerhaltung, Transportprozesse und VerpackungsmaterialEine optimale Lagerhaltung spielt eine wichtige Rolle für die Ressourceneffizienz. So können z.B. bei einer unsachgemäßen Lagerung oder bei einer Überlagerung, Materialverluste z.B. durch Witterungseinflüsse, Haltbarkeitsüberschreitung oder durch falsches Handling (Beschädigungen) entstehen, was oft zur Entsorgung von Materialbeständen direkt aus dem Lager führt.79

Des Weiteren spielt auch das Behälter- und Verpackungsdesign eine wichtige Rolle im Hinblick auf die Ressourceneffizienz. Lager-platzverschwendungen oder das Blockieren von Fahrstraßen des Materialflusses durch sperrige Behälter und Verpackungen, das Umpacken von Material um die Arbeitsplätze versorgen zu können, ist ein hoher unnötiger Arbeitsaufwand, der z.B. mit einem richtigen Behälterkonzept vermieden werden kann.

Einbeziehung der MitarbeiterUm Fehler in der Produktion zu minimieren und somit den Ausschuss und die Nacharbeit zu reduzieren, ist es wichtig, die Mitarbeiter in die Produktion einzubeziehen. Mögliche Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz durch den Mitarbeiter sind zum einen ein umfassendes Verantwortungs-gefühl in der Belegschaft für Qualität zu schaffen. Wichtig ist auch eine Null-Fehler-Planung und Maßnahmen wie Mitarbeiter-schulungen und -trainings, konkrete Qualitätszielsetzungen, die konsequente Beseitigung von Fehlerursachen, die Sicherung geeigneter Kommunikationswege, die Nutzung des Wissens von Qualitätsexperten und die Anerkennung von Qualitätsleistungen. Vor allem das Einbeziehen der Motivation und der Fähigkeiten der Produktionsmitarbeiter in den Blickpunkt des Qualitäts-managements stellt einen wichtigen Schritt zur Steigerung der Ressourceneffizienz dar. Folgende organisatorische Maßnahmen konnten bei der Auswertung im Rahmen des Fördermoduls go-effizient der Deutschen Materialeffizienzagentur demea aus-gewertet werden (siehe Tabelle 18).

78 http://www.ifre.eu/optimierte-beschaffung.html79 M. Schmidt; M. Schneider (2010)


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QUELLEN TABELLE 1 8

[1] Deutsche Materialeffizienzagentur: Projekt-dokumentation aus Fördermodul go-effizient. Projekt-dokumentation ist nicht öffentlich zugänglich

167Vors ch lag zu r Verbesserung der Dateng rund lage

4 VORSCHLAG ZUR VERBESSERUNG DER DATENGRUNDLAGE

Leistungsvergleiche anhand von Benchmarkwerten beziehungs-weise Bestleistungen durchzuführen, sind auch zur Steigerung der Ressourceneffizienz ein wertvolles Instrument. Sie erlauben es den eigenen Einsatz an natürlichen Ressourcen einzuordnen und nach dem Vorbild des Vergleichspartners zu verbessern. Voraussetzung für einen derartigen Benchmarkprozess sind jedoch geeignete Vergleichspartner (bspw. hinsichtlich Produkt oder Produktionsprozess) und das Vorhandensein valider Bezugswerte.

Das ursprüngliche Ziel dieser Studie derartige Benchmarkwerte für verschiedene Produktionsprozesse differenziert abzuleiten, war auf Basis der Daten aus den vorliegenden Förderberichten nicht möglich. Auf vergleichbare Schwierigkeiten stießen auch Emec80 und Zettl81 die spezifische Ressourceneinspar potenziale in der metallverarbeitenden und chemischen Industrie untersucht haben. Für zukünftige Förderprojekte im Bereich Ressourceneffizienz soll daher an dieser Stelle ein Vorschlag für eine begleitende Projektdokumentation vorgestellt werden, die eine verbesserte Datenbasis liefern kann.

Um nachvollziehbar darzustellen, wie Projektdokumenta tionen verändert und ergänzt werden könnten, werden zunächst die festgestellten Schwachstellen der bisherigen Förderberichte und die möglichen Ursachen der fehlenden oder ungenügenden Datenbasis erläutert.

4.1 Bewertung bestehender Projektdokumentationen

Zunächst ist anzumerken, dass die untersuchten Berichte die jeweiligen Projektinhalte überwiegend sehr gut und auch nachvollziehbar widergeben. Fehlende oder lückenhafte, quanti-tative Daten zur Ressourceninanspruchnahme und zu Effizienz-steigerungen sind keine grundsätzlichen Defizite sondern häufig

80 VDI Zentrum Ressourceneffizienz (2013)81 VDI Zentrum Ressourceneffizienz (2014)

DURCH D I E PROJEKT-DOKUMENTAT I ONEN

168 Vorsch lag zu r Verbesserung der Dateng rund lage

in der Projektanlage beziehungsweise in der Projektaufgaben-stellung oder in den Anforderungen an das jeweilige Projekt begründet.

Eine große Zahl der Berichte dokumentiert beispielsweise Projekte mit starkem Forschungscharakter, bei denen die Markt- oder Serienreife der untersuchten Ressourcenthemen nicht unmittelbar im Mittelpunkt steht. Vielmehr geht es hierbei häufig um die Entwicklung und erste Erprobung grundsätzlicher technischer und organisatorischer Konzepte oder Instrumente für die Ressourceneffizienz. Grundlegende Daten sind hier zwar verfügbar, diese können jedoch nicht eins zu eins auf eine Serien fertigung übertragen werden.82 Bei Forschungsprojekten, die auch Demonstrationsanteile (im Labor- oder großtechnischen Maßstab) umfassen, sind zumindest weiterführende Potenzial-abschätzungen vorhanden, die sich jedoch ebenfalls noch im laufenden Betrieb bewähren müssen. Referenzwerte zur Ressourceneffizienz können daher auf Basis von Forschungs-projekten nur bedingt abgeleitet werden.

Neben Forschungsprojekten existiert auch eine Vielzahl von Berichten zu Projekten, die Potenzialanalysen83 für verarbeitende Unternehmen zum Inhalt hatten oder tatsächliche Implemen-tierungen bzw. Umsetzungen begleiteten. Potenzialanalysen und Implementierungsprojekte stellen im Allgemeinen eine gute Quelle für quantitative Ressourceneffizienzdaten dar, da die Untersuchungen direkt im Praxisbetrieb und mit dem Ziel der wirtschaftlichen Nutzung durchgeführt werden. Die Daten verfügbarkeit hängt also zunächst mit der Projektart beziehungsweise mit dem Projektschwerpunkt (Forschung versus industrielle Umsetzung) zusammen.

Auch die Phase in der ein bestimmtes Projekt ansetzt, hat einen Einfluss auf die Verfügbarkeit quantitativer Daten. Viele der untersuchten Berichte beziehen sich auf Projekte, die zwar die Implementierung bzw. Umsetzung begleitet haben, an der nachfolgenden Evaluation jedoch keinen Anteil hatten

82 Eine Hochrechnung auf die Serienreife wäre an dieser Stelle – sofern geeignete Rahmen-bedingungen definiert sind – denkbar.

83 Mit Potenzialanalysen sind hier einzelne, relativ kurze Projekte gemeint, die Ist-Analysen durchführen und strukturiert Möglichkeiten zur Verbesserung der Ressourceneffizienz aufzeigen.


(unternehmensinterne Durchführung). Folglich waren auch in diesen Projektberichten entsprechende quantitative Daten nicht enthalten.

Ein weiterer Punkt betrifft die Projektinhalte beziehungsweise die mit dem Fördergeber vereinbarten Projektziele. Diese reichen von der Entwicklung von Strategien, Konzepten, Instrumenten und Methoden für die Steigerung der Ressourceneffizienz bis hin zur Umsetzung spezifischer organisatorischer und / oder technischer Maßnahmen. Zuerst genannte Themen entziehen sich hierbei zunächst einer direkten Quantifizierung, sprich der Erfolg bestimmter unter dem Thema Ressourceneffizienz laufender Projekte lässt sich nicht unmittelbar durch entspre-chende Daten belegen.

Der letzte Faktor betrifft die Datenerhebung selbst. Teilweise werden – mitunter aufgrund der oben angeführten Gründe – keine beziehungsweise keine strukturierten Anforderungen an die Projektdokumentation hinsichtlich der Erhebung quantifizier-barer Daten gestellt. Die Projekte sind daher oftmals sowohl in der Erhebung (Erfahrungswerte, Messungen, Stoffstromanalysen etc.) als auch in der Präsentation der erhobenen Daten frei (z.B. Darstellung des Gesamterfolgs auf Basis eines Bündels von Maßnahmen oder detaillierte Darstellung mit Maßnahmen bezogen auf einzelne Ressourcenströme) oder die verschiedenen Förderprogramme stellen schlicht unterschiedliche Anforde-rungen, was eine Vergleichbarkeit im Sinne eines Benchmarks erschwert. Die Vielfalt verfügbarer Daten ist daher sehr hoch.

Im Rahmen von Potenzialabschätzungen werden beispielsweise u.a. Angaben zu den Ist-Ressourcenverbräuchen, Ursachen für „Verschwendungen“, vorgeschlagene Maßnahmen und eine Darstellung des potentiellen Nutzens erwartet. Diese Daten weisen daher auch oft eine gewisse einheitliche Strukturierung auf. Die im Rahmen von Potenzialanalysen gelieferten quantitativen Daten stellen jedoch häufig zunächst nur Abschätzungen dar, die im Zuge einer Realisierung erreicht, unterschritten aber auch deutlich übertroffen werden können. Die Bewertung der ermittelten Potenziale erfolgt zudem nur in einzelnen Fällen auf vergleichbare Weise. Beispielweise beinhalteten die Potenzial-analysen nicht zwingend eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

170 Vors ch lag zu r Verbesserung der Dateng rund lage

Einerseits wurden sehr umfassend theoretische Potenziale und andererseits lediglich unter ökonomischen Gesichtspunkten sinnvolle Potenziale ausgewiesen. Potenzialanalysen bieten daher zwar quantitative Daten, sind jedoch bisher meist stark an den spezifischen Projekt- und Unternehmenskontext gebunden.

Ähnliches lässt sich zu Berichten aus Implementierungsprojekten feststellen. Sie verfügen zwar idealerweise über Daten, die realisierte Ressourceneffizienzpotenziale und nutzenbezogene Ressourceninanspruchnahmen quantifizieren und auch entsprechende Maßnahmen beschreiben, eine standardisierte, strukturierte Erfassung der erzielten Erfolge hinsichtlich der Ressourceneffizienz ist jedoch auch hier nur selten gefordert. Daher liegen sehr unterschiedliche Bewertungen (monetär, mengenmäßig, absolute oder relative Angaben, Ressourcen-verbräuche vs. Äquivalente wie bspw. CO2-Emissionen) vor. Zudem ergaben sich auch Einschränkungen bei der Daten-weitergabe und –veröffentlichung schlicht aus Geheimhaltungs- und Wettbewerbsgründen. Eine detaillierte Beschreibung der Rahmenbedingungen und Ausgangssituationen sowie der Maß-nahmen blieb daher ebenfalls oftmals aus.

Bisher ist eine Ableitung von quantitativen Benchmarks auf Ebene von (Fertigungs-) Prozessen für die Ressourceneffizienz auf Basis der hier betrachteten Projektberichte daher nur begrenzt möglich.

Wie bereits angemerkt gibt es jedoch bereits erste Ansätze einer strukturierten Erhebung von quantitativen Daten hinsichtlich der Steigerung der Ressourceneffizienz. Vor allem bei geförderten Projekten, die einen Implementierungsschwerpunkt besitzen, finden sich entsprechende Anforderungen. Beispielsweise boten die Projektdokumentationen84 der Potenzial- und Vertiefungs-beratungen im Rahmen des vom BMWi beauftragten Fördermo-duls go-effizient der demea detaillierte Daten zur Quantifizierung des Ressourcenverbrauchs, der ergriffenen / geplanten Maßnah-men und erzielten Ressourceneinsparungen. Die Qualität dieser Berichte wird auch durch den Fördermittelgeber evaluiert. Die Projektberichte umfassen sowohl Potenzialanalysen als auch

84 Derzeit sind die Projektdokumentationen der demea aus den Potenzial- und Vertiefungs-beratungen nicht öffentlich zugänglich. Sie können nur auf Antrag eingesehen werden.


Umsetzungsprojekte. Projektschwerpunkte in den untersuchten Berichten waren jedoch Aktivitäten zur Einführung und Umset-zung von Technologien und Methoden, die bereits etabliert und auf dem Markt verfügbar sind. Wobei ein Großteil der Projekte auf organisatorische Maßnahmen zur Verbesserung zielte.

Die Projekte im Rahmen der PIUS-Finanzierung sowie in den Landes programmen zur Ressourceneffizienz in Baden- Württemberg haben einen ähnlichen Projektcharakter wie die Vorhaben im Fördermodul go-effizient der demea. Bei den Projekten handelt es sich um Vorhaben, die eine Verbesserung der Ressourceneffizienz durch die „beste verfügbare Technik“ erreichen. Der Forschungscharakter der Vorhaben ist gering ausgeprägt. Die öffentlich zugänglichen Projektdokumentationen zu den Programmen PIUS-Finanzierung, Betriebliches Energie- und Stoffstrommanagement (BEST) und umweltpolitischer Schwerpunkt (UPS) sind hinsichtlich der Quantifizierung der Ressourceneinsparungen und der Beschreibung der ergriffenen Maßnahmen weniger detailliert. Projekterfolge werden hier häufig auf Gesamtprojektebene und nicht bezogen auf einzelne Maßnahmen ausgewiesen. Darüber hinaus erfordert die Dokumen-tation im Programm BEST jedoch eine prägnante Beschreibung des gefertigten Produktes sowie der Hauptproduktionsprozesse die im Mittelpunkt der Ressourceneffizienzmaßnahmen stehen. Dies erlaubt eine Einordnung in den Verbesserungskontext.

Berichts-Kennblätter von Projekten mit einem deutlichen Forschungs- und Entwicklungscharakter (Demonstrations-vorhaben) beinhalten wie oben erläutert zwar einige quantitative Daten, Anwendungsgebiete und Rahmenbedingungen für die Übertragbarkeit beschriebener Maßnahmen sind jedoch nicht immer vermerkt und beschrieben. Enthaltene Quantifizierungen des Nutzens beziehen sich ebenfalls oftmals auf das Gesamt-vorhaben und nicht auf einzelne Maßnahmen oder Ressourcen-ströme. Umfang und Tiefe des Projektberichts variieren zum Teil stark. Beispielsweise finden sich in der Dokumentation zu Förder projekten im Umweltinnovationsprogramm (Umsetzungen von Forschungsergebnissen im großtechnischen Maßstab) eine sehr gute Beschreibung der Vorhabenumsetzung inklusive der Darstellung der geplanten technischen Lösung sowie die


Darstellung der erzielten Ergebnisse. Die Quantifizierung der erreichten Ressourceneinsparung bezieht sich jedoch auf das Gesamtvorhaben, so dass nicht eindeutig nachvollzogen werden kann, welche spezifische Maßnahme zu welcher Ressourcen-einsparung geführt hat.

Ausgehend von der Darstellung der Ursachen fehlender / lücken-hafter Daten und wahrgenommener Schwachstellen als auch Stärken bisheriger Berichte werden nachfolgend Anforderungen an die quantitative Datenerhebung im Rahmen von Ressourcen-effizienzprojekten formuliert und ein möglicher Vorschlag für ein Berichtsdatenblatt dargestellt.

4.2 Anforderungen an die Projektdokumentation

Wie zuvor erwähnt werden Projektberichte bisher häufig nicht unter der konkreten Anforderung verfasst, quantitative Daten zur Verfügung zu stellen beziehungsweise für ein Bench-marking bereitzustehen. Sollen künftig Projektdokumentationen insbesondere von Projekten mit Demonstrationsanteil beziehungsweise Umsetzungsschwerpunkt stärker dazu beitragen, im Sinne eines Benchmarking zu unterstützen bezie-hungsweise Vergleichswerte abzuleiten, sollten bestimmte Daten zu Ressourceneffizienzprojekten strukturierter erhoben und um einige ergänzende Informationen erweitert werden.

Die im Folgenden beschriebenen Anforderungen haben nicht zum Ziel ein standardisiertes Projektdatenblatt für sämtliche im vorigen Abschnitt beschriebenen Projektkonstellationen zu entwerfen. Dies ist an dieser Stelle nicht möglich und könnte insbesondere spezifische, weitere Anforderungen verschiedener Förderprogramme nicht berücksichtigen. Sie dienen lediglich als Anregung für Fördergeber und Projektnehmer entsprechende Inhalte in ihre jeweiligen Berichte aufzunehmen.85

Um ein Benchmarking für die Ressourceninanspruchnahme auf Prozessebene zu unterstützen und Unternehmen die Möglich-keit zu bieten, anhand ihrer eigenen Energie- und Ressourcen-situation ihre spezifischen Einsparmöglichkeiten abschätzen

85 Eine Zusammenfassung der folgenden, möglichen Teilbereiche für ein Berichtsblatt findet sich im Anhang I.

173Vorsch lag zu r Verbesserung der Dateng rund lage

können, wird eine strukturierte Erfassung von Informationen und Daten in den folgenden Bereichen vorgeschlagen:

1. Allgemeine Informationen zum Unternehmen, in dem die Verbesserung der Ressourceneffizienz erfolgte sowie spezifische Eckdaten zum Projekt selbst

2. Detailliertere Informationen zu den durchgeführten Ressourceneffizienz-Maßnahmen mit Bezug zu Produkt /Prozess / funktionaler Einheit86 (qualitative Beschreibung der Maßnahmen)

3. Daten zur erreichten Ressourceneffizienz mit Bezug zu Pro-dukt / Prozess / funktionaler Einheit (quantitative Daten).

Die Erfassung dieser Daten kann dabei in getrennten Bereichen (Berichtsteilen) erfolgen, beispielsweise für den Fall, dass auf-grund der Projektanlage (bspw. lediglich Projektierung und anfängliche Begleitung einer Implementierung) bestimmte Teile wie die Quantifizierungen des Nutzens nicht dargestellt werden können.

Grundlegend werden dabei zwei Zielsetzungen angestrebt:

4. Zum einen soll es dem einzelnen Unternehmen, das sich für bestimmte Projekte interessiert, erleichtert werden, aus der Vielzahl der Berichte jene zu identifizieren, die in einem vergleichbaren Kontext und mit einem relevanten Themen-schwerpunkt durchgeführt wurden. Zudem sollen detail-lierte Ideen für Maßnahmen beschrieben und quantitative Daten als Richtwert für die erreichbare Ressourceneffizienz dargestellt werden.

5. Eine strukturierte und harmonisierte Erhebung der Daten würde es zudem erlauben, Berichts- und Projektdaten aus verschiedenen Programmen zu verdichten und beispiels-weise im Sinne von prozess-spezifischen Maßnahmen-katalogen (qualitativ) sowie Werten zur Ressourceneffizienz (quantitativ) besser auszuwerten.

86 Funktionale Einheit: Basierend auf der Funktion / Nutzen eines definierten Systems bzw. Prozesses oder Produkts (bspw. Leistung eines gewissen Korrosionsschutzes) wird die funktionale Einheit abgeleitet. Bei einer Lackierung könnte die funktionale Einheit beispielsweise die „Lackmenge pro zu lackierender Fläche“ sein. Sie gibt die Hauptfunktion des Systems wider und anhand der funktionalen Einheit wird der Nutzen quantifiziert.


Hinsichtlich der ersten Zielsetzung lässt sich festhalten, dass ein Vergleich im Sinne eines Prozess-Benchmarking für Unternehmen mit geringerem Aufwand verbunden und von unmittelbarerem Nutzen ist, wenn das jeweilige Referenzobjekt / Projekt eine hohe Vergleichbarkeit beziehungsweise eine gute Übertragbarkeit zur eigenen Produktionssituation aufweist. Unternehmen streben meist in jenen Bereichen einen Vergleich an, in denen sie einen erhöhten Handlungsbedarf festgestellt haben. Hierbei werden in den ersten Schritten des Benchmarking, Prioritäten gesetzt, Schlüsselwerte festgelegt, die eine grundlegende Verbesserung widerspiegeln können und Untersuchungspunkte beziehungs-weise Benchmark-Objekte konkret abgegrenzt. In Bezug auf ein Benchmarking auf Prozessebene in der Produktion können diese Objekte viele Bereiche wie Produktionsplanung, über periphere Prozesse und Fertigungsketten bis hin zu einzelnen Prozess-schritten betreffen (siehe auch Abbildung 2 in Kapitel 2.2). Geht es Unternehmen daher nicht lediglich um die allgemeine Einholung von Impulsen und einzelnen Ideen, liegt bereits ein stärker eingegrenzter Fokus für vorgesehene Verbesserungen vor.

Um die Relevanz von Projektberichten in diesem Kontext besser einordnen zu können, müssten die unternehmensrelevanten Rahmenbedingungen und Einflussgrößen in den Berichten stärker herausgearbeitet werden. Weiterhin müssten bei einem Prozess-benchmarking hinsichtlich der Ressourcen inanspruchnahme, insbesondere wenn es branchenintern geführt wird, beispiels-weise auch die gleichen Qualitätskriterien an das zu fertigende Produkt angelegt werden.

Das Auffinden relevanter Benchmarks würde für Unternehmen daher erleichtert, wenn die Berichte sowohl das Projekt und die umsetzenden Unternehmen unter verschiedenen Aspekten stärker charakterisieren.

Betreffend Projekte mit Schwerpunkt Potenzialabschätzung und Implementierung wäre es zunächst hilfreich, folgende allgemeinen Daten zum Unternehmen zu erfassen.


Tabelle 19: Anforderungen an die Projektdokumentation – Allgemeine Unternehmensdaten

Allgemeine Unternehmensdaten

Kategorie Ergänzende Informationen

Name und Adresse des projektierten Unternehmens (Standort / Werk)

-

Branche Wirtschaftszweige (WZL) oder NACE-Code

Unternehmensgröße (Definition gemäß EU-Kommission (Hrsg.): Empfehlung der Kommission vom 6. Mai 2003 betreffend die Definition der Kleinstunternehmen sowie der kleinen und mittleren Unternehmen. (2003/361/EG) < 10 Mitarbeiter 10 < 50 Mitarbeiter 50 < 250 Mitarbeiter > 250 Mitarbeiter

Unternehmensumsatz (Definition gemäß EU-Kommission (Hrsg.): Empfehlung der Kommission vom 6. Mai 2003 betreffend die Definition der Kleinstunternehmen sowie der kleinen und mittleren Unternehmen. (2003/361/EG) < 2 Mio. € 2 < 10 Mio. € 10 < 50 Mio. € > 50 Mio. €

Produktportfolio (im Spektrum des projektierten Produktions prozesses)

Nennung / Darstellung der Hauptprodukte

Prozessportfolio (im Spektrum des projektierten Produktions prozesses)

Nennung wesentlicher Produktionsprozesse (zumindest auf Ebene von Hauptgruppen wie bspw. nach DIN 8580)

Diese Grunddaten – insbesondere die Erläuterungen zu Produkten und Prozessen – erlauben es eine erste Ein grenzung vorzunehmen und eine Übertragbarkeit von Ergebnissen einschätzen zu können. Wurde das Ressourceneffizienzprojekt in einem ähnlichen Produktionsumfeld durchgeführt, besteht die Möglichkeit, dass das projektierte Unternehmen grundsätzlich als Vergleichspartner in Frage kommen könnte.

Neben dieser grundlegenden Charakterisierung des Unternehmens sollte auch das Projekt selbst in Eckdaten struk-turiert und zunächst grob beschrieben werden. Hierzu können folgende Daten dienen.


Tabelle 20: Anforderungen an die Projektdokumentation – Projektcharakterisierung

Projektcharakterisierung


Projekttitel -

Ausgangssituation Kurzbeschreibung der Problemstellung und der (betrachteten) Verlustquellen (differenziert nach Ressourcen) ggf. inkl. Beschreibung des IST-Prozessablaufes

Zielsetzung Qualitative Beschreibung der Zielsetzung des Vorhabens

Nutzenskizzierung Qualitative Beschreibung des Nutzens insbesondere in welchen Phasen eine Ressourceneinsparung erzielt wird / wurde und ob damit eine (einmalige / kontinuierliche) Kostenveränderung verbunden ist (bspw. Senkung der Herstellungskosten, gerin-gerer Energieverbrauch während der Nutzungsphase). Unter der Projektcharakterisierung sollte die Nutzenskizzierung auf Ebene des Gesamtprojekts erfolgen und auch die Beschreibung grundsätzlicher Anwendungsgebiete und der Übertragbarkeit beinhalten (bspw. im Falle von Beschichtungsentwicklungen, wo diese zum Einsatz kommen können).

Aufwand / Investitionen Sofern Zahlen verfügbar sollte hier die nötigen Investitionen für das Gesamtprojekt ausgewiesen werden. Hierbei sollte vorrangig auf Sachmittel und entsprechende Dienstleistungen (bspw. Installation) abgestellt werden.

Verbesserungsbereich Kurzbeschreibung in welchem Bereich die Ressourceneffizien-zoptimierung ansetzt (bspw. Produktgestaltung, Fertigungs-verfahren / Werkzeugentwicklung, Produktionsperipherie oder Organisation)

Art der Optimierung Beschreibung der grundsätzlichen Strategien / Hebel, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz untersucht / umgesetzt wurden (bspw. Wiederverwendung, Kaskadennutzung, Lebensdauerverlängerung).

Projektart Hinweis, ob quantitative Daten verfügbar sind und in welchem Rahmen diese erhoben wurden. Eine mögliche Kategorisierung könnte anhand vonPotenzialanalyse ImplementierungsprojektForschungsprojekt ohne Umsetzung (bspw. Konzeptentwicklung, Machbarkeitsstudien, Methodenentwicklung etc.) Forschungsprojekt mit Umsetzung (Demonstration / Demonstrator)erfolgen.

Projektjahrgang Angabe der Projektlaufzeit und insbesondere das Jahr des Projektabschlusses. Zur Beurteilung der Aktualität von Ergebnissen, Informationen und Daten.


Für interessierte Unternehmen sollen diese Informationen zum Projekt bei der Entscheidung unterstützen, ob ein bestimmtes Projekt aufgrund der inhaltlichen Themenstellung, der Projektart und der Aktualität für ein Unternehmen eine Relevanz für die eigenen Verbesserungsbemühungen besitzt. Insbesondere die Beschreibung der betrachteten Ressourcenverlustquellen, die Nennung des Verbesserungsbereichs und die Art der Optimie-rung wurden bisher in Berichtsblättern eher selten beschrieben, würden jedoch andererseits eine bessere Kategorisierung und Einordnung der Berichte erlauben.

Damit Unternehmen die Projektberichte dazu heranziehen können, operative Impulse im Sinne einzelner Maßnahmen zu erhalten und die Leistungslücke (erreichbarer Nutzen durch eine Maßnahme gegenüber IST-Zustand) quantifizieren können, sind jedoch tiefergehende Informationen und Daten notwendig.

Hinsichtlich der Dokumentation der Maßnahmen in einigen der untersuchten Projektberichte (bspw. in Berichten der demea oder PIUS) ließ sich feststellen, dass diese teilweise nur sehr grob charakterisiert werden (beispielsweise „Optimierung des Lackierprozesses“). Eine detaillierte Beschreibung wodurch konkret eine Verbesserung herbeigeführt wurde fehlt in vielen Fällen. Um für Unternehmen von Nutzen zu sein, sollten die Maßnahmen jedoch deutlich konkreter dargestellt werden (bei-spielsweise „Austausch der Ofenisolierung des Einbrennofens“, oder „Ersatz der dezentralen Kühlaggregate durch Anschluss an den vorhandenen Kühlwasserkreislauf“). Hierbei sollten auch Informationen zu den Ressourcen erfasst werden, die im Zuge der Einzelmaßnahmen beeinflusst werden sowie zum Produktions-kontext in dem die Maßnahmen durchgeführt wurden.


Tabelle 21: Anforderungen an die Projektdokumentation – Beschreibung der Effizienzmaßnahme

Darstellung der Ressourceneffizienzmaßnahmen mit Bezug zu Produkt / Prozess / funktionaler Einheit


Beschreibung und Auflistung der Einzelmaßnahmen im Projekt

Die Beschreibung der Maßnahmen sollte detailliert und prä-gnant erfolgen und die verbessernde Aktivität, das konkrete, betroffene Objekt sowie eine Verortung im betrachteten Prozess (Prozessschritt) umfassen.

Zielsetzung und Nutzen der Maßnahme

Idealerweise wird zusätzlich die Zielsetzung der einzelnen Maßnahme (auch im Zusammenspiel mit weiteren Maßnahmen) beschrieben. Falls möglich sollte darin auch der spezifische

„Nutzen“ vermerkt werden (beispielsweise „Reduktion des Energie verbrauchs für die Drucklufterzeugung um 3 %“).

Status der Maßnahme (optional)

Wenn Maßnahmen im Projekt vorgesehen waren, jedoch im Laufe der Untersuchungen verworfen wurden, wäre es dennoch hilfreich diese unter Angabe der konkreten Gründe kurz zu dokumentieren (bspw. Amortisationsdauer liegt über 5 Jahre und wurde nicht akzeptiert).

Art der Optimierung Ähnlich wie bei der Projektcharakterisierung sollte hier pro Maßnahme die grundsätzliche Strategie / Hebel, die zur V erbesserung der Ressourceneffizienz umgesetzt / vorgeschlagen wurde, per Kategorie zugewiesen werden.Möglichkeiten hierfür sind:Substitution / Wechsel WiederverwendungOptimiertes Verfahren (Reduzierung) Optimiertes Verfahren (Steigerung) Verwertung (stofflich, energetisch) Weiterverwendung / Kaskadennutzung


Tabelle 21: Anforderungen an die Projektdokumentation – Beschreibung der Effizienzmaßnahme (Fortsetzung)

Darstellung der Ressourceneffizienzmaßnahmen mit Bezug zu Produkt / Prozess / funktionaler Einheit


Kategorisierung des Bereichs der Maßnahme

Ausgehend von einer ersten Verortung der Maßnahme (siehe oben), ist es sinnvoll, die Maßnahme nach ihrem Ansatzpunkt zu kategorisieren und den Kontext / Bereich näher zu be schreiben: 1. Handelt es sich um organisatorische Optimierungen wie z.B. Reduzierung von Ausschüssen durch stärkere visuelle Kontrollen, bessere / genauere Ansteuerung von Maschinen, Vereinheitlichung von Informationsflüssen. Also alle Maßnahmen die eher die Organisation der Produktion betreffen und nicht in die Fertigungstechnologie an sich eingreifen. 2. Maßnahmen, die bereits in der Produktentwicklung ergriffen werden und Auswirkungen auf den Ressourcenverbrauch in der Produktion haben. 3. Die Maßnahme setzt im Herstellungsprozess an, wobei zwischen dem Produktionsumfeld (wie zum Beispiel Heizung, Drucklufterzeugung, Kühlschmiermittelaufbereitung oder Beleuchtung) d.h. zwischen unterstützenden Prozessen und den primären Herstellungsprozessen unterschieden werden sollte. Setzt die Maßnahme im primären Herstellungsprozess an, sollte das zugeordnete Fertigungsverfahren (bspw. nach DIN 8580) genannt werden.

Nennung / Spezifizierung und Kategorisierung der betroffenen Ressourcen

Pro Maßnahme sollte zudem die Ressource benannt werden, die beeinflusst wird / werden soll. Weiterhin ist es für eine Verdichtung der Daten sinnvoll, die jeweilige Ressource zu kategorisieren beispielsweise anhand von: Natürliche Ressource (Luft, Wasser)Rohstoffe ((Produktions-) Material) Hilfsstoffe ((Produktions-) Material) Betriebsstoffe ((Produktions-) Material) Energie (Strom, Wärme, Kälte, Druckluft, Öl, Gas)

Aufwand / spezifische Investitionen

Um Unternehmen den Nutzen einer Maßnahme zu verdeutlichen, ist es notwendig einen ungefähren Richtwert hinsichtlich Aufwand / Kosten (Sachmittel, Dienstleistungskosten wie Installation) pro Maßnahme zu erfassen.

Werden oben genannte Informationen und Daten dokumentiert, sind die Maßnahmen nicht nur nachvollziehbarer sondern es bestünde auch die Möglichkeit spezifische Maßnahmen-kataloge abzuleiten, die sowohl nach Prozessen als auch nach Ressourcen bereichen verdichtet werden könnten. Zudem ließe sich bestimmen unter welchen Strategien bisher Optimierungen durchgeführt wurden und mit welchen Amortisationszeiten ggf. zu rechnen ist. Letztere Information erscheint vor allem vor dem Hintergrund sinnvoll, dass derzeit viele Investitionen in die


Ressourceneffizienz aufgrund zu langer Amortisationszeiten zurückgestellt werden.

Die Maßnahmenbeschreibung und -kategorisierung erfordert bisher nur wenige quantitative Angaben. Wie bereits dargestellt, ist ein wesentliches Defizit in den Berichten, dass bisher keine ausreichende Darstellung der erreichten Ressourceneffizienz erfolgt. Um den Erfolg einer Maßnahme zu quantifizieren und einen Beitrag zu Benchmarkwerten hinsichtlich der Ressourcen-effizienz zu leisten, sind daher weitere Daten erforderlich. Wie unter Kapitel 1.2 erläutert ist die Ressourceneffizienz als Verhältnis von Nutzen (z.B. Funktion, Produkt) zu Aufwand (Einsatz von Ressourcen) definiert. Um einen seriösen Vergleich der Ressourceneffizienz und des Ressourceneinsatzes vorzuneh-men, ist es daher notwendig sowohl den Nutzen als auch den Einsatz der Ressourcen zu quantifizieren. Für beide Größen (Zäh-ler und Nenner) müssten daher Bezugsobjekte beziehungsweise -werte festgelegt werden. Bezüglich des Nutzens wird als Refe-renz üblicherweise das zu produzierende Produkt, die Dienst-leistung oder die funktionale Einheit herangezogen. Diese sollen eine bestimmte Funktion erfüllen, die physikalisch im Sinne des Nutzens zu quantifizieren ist.87 Diese Anforderung lässt sich in den beschriebenen Projektkonstellationen häufig nur teilweise erfüllen. Beschränkt sich ein Projekt beispielsweise auf die Betrachtung eines bestimmten Prozessabschnitts, wird der Out-put des Prozesses oftmals nicht in den Kontext des Produkts / der Dienstleistung gestellt und die Spezifikationen werden zwar implizit im Projekt beachtet, stehen jedoch für eine Veröffent-lichung in Projektberichten überwiegend nicht zur Verfügung (bspw. Geheimhaltung). Hinzu kommt, dass einzelne Prozesse hinsichtlich verschiedener Produkte / Funktionen in der Regel mehrere Spezifikationen / Zielsetzungen erfüllen müssen. Eine präzise Abfrage dieser Daten wäre daher sehr umfangreich und die Daten würden für Berichtszwecke wohl nicht zur Verfügung gestellt werden. An dieser Stelle ist daher eine eher qualitative und indirekte Abfrage des Nutzens angebracht. Mithilfe der Informationen zu Produkt- und Prozessportfolio (siehe zuvor

„Allgemeine Unternehmensdaten“) ließe sich so – wenn schon

87 VDI 4800 Blatt 1, Kapitel 5


keine genaue Bestimmung möglich ist – zumindest eine Ein-schätzung über die Vergleichbarkeit des Nutzens herstellen.

Hinsichtlich der Bestimmung des Einsatzes von Ressourcen bestehen ähnliche Einschränkungen. Die Bestimmung der Inanspruchnahme der jeweiligen Ressource hinsichtlich eines bestimmten Nutzens erfordert die genaue Festlegung der betrachteten System grenzen.88 Projekte stecken mitunter sehr enge Systemgrenzen (bspw. einzelne Prozessabschnitte wie Lack-Applikation), die sich im Projektverlauf zudem ändern können (z.B. durch die Integration von Prozessschritten wie bei der Kombination von Spritz- und Trockenkabine). Die defi-nierten Systemgrenzen werden wiederum häufig nicht in den Kontext des Produktsystems gesetzt. Eine Zurechnung der Ressourceninanspruchnahme zum jeweiligen Nutzen (Alloka-tion) setzt weiterhin eine genaue Kenntnis der Ressourcenströme voraus, die häufig nicht Bestandteil der Projekte ist. Letztlich müsste die jeweilige Inanspruchnahme der Ressourcen anhand standardisierter Indikatoren und auch Verfahren erhoben wer-den, um eine Vergleichbarkeit sicherzustellen. Bisher ist ein entsprechendes, umfassendes Indikatorensystem nicht verfügbar. Eine präzise Aussage im Sinne eines echten Benchmarks ist daher auf Projektbasis bisher nur in einzelnen Fällen zu erwarten, da diese Aufwände wie angemerkt nur selten beauftragt sind und entsprechende Voraussetzungen um beispielsweise eine genaue Allokation durchzuführen in Unternehmen bisher häufig nicht gegeben ist.

Statt einer präzisen Erhebung der quantitativen Daten, die in vielen Projektkonstellationen nicht erfüllt werden könnte, wird daher eine vereinfachte Bereitstellung von Daten zur Ressourcen-effizienz in den Berichten vorgeschlagen. Diese ist im Sinne einer Mindestanforderung zu verstehen. Für die grobe Quantifizierung der Ressourceneffizienz und Ressourceninanspruchnahme wird die Erfassung folgender Daten vorgeschlagen.

88 VDI 4800 Blatt 1, Kapitel 5.2


Tabelle 22: Anforderungen an die Projektdokumentation – Quantifizierung der erreichten Ressourceneffizienz

Darstellung der erreichten Ressourceneffizienz


Benennung der Ressourcen (vor Maßnahme)

Nennung der Ressourcen, die durch eine Maßnahme beeinflusst wird. Hierbei sollte die betrachtete Ressource klar abgegrenzt/ definiert werden89.

Beschreibung der Systemgrenzen

Nennung / Beschreibung des Prozesses / der wesentlichen Prozes sschritte, die Gegenstand der Betrachtung sind.

Nutzenbeschreibung Zumindest qualitative Beschreibung des (Zwischen-)Produkts und der wesentlichen Eigenschaften / Funktionen, die als Output aus den beschriebenen Systemgrenzen resultieren

Menge der Ressource (vor Maßnahme)

Angabe der Menge / des Verbrauchs pro Ressource in absoluten Zahlen (idealerweise werden daneben Angaben dazu gemacht wie die Messung der Verbräuche / Mengen durchgeführt wurde)

Kosten für die genannte Ressource (vor Maßnahme) (optional)

Sofern möglich sollten hier die Kosten pro Ressource angegeben und spezifiziert werden (bspw. Materialkosten, Entsorgungs-kosten). Die monetäre Bewertung ist gegenüber der Sachebene (Mengenangaben) jedoch nachrangig.

Maßnahmenzuordnung Hier sollten Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenbündel vermerkt werden, die den jeweiligen Ressourcenverbrauch beeinflussen. Dies könnte weitgehend den Angaben entsprechen, die bereits unter der Maßnahmencharakterisierung gemacht wurden. Aufgrund des Zuordnungsproblems ist es jedoch sinnvoll, an dieser Stelle relevante Maßnahmen nochmals stichwortartig aufzulisten. Zudem soll hier aus Sicht der Ressource dokumen-tiert, welche Maßnahmen kumuliert zur Anwendung kamen.

Kategorisierung der Ressourcenwirkung

Eine Kategorisierung der Wirkung der ergriffenen Maßnahmen auf die jeweilige Ressource ist teilweise nötig, da in den Maßnahmenbeschreibungen nicht immer unmittelbar ersichtlich ist, wodurch ein geringere Ressourceninanspruchnahme erzielt wurde. Wird eine Ressource als Ergebnis beispielsweise in einem Prozess nicht mehr benötigt, sollte festgestellt werden ob die Ressource substituiert, anderweitig nutzbar gemacht etc. wurde. Mögliche Kategorien sind:teilweise Reduzierungvollständige ReduzierungSubstitutionNutzbarmachungSteigerung (Mehrverbrauch)Steigerung der Ausbeute

89 Hier kann wiederum auf die Richtlinie VDI 4800 Blatt 1 verwiesen werden, die entspre-chende Definitionen für die einzelnen Ressourcen bereitstellt.


Tabelle 22: Anforderungen an die Projektdokumentation – Quantifizierung der erreichten Ressourceneffizienz (Fortsetzung)



Benennung der Ressource (nach Maßnahme)

Mitunter werden Ressourcen im Zuge der Maßnahmen substitu-iert, in anderer Form nutzbar gemacht oder es treten weitere Ressourcen hinzu etc. Daher soll an dieser Stelle die Ressource (wie oben) nochmals nach der Maßnahme benannt werden.

Beschreibung der System-grenzen (nach Maßnahme)

Für den Fall, dass sich betrachtete Systemgrenzen innerhalb des Projektes verschoben haben oder Ressourcen das ursprüngliche Betrachtungssystem verlassen

Nutzenbeschreibung Hier sollte kurz beschrieben werden, ob der ursprüngliche, definierte Nutzen durch die ergriffenen Maßnahmen verändert wurde. Wiederum ist hier zumindest eine qualitative Beschrei bung des (Zwischen-)Produkts und der wesentlichen Eigenschaften / Funktionen, die als Output aus den beschriebe-nen Systemgrenzen resultieren hilfreich.

Menge der Ressource (nach Maßnahme)

Wie oben – allerdings sind hier die Mengen nach Maßnahmen-durchführung erforderlich (wiederum sollten hier Angaben über die Erhebungsmethoden gemacht werden). Zudem sollte hier darauf hingewiesen werden, ob es sich um einmalige „Einspa-rungen“ handelt oder um „Einsparungen“, die dem Unternehmen dauerhaft erhalten bleiben.

Kosten für die genannte Ressource (nach Maßnahme) (optional)

Neben der Darstellung der Kosten nach Maßnahmendurch-führung (vergleichbar wie oben), sollte an dieser Stelle ebenfalls darauf hingewiesen werden, ob es sich um einmalige Einsparungen handelt oder um dauerhafte Kosteneinsparungen.

Höhe der Effizienzsteigerung pro Ressource (Menge in %) (optional)

Sollten absolute Angaben beispielsweise aus betrieblichen Gründen nicht möglich sein, so könnten hier zumindest relative Veränderungen vermerkt werden.

Höhe der Effizienzsteigerung pro Ressource (monetär in %) (optional)

Wie oben – sollten absolute Angaben beispielsweise aus betrieb lichen Gründen nicht möglich sein, so könnten hier zumindest relative Veränderungen vermerkt werden.

Auswirkungen von Maßnahmen auf andere Prozess zielgrößen (Prozessstabilität)

Im Falle von punktuellen Effizienzsteigerungsmaßnahmen sollten an dieser Stelle kurz die (möglichen) Auswirkungen auf vor- und nachgelagerte Prozesse beschrieben werden. Insbesondere sollten Einflüsse auf Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen den Prozessen dargestellt werden, die das Gesamt-ergebnis bzw. die gesamte Leistungsfähigkeit eines Prozesses beeinflussen wie z.B.: Auswirkung einer umgesetzten Maßnahme auf die gesamte Produktivität einer Anlage, auf die Ausbeute und die Qualität des Endproduktes

Auswirkungen von Maßnahmen auf andere Ressourcenströme

Nennung von zusätzlichen positiven/ negativen ökologischen Auswirkungen der getätigten Effizienzmaßnahmen die nicht Teil der Zielsetzung waren: Wie werden andere Faktoren (Ressourcen ströme) beeinflusst? Verschlechterung anderer Faktoren wie z.B. eine Steigerung von CO

2 Emissionen, eine

Erhöhung von Schadstoffen in die Umwelt etc.


Wie erläutert lässt sich auch auf Basis der beschriebenen Daten kein präziser, spezifischer Benchmark für die Ressourcen-inanspruchnahme ableiten. Dieser Anspruch ist hinsichtlich der verschiedenen Projektformen im Themenfeld Ressourceneffizienz auch nicht zwingend notwendig. Würden die formulierten, grundsätzlichen Anforderungen jedoch in bestehende Berichte Eingang finden, könnte ein Benchmarking dennoch deutlich besser unterstützt werden. Zum einen können Vergleichspartner und relevante Projekte besser identifiziert, ähnliche Maßnahmen verdichtet und grundsätzliche Größen für die Ressourceneffizienz ausgewiesen werden. Damit könnte langfristig eine belastbare und hilfreiche Datenbasis geschaffen werden, die Unternehmen konkrete Maßnahmen und Ressourcen effizienzpotenziale aufzeigt.

185Zusammenfassung

5 ZUSAMMENFASSUNG

Maßnahmen der zur Steigerung der Ressourceneffizienz haben das Potenzial, steigenden Preisen für Roh-, Hilfs- und Betriebs-stoffe entgegenzuwirken, hohe Materialkosten im verarbeitenden Gewerbe positiv zu beeinflussen und einen Beitrag zur Schonung unserer natürlichen Umwelt zu leisten.

Verschiedene Förderprogramme auf Bundes- und Landesebene unterstützen seit langem Projektvorhaben, die auf einen effizien teren Umgang mit natürlichen Ressourcen abzielen und Möglichkeiten für Einsparungen aufzeigen. Entsprechend viele Projektberichte liegen daher bereits im Themenbereich Ressourceneffizienz vor.

Eine Betrachtung und Auswertung dieser Berichte unter dem Gesichtspunkt, einen Überblick über das Spektrum durch-geführter Maßnahmen und entsprechender Erfolge zu geben, gab es bislang jedoch nicht. Ebenso lagen keine Erkenntnisse darüber vor, ob die verfügbaren quantitativen Daten in den Projekt-berichten eine Verdichtung und Ableitung von Benchmarks zur Ressourceneffizienz bestimmter Prozesse zulassen würden. Benchmarks können Unternehmen in die Lage versetzen, anhand geeigneter Referenzwerte ihre eigene Ressourceneffizienz einschätzen zu können. Die vorliegende Studie hat diese beiden Punkte untersucht.

Die Studie beruht auf einer Auswertung von Projektberichten aus den Quellen Cleaner Production Germany, des Umwelt-innovationsprogramms (UIP), des Produktionsintegrierten Umweltschutzes PIUS, der Landesprogramme zur Ressourcen-effizienz in Baden-Württemberg, des VDI Zentrum Ressourcen-effizienz, der Deutschen Materialeffizienzagentur (demea) sowie auf der Auswertung von relevanten BREF- / BVT-Dokumenten.

Insgesamt lagen über 3.600 Projektberichte als Grundlage für die Auswertung vor. In einem dreistufigen Prozess wurden daher relevante und aussagekräftige Berichte für das verarbei-tende Gewerbe identifiziert (Schritt 1), enthaltene Maßnahmen und Daten von 290 Berichten in einer Detailanalyse extrahiert (Schritt 2) und diese schließlich anhand verschiedener Kategorien

186 Zusammenfassung

(bspw. Fertigungsprozesse, Prozessperipherie, Organisation) zusammen gefasst und verdichtet (Schritt 3).

Bezüglich der Ableitung von Benchmarks ließ sich festhalten, dass die Projektberichte zwar quantitative Daten enthalten, eine Vergleich- und Übertragbarkeit der Daten zum jetzigen Zeitpunkt jedoch nicht möglich ist. Gründe (bspw. Betrachtung unter-schiedlicher Ressourcen, Vielzahl von Einzelprozessen, fehlende Definition der funktionellen Einheit) wurden herausgearbeitet sowie Stärken und Schwächen bestehender Projektberichte hinsichtlich der strukturierten Datenerhebung dargestellt. Als Ergebnis wurden Anforderungen an einen harmonisierten Projektbericht bzw. an ein vereinheitlichtes Projektkennblatt erarbeitet. Finden diese Vorschläge Eingang in bestehende Projekt berichte, könnte hierdurch die Ableitung von Benchmarks und auch der Benchmarking-Prozess aus Sicht von Unternehmen künftig besser unterstützt werden.

Die Auswertung der Maßnahmen ergab eine breite Übersicht über mögliche Problem- / Handlungsbereiche im Bereich der Ressourceneffizienz im verarbeitenden Gewerbe. Auf Ebene der Fertigungsverfahren und der Organisation wurden zahlreiche Maßnahmen zusammengetragen, verdichtet und übersichtlich dargestellt.

Bezogen auf die Fertigungsverfahren konnten Auswertungen zu folgenden Technologien getätigt werden:

• Urformen: Ein- / Aufschmelzen von Metallen für den Metall-guss, Urformen von Fertigteilen und Halbzeugen aus Metallen und Nichteisen Metallen, Urformen von Produkten aus Kunststoffen und Gummi

• Umformen: Stanzen, Kaltwalzen, Schmieden, Druck-umformen

• Trennen: Drehen, Bohren, Schleifen

• Fügen: Leimen, Kleben von Holz / Papier

• Beschichten: Lackieren, Galvanisieren

187Zusammenfassung

• Stoffeigenschaften ändern: wärmebehandelnde Verfahren wie Glühen, Härten und Vergüten

• Verfahrenstechnische Prozesse: Herstellung von Grund-chemikalien, Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien, Raffinerien, Herstellung von Zellstoff und Papier, Herstellung von Eisen und Nichteisen-Metall, Herstellung von Textilien

Die Maßnahmenkategorien umfassen dabei ein breites Repertoire beispielsweise:

• Optimierung der Prozesssteuerung

• Einsatz und Optimierung von Simulationswerkzeugen

• Nutzung von Abwärme

• Verfahrensoptimierung

• Wiedereinsatz von Reststoffen

• Optimierung der Energiebereitstellung

• Veränderung des Produktionsmaterials

• bedarfsgerechte Dimensionierung und Steuerung

• Vereinfachung / Verkürzung von Prozessketten

• Änderung / Optimierung in der Produktentwicklung

• Maßnahmen in der Qualitätssicherung, des Lagerwesens und Logistik

Die Aufbereitung und Kategorisierung der Maßnahmen soll Unter-nehmen letztlich auf mögliche Handlungsbereiche aufmerksam machen und typische Maßnahmen bezogen auf verschiedene Produktionsbereiche (bspw. Produktionsplanung / -steuerung, Prozessperipherie, Prozessschritte / -ketten) an die Hand geben.

Der erarbeitete Vorschlag zur Verbesserung der Daten-grundlage durch die Projektdokumentationen unterstützt eine systematische Erfassung und Dokumentation allgemeiner Unternehmens daten, der Projektcharakterisierung, der Technologie bzw. Maßnahme sowie der systematischen

188 Zusammenfassung

Darstellung der Ressourceneffizienzmaßnahmen mit Bezug zu Produkt / Prozess / funktionaler Einheit. Eine derartige Projekt-dokumentation könnte künftig die Ermittlung qualifizierter Benchmarks unterstützen.

189L i te ratu r- und Que l lenverze i chn i s

6 L I T ERATUR- UND QUELLENVERZE I CHN I S

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196 Anhang I – Vors ch lag fü r Pro j ektber i chtsb lat t

7 ANHANG I – VORSCHLAG FÜR PROJ EKTBER I CHTSBLATT

Allgemeine Unternehmensdaten


Name und Adresse des projektierten Unternehmens (Standort / Werk)

-

Branche Wirtschaftszweige (WZL) oder NACE-Code

Unternehmensgröße (Definition gemäß EU-Kommission (Hrsg.): Empfehlung der Kommission vom 6. Mai 2003 betreffend die Definition der Kleinst unternehmen sowie der kleinen und mittleren Unternehmen. (2003/361/EG) < 10 Mitarbeiter 10 < 50 Mitarbeiter 50 < 250 Mitarbeiter > 250 Mitarbeiter

Unternehmensumsatz (Definition gemäß EU-Kommission (Hrsg.): Empfehlung der Kommission vom 6. Mai 2003 betreffend die Definition der Kleinst unternehmen sowie der kleinen und mittleren Unternehmen. (2003/361/EG) < 2 Mio. €,2 < 10 Mio. €,10 < 50 Mio. €, > 50 Mio. €

Produktportfolio (im Spektrum des projektierten Produktions prozesses)

Nennung / Darstellung der Hauptprodukte

Prozessportfolio (im Spektrum des projektierten Produktions prozesses)

Nennung wesentlicher Produktionsprozesse (zumindest auf Ebene von Hauptgruppen wie bspw. nach DIN 8580)

197Anhang I – Vors ch lag fü r Pro j ektber i chtsb lat t

Projektcharakterisierung


Projekttitel -

Ausgangssituation Kurzbeschreibung der Problemstellung und der (betrachteten) Verlustquellen (differenziert nach Ressourcen) ggf. inkl. Be schreibung des IST-Prozessablaufes

Zielsetzung Qualitative Beschreibung der Zielsetzung des Vorhabens

Nutzenskizzierung Qualitative Beschreibung des Nutzens insbesondere in welchen Phasen eine Ressourceneinsparung erzielt wird / wurde und ob damit eine (einmalige / kontinuierliche) Kostenveränderung verbunden ist (bspw. Senkung der Herstellungskosten, gerin-gerer Energieverbrauch während der Nutzungsphase). Unter der Projektcharakterisierung sollte die Nutzenskizzierung auf Ebene des Gesamtprojekts erfolgen und auch die Beschreibung grundsätzlicher Anwendungsgebiete und der Übertragbarkeit beinhalten (bspw. im Falle von Beschichtungsentwicklungen, wo diese zum Einsatz kommen können).

Aufwand / Investitionen Sofern Zahlen verfügbar sollte hier die nötigen Investitionen für das Gesamtprojekt ausgewiesen werden. Hierbei sollte vorrangig auf Sachmittel und entsprechende Dienstleistungen (bspw. Installation) abgestellt werden.

Verbesserungsbereich Kurzbeschreibung in welchem Bereich die Ressourceneffizien-zoptimierung ansetzt (bspw. Produktgestaltung, Fertigungs-verfahren / Werkzeugentwicklung, Produktionsperipherie oder Organisation)

Art der Optimierung Beschreibung der grundsätzlichen Strategien / Hebel, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz untersucht / umgesetzt wurden (bspw. Wiederverwendung, Kaskadennutzung, Lebensdauerverlängerung).

Projektart Hinweis, ob quantitative Daten verfügbar sind und in welchem Rahmen diese erhoben wurden. Eine mögliche Kategorisierung könnte anhand vonPotenzialanalyse ImplementierungsprojektForschungsprojekt ohne Umsetzung (bspw. Konzeptentwicklung, Machbarkeitsstudien, Methodenentwicklung etc.) Forschungsprojekt mit Umsetzung (Demonstration / Demonstrator)erfolgen.

Projektjahrgang Angabe der Projektlaufzeit und insbesondere das Jahr des Projektabschlusses. Zur Beurteilung der Aktualität von Ergebnissen, Informationen und Daten.


Darstellung der Ressourceneffizienzmaßnahmen mit Bezug zu Produkt/Prozess/funktionaler Einheit (Fortsetzung)


Beschreibung und Auflistung der Einzelmaßnahmen im Projekt

Die Beschreibung der Maßnahmen sollte detailliert und prä-gnant erfolgen und die verbessernde Aktivität, das konkrete, betroffene Objekt sowie eine Verortung im betrachteten Prozess (Prozessschritt) umfassen.

Zielsetzung und Nutzen der Maßnahme

Idealerweise wird zusätzlich die Zielsetzung der einzelnen Maßnahme (auch im Zusammenspiel mit weiteren Maßnahmen) beschrieben. Falls möglich sollte darin auch der spezifische

„Nutzen“ vermerkt werden (beispielsweise „Reduktion des Energieverbrauchs für die Drucklufterzeugung um 3 %“).

Status der Maßnahme (optional)

Wenn Maßnahmen im Projekt vorgesehen waren, jedoch im Laufe der Untersuchungen verworfen wurden, wäre es dennoch hilfreich diese unter Angabe der konkreten Gründe kurz zu dokumentieren (bspw. Amortisationsdauer liegt über 5 Jahre und wurde nicht akzeptiert).

Art der Optimierung Ähnlich wie bei der Projektcharakterisierung sollte hier pro Maßnahme die grundsätzliche Strategie / Hebel, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz umgesetzt / vorgeschla-gen wurde, per Kategorie zugewiesen werden:Möglichkeiten hierfür sind:Substitution / Wechsel WiederverwendungOptimiertes Verfahren (Reduzierung) Optimiertes Verfahren (Steigerung) Verwertung (stofflich, energetisch) Weiterverwendung / Kaskadennutzung

Kategorisierung des Bereichs der Maßnahme

Ausgehend von einer ersten Verortung der Maßnahme (siehe oben), ist es sinnvoll, die Maßnahme nach ihrem Ansatzpunkt zu kategorisieren und den Kontext / Bereich näher zu beschreiben: 1. Handelt es sich um organisatorische Optimierungen wie z.B. Reduzierung von Ausschüssen durch stärkere visuelle Kontrollen, bessere / genauere Ansteuerung von Maschinen, Vereinheitlichung von Informationsflüssen. Also alle Maßnahmen die eher die Organisation der Produktion betreffen und nicht in die Fertigungstechnologie an sich eingreifen. 2. Maßnahmen, die bereits in der Produktentwicklung ergriffen werden und Auswirkungen auf den Ressourcenverbrauch in der Produktion haben. 3. Die Maßnahme setzt im Herstellungsprozess an, wobei zwischen dem Produktionsumfeld (wie zum Beispiel Heizung, Drucklufterzeugung, Kühlschmiermittelaufbereitung oder Beleuchtung) d.h. zwischen unterstützenden Prozessen und den primären Herstellungsprozessen unterschieden werden sollte. Setzt die Maßnahme im primären Herstellungsprozess an, sollte das zugeordnete Fertigungsverfahren (bspw. nach DIN 8580) genannt werden.


Darstellung der Ressourceneffizienzmaßnahmen mit Bezug zu Produkt/Prozess/funktionaler Einheit (Fortsetzung)


Nennung / Spezifizierung und Kategorisierung der betroffenen Ressourcen

Pro Maßnahme sollte zudem die Ressource benannt werden, die beeinflusst wird / werden soll. Weiterhin ist es für eine Verdichtung der Daten sinnvoll, die jeweilige Ressource zu kategorisieren beispielsweise anhand von: Natürliche Ressource (Luft, Wasser)Rohstoffe ((Produktions-) Material) Hilfsstoffe ((Produktions-) Material) Betriebsstoffe ((Produktions-) Material) Energie (Strom, Wärme, Kälte, Druckluft, Öl, Gas)

Aufwand / spezifische Investitionen

Um Unternehmen den Nutzen einer Maßnahme zu verdeutlichen, ist es notwendig einen ungefähren Richtwert hinsichtlich Aufwand / Kosten (Sachmittel, Dienstleistungskosten wie Installation) pro Maßnahme zu erfassen.



Benennung der Ressourcen (vor Maßnahme)

Nennung der Ressourcen, die durch eine Maßnahme beeinflusst wird. Hierbei sollte die betrachtete Ressource klar abgegrenzt/ definiert werden.90

Beschreibung der Systemgrenzen

Nennung / Beschreibung des Prozesses / der wesentlichen Prozes sschritte, die Gegenstand der Betrachtung sind.

Nutzenbeschreibung Zumindest qualitative Beschreibung des (Zwischen-)Produkts und der wesentlichen Eigenschaften / Funktionen, die als Output aus den beschriebenen Systemgrenzen resultieren

Menge der Ressource (vor Maßnahme)

Angabe der Menge / des Verbrauchs pro Ressource in absoluten Zahlen (idealerweise werden daneben Angaben dazu gemacht wie die Messung der Verbräuche / Mengen durchgeführt wurde)

Kosten für die genannte Ressource (vor Maßnahme) (optional)

Sofern möglich sollten hier die Kosten pro Ressource angegeben und spezifiziert werden (bspw. Materialkosten, Entsorgungs-kosten). Die monetäre Bewertung ist gegenüber der Sachebene (Mengenangaben) jedoch nachrangig.

Maßnahmenzuordnung Hier sollten Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenbündel vermerkt werden, die den jeweiligen Ressourcenverbrauch beeinflussen. Dies könnte weitgehend den Angaben entsprechen, die bereits unter der Maßnahmencharakterisierung gemacht wurden. Aufgrund des Zuordnungsproblems ist es jedoch sinnvoll, an dieser Stelle relevante Maßnahmen nochmals stichwortartig aufzulisten. Zudem soll hier aus Sicht der Ressource dokumen-tiert, welche Maßnahmen kumuliert zur Anwendung kamen.

90 Hier kann wiederum auf die Richtlinie VDI 4800 Blatt 1 verwiesen werden, die entspre-chende Definitionen für die einzelnen Ressourcen bereitstellt.


Darstellung der erreichten Ressourceneffizienz (Fortsetzung)


Kategorisierung der Ressourcenwirkung

Eine Kategorisierung der Wirkung der ergriffenen Maßnahmen auf die jeweilige Ressource ist teilweise nötig, da in den Maßnahmenbeschreibungen nicht immer unmittelbar ersichtlich ist, wodurch ein geringere Ressourceninanspruchnahme erzielt wurde. Wird eine Ressource als Ergebnis beispielsweise in einem Prozess nicht mehr benötigt, sollte festgestellt werden ob die Ressource substituiert, anderweitig nutzbar gemacht etc. wurde. Mögliche Kategorien sind:teilweise Reduzierungvollständige ReduzierungSubstitutionNutzbarmachungSteigerung (Mehrverbrauch)Steigerung der Ausbeute

Benennung der Ressource (nach Maßnahme)

Mitunter werden Ressourcen im Zuge der Maßnahmen substitu-iert, in anderer Form nutzbar gemacht oder es treten weitere Ressourcen hinzu etc. Daher soll an dieser Stelle die Ressource (wie oben) nochmals nach der Maßnahme benannt werden.

Beschreibung der Systemgrenzen (nach Maßnahme)

Für den Fall, dass sich betrachtete Systemgrenzen innerhalb des Projektes verschoben haben oder Ressourcen das ursprüngliche Betrachtungssystem verlassen

Nutzenbeschreibung Hier sollte kurz beschrieben werden, ob der ursprüngliche, definierte Nutzen durch die ergriffenen Maßnahmen verändert wurde. Wiederum ist hier zumindest eine qualitative Beschreibung des (Zwischen-)Produkts und der wesentlichen Eigenschaften / Funktionen, die als Output aus den beschriebe-nen Systemgrenzen resultieren hilfreich.

Menge der Ressource (nach Maßnahme)

Wie oben – allerdings sind hier die Mengen nach Maßnahmen-durchführung erforderlich (wiederum sollten hier Angaben über die Erhebungsmethoden gemacht werden). Zudem sollte hier darauf hingewiesen werden, ob es sich um einmalige „Einsparun-gen“ handelt oder um „Einsparungen“, die dem Unternehmen dauerhaft erhalten bleiben.

Kosten für die genannte Ressource (nach Maßnahme) (optional)

Neben der Darstellung der Kosten nach Maßnahmendurch-führung (vergleichbar wie oben), sollte an dieser Stelle ebenfalls darauf hingewiesen werden, ob es sich um einmalige Einsparungen handelt oder um dauerhafte Kosteneinsparungen.

Höhe der Effizienzsteigerung pro Ressource (Menge in %) (optional)

Sollten absolute Angaben beispielsweise aus betrieblichen Gründen nicht möglich sein, so könnten hier zumindest relative Veränderungen vermerkt werden.

Höhe der Effizienzsteigerung pro Ressource (monetär in %) (optional)

Wie oben – sollten absolute Angaben beispielsweise aus betrieb lichen Gründen nicht möglich sein, so könnten hier zumindest relative Veränderungen vermerkt werden.


Darstellung der erreichten Ressourceneffizienz (Fortsetzung)


Auswirkungen von Maßnahmen auf andere Prozesszielgrößen (Prozessstabilität)

Im Falle von punktuellen Effizienzsteigerungsmaßnahmen sollten an dieser Stelle kurz die (möglichen) Auswirkungen auf vor- und nachgelagerte Prozesse beschrieben werden. Insbesondere sollten Einflüsse auf Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen den Prozessen dargestellt werden, die das Gesamt-ergebnis bzw. die gesamte Leistungsfähigkeit eines Prozesses beeinflussen wie z.B.: Auswirkung einer umgesetzten Maßnahme auf die gesamte Produktivität einer Anlage, auf die Ausbeute und die Qualität des Endproduktes

Auswirkungen von Maßnahmen auf andere Ressourcenströme

Nennung von zusätzlichen positiven/ negativen ökologischen Auswirkungen der getätigten Effizienzmaßnahmen die nicht Teil der Zielsetzung waren: Wie werden andere Faktoren (Ressourcenströme) beeinflusst? Verschlechterung anderer Faktoren wie z.B. eine Steigerung von CO

2 Emissionen, eine

Erhöhung von Schadstoffen in die Umwelt etc.

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Ressourceneffizienz im verarbeitenden Gewerbe...Studie: Analytische Untersuchung zur...

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