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Process Data set: Chem-Anorg\Chlor(Diaphragma)-DE-2005 (en) de

Key Data Set Information
Location DE
Reference year 2005
Name
Chem-Anorg\Chlor(Diaphragma)-DE-2005
Classification
Class name : Hierarchy level
  • NACE 1.1: Herstellung von chemischen Erzeugnissen / Herstellung von chemischen Grundstoffen
General comment on data set Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. GEMIS steht für “Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt. Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden. Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs: Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als “Brutto“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’. Beispiel: Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der “Netto“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der “Netto“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet. Transport: Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben. Abschneidekriterien: Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser. Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben. Besondere Nomenklatur: Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien. Besonderheiten auf Datensatzebene: Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens “direkt“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch “mit Vorkette“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen. Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen. Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben. Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen Weiterführende Hinweise und Literatur: #1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004. #2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003. #3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht. #4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995
Copyright Yes
Owner of data set
Data set LCA report, background info
Quantitative reference
Reference flow(s)
Functional Unit 1 kg Chlor
Technological representativeness
Technology description including background system Chlorherstellung (Diaphragmaverfahren): Chlor in elementarer Form (Cl2) wird heute elektrochemisch dargestellt. Im Prozess wird die Herstellung von Cl2 durch Elektrolyse von Natriumchlorid (NaCl) nach dem Diaphragmaverfahren bilanziert. Der Prozess liefert neben Chlor stets Natronlauge und Wasserstoff. Ausgangsstoff ist Steinsalz (NaCl) oder direkt die Sole aus dem Bergbau. Verunreinigungen des Rohstoffs werden durch Fällung mit Natronlauge oder Soda entfernt. Bei diesem Verfahren trennt ein Diaphragma (Asbest) Anoden- und Kathodenraum. Der Elektrolyt (NaCl in Wasser) wird beim Diaphragmaverfahren im direkten Durchlauf geführt. Die Kochsalzlösung wird zuerst in den Anodenraum gepumpt. Hier entwickelt sich an der Anode (Titan) Chlor, das gekühlt, mit Schwefelsäure getrocknet und komprimiert wird. Der Elektrolyt fließt nun durch das Diaphragma zur Kathode (Stahl). An der Kathode scheidet sich Wasserstoff ab, und es bildet sich Natronlauge. Die resultierende Natronlauge ist jedoch mit NaCl verunreinigt und muß von 12 auf 50 % eingeengt werden, was den Gesamtenergieverbrauch stark erhöht. Während des Eindampfens und Abkühlens der Lösung fällt Natriumchlorid aus, das in den Prozess zurückgeführt wird. Als Rohstoffe für die Elektrolyse dienen neben Natriumchlorid in geringem Umfang auch Salzsäure und Kaliumchlorid. 1987 wurden etwa 93 % aus NaCl hergestellt. Es stehen drei verschiedene Elektrolyseverfahren für NaCl zur Verfügung: das Amalgamverfahren, das Diaphragmaverfahren und das Membranverfahren. 1985 entfielen in der BRD ca. 63 % der gesamten Chlorproduktion auf das Amalgamverfahren, ca. 31 % auf das Diaphragmaverfahren und ca. 6 % auf sonstige Verfahren (HCl, Schmelzfluß) (Tötsch 1990). Die Verteilung der weltweiten Produktionskapazitäten auf die verschiedenen Verfahren nach (Ullmann 1993) können für das Jahr 1990 der Tabelle 1 entnommen werden. Das Membranverfahren stellt das derzeit modernste Verfahren dar. In der Bundesrepublik sind jedoch nur Versuchsanlagen bei der Hoechst AG und der Bayer AG in Betrieb (UBA 1991). Die Produktion an Chlor betrug 1987 in der BRD ca. 3,5 Mio. Tonnen. Die Weltkapazität für die Chlorherstellung ist größer als 40 Mio. Tonnen pro Jahr (Ullmann 1986). Die Kennziffern dieses Prozesses beziehen sich auf die Chlorherstellung in Deutschland Ende der 80er Jahre. Tabelle 1 Produktionskapazitäten 1990 in Prozent Prozeß USA Kanada Westeuropa Japan Amalgam 18 15 65 0 Diaphragma 76 81 29 20 Membran 6 4 6 80 Allokation Bei der Elektrolyse entstehen Cl und NaOH im molaren Verhältnis von 1 zu 1. Entsprechend diesem Verhältnis werden die Gesamtwerte der Elektrolyse (Massenbilanz, Energiebedarf, Emissionen, Wasser) zwischen Chlor und Natriumhydroxid zu gleichen Anteilen aufgeteilt. Rechnet man das molare Verhältnis auf Mengen um, so enstehen pro Tonne Cl2 1,128 Tonnen NaOH (100 %ig). Bei der Elektrolyse entstehen weiterhin 28 kg Wasserstoff (H2)/t Cl2. Es wird angenommen, dass der Wasserstoff energetisch verwertet wird (Verbrennung). Entsprechend wird für H2 eine Energiegutschrift (siehe: „H2-Kessel-D“) berechnet, die zu jeweils 50 % der Chlor- und Natronlaugeherstellung gutgeschrieben wird. (Vgl. Prozeßeinheit: Chem-Anorg\NaOH). Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Cl2 (und gleichzeitig 1,128 t NaOH) werden als Rohstoff 1710 kg Natriumchlorid benötigt. Um Verunreinigungen aus dem Elektrolyten für die Elektrolyse zu entfernen werden 44 kg Fällungsmittel (NaOH, Na2CO3) eingesetzt. Die Verunreinigungen fallen als Abfall (151 kg, feucht) an. Bei der Reaktion enstehen als Nebenprodukt 28 kg Wasserstoff (Energiegutschrift bei GEMIS). (Tötsch 1990). Zur Genese der Kennziffern bei GEMIS werden nach der obigen Allokationsregel dem Chlor 50 % der aufgeführten Mengen zugeteilt. Die restlichen 50 % entfallen auf die Herstellung der Natronlauge. Energiebedarf: Der Energiebedarf für den Gesamtprozess der Herstellung einer Tonne Chlor und 1,128 Tonnen NaOH (die Werte wurden von der Natronlaugen- auf die Chlorherstellung umgerechnet) für die verschiedenen Elektrolyseverfahren kann nach (Ullmann 1993) der Tabelle 2 entnommen werden. Als Kennziffer für den hier betrachteten Prozess (Diaphragmaverfahren) wurde gemäß der Allokationsregel 50 % der Mittelwert der Werte aus Tabelle 2 - 1438 + 451 kWh/t Cl 2 - eingesetzt. Tabelle 2 Energiebedarf in kWh für die Herstellung von 1t Chlor und 1,128 t NaOH Energie [kWh] Amalgam Diaphragma Membran elektr. Energie 3158-3610 2820-2933 2594-2820 Dampf(äquivalent) 0 790-1015 102-203 Summe 3158-3610 3610-3948 2696-3023 Im Vergleich dazu wird der Gesamtenergiebedarf bei (Tötsch 1990) mit 3050 kWh/t Cl2 + 1,128 t NaOH elektrischer Energie - nach Allokation: 1525 kWh/t Cl2 - angegeben. Da die Werte aus (Ullmann 1993) besser nachvollziehbar sind, werden diese für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Emissionen: Die Chloremissionen in die Luft werden bei (BUWAL 1991) für die Natronlaugenherstellung nach dem Diaphragmaverfahren mit 0,001 g pro kg Produkt (1 kg NaOH 100 % + 0,887 kg Cl2) beziffert. Umgerechnet auf die Chlorherstellung ergibt sich ein Gesamtemissionswert von 0,0011 g Cl2/kg Produkt (1 kg Cl2 + 1,128 kg NaOH 100 %). Für die Bildung der Kennziffern bei GEMIS wurden die obigen Gesamtemissionen je zur Hälfe der Chlor- und der Natronlaugenherstellung zugeordnet. Wasser: Das für die Chlor- und Natronlaugenherstellung benötigte Wasser setzt sich aus dem chemisch verbrauchten Wasser (508 kg, z.B. für die Bildung von Wasserstoff), dem Lösungswasser (1147 kg, Lösung von NaCl und Bildung der wässrigen NaOH), dem Niederdruckdampf (2800 kg), dem Prozeßwasser (4300 kg) und dem Kühlwasser (290000 kg) zusammen (Tötsch 1990). Abwasser: BUWAL (1991) gibt für die Natronlaugenherstellung nach dem Diaphragmaverfahren mit 0,002 g BSB5, 0,005 g CSB und 0,006 g Blei pro kg Produkt (1 kg NaOH 100 % + 0,887 Cl2) an. Umgerechnet auf die Chlorherstellung ergeben sich Werte von 0,0023 g BSB5, 0,0056 g CSB und 0,0068 g Blei für 1kg Cl2 + 1,128 kg NaOH 100%ig. Die oben aufgeführten Gesamtwassermengen und Abwasserfrachten wurden für GEMIS anteilig zu je 50 % unter den beiden Prozeßeinheiten der Chlor- und Natronlaugeherstellung aufgeteilt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 117% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften
LCIA Method Data set Mean amount Unit Kommentar
0.83
MJ
-1.3
MJ
15.299999999999999
MJ
0.83
MJ
-1.3
MJ
15.299999999999999
MJ
1.08
kg CO2-Äq.
0.00146
kg SO2-Äq.

Inputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Waste flow
End-of-life treatment / Material recycling 6.35E-6 kg6.35E-6 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Energy recycling -1.66 MJ-1.66 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 1.01E-6 kg1.01E-6 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.365 MJ0.365 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Material recycling 8.02E-10 kg8.02E-10 kg
Waste flow End-of-life treatment / Material recycling 9.11E-4 kg9.11E-4 kg
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 0.23099999999999998 MJ0.23099999999999998 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable energy resources from water 0.235 MJ0.235 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable material resources from water 0.155 m30.155 m3
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 3.9400000000000004 MJ3.9400000000000004 MJ
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 0.010499999999999999 MJ0.010499999999999999 MJ
Elementary flow
0.934 kg0.934 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable material resources from air 1.44E-4 kg1.44E-4 kg
Elementary flow Resources / Resources from ground / Renewable energy resources from ground 1.22E-5 MJ1.22E-5 MJ
Elementary flow
0.00223 kg0.00223 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 0.6995263500000001 MJ0.6995263500000001 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 2.7938225 MJ2.7938225 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 3.6500000000000004 MJ3.6500000000000004 MJ
Elementary flow Resources / Resources from biosphere / Renewable energy resources from biosphere 0.3530497712 MJ0.3530497712 MJ
Elementary flow
4.24E-6 MJ4.24E-6 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified -9.99E-8 MJ-9.99E-8 MJ

Outputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Product flow Systems / Other systems 1.0 kg1.0 kg
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 0.0109 kg0.0109 kg
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.0793 kg0.0793 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Raw material recycling 9.96E-6 kg9.96E-6 kg
Waste flow End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.0436 kg0.0436 kg
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 5.09 kg5.09 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 7.04E-5 kg7.04E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 6.71E-4 kg6.71E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to urban air close to ground 5.25E-8 kg5.25E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.56E-9 kg5.56E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified (long-term) 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 6.99E-10 kg6.99E-10 kg
Elementary flow
2.17E-14 kg2.17E-14 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 4.57E-8 kg4.57E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.29E-12 kg1.29E-12 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.72E-12 kg2.72E-12 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.74E-9 kg1.74E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 9.98E-4 kg9.98E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 4.64E-5 kg4.64E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.34E-7 kg1.34E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 3.75E-6 kg3.75E-6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.85E-5 kg5.85E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to water, unspecified 1.03E-7 kg1.03E-7 kg
Elementary flow
1.56E-6 kg1.56E-6 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.23E-8 kg1.23E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 9.9E-14 kg9.9E-14 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 4.902E-6 kg4.902E-6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.7621141333999996E-6 kg2.7621141333999996E-6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 8.87958858666E-5 kg8.87958858666E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.15E-8 kg2.15E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 2.19E-4 kg2.19E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.09E-8 kg1.09E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.96E-13 kg1.96E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.02 kg1.02 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 7.34E-4 kg7.34E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.00169 kg0.00169 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.98E-9 kg2.98E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.98E-13 kg1.98E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 8.96E-6 kg8.96E-6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.34E-8 kg1.34E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 8.1E-14 kg8.1E-14 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.5E-10 kg1.5E-10 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 0.0209 kg0.0209 kg