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Process Data set: Steine-Erden\CaO-Drehrohr-DE-2020 (en) de

Key Data Set Information
Location DE
Reference year 2020
Name
Steine-Erden\CaO-Drehrohr-DE-2020
Classification
Class name : Hierarchy level
  • NACE 1.1: Herstellung von Glas und Glaswaren, Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden / Herstellung von Zement, Kalk und gebranntem Gips / Herstellung von gebranntem Gips
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 Branntkalk (CaO)
Technological representativeness
Technology description including background system Brennen von Kalk (Drehrohröfen). Unter dem Prozess des Kalkbrennens versteht man die Zersetzungsreaktion des Kalksteins durch die Zufuhr thermischer Energie: CaCO3 => CaO + CO2. In der Technik wird die Zersetzung bei 900-1100°C durchgeführt. Das Brennen des Kalks kann in verschiedenen Formen von Öfen erfolgen. Dabei gibt es vier Haupttypen, deren Anteile nach einer Umfrage des Bundesverbandes der deutschen Kalkindustrie folgendermaßen anzunehmen sind: Tab.: Ungefährer Anteil einzelner Ofentypen zur Branntkalkherstellung (BdK 1995). Ofentyp Mengenanteil in % Schachtofen 30 Ringschachtofen 30 Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR-Ofen) 25 Drehrohrofen 15 Die in dieser Bilanz genutzten Daten beziehen sich auf den Brennprozess in einem Drehrohrofen. Im Vergleich zu den meisten Schachtöfen zeichnet sich der Drehrohrofen durch einen höheren Energieverbrauch aus. Ein Drehrohrofen kann prinzipiell mit Gas, Öl und festen Brennstoffen befeuert werden. Je nach Brennstoff variiert der Energiebedarf der Drehrohröfen von 8400 MJ/t Branntkalk für die einfachsten gasbefeuerten Öfen bis zu 5050 MJ/t Branntkalk für die komplexeren kohle-befeuerten Einheiten (Ullmann 1990). Im Vergleich zu den Schachtöfen ist es einfacher - auch bei hohem Schwefelgehalt der Brennstoffs (Kohle) - einen Kalk mit geringerem Schwefelgehalt herzustellen, wie er zum Beispiel für die Stahlindustrie gebraucht wird, wo er unter anderem dazu eingesetzt wird, um das Eisen zu entschwefeln, bevor es in den Hochofen gelangt. In GEMIS wird ein Drehrohrofen bilanziert, der nach #1 einen Energiebedarf von 5200 MJ/t Branntkalk hat. Die Quelle in #1 ist eine amerikanische Studie aus dem Jahre 1987, wobei angenommen wird, daß der Wert örtlich wie zeitlich übertragbar ist. In dieser Studie wird angesetzt, daß der bilanzierte Drehrohrofen mit Steinkohle befeuert wird. Massenbilanz: Pro Tonne stückigen Branntkalks müssen 1755 kg Ofenstein in den Brennprozess eingebracht werden (Scholz 1994).Weitere Hifs- oder Betriebsstoffe werden nicht benötigt. Der enorme Massenverlust kommt dadurch zustande, daß gemäß der oberen Reaktionsgleichung ein Teil des Kalksteins als CO2 den Prozeß über den Gaspfad verläßt. Energiebedarf: Für das Brennen einer Tonne Kalks im bilanzierten Drehrohrofen werden 5200 MJ/t benötigt (#1). Als Brennstoff wird Steinkohle verwendet. Diese Annahmen decken sich mit denen von Merten für einen Drehrohrofen (#2). Neben dem Brennstoffbedarf besteht für den Betrieb des Ofens noch ein Strombedarf von ca. 130 MJ/t Branntkalk (#2). Prozessbedingte Luftemissionen: Als prozessbedingte Luftemissionen sind im Prozeß des Kalkbrennens die CO2-Emissionen zu bilanzieren, die bei der sog. Entsäuerung des Kalks auftreten. Die Ofensteinmasse enthält 767 kg gebundenes Kohlendioxid von denen während des Brennprozesses 755 kg/t Branntkalk freigesetzt werden (Scholz 1994). Die Differenz verbleibt weiterhin gebunden im Branntkalk. Der Wert von Scholz stimmt exakt mit dem Wert überein, den das UBA als materialbedingte Prozeßemissionen angibt. Das UBA gibt weiterhin einen Wert für Staub an, den es mit 0,17 kg/t Branntkalk quantifiziert (UBA 1996). Auch dieser Wert wird in GEMIS bernommen. Die brennstoffbedingten Prozessemissionen lassen sich nicht einfach über eine Verbrennungsrechnung zur Bereitstellung einer bestimmten Prozesswärme berechnen. Vielmehr sind die spezifischen Bedingungen der Verbrennung bei der Branntkalkherstellung wichtig. Das UBA gibt für verschiedene Brennstoffe Emissionskennziffern an. Diese sind für Steinkohle in der folgenden Tabelle wiedergegeben: Tab.: Brennstoffbedingte Prozeßemissionen bei der Branntkalkherstellung in steinkohlebefeuerten Schachtöfen (UBA 1996). Schadstoff Emissionen in kg/TJ Emissionen in kg/t Branntkalk CO2 94000 479,4 CO 6000 30,6 CH4 15 0,0765 NMVOC 15 0,0765 NOx 155 0,7905 N2O 4,0 0,0204 SO2 33 0,1683 Staub 0 0 Die gesamten Emissionsfaktoren ergeben sich durch Addition der materialbedingten und brenstoffbedingten Emissionsfaktoren. Wasserinanspruchnahme: Direkt im Prozess des Kalkbrennens wird kein Wasser in Anspruch genommen. Abwasserinhaltsstoffe: In dem beschriebenen Prozess wird kein belastetes Abwasser bilanziert. Reststoffe: Es fallen keine Reststofe an, die nicht wieder innerhalb der Systemgrenzen verwertet werden können. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 57% Produkt: Baustoffe
LCIA Method Data set Mean amount Unit Kommentar
0.0
MJ
0.0
MJ
0.0
MJ
0.0
MJ
0.0
MJ
0.0
MJ
0.755
kg CO2-Äq.
0.0
kg SO2-Äq.

Inputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Product flow Systems / Other systems 5.2 MJ5.2 MJ
Linked process dataset:
Product flow Systems / Other systems 1.76 kg1.76 kg
Linked process dataset:
Product flow Systems / Other systems 0.13 MJ0.13 MJ
Linked process dataset:

Outputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Product flow Systems / Other systems 1.0 kg1.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.7E-4 kg1.7E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.755 kg0.755 kg