Synergiepotenziale zwischen chemischer Industrie und der Wassertechnik

Nachhaltiges Wasser­management

von Dr. Thomas Track, Dr. Christina Jungfer

Wasserverbrauch, Abwasserproduktion, Energieverbrauch, Wirtschaftlich- keit – für industrielles Wassermanagement sind diese Schlagworte von großer Bedeutung. Verschiedene europäische Projekte setzen sich mit der Thematik „Management von Wasser in der Industrie“ auseinander. Das Projekt ChemWater erarbeitete ein „Konzept für ein integriertes industrielles Wassermanagement“. Das Projekt E4Water treibt die Umsetzung solcher Konzepte voran.

Wasser ist von entscheidender Bedeutung für viele Industriesektoren. Weltweit werden ca.5 bis 20% des genutzten Frischwassers von der Industrie verbraucht (SusChem D). Die aktuelle europäische Gesetzgebung ­sowie Prozess- und Produktanforderungen erfordern eine hohe Qualität im gesamten Wasserkreislauf. Dies ist mit steigenden Kosten für die Wassernutzung verbunden. Regional kommt nicht nur in Europa eine eingeschränkte Verfügbarkeit von Wasserressourcen mit direkten Auswirkungen auf die industrielle Produktion hinzu. Ebenso wie Energie und Rohstoffe zählt Wasser ­damit zu den Faktoren, die die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie und Wirtschaft bestimmen.

Herausforderungen für ein industrielles Wassermanagement

Wasser wird von verschiedenen Sektoren wie der Landwirtschaft, der Industrie und der Öffentlichkeit intensiv genutzt. Dies macht Wassermanagement zu einem herausfordernden Thema, das nicht von einem Sektor alleine gelöst werden kann. Europa hat die Möglichkeit, integrierte Lösungen für diese Herausforderungen zu entwickeln und eine führende Position im sektorübergreifenden, integrierten Wassermanagement zu etablieren.

Die chemische Industrie bietet ein erhebliches Potenzial für ein noch effizienteres industrielles Wassermanagement. Sie ist einerseits eine der größten Wasser verbrauchenden Industrie. In Europa sind chemische Industrie und Raffinerien für 50% des gesamten Wasserverbrauchs der verarbeitenden Industrie verantwortlich. Andererseits entwickelt die chemische Industrie neue Materialien, Prozesse und Technologien, die eine effiziente kommunale und industrielle Wasser- und Abwasserbehandlung unterstützen.

Konzept für ein integriertes industrielles Wassermanagement

Das übergreifende Ziel des vor Kurzem ­abgeschlossen FP7 Projektes ChemWater (www.chemwater.eu) war es, die Synergiepotenziale zwischen chemischer Industrie und der Wassertechnik mit Blick auf ein integriertes industrielles Wassermanagement nutzbar zu machen. Hierfür hat das Projekt eine „Vision2050“ für die industrielle Wassertechnik erarbeitet. Darauf aufbauend wurden Handlungsfelder für deren Realisierung in einem Aktionsplan (JIAP) wie u.a. Reuse und Recycling von Wasser und ­Inhaltsstoffen oder die Verringerung des Energiebedarfs für das Wassermanagement definiert.

Die Handlungsfelder sind europäischen Programmen und Initiativen wie z.B. ­„HORIZON2020“, „European Innovation Partnerships“ und „Public Private Partnerships“ zugeordnet, um ihre Einbindung in künftige Forschungs-, Entwicklungs- und Umsetzungsprogramme zu unterstützen. Dadurch trägt ChemWater auch nach Ende des Projektes dazu bei, Europas führende Rolle in der Wassertechnik und chemischen Industrie zu unterstützen und den Transfer von Innovationen in andere Sektoren der Prozessindustrie zu gewährleisten. Einige der Handlungsfelder aus ChemWater werden aktuell bereits in dem FP7 EU-Projekt E4Water verfolgt.

Lösungsansätze von der Industrie für die Industrie

E4Water (www.e4water.eu) steht für „ökonomisch und ökologisch effizientes Wassermanagement in der europäischen chemischen Industrie“. Es fokussiert drängende Fragen der Prozessindustrie bei der Beseitigung von Engpässen und Hürden für ein integriertes und energieeffizientes Wassermanagement. Das Projekt vereint in seinem Konsortium Chemieunternehmen, Wassertechnologie- unternehmen, Forschungs- und Technologieentwicklungszentren und Universitäten aus insgesamt neun europäischen Ländern. 19 Partner (davon > 40% Industrie) entwickeln und erproben vier Jahre lang gemeinsam hierfür neue Ansätze.

Wichtigstes Ziel ist die Entwicklung, Erprobung und Validierung integrierter Ansätze, Methoden und Verfahren für einen effizienten und nachhaltigen Umgang mit Wasser in der chemischen Industrie. Schnittstellen in Wasserkreisläufen sollen erzeugt und Synergien und Symbiosen identifiziert werden – sowohl in der Industrie als auch in Hinblick auf das urbane und landwirtschaftliche Wassermanagement. Im Vordergrund stehen Entwicklung und Erprobung neuer Materialien, Prozesstechnologien und Technologiekombinationen in Verbindung mit Modellierungs- und Bewertungstools für ein integriertes Wassermanagement.

Sechs industrielle Fallstudien zeigen Lösungs­ansätze zur Minimierung von Wasserverbrauch, Abwassererzeugung und Energieverbrauch bei gleichzeitiger Steigerung der Wirtschaftlichkeit. Abbildung 1 zeigt das Konzept von E4Water. In den Fallstudien (CS) werden verschiedene Technologieansätze getestet, optimiert und etabliert. Die Schwerpunkte der jeweiligen Fallstudien sind durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet. Übergreifende Tools unterstützen die Arbeit: Durch eine entsprechende Analyse wird die Einhaltung rechtlicher Rahmenbedingungen sichergestellt. Zur Unterstützung des ökoeffizienten Wasser­managements in der chemischen Industrie wird zum einen ein neues Softwaremodul zur Modellierung des integrierten Wassermanagements entwickelt und getestet. Des Weiteren wird die „Öko-Effizienz“ der Technologien mittels LifeCycle-Assessment-Methoden (LCA) evaluiert, die im Speziellen den Verbrauch von Wasser, Energie, die anfallenden Kosten und die Umweltrisiken betrachten. Die Kombination von Modellierung und LCA bildet ein starkes Tool zur Optimierung des Wassermanagements.

Sechs Fallstudien

Um die Allgemeingültigkeit und umfassende Bedeutung des E4Water-Konzepts aufzuzeigen, wurden für die Fallstudien ­Industriestandorte ausgewählt, die eine große Vielfalt entlang der Wertschöpfungskette abdecken. Die Fallstudien stellen prototypische Beispiele dar, die allgemeine Herausforderungen des chemischen Industriesektors aufzeigen. Einige Handlungsfelder sind hier beispielhaft genannt:
In der Küstenregion der Niederlande (Abb.2) – sind Frischwasserressourcen rar. Alternative Wasserquellen müssen genutzt werden.

Der Hafen von Antwerpen (Belgien) (Abb.3) ist eine „Multi Company Site“. Es herrschen Frischwasserknappheit und hohe ­gesetzliche Auflagen für Abwässer. Wasser-Reuse und Synergieeffekte mit benachbarten Industrien sind wichtige Aspekte.

In der Küstenregion von Barcelona (Spanien) kommt es periodisch zu Wasserknappheit. Hier steht die Sicherstellung einer kontinuierlichen Prozessführung und Produktion durch Kreislaufschließung im Vordergrund.

An weiteren Industriestandorten sollen innovative Wege zum Recycling von Wasserströmen entwickelt werden, die während der Reinigung und Desinfektion in der Produktion von Haushaltschemikalien anfallen.

An einem Petrochemiestandort in Frankreich wird die Entwicklung eines integrierten Wassermanagements angestrebt.

Beim industriellen Symbiosestandort in ­Dänemark steht die Entwicklung eines innovativen symbiotischen Aufbereitungskonzeptes für hochbelastete organische Abwasserströme, die aus industriellen Fer­mentations­prozessen stammen, im Vordergrund. Ziele sind Recycling und Reuse von Wasser.

Die Umsetzung und Realisierung der Entwicklungen in E4Water sollen helfen, die Steigerung der industriellen Produktion vom Wasserverbrauch, dem Verbrauch ­natürlicher Ressourcen und dem Energieverbrauch abzukoppeln. Die Ergebnisse in E4Water stärken sowohl die Führung der europäischen Wassertechnologiebranche als auch die der europäischen Prozessindus­trie im globalen Wettbewerb. Die Lösungen zur industriellen Wasseraufbereitung sollen nicht nur für die europäische Chemieindustrie von Nutzen sein. Auch andere europäische Prozessindustrien sollen davon profitieren.

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