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10/11 | 2014

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TECHNIK UND MANAGEMENT

TECHNIK UND MANAGEMENT Management Bild: Dr.-Ing. Johannes Wiedemeier, Steinfurt Produktionsintegrierter Umweltschutz senkt Kosten Durch den Produktionsintegrierten Umweltschutz (PIUS) werden Umweltbelastungen nicht amEnde eines Produktionsprozesses mithilfe nachgeschalteten Maßnahmen, sondern schon während der Produktion vermindert. Vor allem die konkrete Darstellung der Vorgehensweise bei der Auswahl und Einführung von PIUS-Maßnahmen und das Aufzeigen von Praxisbeispielen sollen die Zielgruppe mittelständischer Unternehmen bei ihrem täglichen Bemühen, effizienter und umweltfreundlicher zuwirtschaften, unterstützen. Michael Nolden und Henning-H. Sittel Der Mehrwertvon PIUSstecktdarin, gleichzeitig ökologische und ökonomische Vorteile zu erzielen sowie die Produktqualitätzusichern beziehungsweise möglichst noch weiter zu steigern. Für jeden Betrieb ist es für eine dauerhafte,zukunftsfesteWettbewerbsfähigkeit zwingend erforderlich, die Stoffströme kontinuierlich imBlick zu haben unddie Betrachtungen am Standort immer ganzheitlich durchzuführen. Dies bedeutet, sich letztendlich nicht nur auf Einzelmaßnahmen zu konzentrieren, sondern vielmehr die gesamte Prozesskette zu durchleuchten und die vor- und nachgeschalteten Fertigungsschritte grundsätzlich mit einzubeziehen. Im Jahr 2005 wurde das Basisblatt „PIUS –Grundlagen und Anwendungsbereich“ erstmals veröffentlicht. Zwischenzeitlich erfolgte die notwendige Überarbeitung, um die Grundlagen der Methodik auf den aktuellen Stand zu bringen. Die zentralen Elemente sind weiterhin die sechs Schritte zur Verbesserung mittels PIUS. 7 Schritt 1: Definition der Ziele und Wirkungsgrenzen 7 Schritt 2: Identifikation der Ein- und Ausgangsströme 7 Schritt 3: Feststellung derRahmenbedingungen 7 Schritt 4: Auswahl und Darstellung derEin- und Ausgangsströme 7 Schritt 5: Analysedes PIUS-Potenzials 7 Schritt 6: Darstellung des Verbesserungspotenzials durch PIUS imVergleich zur Ist-Situation (Visualisierung durch „Spinnennetzdiagramm“) PIUS-Branchenblätter VonBeginn an war esdas Ziel der Arbeiten im Richtlinien-Ausschuss des VDI, die mittelständischen Unternehmenmit sehr praxisbezogenenund umsetzbarenInformationenund Maßnahmenvorschlägen zu unterstützen. Daher wurden in den letzten Jahren nach und nachbranchenbezogeneFolgeblätter zur „PIUS-Rahmenrichtlinie“ erarbeitetund veröffentlicht und, soweit erforderlichüberarbeitetund aktualisiert. Bisher sind erschienen beziehungsweise werden in dennächstenMonaten erscheinen: 7 VDI4075Blatt 2„Lackierverfahren“, 7 VDI4075Blatt 3„Gießereien“, 7 VDI 4075 Blatt 4„Druckereien (BeispielBogenoffsetdruck), 7 VDI4075Blatt 5 „Gesundheitswesen“, 7 VDI 4075 Blatt 6„Molkereien“ und 7 VDI 4075 Blatt 7„Kunststoffverarbeitung“. PIUS-Maßnahmen für den Mittelstand Bei der PIUS-Methodik geht esdarum, dieAbläufeund Prozessschritte zu hinterfragen.EinAspektderbisherseltenBeachtung findet,ist das Wissensmanagement rund um dieThematik PIUS, Ressourceneffizienzund Nachhaltiges Wirtschaften. VieleFachkräfte werden in dennächsten Jahren in den Ruhestand wechseln, und so gehen den Unternehmengroße Erfah- 48 UmweltMagazin Oktober -November 2014

IST-Stand manuell, konventionelle Lacke Alternative A teilautomatisiert, konventionelle Lacke Alternative B teilautomatisiert, Wasserlacke Vorbehandlung mit Schleifen Vorbehandlung mit Plasmaanlage Vorbehandlung mit Plasmaanlage Grundierung (lösemittelbasiert, hochdruckspritzen) Trocknen (Umluft) Spachteln, Fertigschleifen Decklackierung (lösemittelbasiert, hochdruckspritzen) Trocknen (in Halle) Grundierung (lösemittelbasiert, hochdruckspritzen) Trocknen (Umluft) Spachteln, Fertigschleifen Decklackierung (lösemittelbasiert, hochdruckspritzen) Trocknen (Umluft) gegebenenfalls Abluftbehandlung Grundierung (wasserbasiert, hochdruckspritzen zusätzlich Lackrecycling) Trocknen (trockene Luft) Spachteln, Fertigschleifen Decklackierung (lösemittelbasiert, hochdruckspritzen) Trocknen (trockene Luft) Grafiken (2): Autoren a b c Grafik 1: Übersicht des Kunststofflackierprozesses Grafik 2: Darstellung der Bewertung des PIUS-Potenzials rungswerte und Prozesswissen verloren. Um beispielsweise dem heute schon längst vorhandenen Fachkräftemangel entgegen zu wirken, ist es daher empfehlenswert, das betriebliche Wissen in den relevanten Bereichen strukturiert aufzunehmen und kontinuierlich zuergänzen. Literatur [1] VDI 4075 Blatt 2: 2014–05 (Entwurf) Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) –Lackierverfahren PIUS-Praxisbeispiel: Kunststofflackierung Am Beispiel Kunststofflackierung wird der Nutzen der PIUS-Maßnahmen verdeutlicht. Im Falle der Kunststofflackierung bereitet der Werkstoff aufgrund seiner Eigenschaften (Nichtleiter, teilweise nicht temperaturbeständig)Schwierigkeiten beim Lackierprozess, das heißt effiziente Verfahrenaus anderenAnwendungen wie elektrostatische Lackierung (ESTA) sind nur bedingt einsetzbar. Deshalb sind dieAufwendungen undökologischen Auswirkungen auch höher als bei vergleichbaren anderen Lackanwendungen. Zurzeit werden Kunststoffenochhäufig mit konventionellen, lösemittelbasierten Lacksystemenbeschichtet. Seit 2005müssen Unternehmen deshalb Maßnahmen ergreifen,umdie 31.BImSchV zu erfüllen. Sie haben dazugenerellfolgendeMöglichkeiten: 7 Verzicht auf konventionelle Lacksysteme und Einführung von Pulverlacken, UV-Lacken oder Wasserlacken (vereinfachterReduzierungsplan), 7 Aufstellung einerLösemittelbilanz und einesReduzierungsplans, 7 Einsatzfestkörperreicher konventionellerLacksysteme in Kombination mitWasser- beziehungsweise Pulverlacken sowie 7 Einbau einer Abluftreinigung und Überwachung derEmissionsgrenzwerte. NachfolgendwerdenErgebnisseausder durchgeführten Unternehmensanalyse eines mittelständischen Betriebs vorgestellt. Grafik 1azeigt den bisherigen Ablauf dermanuellenKunststoffteilelackierung. Diebetriebliche Analyse des Ist-Zustands und des PIUS-Potenzials (PIUS-Schritte 1 bis 5)ergab, dass ein signifikantes Optimierungspotenzial (zum Beispiel Oversprayreduzierung, Rationalisierungspotenzial) vorhandenist und Handlungsbedarf aufgrund der LösemittelemissionenimHinblickauf die31. BImSchV besteht. Neben den in Grafik 1bund cdargestellten teilautomatisierten Alternativen wurde auch eine Vollautomatisierung untersucht. Die teilautomatisierten Alternativen verwenden eine Plasmaanlage zur Vorbehandlung. Damit werden durcheine Plasmaaktivierung derKunststoffoberfläche die Haftungsbedingungen für den anschließenden Lackauftrag signifikantverbessert. Außerdem werden dieerheblichenQualitätsschwankungen durchdie manuelle Vorbehandlung mittels Schleifen vermieden. Beider Alternative Aerfolgt der Lackauftrag weiterhin mit konventionellen lösemittelbasierten Lacksystemen, währendbei AlternativeB Wasserlacke zum Einsatz kommen. Bei der derzeitigen Situation und Beibehaltung der aktuell eingesetzten Lacksysteme wäre eine, dem Stand der Technik entsprechende Abluftreinigung (durchweg energieintensive thermische Abluftreinigung), zwingendnotwendig. Ein Vergleich des Ist-Zustands zuden Alternativen lässt folgende Aussagen zu (sieheGrafik2): 7 Die Umstellung vomIst-Stand aufeine neue Applikationstechnik und dereneffizienter Einsatz lässt den Anteil des Lackoversprays für die Alternativen Aund B deutlich sinken. 7 Bei Alternative Bkönnte die wasserbasierte Grundierung zusätzlich recycelt werden. 7 Bei Alternative Aerhöht sich der Energiebedarfgegenüber demIst-Zustand aufgrund der notwendigen thermischen Abluftreinigung. 7 Bei Alternative Bkann hingegen der Energiebedarf gegenüber dem Ist-Zustandsogar reduziertwerden. 7 Bei einer ökobilanziellen Betrachtung werden die Aussagen zum Energieverbrauch bestätigt, das Ökoprofildes eingesetzten Wasserlacks ist besser als das des konventionellen. 7 Durch beide Alternativen werden die Lösemittelemissionen deutlich reduziert und die Grenzwerte der 31. BImSchV deutlich unterschritten. 7 Hinsichtlich der Produktqualität bietenbeideAlternativenVorteilegegenüber demIst-Zustand. Fazit Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse ergab, dass durch Alternative Bdie Lackierkostenumbis zu 10 Prozent gegenüber dem Ist-Stand gesenkt werden können, obwohl die Materialkosten für Wasserlacke im Vergleich zum konventionellen Lack um rund 30 Prozenthöher angesetztwurden. BeiAlternativeAwärewirtschaftlich nur ein Gleichstand zum Ist-Zustand denkbar. Wesentliche Gründe sind hierbei dieInvestitionenund Betriebskosten einer Abluftreinigungsanlage. Der Vergleich der Alternativen lässt sich wie in Grafik 2darstellen. Dipl.-Ing. Michael Nolden, Zenit GmbH, Müllheim an der Ruhr, no@zenit.de Dipl.-Ing. Henning-H. Sittel, Effizienz-Agentur NRW, Duisburg UmweltMagazin Oktober -November 2014 49

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