Table Of ContentUmweltmanagementsysteme
in der chemischen Industrie
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Sebastian Kostka Ali Hassan
Umwelt
managementsysteme
in der
chemischen Industrie
Wege zum
produktionsintegrierten
Umweltschutz
Mit 75 Abbildungen und 57 Tabellen
Springer
Dr. Sebastian Kostka
Priv.-Doz. Dr. Ali Hassan
Technische UniversiUH Berlin,
Institut fUr Technische Chemie, Sekr. TC 8
StraBe des 17. Juni 135
10623 Berlin
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Kostka, Sebastian:
Umweltmanagementsysteme in der chemischen Industrie: Wege zum produktionsintegrierten Um
weltschutz; mit 57 Tabellen I Sebastian Kostka; Ali Hassan. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona;
Budapest; Hongkong; London; Mailand; Paris; Santa Clara; Singapur; Tokio: Springer, 1997
ISBN 978-3-642-63833-6 ISBN 978-3-642-59057-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-59057-3
ISBN 978-3-642-63833-6
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997
Softcover reprint of tbe hardcover 1 st edition 1997
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Geleitwort
Bevölkerungswachstwn und steigende Lebensansprüche der Menschen in den
IndustrieländernsowiedieExpansionderMarktwirtschaftenbedingeneineglobale
Zunahme von Produktion und Konsum. Dadurch wird die ökologische Umwelt
global - als gesamtes Wirkungsgefüge zwischen Natur und Lebewesen - in ihren
einzelnen Funktionen zunehmend beansprucht. Natürliche Ressourcen für die
HerstellungvonGüternwerdenderökologischenUmweltentnommen.
Umgekehrt nimmt die Umwelt Abfalle bzw. Schadstoffe aus Produktions
prozessen auf. Beanspruchtwird sie auchdurch den Ge- und Verbrauch sowie die
Vernichtung der Erzeugnisse. Eine Überforderung dieser Versorgungs- und
Trägerfunktion der ökologischen Umwelt führt zu einer Beeinträchtigung ihrer
Regulierungsfunktion, d.h. die Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts wird
gefährdet.
Dieser Problembereich liegt dem von der Brundtland-Kommission der Ver
einten Nationen formulierten Leitbild einer nachhaltigen bzw. dauerhaften Ent
wicklung"SustainableDevelopment"zugrunde.
Es verlangt, daß die zukünftige Entwicklung so gestaltet wird, daß ökono
mische, ökologische und gesellschaftliche Zielsetzungen gleichrangig angestrebt
werden. Wird das Gleichgewicht dieser Faktoren gestört, so kann es zu Umwelt
schäden,wirtschaftlichemNiedergangodersozialenUnruhenkommen.
Sustainability im ökonomischen Sinne bedeutet eine effiziente Allokation der
knappenGüterundRessourcen. Sustainabilityimökologischen Sinnebedeutet, die
Grenze der Belastbarkeit der Ökosphäre zu überschreiten und die natürlichen
Lebensgrundlagenzuerhalten.
Sustainability im gesellschaftlichen Sinne bedeutet ein Höchstmaß an Chan
cengleichheit. sozialer Gerechtigkeit und Freiheit. Die chemische Industrie als
Schlüsselindustrie kann zur Verwirklichung dieses Leitbildes entscheidend bei
tragen.
Ihr Beitrag beruht auf ihrer Kenntnis und Erfahrung im Umgang mit Stoffen,
deren Veredlung und Nutzung, aber auch in der Aufbereitung und Wieder
verwertung.
In der Vergangenheit lag das Hauptgewicht auf dem additiven Umweltschutz
mit seinen konventionellen Reinigungs- und Beseitigungsverfahren. Allerdings
darfnicht unbeachtet bleiben, daß Rückgewinnungs- und Verwertungsverfahrenin
derchemischenIndustrieschonimmerüblichwaren.
Jedoch verlangt die Gestaltungsidee des Sustainable Development eine Neu
orientierung der Umweltpolitik. Deshalb sind Innovationen aufallen Gebieten des
betrieblichen Umweltschutzes das wirkungsvollste Instrument, denn diese führen
zu einerEffizienzrevolution. Dies sind einerseits Prozeßinnovationen: Herstellung
vongleichenoderähnlichen ProduktenmitwenigerMaterial- und Energieaufwand
VI Geleitwort
sowie mit einer geringeren Abgabe von Schadstoffen. Und andererseits
Stoffkreisläufe: dieWiederverwertungvonReststoffen.
Damit muß der eingeschlagene Weg des integrierten Umweltschutzes kon
sequent ausgebaut werden. Beim produktionsintegrierten Umweltschutz wird ein
Verfahren gesucht, das Luft, Wasser und Boden von vornherein so wenig wie
möglich belastet und durch Verbundproduktion Reststoffe, soweit es geht, ver
wertet; zugleich müssen aber die technischen und wirtschaftlichen Ziele der
Produktion erfiillt sein. Es bedeutet Maßnahmen des Vermeidens, des Ver
mindernsunddesVerwertens vonReststoffen.
Der additive Umweltschutz besteht darin, Schadstoffe, die bei einem Pro
duktionsprozeß entstehen, im nachhinein zu beseitigen. Dabei werden keine
Rohstoffe eingespart, sondern sie werden unter Einsatz von weiteren Rohstoffen
und Energie in eine vergleichsweise umweltverträgliche Form überfiihrt. Die
additivenTechnologienstellenunproduktivgebundenesKapital zurnachträglichen
VerringerungderUmweltbelastungdar, d.h. die Kapitalproduktivitätwirdgesenkt.
ZudemverringernsienichtdenRohstoffeinsatzinProduktionsprozessen.
Hingegen wird durch integrierte Technologien der Rohstoffeinsatz in Produk
tionsprozessen einzel- und gesamtwirtschaftlich vermindert. Auch wird die
Abfallmenge durch Reststoffverwertung und -vermeidung verringert. Neue integ
rierte Technologien können auch einen geringeren Energieaufwand erfordern.
Integrierte Verfahren bringen wirtschaftliche Vorteile, während die additiven
Maßnahmen bei linearer Emissionsminderung zu steigenden Grenzkosten bzw.
starkfallendenGrenznutzenfUhren.
Daher erlangt der integrierte Umweltschutz eine zunehmende Bedeutung in
Forschung, Entwicklung und Produktion. Damit wird ein wirtschaftlich und
ökologisch sinnvolles Management der eingesetzten Stoffe selbstverantwortlich
wahrgenommen. Dies sichert einen ökologisch und ökonomisch verantwortlichen
Umgang mit knappen Ressourcen und trägt zu ihrer Schonung bei als aktiver
Beitragim SinnedesLeitbildesvon SustainableDevelopment.
MögediesesBucheinerzahlreichenLeserschaftdavonKenntnisgeben.
Dr. ClausChrist
(ehemalsHoechstAG)
Mai 1997
Vorwort
Seit den frühen 70erJahren wird die Chemiebranche alseinParadebeispiel fiir die
egozentrische Vernichtung unserer Lebensgrundlagen gebrandmarkt. Dieser
Vorwurfführte aufgesellschaftlicher Seite zur Bildung chemiekritischer Bürger
bewegungen und auf staatlicher Seite zu der Schaffung eines engmaschigen
Regelwerkes.
Am Anfang erfüllte die chemische Industrie die sich kontinuierlich ver
schärfenden gesetzlichen Forderungen durch immer kostspieligere technische
Maßnahmen des additiven Umweltschutzes. In den 80er Jahren begann man mit
dem einzig vertretbaren Weg, dem produktionsintegrierten Umweltschutz, der die
umweltrelevantenStoffströmeerstgarnichtentstehenläßtbzw. minimiert.
Das vorliegende Buchbefaßt sichmit der Frage, wie der produktionsintegrierte
Umweltschutz in der chemischen Industrie durch den Aufbau, die Imple
mentierung und die kontinuierliche Verbesserung von Umweltmanagement
systemen gefOrdert werden kann. Die angewandte Methodik ist von einer inter
disziplinären Ausrichtung geprägt, die Erkenntnisse aus den Bereichen der
Betriebswirtschaftslehre, des Qualitätsmanagements sowie der chemischen Ver
fahrenstechnikmiteinanderverbindet.
Adäquate Methoden, Techniken und Instrumente für das Umweltmanagement
werden vorgestellt, wie Checklisten, Ökobilanzen, ökologische Kennzahlen, qua
litative Klassifikationssysteme usw. Damit kann gewährleistet werden, daß
umweltrelevante Kriterien langfristig in transparenter Art und Weise in die
Managementabläufeeinfließen.
Die Umweltmanagementsysteme werden am Beispiel der Forschung und
Entwicklung aufgezeigt, die die Schlüsselfunktion zur Förderung des produk
tionsintegrierten Umweltschutzes in der chemischen Industrie darstellen. Aber
auch andere Unternehmensfunktionen und -bereiche, bei denen der produk
tionsintegrierte Umweltschutz gefOrdert werden kann, wie z.B. die Gestaltung des
Produktionsprogramms, die Verfahrensauswahl und die Verfahrensentwicklung,
sindGegenstandderUntersuchung.
Auf der Basis vorhandener Konzepte und eigener Untersuchungen in
Zusammenarbeit mit Vertretern der chemischen Industrie wird eine Methodik für
den Aufbau von Umweltmanagementsystemen vorgeschlagen. Sie ermöglicht eine
flexible Anpassung der Umweltmanagementsysteme an die dynamischen Rahmen
bedingungen.
VIII Vorwort
Es sollen in dem vorliegenden Buch keine spezifizierten Handlungs
anweisungen aufgestellt werden, da die betrieblichen Charakteristiken von Unter
nehmen zu Unternehmen stark differieren. Es ist vielmehr Aufgabe der Unter
nehmenselbst, anhandderhierdargelegtenGrundlagenundAnforderungeneigene
und angepaßte Strukturen aufzubauen, die eine Chance haben auch "gelebt" zu
werden.
DieAutoren
Berlin, Mai 1997
Inhaltsverzeichnis
1. DieökologischeHerausforderung 1
1.1 Verschiedene Sichtweisen 1
1.2 ProblemderUmweltbelastungunddieLösungsansätze 2
1.3 InterdisziplinäreMethodik .3
2. Umweltschutzin derchemischen Industrie 5
2.1 ChemischeIndustrie 5
2.1.1 AbgrenzungderBranche 5
2.1.2 BedeutungderBranche 7
2.2 UmweltrelevanteRahmenbedingungenderchemischenIndustrie 8
2.2.1 EinteilungderRahmenbedingungen 8
2.2.2 Rechtliche Rahmenbedingungen 9
2.2.2.1 Einleitung 9
2.2.2.2 Bundes-Immissionsschutzgesetz 13
2.2.2.3 WasserhaushaltsgesetzundAbwasserabgabegesetz 14
2.2.2.4 KreisIaufwirtschafts- undAbfallgesetz 15
2.2.2.5 Chemikaliengesetz 16
2.2.2.6 Umwelthaftungsgesetz 17
2.2.2.7 Beauftragtenorganisation rurdenUmweltsclutz 18
2.2.3 WirtschaftlicheRahmenbedingungen 20
2.2.4 Öko-toxikologischeRahmenbedingungen 24
2.2.5 TechnischeRahmenbedingungen 25
2.2.6 GesellschaftlicheRahmenbedingungen 25
2.3 Aufwand rurdenUmweltschutzinderchemischenIndustrie. 28
2.3.1 AbgrenzungderbetrieblichenUmweltkosten 28
2.3.2 Investitions-undBetriebskosten 29
2.3.3 OrganisatorischerAufwand fiirden Umweltschutz 33
X Inhaltsverzeichnis
3. ProduktionsintegrierterUmweltschutzundseineBeispieleinder
chemischenIndustrie 37
3.1 ProduktionsbedingteUmweltproblematikderchemischenIndustrie .37
3.1.1 GrundlagenchemischerProduktionsprozesse .37
3.1.2 ProduktionsbedingteUmweltbelastung 39
3.2 GliederungdertechnologischenUmweltschutzmaßnahmen .41
3.2.1 AdditiverUmweltschutz .42
3.2.2 IntegrierterUmweltschutz 44
3.2.3 VergleichendeZusammenfassung .46
3.3 MethodendesproduktionsintegriertenUmweltschutzes. .47
3.3.1 Einleitung .47
3.3.2 GestaltungdesProduktionsprogramms .47
3.3.3 ChemischeForschungundVerfahrensentwicklung .49
3.3.4 Verfahrensauswahl.. 50
3.3.5 OptimierungchemischerProzesse 53
3.4 KriteriendesproduktionsintegriertenUmweltschutzes 55
3.5 BeispielezumproduktionsintegriertenUmweltschutz
inderchemischenIndustrie 59
3.5.1 Einleitung .59
3.5.2 SubstitutionderSyntheseroutevonIbuprofen 60
3.5.3 OptimierungderSyntheseroutevonEtinol.. 63
3.5.4 ZeolitealsKatalysatoren 65
3.5.5 OptimalerReaktionswegzurSyntheseeinesZwischenproduktes
vonVitaminE 67
3.5.6 DuPont-Oxidationsverfahrenvonn-Butan zurHerstellungvon
MaleinsäureanhydridundTetrahydrofuran 68
3.5.7 N-MethylpyrrolidonalsalternativesLösemittel... 70
3.5.8 Fazit 72
4. UmweltmanagementsystemeinderchemischenIndustrie 75
4.1 Managementsystemansatz 75
4.1.1 FunktionendesManagements 75
4.1.2 BegriffeundAufgabenderbetrieblichenOrganisation 76
4.1.3 Managementmodelle 79
4.1.3.1 SinnundZweckvonManagementmodellen 79
4.1.3.2 "Management-by"-Modelle 80
4.1.3.3 St. GallenerManagementmodell. 81
4.1.3.4 GrundlagenderManagementsysteme 83
4.2 Qualitätsmanagementsysteme 85
4.2.1 Einleitung 85
4.2.2 AusgangspunktedesQualitätsmanagements 86
4.2.3 DINISO9000erNormenreihe 86
4.2.4 TotalQualityManagement 89
