Pittmann, Alexander

Pittmann, Alexander

Montag, März 28 2011 20: 27

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Da die Zellstoff- und Papierindustrie ein großer Verbraucher natürlicher Ressourcen (dh Holz, Wasser und Energie) ist, kann sie einen großen Beitrag zu Wasser-, Luft- und Bodenverschmutzungsproblemen leisten und wurde in den letzten Jahren sehr genau untersucht. Angesichts der Menge an Wasserschadstoffen, die pro Tonne Zellstoff erzeugt werden (z. B. 55 kg biologischer Sauerstoffbedarf, 70 kg Schwebstoffe und bis zu 8 kg chlororganischer Verbindungen) und der weltweit produzierten Zellstoffmenge scheint diese Sorge gerechtfertigt jährlich (etwa 180 Millionen Tonnen im Jahr 1994). Außerdem werden nur etwa 35 % des Altpapiers wiederverwertet, und Altpapier trägt wesentlich zum gesamten weltweiten Feststoffabfall bei (etwa 150 Millionen von 500 Millionen Tonnen jährlich).

In der Vergangenheit wurde der Umweltschutz bei der Planung von Zellstoff- und Papierfabriken nicht berücksichtigt. Viele der in der Industrie verwendeten Verfahren wurden mit wenig Rücksicht auf die Minimierung des Abwasservolumens und der Schadstoffkonzentration entwickelt. Seit den 1970er Jahren sind Technologien zur Verringerung der Umweltverschmutzung zu integralen Bestandteilen des Mühlendesigns in Europa, Nordamerika und anderen Teilen der Welt geworden. Abbildung 1 zeigt Trends in kanadischen Zellstoff- und Papierfabriken im Zeitraum 1980 bis 1994 als Reaktion auf einige dieser Umweltbedenken: verstärkte Verwendung von Holzabfallprodukten und wiederverwertbarem Papier als Faserquellen; und verringerter Sauerstoffbedarf und chlorierte organische Stoffe im Abwasser.

Abbildung 1. Umweltindikatoren in kanadischen Zellstoff- und Papierfabriken, 1980 bis 1994, die die Verwendung von Holzabfällen und wiederverwertbarem Papier in der Produktion sowie den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB) und Organochlorverbindungen (AOX) im Abwasser zeigen.

PPI140F1

Dieser Artikel diskutiert die wichtigsten Umweltprobleme im Zusammenhang mit dem Zellstoff- und Papierprozess, identifiziert die Verschmutzungsquellen innerhalb des Prozesses und beschreibt kurz Kontrolltechnologien, einschließlich sowohl externer Behandlung als auch innerbetrieblicher Modifikationen. In diesem Kapitel werden Fragen zu Altholz und Fungiziden gegen Bläue ausführlicher behandelt Holz.

Probleme mit der Luftverschmutzung

Luftemissionen von oxidierten Schwefelverbindungen aus Zellstoff- und Papierfabriken haben die Vegetation geschädigt, und Emissionen von reduzierten Schwefelverbindungen haben zu Beschwerden über Gerüche nach „faulen Eiern“ geführt. Studien unter Bewohnern von Zellstofffabriken, insbesondere Kindern, haben Auswirkungen auf die Atemwege im Zusammenhang mit Partikelemissionen sowie Schleimhautreizungen und Kopfschmerzen gezeigt, von denen angenommen wird, dass sie mit reduzierten Schwefelverbindungen zusammenhängen. Von den Aufschlussverfahren sind chemische Verfahren, insbesondere Kraftaufschluss, diejenigen mit dem größten Potenzial, Luftverschmutzungsprobleme zu verursachen.

Schwefeloxide werden mit den höchsten Raten aus Sulfitbetrieben emittiert, insbesondere solchen, die Calcium- oder Magnesiumbasen verwenden. Zu den Hauptquellen gehören Chargenkocherblasen, Verdampfer und Laugenzubereitung, wobei Wasch-, Sieb- und Rückgewinnungsvorgänge geringere Mengen beitragen. Kraftrückgewinnungsöfen sind ebenfalls eine Quelle für Schwefeldioxid, ebenso wie Kraftwerkskessel, die Kohle oder Öl mit hohem Schwefelgehalt als Brennstoff verwenden.

Reduzierte Schwefelverbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff, Methylmercaptan, Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid, werden fast ausschließlich mit Kraftzellstoff verbunden und verleihen diesen Mühlen ihren charakteristischen Geruch. Zu den Hauptquellen gehören der Rückgewinnungsofen, Kocherausblas, Kocherentlastungsventile und Wäscherentlüftungen, obwohl auch Verdampfer, Schmelztanks, Löschanlagen, der Kalkofen und Abwasser beitragen können. Einige Sulfitbetriebe verwenden reduzierende Umgebungen in ihren Rückgewinnungsöfen und können damit verbundene Probleme mit reduziertem Schwefelgeruch haben.

Vom Rückgewinnungskessel emittierte Schwefelgase lassen sich am besten durch Reduzierung der Emissionen an der Quelle kontrollieren. Zu den Kontrollen gehören die Oxidation der Schwarzlauge, die Verringerung der Sulfidität der Lauge, geruchsarme Rückgewinnungskessel und der ordnungsgemäße Betrieb des Rückgewinnungsofens. Schwefelgase aus Kocherausblas, Kocherentlastungsventilen und Laugenverdampfung können aufgefangen und verbrannt werden – zum Beispiel im Kalkofen. Verbrennungsabgase können mit Wäschern gesammelt werden.

Stickoxide entstehen als Produkte der Hochtemperaturverbrennung und können je nach Betriebsbedingungen in jeder Mühle mit Rückgewinnungskessel, Kraftkessel oder Kalkofen entstehen. Die Bildung von Stickoxiden kann durch Regulieren von Temperaturen, Luft-Brennstoff-Verhältnissen und Verweilzeit in der Verbrennungszone gesteuert werden. Andere gasförmige Verbindungen tragen in geringem Umfang zur Luftverschmutzung in der Mühle bei (z. B. Kohlenmonoxid aus unvollständiger Verbrennung, Chloroform aus Bleichvorgängen und flüchtige organische Stoffe aus Kocherentlastung und Laugenverdampfung).

Feinstaub entsteht hauptsächlich bei Verbrennungsvorgängen, aber Schmelzlösebecken können auch eine untergeordnete Quelle sein. Mehr als 50 % der Partikel in Zellstofffabriken sind sehr fein (kleiner als 1 μm im Durchmesser). Dieses feine Material enthält Natriumsulfat (Na2SO4) und Natriumcarbonat (Na2CO3) aus Rückgewinnungsöfen, Kalköfen und Schmelzlösebecken sowie NaCl aus Verbrennungsnebenprodukten von in Salzwasser gelagerten Baumstämmen. Die Emissionen aus Kalköfen enthalten eine beträchtliche Menge an groben Partikeln aufgrund des Mitreißens von Calciumsalzen und der Sublimation von Natriumverbindungen. Grobe Partikel können auch Flugasche und organische Verbrennungsprodukte enthalten, insbesondere aus Kraftwerkskesseln. Eine Reduzierung der Partikelkonzentrationen kann erreicht werden, indem Rauchgase durch elektrostatische Abscheider oder Wäscher geleitet werden. Jüngste Innovationen in der Kraftkesseltechnologie umfassen Wirbelschichtverbrennungsöfen, die bei sehr hohen Temperaturen verbrennen, zu einer effizienteren Energieumwandlung führen und das Verbrennen von weniger gleichförmigen Holzabfällen ermöglichen.

Probleme der Wasserverschmutzung

Kontaminiertes Abwasser aus Zellstoff- und Papierfabriken kann das Absterben von Wasserorganismen verursachen, eine Bioakkumulation toxischer Verbindungen in Fischen ermöglichen und den Geschmack von nachgeschaltetem Trinkwasser beeinträchtigen. Zellstoff- und Papierabwässer werden auf der Grundlage physikalischer, chemischer oder biologischer Eigenschaften charakterisiert, wobei die wichtigsten Feststoffgehalt, Sauerstoffbedarf und Toxizität sind.

Der Feststoffgehalt von Abwasser wird typischerweise auf der Grundlage der Fraktion, die suspendiert (im Vergleich zu gelöst), der Fraktion der suspendierten Feststoffe, die sich absetzt, und der Fraktionen von beiden, die flüchtig sind, klassifiziert. Die absetzbare Fraktion ist am störendsten, weil sie eine dichte Schlammdecke in der Nähe der Einleitungsstelle bilden kann, die gelösten Sauerstoff im aufnehmenden Wasser schnell verarmt und die Vermehrung von anaeroben Bakterien ermöglicht, die Methan und reduzierte Schwefelgase erzeugen. Obwohl nicht absetzbare Feststoffe normalerweise durch das aufnehmende Wasser verdünnt werden und daher weniger besorgniserregend sind, können sie giftige organische Verbindungen zu Wasserorganismen transportieren. Schwebstoffe, die aus Zellstoff- und Papierfabriken ausgetragen werden, umfassen Rindenpartikel, Holzfasern, Sand, Grieß aus mechanischen Zellstoffmühlen, Zusatzstoffe für die Papierherstellung, Laugenrückstände, Nebenprodukte von Wasseraufbereitungsprozessen und mikrobielle Zellen aus Sekundärbehandlungsvorgängen.

In den Aufschlusslaugen gelöste Holzderivate, einschließlich Oligosaccharide, einfache Zucker, niedermolekulare Ligninderivate, Essigsäure und solubilisierte Zellulosefasern, tragen hauptsächlich zum biologischen Sauerstoffbedarf (BSB) und zum chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) bei. Verbindungen, die für Wasserorganismen toxisch sind, umfassen chlorierte organische Stoffe (AOX; aus Bleichen, insbesondere Kraftzellstoff); Harzsäuren; ungesättigten Fettsäuren; Diterpenalkohole (insbesondere aus Entrindung und mechanischem Aufschluss); Juvabiones (insbesondere aus Sulfit und mechanischem Aufschluss); Ligninabbauprodukte (insbesondere aus dem Sulfitaufschluss); synthetische organische Stoffe wie Schleimbekämpfungsmittel, Öle und Fette; und Prozesschemikalien, Zusatzstoffe für die Papierherstellung und oxidierte Metalle. Die chlorierten organischen Stoffe sind besonders besorgniserregend, da sie für Meeresorganismen akut toxisch sind und sich bioakkumulieren können. Diese Gruppe von Verbindungen, einschließlich der polychlorierten Dibenzo-p-Dioxine, waren der Hauptantrieb für die Minimierung des Chloreinsatzes beim Zellstoffbleichen.

Menge und Quellen von Schwebstoffen, Sauerstoffbedarf und toxischen Austrägen sind verfahrensabhängig (Tabelle 1). Aufgrund der Solubilisierung von Holzextrakten mit geringer oder keiner Chemikalien- und Harzsäurerückgewinnung erzeugen sowohl der Sulfit- als auch der CTMP-Aufschluss akut toxische Abwässer mit hohem BOD. Kraftmühlen verwendeten historisch mehr Chlor zum Bleichen und ihre Abwässer waren giftiger; jedoch Abwässer aus Kraftmühlen, die Cl eliminiert haben2 beim Bleichen und bei der Verwendung als Zweitbehandlung zeigen typischerweise wenig akute Toxizität, wenn überhaupt, und die subakute Toxizität wurde stark reduziert.

 

Tabelle 1. Gesamte suspendierte Feststoffe und BOD im Zusammenhang mit dem unbehandelten (rohen) Abwasser verschiedener Aufschlussverfahren

Aufschlussprozess

Schwebstoffe insgesamt (kg/t)

BSB (kg/Tonne)

Holzschliff

50-70

10-20

TMP

45-50

25-50

CTMP

50-55

40-95

Kraft, ungebleicht

20-25

15-30

Kraft, gebleicht

70-85

20-50

Sulfit, niedrige Ausbeute

30-90

40-125

Sulfit, hohe Ausbeute

90-95

140-250

Deinking, kein Gewebe

175-180

10-80

Altpapier

110-115

5-15

 

Schwebstoffe sind weniger ein Problem geworden, da die meisten Mühlen eine Primärklärung (z. B. Schwerkraftsedimentation oder Flotation mit gelöster Luft) verwenden, die 80 bis 95 % der absetzbaren Feststoffe entfernt. Sekundäre Abwasserbehandlungstechnologien wie belüftete Lagunen, Belebtschlammsysteme und biologische Filtration werden zur Reduzierung von BSB, CSB und chlorierten organischen Stoffen im Abwasser eingesetzt.

Werksinterne Prozessmodifikationen zur Reduzierung von absetzbaren Feststoffen, BSB und Toxizität umfassen Trockenentrindung und Rundholztransport, verbesserte Schnitzelsiebung, um ein gleichmäßiges Kochen zu ermöglichen, erweiterte Delignifizierung während des Aufschlusses, Änderungen an den Rückgewinnungsvorgängen von Aufschlusschemikalien, alternative Bleichtechnologien, hocheffiziente Zellstoffwäsche, Faserrückgewinnung aus Wildwasser und verbesserte Eindämmung von Verschüttungen. Prozessstörungen (insbesondere wenn sie zu einem absichtlichen Ablassen von Laugen führen) und Betriebsänderungen (insbesondere die Verwendung von nicht abgelagertem Holz mit einem höheren Prozentsatz an Extraktstoffen) können jedoch immer noch periodische Toxizitätsdurchbrüche verursachen.

Eine relativ neue Strategie zur Bekämpfung der Wasserverschmutzung, um die Wasserverschmutzung vollständig zu beseitigen, ist das Konzept der „geschlossenen Mühle“. Solche Mühlen sind eine attraktive Alternative an Standorten, an denen es an großen Wasserquellen mangelt, die als Prozessversorgungs- oder Abwasseraufnahmeströme dienen könnten. Geschlossene Systeme wurden erfolgreich in CTMP- und Sulfitmühlen auf Natriumbasis implementiert. Was geschlossene Mühlen auszeichnet, ist, dass flüssiges Abwasser verdampft und das Kondensat behandelt, gefiltert und dann wiederverwendet wird. Weitere Merkmale geschlossener Mühlen sind geschlossene Siebräume, Gegenstromwäsche in der Bleichanlage und Salzkontrollsysteme. Obwohl dieser Ansatz zur Minimierung der Wasserverschmutzung wirksam ist, ist noch nicht klar, wie die Exposition der Arbeiter durch die Konzentration aller Schadstoffströme innerhalb der Mühle beeinflusst wird. Korrosion ist ein großes Problem für Mühlen, die geschlossene Systeme verwenden, und die Bakterien- und Endotoxinkonzentrationen im recycelten Prozesswasser sind erhöht.

Handhabung von Feststoffen

Die Zusammensetzung von Feststoffen (Schlämmen), die aus Behandlungssystemen für flüssiges Abwasser entfernt werden, variiert je nach ihrer Quelle. Feststoffe aus der Primärbehandlung bestehen hauptsächlich aus Zellulosefasern. Der Hauptbestandteil von Feststoffen aus der Sekundärbehandlung sind mikrobielle Zellen. Wenn die Mühle chlorierte Bleichmittel verwendet, können sowohl primäre als auch sekundäre Feststoffe auch chlorierte organische Verbindungen enthalten, ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Bestimmung des erforderlichen Behandlungsumfangs.

Schlämme werden vor der Entsorgung in Schwerkraftabsetzanlagen eingedickt und in Zentrifugen, Vakuumfiltern oder Band- oder Schneckenpressen mechanisch entwässert. Schlämme aus der Primärbehandlung sind relativ einfach zu entwässern. Sekundärschlamm enthält eine große Menge an intrazellulärem Wasser und existiert in einer Schleimmatrix; daher erfordern sie die Zugabe von chemischen Flockungsmitteln. Sobald der Schlamm ausreichend entwässert ist, wird er landbasiert entsorgt (z. B. auf Acker- oder Waldflächen verteilt, als Kompost oder als Bodenverbesserer verwendet) oder verbrannt. Obwohl die Verbrennung kostspieliger ist und zu Luftverschmutzungsproblemen beitragen kann, kann sie vorteilhaft sein, da sie toxische Materialien (z. B. chlorierte organische Stoffe) zerstören oder reduzieren kann, die ernsthafte Umweltprobleme verursachen könnten, wenn sie von landgestützten Anwendungen in das Grundwasser gelangen würden .

Feste Abfälle können in anderen Mühlenbetrieben erzeugt werden. Asche aus Kraftwerkskesseln kann in Straßenbetten, als Baumaterial und als Staubunterdrückungsmittel verwendet werden. Abfälle aus Kalköfen können verwendet werden, um den Säuregehalt des Bodens zu modifizieren und die Bodenchemie zu verbessern.

 

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Montag, März 21 2011 15: 30

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Bildungseinrichtungen sind dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass ihre Einrichtungen und Praktiken den Umwelt- und Gesundheitsgesetzen entsprechen und anerkannte Standards für die Fürsorge gegenüber ihren Mitarbeitern, Schülern und der umliegenden Gemeinschaft einhalten. Studenten fallen im Allgemeinen nicht unter die Arbeitsschutzgesetzgebung, aber Bildungseinrichtungen müssen ihren Studenten gegenüber mindestens das gleiche Maß an Sorgfalt walten lassen, wie es die Gesetzgebung zum Schutz der Arbeitnehmer verlangt. Darüber hinaus haben Lehreinrichtungen die moralische Verantwortung, ihre Schüler in Fragen der persönlichen, öffentlichen, beruflichen und ökologischen Sicherheit zu unterrichten, die sie und ihre Aktivitäten betreffen.

Colleges und Universitäten

Große Einrichtungen wie Colleges und Universitäten können in Bezug auf die Bevölkerungszahl, das geografische Gebiet, die Art der erforderlichen Grundversorgung und die Komplexität der durchgeführten Aktivitäten mit Großstädten oder Kleinstädten verglichen werden. Zusätzlich zu den Gesundheits- und Sicherheitsrisiken am Arbeitsplatz, die in solchen Einrichtungen zu finden sind (siehe Kapitel Öffentliche und staatliche Dienstleistungen), gibt es eine Vielzahl anderer Bedenken im Zusammenhang mit großen Bevölkerungsgruppen, die in einem bestimmten Gebiet leben, arbeiten und studieren, die angegangen werden müssen.

Die Abfallwirtschaft auf dem Campus ist oft eine komplexe Herausforderung. Die Umweltgesetzgebung in vielen Gerichtsbarkeiten erfordert eine strenge Kontrolle der Wasser- und Gasemissionen aus Lehr-, Forschungs- und Dienstleistungsaktivitäten. In bestimmten Situationen können externe Anliegen der Gemeinschaft die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeitsarbeit erfordern.

Programme zur Entsorgung chemischer und fester Abfälle müssen berufs-, umwelt- und gesundheitsbezogene Bedenken berücksichtigen. Die meisten großen Institutionen verfügen über umfassende Programme für das Management der großen Vielfalt an produzierten Abfällen: giftige Chemikalien, Radioisotope, Blei, Asbest, biomedizinischer Abfall sowie Müll, Nassmüll und Baumaterialien. Ein Problem ist die Koordination von Abfallwirtschaftsprogrammen auf dem Campus aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Fachbereiche, die oft schlecht miteinander kommunizieren.

Colleges und Universitäten unterscheiden sich von der Industrie in den Mengen und Arten der erzeugten gefährlichen Abfälle. Campus-Labore produzieren beispielsweise normalerweise kleine Mengen vieler verschiedener gefährlicher Chemikalien. Methoden zur Kontrolle gefährlicher Abfälle können die Neutralisierung von Säuren und Laugen, die Rückgewinnung von Lösungsmitteln im kleinen Maßstab durch Destillation und die „Labor“-Verpackung umfassen, bei der kleine Behälter mit kompatiblen gefährlichen Chemikalien in Fässer gefüllt und durch Sägemehl oder andere Verpackungsmaterialien getrennt werden, um einen Bruch zu verhindern. Da auf dem Campus große Mengen an Papier-, Glas-, Metall- und Kunststoffabfällen anfallen können, können Recyclingprogramme in der Regel als Demonstration der Verantwortung der Gemeinschaft und als Teil des Bildungsauftrags durchgeführt werden.

Einige Einrichtungen innerhalb städtischer Gebiete können sich für wesentliche Dienste wie Polizei, Brandschutz und Notfallmaßnahmen stark auf externe Ressourcen der Gemeinde verlassen. Die überwiegende Mehrheit mittlerer und größerer Institutionen richtet ihre eigenen öffentlichen Sicherheitsdienste ein, um ihre Campus-Gemeinschaften zu betreuen, und arbeitet häufig in enger Zusammenarbeit mit externen Ressourcen. In vielen Universitätsstädten ist die Einrichtung der größte Arbeitgeber, und folglich kann erwartet werden, dass sie der Bevölkerung, die sie unterstützt, Schutz bietet.

Colleges und Universitäten sind nicht mehr vollständig entfernt oder getrennt von den Gemeinden, in denen sie sich befinden. Bildung ist für einen größeren Teil der Gesellschaft zugänglicher geworden: Frauen, ältere Studenten und Behinderte. Die Natur von Bildungseinrichtungen setzt sie einem besonderen Risiko aus: eine gefährdete Bevölkerungsgruppe, in der der Austausch von Ideen und unterschiedlichen Meinungen geschätzt wird, in der das Konzept der akademischen Freiheit jedoch möglicherweise nicht immer mit beruflicher Verantwortung in Einklang gebracht wird. In den letzten Jahren haben Bildungseinrichtungen mehr Gewalttaten gegen Mitglieder der Bildungsgemeinschaft gemeldet, die von außerhalb der Gemeinschaft ausgingen oder von innen ausbrachen. Gewalttaten gegen einzelne Mitglieder der Bildungsgemeinschaft sind keine extrem seltenen Ereignisse mehr. Campusse sind häufige Orte für Demonstrationen, große öffentliche Versammlungen, politische und sportliche Veranstaltungen, bei denen die öffentliche Sicherheit und die Kontrolle der Menschenmenge berücksichtigt werden müssen. Die Angemessenheit von Sicherheits- und öffentlichen Sicherheitsdiensten sowie Plänen und Fähigkeiten für Notfallmaßnahmen und Notfallwiederherstellung muss ständig bewertet und regelmäßig aktualisiert werden, um den Bedürfnissen der Gemeinschaft gerecht zu werden. Bei Sportprogrammen, Exkursionen und einer Vielzahl gesponserter Freizeitaktivitäten müssen Gefahrenerkennung und -kontrolle berücksichtigt werden. Auch für Aktivitäten außerhalb des Campus muss ein medizinischer Notdienst verfügbar sein. Die persönliche Sicherheit wird am besten durch Gefahrenmelde- und Aufklärungsprogramme verwaltet.

Probleme der öffentlichen Gesundheit im Zusammenhang mit dem Leben auf dem Campus, wie z. B. die Kontrolle übertragbarer Krankheiten, die Hygiene von Verpflegungsdiensten und Wohneinrichtungen, die Bereitstellung von frischem Wasser, sauberer Luft und nicht kontaminiertem Boden, müssen angegangen werden. Programme zur Inspektion, Auswertung und Steuerung sind erforderlich. Die diesbezügliche Ausbildung der Studierenden obliegt in der Regel den Studierendenwerken, häufig sind aber auch Fachkräfte des Arbeitsschutzes beteiligt. Aufklärung über sexuell übertragbare Krankheiten, Drogen- und Alkoholmissbrauch, durch Blut übertragbare Krankheitserreger, Stress und psychische Erkrankungen ist besonders wichtig in einer Campus-Gemeinschaft, in der riskantes Verhalten die Wahrscheinlichkeit einer Exposition gegenüber damit verbundenen Gefahren erhöhen kann. Medizinische und psychologische Dienste müssen verfügbar sein.

Grund- und weiterführende Schulen

Grundschulen haben viele der gleichen Umwelt- und Gesundheitsprobleme wie Colleges und Universitäten, nur in kleinerem Maßstab. Schulen und Schulbezirke haben jedoch oft keine effektiven Abfallbewirtschaftungsprogramme. Ein ernstes Problem vieler Schulen ist die Entsorgung von explosivem Äther und Pikrinsäure, die seit vielen Jahren in Schullabors gelagert werden (National Research Council 1993). Versuche, diese Materialien durch unqualifiziertes Personal zu entsorgen, haben in mehreren Fällen zu Explosionen geführt. Ein Problem besteht darin, dass Schulbezirke viele Schulen haben können, die mehrere Kilometer voneinander entfernt sind. Dies kann zu Schwierigkeiten bei der Zentralisierung von Programmen für gefährliche Abfälle führen, da gefährliche Abfälle auf öffentlichen Straßen transportiert werden müssen.

 

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Sonntag, März 13 2011 19: 30

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Alle menschlichen Aktivitäten haben Auswirkungen auf die Umwelt. Das Ausmaß und die Folgen jeder Auswirkung sind unterschiedlich, und es wurden Umweltgesetze geschaffen, um diese Auswirkungen zu regulieren und zu minimieren.

Die Stromerzeugung hat mehrere große potenzielle und tatsächliche Umweltgefahren, einschließlich Luftemissionen und Wasser- und Bodenverschmutzung (Tabelle 1). Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen sind aufgrund ihrer Emissionen von Stickoxiden (siehe „Ozon“ unten), Schwefeloxiden und der Frage des „sauren Regens“, Kohlendioxid (siehe „Globaler Klimawandel“ unten) und Feinstaub in die Luft besonders besorgniserregend. die kürzlich als Beitrag zu Atemwegsproblemen in Verbindung gebracht wurden.

Tabelle 1. Wichtige potenzielle Umweltgefahren der Stromerzeugung

Art der Pflanze

Air

Wasser*

Boden

Fossiler Brennstoff

NEIN2

Leiterplatten

Asche

 

SO2

Lösungsmittel

Asbest

 

Partikuliert

Metallindustrie

Leiterplatten

 

CO

ÖL

Lösungsmittel

 

CO2

Säuren/Basen

Metallindustrie

 

Flüchtige organische Verbindungen

Kohlenwasserstoffe

ÖL

     

Säuren/Basen

     

Kohlenwasserstoffe

Nuklear

Wie oben plus radioaktive Emission

   

Hydro

Sickern hauptsächlich aus dem Boden in das Wasser hinter Dämmen

Störung des Lebensraums der Wildtiere

   

* Sollte solche „lokalen“ Wirkungen wie Temperaturerhöhungen des Gewässers, das Pflanzenableitungen erhält, und Verringerung der Fischpopulation aufgrund der mechanischen Wirkungen von Speisewassereinlasssystemen umfassen.

 

Die Bedenken bei Kernkraftwerken galten der Langzeitlagerung von Atommüll und der Möglichkeit katastrophaler Unfälle, bei denen radioaktive Schadstoffe in die Luft freigesetzt werden. Der Unfall von 1986 in Tschernobyl in der Ukraine ist ein klassisches Beispiel dafür, was passieren kann, wenn in Kernkraftwerken unzureichende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Bei Wasserkraftwerken waren die Hauptsorgen das Auslaugen von Metallen und die Störung der Lebensräume von Wildtieren sowohl im Wasser als auch an Land. Dies wird im Artikel „Stromerzeugung aus Wasserkraft“ in diesem Kapitel behandelt.

Elektromagnetische Felder

Seit der Veröffentlichung der Studie von Wertheimer und Leeper im Jahr 1979 haben die weltweiten Forschungsbemühungen zu elektromagnetischen Feldern (EMF) zugenommen. Studien seit dieser Veröffentlichung waren nicht schlüssig und haben die Kausalität nicht bestätigt. Tatsächlich haben diese nachfolgenden Studien Bereiche aufgezeigt, in denen ein besseres Verständnis und bessere Daten erforderlich sind, um vernünftige Schlussfolgerungen aus diesen epidemiologischen Studien ziehen zu können. Einige der Schwierigkeiten bei der Durchführung einer guten epidemiologischen Studie hängen mit Bewertungsproblemen zusammen (dh Expositionsmessung, Quellencharakterisierung und Stärke der Magnetfelder in den Wohnungen). Auch wenn die jüngste vom National Research Council der National Academy of Sciences (1996) veröffentlichte Studie feststellte, dass es nicht genügend Beweise gab, um elektrische und magnetische Felder als gesundheitsgefährdend anzusehen, wird das Thema wahrscheinlich bis zum Die weit verbreitete Angst wird durch zukünftige Studien und Forschungen gemildert, die keine Wirkung zeigen.

Globaler Klimawandel

In den letzten Jahren ist das öffentliche Bewusstsein für den Einfluss des Menschen auf das globale Klima gestiegen. Es wird angenommen, dass etwa die Hälfte aller durch menschliche Aktivitäten verursachten Treibhausgasemissionen Kohlendioxid (CO2). Zu diesem Thema wurde und wird auf nationaler und internationaler Ebene viel geforscht. Denn der Versorgungsbetrieb trägt maßgeblich zur Freisetzung von CO bei2 in die Atmosphäre, jede Regelsetzung zur Kontrolle von CO2 Veröffentlichungen hat das Potenzial, die Stromerzeugungsbranche ernsthaft zu beeinflussen. Das Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen, der US-Aktionsplan zur Klimaänderung und der Energy Policy Act von 1992 haben starke Antriebskräfte für die Energiewirtschaft geschaffen, um zu verstehen, wie sie möglicherweise auf zukünftige Gesetze reagieren muss.

Einige Beispiele für derzeit stattfindende Studienbereiche sind: Modellierung von Emissionen, Bestimmung der Auswirkungen des Klimawandels, Bestimmung der Kosten im Zusammenhang mit Klimaschutzplänen, wie Menschen durch die Reduzierung von Treibhausgasemissionen profitieren könnten, und Vorhersage des Klimawandels .

Ein wesentlicher Grund zur Besorgnis über den Klimawandel sind die möglichen negativen Auswirkungen auf Ökosysteme. Es wird angenommen, dass Systeme, die nicht verwaltet werden, am empfindlichsten sind und die höchste Wahrscheinlichkeit für erhebliche Auswirkungen auf globaler Ebene haben.

Gefährliche Luftschadstoffe

Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) hat dem US-Kongress einen Zwischenbericht über gefährliche Luftschadstoffe für Versorgungszwecke übermittelt, der durch die Änderungen des Clean Air Act von 1990 gefordert wurde. Die EPA sollte die Risiken von mit fossilen Brennstoffen befeuerten Dampfstromerzeugungsanlagen analysieren. Die EPA kam zu dem Schluss, dass diese Freisetzungen keine Gefahr für die öffentliche Gesundheit darstellen. Der Bericht verzögerte Schlussfolgerungen über Quecksilber, da zusätzliche Studien anhängig waren. Eine umfassende Studie des Electric Power Research Institute (EPRI) über fossil befeuerte Kraftwerke zeigt, dass mehr als 99.5 % der fossilen Kraftwerke kein Krebsrisiko über der Schwelle von 1 zu 1 Million aufweisen (Lamarre 1995). Dies steht im Vergleich zum Risiko aufgrund aller Emissionsquellen, das Berichten zufolge bis zu 2,700 Fälle pro Jahr betrug.

Ozon

Die Verringerung des Ozongehalts in der Luft ist in vielen Ländern ein wichtiges Anliegen. Stickoxide (NOx) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) erzeugen Ozon. Weil Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen einen großen Teil des weltweiten NOx-Gesamtverbrauchs ausmachenx -Emissionen können sie mit strengeren Kontrollmaßnahmen rechnen, wenn die Länder die Umweltstandards verschärfen. Dies wird fortgesetzt, bis die Eingaben für die photochemischen Gittermodelle, die zur Modellierung des troposphärischen Ozontransports verwendet werden, genauer definiert sind.

 

Standortsanierungen

Energieversorger müssen sich mit den potenziellen Kosten der Standortsanierung von Industriegasanlagen (MGP) abfinden. Die Standorte wurden ursprünglich durch die Produktion von Gas aus Kohle, Koks oder Öl geschaffen, was zur Entsorgung von Kohlenteer und anderen Nebenprodukten in großen Lagunen oder Teichen vor Ort oder zur Nutzung von Offsite für die Landentsorgung führte. Deponien dieser Art können das Grundwasser und den Boden kontaminieren. Die Bestimmung des Ausmaßes der Grundwasser- und Bodenkontamination an diesen Standorten und der Mittel zu ihrer kosteneffizienten Verbesserung wird dieses Problem noch einige Zeit ungelöst lassen.

 

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Sonntag, März 13 2011 14: 43

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Adaptiert von UNEP und IISI 1997 und einem unveröffentlichten Artikel von Jerry Spiegel.

Aufgrund des schieren Volumens und der Komplexität ihrer Betriebe und ihres umfangreichen Verbrauchs von Energie und Rohstoffen hat die Eisen- und Stahlindustrie wie andere „Schwerindustrien“ das Potenzial, erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und die Bevölkerung der umliegenden Gemeinden zu haben . Abbildung 1 fasst die Schadstoffe und Abfälle zusammen, die durch die wichtigsten Produktionsprozesse entstehen. Sie umfassen drei Hauptkategorien: Luftschadstoffe, Abwasserkontaminanten und feste Abfälle.

Abbildung 1. Flussdiagramm von Schadstoffen und Abfällen, die durch verschiedene Prozesse erzeugt werden

IRO200F1

In der Vergangenheit haben sich Untersuchungen der Auswirkungen der Eisen- und Stahlindustrie auf die öffentliche Gesundheit auf die lokalen Auswirkungen in dicht besiedelten Gebieten konzentriert, in denen sich die Stahlproduktion konzentriert hat, und insbesondere in bestimmten Regionen, in denen akute Luftverschmutzungsepisoden aufgetreten sind, wie z Donora- und Maastäler und das Dreieck zwischen Polen, der ehemaligen Tschechoslowakei und der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik (WHO 1992).

Luftverschmutzer

Luftschadstoffe aus Eisen- und Stahlherstellungsbetrieben waren in der Vergangenheit ein Umweltproblem. Zu diesen Schadstoffen gehören gasförmige Substanzen wie Schwefeloxide, Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid. Darüber hinaus standen Partikel wie Ruß und Staub, die Eisenoxide enthalten können, im Fokus der Kontrollen. Emissionen aus Koksöfen und aus Koksofen-Nebenproduktanlagen waren ein Problem, aber die kontinuierlichen Verbesserungen in der Technologie der Stahlherstellung und der Emissionskontrolle während der letzten zwei Jahrzehnte in Verbindung mit strengeren staatlichen Vorschriften haben diese Emissionen erheblich reduziert in Nordamerika, Westeuropa und Japan. Die Gesamtkosten für die Bekämpfung der Umweltverschmutzung, von denen mehr als die Hälfte auf Luftemissionen entfallen, werden auf 1 bis 3 % der gesamten Produktionskosten geschätzt; Anlagen zur Luftreinhaltung machen ungefähr 10 bis 20 % der gesamten Anlageninvestitionen aus. Solche Kosten schaffen ein Hindernis für die weltweite Anwendung modernster Kontrollen in Entwicklungsländern und für ältere, wirtschaftlich marginale Unternehmen.

Luftschadstoffe variieren mit dem jeweiligen Verfahren, der Technik und Konstruktion der Anlage, den verwendeten Rohstoffen, den Quellen und Mengen der benötigten Energie, dem Ausmaß, in dem Abfallprodukte in den Prozess zurückgeführt werden, und der Effizienz der Schadstoffbegrenzung. Beispielsweise hat die Einführung der Stahlherstellung mit basischem Sauerstoff die kontrollierte Sammlung und Wiederverwertung von Abgasen ermöglicht, wodurch die auszustoßenden Mengen reduziert wurden, während die Verwendung des Stranggussverfahrens den Energieverbrauch reduziert hat, was zu einer Verringerung des Energieverbrauchs führte eine Reduzierung der Emissionen. Dies hat die Produktausbeute erhöht und die Qualität verbessert.

Schwefeldioxid

Die Menge an Schwefeldioxid, die im Wesentlichen bei den Verbrennungsprozessen entsteht, hängt in erster Linie vom Schwefelgehalt des eingesetzten fossilen Brennstoffs ab. Sowohl Koks als auch Kokereigas, die als Brennstoffe verwendet werden, sind Hauptquellen von Schwefeldioxid. In der Atmosphäre kann Schwefeldioxid mit Sauerstoffradikalen und Wasser zu einem Schwefelsäureaerosol reagieren und in Verbindung mit Ammoniak ein Ammoniumsulfataerosol bilden. Die den Schwefeloxiden zugeschriebenen gesundheitlichen Wirkungen beruhen nicht nur auf dem Schwefeldioxid, sondern auch auf seiner Neigung, solche lungengängigen Aerosole zu bilden. Außerdem kann Schwefeldioxid an Partikeln adsorbiert werden, von denen viele im lungengängigen Bereich liegen. Solche potenziellen Expositionen können nicht nur durch die Verwendung von Kraftstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt, sondern auch durch eine Verringerung der Partikelkonzentration verringert werden. Die zunehmende Verwendung von Elektroöfen hat die Emission von Schwefeloxiden verringert, indem der Bedarf an Koks eliminiert wurde, aber dies hat diese Verschmutzungsbekämpfungslast auf die Elektrizität erzeugenden Anlagen abgewälzt. Die Entschwefelung von Kokereigas wird durch die Entfernung von reduzierten Schwefelverbindungen, hauptsächlich Schwefelwasserstoff, vor der Verbrennung erreicht.

Stickoxide

Stickoxide, vor allem Stickoxide und Stickstoffdioxid, entstehen wie die Schwefeloxide bei Kraftstoffverbrennungsprozessen. Sie reagieren mit Sauerstoff und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) in Gegenwart von ultravioletter (UV) Strahlung zu Ozon. Sie verbinden sich auch mit Wasser zu Salpetersäure, die sich wiederum mit Ammoniak zu Ammoniumnitrat verbindet. Diese können auch lungengängige Aerosole bilden, die durch Nass- oder Trockenabscheidung aus der Atmosphäre entfernt werden können.

Feinstaub

Feinstaub, die sichtbarste Form der Verschmutzung, ist eine variierende, komplexe Mischung aus organischen und anorganischen Materialien. Staub kann von Eisenerz-, Kohle-, Koks- und Kalksteinhalden aufgewirbelt werden oder beim Verladen und Transportieren in die Luft gelangen. Grobe Materialien stauben, wenn sie aneinander gerieben oder unter Fahrzeugen zerquetscht werden. Feine Partikel werden bei Sinter-, Schmelz- und Schmelzprozessen erzeugt, insbesondere wenn geschmolzenes Eisen mit Luft in Kontakt kommt, um Eisenoxid zu bilden. Koksöfen erzeugen Feinkohlenkoks und Teeremissionen. Mögliche gesundheitliche Auswirkungen hängen von der Anzahl der Partikel im lungengängigen Bereich, der chemischen Zusammensetzung des Staubs sowie der Dauer und Konzentration der Exposition ab.

Die Feinstaubbelastung wurde stark reduziert. Durch den Einsatz von Elektrofiltern zur Reinigung trockener Abgase bei der Oxygenstahlherstellung senkte beispielsweise ein deutsches Stahlwerk die Staubemission von 9.3 kg/t Rohstahl im Jahr 1960 auf 5.3 kg/t im Jahr 1975 und auf etwas weniger als 1 kg/t bis 1990. Der Preis war jedoch ein deutlicher Anstieg des Energieverbrauchs. Andere Methoden zur Kontrolle der Partikelverschmutzung umfassen die Verwendung von Nasswäschern, Beutelhäusern und Zyklonen (die nur gegen große Partikel wirksam sind).

Schwermetalle

Metalle wie Cadmium, Blei, Zink, Quecksilber, Mangan, Nickel und Chrom können als Staub, Rauch oder Dampf aus einem Ofen emittiert oder von Partikeln adsorbiert werden. Gesundheitliche Auswirkungen, die an anderer Stelle in diesem beschrieben sind Enzyklopädie, hängen von der Höhe und Dauer der Exposition ab.

Organische Emissionen

Organische Emissionen aus Primärstahlbetrieben können Benzol, Toluol, Xylol, Lösungsmittel, PAK, Dioxine und Phenole umfassen. Der als Rohstoff verwendete Stahlschrott kann je nach Herkunft und Art der Verwendung (z. B. Farben und andere Beschichtungen, andere Metalle und Schmiermittel) eine Vielzahl dieser Stoffe enthalten. Nicht alle diese organischen Schadstoffe werden von den herkömmlichen Gasreinigungssystemen aufgefangen.

Radioaktivität

In den letzten Jahren gab es Berichte über Fälle, in denen radioaktive Materialien unbeabsichtigt in den Stahlschrott eingeschlossen wurden. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Nuklide (z. B. Schmelz- und Siedetemperatur und Affinität zu Sauerstoff) bestimmen, was mit ihnen im Stahlherstellungsprozess passiert. Es kann eine Menge vorhanden sein, die ausreicht, um die Stahlprodukte, die Nebenprodukte und die verschiedenen Arten von Abfällen zu kontaminieren und somit eine kostspielige Reinigung und Entsorgung erfordern. Es besteht auch die potenzielle Kontamination der Stahlherstellungsausrüstung mit einer daraus resultierenden potenziellen Exposition der Stahlarbeiter. Viele Stahlbetriebe haben jedoch empfindliche Strahlungsdetektoren installiert, um den gesamten gekauften Stahlschrott zu überprüfen.

Kohlendioxid

Obwohl es bei den üblichen atmosphärischen Konzentrationen keine Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder Ökosysteme hat, ist Kohlendioxid wegen seines Beitrags zum „Treibhauseffekt“, der mit der globalen Erwärmung verbunden ist, wichtig. Die Stahlindustrie ist ein bedeutender Erzeuger von Kohlendioxid, mehr durch die Verwendung von Kohlenstoff als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Eisen aus Eisenerz als durch seine Nutzung als Energiequelle. Bis 1990 wurden die Kohlendioxidemissionen der Eisen- und Stahlindustrie durch eine Vielzahl von Maßnahmen zur Reduzierung des Koksanteils im Hochofen, zur Rückgewinnung von Abwärme und zur Energieeinsparung auf 47 % des Niveaus von 1960 gesenkt.

Ozon

Ozon, ein Hauptbestandteil des atmosphärischen Smogs in der Nähe der Erdoberfläche, ist ein sekundärer Schadstoff, der in der Luft durch die photochemische Reaktion von Sonnenlicht mit Stickoxiden gebildet wird, die je nach Struktur und Reaktivität in unterschiedlichem Maße durch eine Reihe von VOCs erleichtert wird . Die Hauptquelle von Ozonvorläufern sind Kraftfahrzeugabgase, aber einige werden auch von Eisen- und Stahlwerken sowie von anderen Industrien erzeugt. Aufgrund atmosphärischer und topografischer Bedingungen kann die Ozonreaktion in großen Entfernungen von ihrer Quelle stattfinden.

Abwasserverunreinigungen

Stahlwerke leiten große Wassermengen in Seen, Flüsse und Bäche ein, wobei zusätzliche Mengen verdampft werden, während Koks oder Stahl gekühlt werden. Abwasser, das in unversiegelten oder undichten Rückhaltebecken zurückgehalten wird, kann durchsickern und den örtlichen Grundwasserspiegel und unterirdische Flüsse kontaminieren. Diese können auch durch das Aussickern von Regenwasser durch Rohstoffhaufen oder Ansammlungen fester Abfälle kontaminiert werden. Zu den Verunreinigungen gehören Schwebstoffe, Schwermetalle sowie Öle und Fette. Temperaturänderungen in natürlichen Gewässern aufgrund der Einleitung von Prozesswasser mit höherer Temperatur (70 % des Prozesswassers bei der Stahlherstellung werden zum Kühlen verwendet) können die Ökosysteme dieser Gewässer beeinträchtigen. Folglich ist eine Kühlbehandlung vor der Entladung wesentlich und kann durch Anwendung verfügbarer Technologie erreicht werden.

Schwebstoffe

Schwebstoffe (SS) sind die wichtigsten wassergebundenen Schadstoffe, die während der Stahlproduktion freigesetzt werden. Sie bestehen hauptsächlich aus Eisenoxiden aus Zunderbildung während der Verarbeitung; Kohle, biologischer Schlamm, Metallhydroxide und andere Feststoffe können ebenfalls vorhanden sein. Diese sind in wässrigen Umgebungen bei normalen Abgabemengen weitgehend ungiftig. Ihr Vorhandensein in höheren Konzentrationen kann zu einer Verfärbung von Bächen, Sauerstoffmangel und Verschlammung führen.

Schwermetalle

Prozesswasser aus der Stahlherstellung kann hohe Mengen an Zink und Mangan enthalten, während Abwässer aus Kaltwalz- und Beschichtungsbereichen Zink, Cadmium, Aluminium, Kupfer und Chrom enthalten können. Diese Metalle kommen natürlicherweise in der aquatischen Umwelt vor; Es ist ihre Anwesenheit in höheren Konzentrationen als üblich, die Bedenken hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf den Menschen und die Ökosysteme hervorruft. Diese Bedenken werden durch die Tatsache verstärkt, dass diese Schwermetalle im Gegensatz zu vielen organischen Schadstoffen nicht zu harmlosen Endprodukten biologisch abgebaut werden und sich in Sedimenten und im Gewebe von Fischen und anderen Wasserlebewesen anreichern können. Durch die Kombination mit anderen Verunreinigungen (z. B. Ammoniak, organischen Verbindungen, Ölen, Cyaniden, Alkalien, Lösungsmitteln und Säuren) kann ihre potenzielle Toxizität erhöht werden.

Öle und Fette

Öle und Fette können sowohl in löslicher als auch in unlöslicher Form im Abwasser vorhanden sein. Die meisten Schweröle und Fette sind unlöslich und lassen sich relativ leicht entfernen. Sie können jedoch durch Kontakt mit Detergenzien oder Alkalien oder durch Rühren emulgiert werden. Emulgierte Öle werden routinemäßig als Teil des Prozesses in Kaltmühlen verwendet. Abgesehen von einer Verfärbung der Wasseroberfläche sind kleine Mengen der meisten aliphatischen Ölverbindungen unschädlich. Einwertige aromatische Ölverbindungen können jedoch toxisch sein. Außerdem können Ölkomponenten Giftstoffe wie PCBs, Blei und andere Schwermetalle enthalten. Neben der Frage der Toxizität kann der biologische und chemische Sauerstoffbedarf (BSB und CSB) von Ölen und anderen organischen Verbindungen den Sauerstoffgehalt des Wassers verringern und damit die Lebensfähigkeit von Wasserlebewesen beeinträchtigen.

Feste Abfälle

Ein Großteil der bei der Stahlherstellung anfallenden festen Abfälle ist wiederverwendbar. Bei der Herstellung von Koks beispielsweise entstehen Kohlederivate, die wichtige Rohstoffe für die chemische Industrie sind. Viele Nebenprodukte (z. B. Koksstaub) können den Produktionsprozessen wieder zugeführt werden. Schlacke, die entsteht, wenn die in Kohle und Eisenerz vorhandenen Verunreinigungen schmelzen und sich mit dem als Flussmittel beim Schmelzen verwendeten Kalk verbinden, kann auf verschiedene Weise verwendet werden: als Deponie für Rekultivierungsprojekte, im Straßenbau und als Rohstoff für Sinteranlagen, die liefern Hochöfen. Stahl ist unabhängig von Güte, Größe, Verwendung oder Betriebsdauer vollständig recycelbar und kann wiederholt recycelt werden, ohne dass seine mechanischen, physikalischen oder metallurgischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Die Recyclingquote wird auf 90 % geschätzt. Tabelle 1 gibt einen Überblick über das Ausmaß, in dem die japanische Stahlindustrie das Recycling von Abfallmaterialien erreicht hat.

Tabelle 1. Bei der Stahlproduktion in Japan erzeugter und recycelter Abfall

 

Generation (A)
(1,000 Tonnen)

Deponie (B)
(1,000 Tonnen)

Wiederverwendung
(A–B/A) %

Schlacke

Hochöfen
Grundlegende Sauerstofföfen
Lichtbogenöfen
Zwischensumme

24,717
9,236
2,203
36,156

712
1,663
753
3,128

97.1
82.0
65.8
91.3

Staub

4,763

238

95.0

Schlamm

519

204

60.7

Öl verschwenden

81

   

Gesamt

41,519

3,570

91.4

Quelle: IISI 1992.

Energy Conservation

Energieeinsparung ist nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert, sondern auch zur Verringerung der Umweltverschmutzung bei Energieversorgungseinrichtungen, wie beispielsweise Stromversorgungsunternehmen. Der Energieverbrauch bei der Stahlherstellung variiert stark mit den verwendeten Verfahren und der Mischung aus Schrott und Eisenerz im Ausgangsmaterial. Die Energieintensität der auf Schrott basierenden Anlagen in den Vereinigten Staaten lag 1988 im Durchschnitt bei 21.1 Gigajoule pro Tonne, während die japanischen Anlagen etwa 25 % weniger verbrauchten. Eine Modellanlage auf Schrottbasis des International Iron and Steel Institute (IISI) benötigte nur 10.1 Gigajoule pro Tonne (IISI 1992).

Steigende Energiekosten haben die Entwicklung energie- und materialsparender Technologien angeregt. Niedrigenergetische Gase, wie Nebenproduktgase, die in Hochofen- und Kokereiprozessen entstehen, werden zurückgewonnen, gereinigt und als Brennstoff verwendet. Der Koks- und Hilfsbrennstoffverbrauch der deutschen Stahlindustrie, der 830 durchschnittlich 1960 kg/t betrug, konnte 510 auf 1990 kg/t gesenkt werden 20.5 auf etwa 1973 % im Jahr 7. Die Stahlindustrie der Vereinigten Staaten hat große Investitionen in die Energieeinsparung getätigt. Die durchschnittliche Mühle hat den Energieverbrauch seit 1988 durch Prozessmodifikation, neue Technologie und Umstrukturierung um 45 % gesenkt (Kohlendioxidemissionen sind proportional gesunken).

Mit Blick auf die Zukunft

Traditionell haben sich Regierungen, Wirtschaftsverbände und einzelne Industrien medienspezifisch mit Umweltbelangen befasst und sich beispielsweise mit Luft-, Wasser- und Abfallproblemen getrennt auseinandergesetzt. Dies ist zwar sinnvoll, hat aber manchmal das Problem nur von einem Umweltbereich in einen anderen verlagert, wie im Fall einer kostspieligen Abwasserbehandlung, die das anschließende Problem der Entsorgung des Behandlungsschlamms hinterlässt, der auch eine ernsthafte Grundwasserverschmutzung verursachen kann.

In den letzten Jahren hat die internationale Stahlindustrie dieses Problem jedoch durch Integrated Pollution Control, das sich zum Total Environmental Risk Management weiterentwickelt hat, angegangen, ein Programm, das alle Auswirkungen gleichzeitig betrachtet und die prioritären Bereiche systematisch angeht. Eine zweite Entwicklung von gleicher Bedeutung war die Konzentration auf vorbeugende statt auf Abhilfemaßnahmen. Dabei geht es um Themen wie Anlagenstandort, Standortvorbereitung, Anlagenlayout und -ausrüstung, Festlegung der täglichen Managementverantwortung und die Sicherstellung angemessener Mitarbeiter und Ressourcen, um die Einhaltung von Umweltvorschriften zu überwachen und die Ergebnisse den zuständigen Behörden zu melden.

Das Industrie- und Umweltzentrum, das 1975 vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) gegründet wurde, zielt darauf ab, die Zusammenarbeit zwischen der Industrie und den Regierungen zu fördern, um eine umweltverträgliche industrielle Entwicklung zu fördern. Zu seinen Zielen gehören:

  • Förderung der Aufnahme von Umweltkriterien in Industrieentwicklungspläne
  • Erleichterung der Umsetzung von Verfahren und Grundsätzen zum Schutz der Umwelt
  • Förderung des Einsatzes sicherer und sauberer Techniken
  • Anregung des weltweiten Informations- und Erfahrungsaustausches.

 

Das UNEP arbeitet eng mit dem IISI zusammen, dem ersten internationalen Branchenverband, der sich einer einzelnen Branche widmet. Zu den Mitgliedern des IISI gehören stahlerzeugende Unternehmen in öffentlichem und privatem Besitz sowie nationale und regionale Verbände der Stahlindustrie, Verbände und Forschungsinstitute in den 51 Ländern, die zusammen über 70 % der gesamten weltweiten Stahlproduktion ausmachen. IISI erstellt häufig in Zusammenarbeit mit UNEP Erklärungen zur Umweltpolitik und -prinzipien sowie technische Berichte wie denjenigen, auf dem ein Großteil dieses Artikels basiert (UNEP und IISI 1997). Gemeinsam arbeiten sie daran, die wirtschaftlichen, sozialen, moralischen, persönlichen, Management- und technologischen Faktoren anzugehen, die die Einhaltung von Umweltprinzipien, -richtlinien und -vorschriften beeinflussen.

 

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Montag, März 07 2011 19: 19

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Das übergeordnete Prinzip hinter der Regulierung von Luftemissionen, Wassereinleitung und Abfall ist der Schutz der öffentlichen Gesundheit und die Gewährleistung des allgemeinen Wohlergehens der Bevölkerung. Als „Bevölkerung“ gelten in der Regel diejenigen Personen, die im allgemeinen Bereich der Einrichtung leben oder arbeiten. Windströmungen können jedoch Luftschadstoffe von einem Gebiet zum anderen und sogar über Landesgrenzen hinweg transportieren; Einleitungen in Gewässer können in ähnlicher Weise national und international übertragen werden; und Abfall kann über das Land oder die Welt verschifft werden.

Werften führen eine Vielzahl von Tätigkeiten beim Bau oder der Reparatur von Schiffen und Booten durch. Viele dieser Betriebe setzen Wasser- und Luftschadstoffe frei, von denen bekannt ist oder vermutet wird, dass sie schädliche Auswirkungen auf Menschen durch direkte physiologische und/oder metabolische Schäden haben, wie etwa Krebs und Bleivergiftung. Schadstoffe können auch indirekt als Mutagene (die zukünftige Generationen schädigen, indem sie die Biochemie der Fortpflanzung beeinflussen) oder Teratogene (die den Fötus nach der Empfängnis schädigen) wirken.

Sowohl Luft- als auch Wasserschadstoffe haben das Potenzial, sekundäre Auswirkungen auf den Menschen zu haben. Luftschadstoffe können ins Wasser gelangen, die Qualität des Vorfluters beeinträchtigen oder Ernten und damit die Verbraucher beeinträchtigen. Schadstoffe, die direkt in Vorfluter eingeleitet werden, können die Wasserqualität so weit verschlechtern, dass das Trinken oder sogar Schwimmen im Wasser ein Gesundheitsrisiko darstellt. Wasser-, Boden- und Luftverschmutzung können auch die Meereslebewesen im Vorfluter beeinträchtigen, was sich letztendlich auf den Menschen auswirken kann.

Air Quality

Emissionen in die Luft können praktisch bei jedem Vorgang entstehen, der mit dem Bau, der Wartung oder der Reparatur von Schiffen und Booten verbunden ist. Zu den in vielen Ländern regulierten Luftschadstoffen gehören Schwefeloxide, Stickoxide, Kohlenmonoxid, Partikel (Rauch, Ruß, Staub usw.), Blei und flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Schiffbau- und Schiffsreparaturtätigkeiten, die Schadstoffe mit „Oxid“-Kriterien produzieren, umfassen Verbrennungsquellen wie Kessel und Wärme für die Metallbehandlung, Generatoren und Öfen. Partikel werden als Rauch von Verbrennungen sowie als Staub von Holzbearbeitung, Sand- oder Sandstrahlen, Schmirgeln, Schleifen und Polieren angesehen.

Bleibarren müssen in einigen Fällen möglicherweise teilweise geschmolzen und umgeformt werden, um sie in Formen für den Strahlenschutz auf nuklearbetriebenen Schiffen zu formen. Bleistaub kann in Farbe enthalten sein, die von Schiffen entfernt wird, die überholt oder repariert werden.

Gefährliche Luftschadstoffe (HAPs) sind chemische Verbindungen, von denen bekannt ist oder vermutet wird, dass sie für den Menschen schädlich sind. HAPs werden in vielen Werftbetrieben wie Gießereien und Galvanikbetrieben hergestellt, die Chrom und andere metallische Verbindungen abgeben können.

Einige VOCs, wie Naphtha und Alkohol, die als Lösungsmittel für Farben, Verdünner und Reinigungsmittel sowie viele Leime und Klebstoffe verwendet werden, sind keine HAPs. Andere Lösungsmittel, die hauptsächlich in Lackiervorgängen verwendet werden, wie Xylol und Toluol, sowie mehrere chlorierte Verbindungen, die am häufigsten als Lösungsmittel und Reinigungsmittel verwendet werden, insbesondere Trichlorethylen, Methylenchlorid und 1,1,1-Trichlorethan, sind HAPs.

Wasserqualität

Da Schiffe und Boote auf Wasserstraßen gebaut werden, müssen Werften die Wasserqualitätskriterien ihrer von der Regierung ausgestellten Genehmigungen erfüllen, bevor sie Industrieabwässer in die angrenzenden Gewässer einleiten. Die meisten US-Werften haben beispielsweise ein Programm mit dem Namen „Best Management Practices“ (BMPs) eingeführt, das als eine große Sammlung von Kontrolltechnologien gilt, um Werften dabei zu helfen, die Löschanforderungen ihrer Genehmigungen zu erfüllen.

Eine weitere Steuerungstechnologie, die in Werften mit Grabungsdocks verwendet wird, ist a Damm und Leitblech System. Der Damm verhindert, dass die Feststoffe in den Sumpf gelangen und in die angrenzenden Gewässer gepumpt werden. Das Leitblechsystem hält Öl und schwimmende Fremdkörper aus dem Sumpf fern.

Viele Werftgenehmigungen wurden kürzlich um die Überwachung von Regenwasser erweitert. Die Einrichtungen müssen über einen Plan zur Verhinderung der Verschmutzung durch Regenwasser verfügen, der verschiedene Steuerungstechnologien implementiert, um zu verhindern, dass Schadstoffe bei Regen in das angrenzende Wasser gelangen.

Auch viele Schiffs- und Bootsbaubetriebe werden einen Teil ihrer Industrieabwässer in die Kanalisation einleiten. Diese Einrichtungen müssen die Wasserqualitätskriterien ihrer örtlichen Abwasservorschriften erfüllen, wenn sie in die Kanalisation einleiten. Einige Werften bauen ihre eigenen Vorbehandlungsanlagen, die so ausgelegt sind, dass sie die örtlichen Wasserqualitätskriterien erfüllen. Üblicherweise gibt es zwei verschiedene Arten von Vorbehandlungsanlagen. Eine Vorbehandlungsanlage ist hauptsächlich dafür ausgelegt, toxische Metalle aus Industrieabwässern zu entfernen, und die zweite Art von Vorbehandlungsanlage ist hauptsächlich dafür ausgelegt, Erdölprodukte aus dem Abwasser zu entfernen.

Waste Management

Verschiedene Segmente des Schiffbauprozesses produzieren ihre eigenen Arten von Abfällen, die gemäß den Vorschriften entsorgt werden müssen. Das Schneiden und Formen von Stahl erzeugt Abfälle wie Metallschrott beim Schneiden und Formen von Stahlplatten, Farbe und Lösungsmittel beim Beschichten des Stahls und verbrauchtes Schleifmittel beim Entfernen von Oxidation und unerwünschten Beschichtungen. Altmetall stellt keine inhärente Umweltgefährdung dar und kann recycelt werden. Farb- und Lösungsmittelabfälle sind jedoch brennbar, und verbrauchtes Schleifmittel kann abhängig von den Eigenschaften der unerwünschten Beschichtung giftig sein.

Wenn der Stahl zu Modulen verarbeitet wird, werden Rohrleitungen hinzugefügt. Bei der Vorbereitung der Verrohrung der Module fallen Abfälle wie säure- und ätzende Abwässer aus der Rohrreinigung an. Dieses Abwasser erfordert eine spezielle Behandlung, um seine korrosiven Eigenschaften und Verunreinigungen wie Öl und Schmutz zu entfernen.

Parallel zur Stahlfertigung werden Elektro-, Maschinen-, Rohrleitungs- und Lüftungskomponenten für die Ausrüstungsphase des Schiffsbaus vorbereitet. Diese Vorgänge erzeugen Abfälle wie Metallschneideschmierstoffe und Kühlmittel, Entfettungsmittel und Galvanikabwässer. Metallzerspanende Schmiermittel und Kühlmittel sowie Entfetter müssen behandelt werden, um Schmutz und Öle vor dem Ablassen des Wassers zu entfernen. Galvanikabwässer sind giftig und können Cyanidverbindungen enthalten, die einer besonderen Behandlung bedürfen.

Reparaturbedürftige Schiffe müssen in der Regel Abfälle entladen, die während der Schiffsreise angefallen sind. Bilgeabwässer müssen behandelt werden, um Ölverunreinigungen zu entfernen. Sanitärabwässer müssen in ein Abwassersystem eingeleitet werden, wo sie einer biologischen Behandlung unterzogen werden. Sogar Müll und Abfälle können einer Sonderbehandlung unterzogen werden, um Vorschriften zu erfüllen, die die Einschleppung fremder Pflanzen und Tiere verhindern.

 

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Sonntag, Februar 27 2011 06: 41

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Alle Gummiprodukte beginnen als „Gummimischung“. Kautschukmischungen beginnen mit einem Kautschukpolymer, entweder natürlichem oder einem der vielen synthetischen Polymere, Füllstoffen, Weichmachern, Antioxidantien, Prozesshilfsmitteln, Aktivatoren, Beschleunigern und Härtern. Viele der chemischen Inhaltsstoffe sind als gefährliche oder giftige Chemikalien eingestuft, und einige können als Karzinogene aufgeführt sein. Die Handhabung und Verarbeitung dieser Chemikalien wirft sowohl Umwelt- als auch Sicherheitsbedenken auf.

Gefährlicher Abfall

Belüftungssysteme und Staubsammler sind für Arbeiter erforderlich, die die Kautschukchemikalien handhaben und wiegen, und für Arbeiter, die die unvulkanisierte Kautschukmischung mischen und verarbeiten. Auch für diese Arbeitnehmer kann eine persönliche Schutzausrüstung erforderlich sein. Das in den Entstaubern gesammelte Material muss daraufhin untersucht werden, ob es sich um gefährlichen Abfall handelt. Es wäre ein gefährlicher Abfall, wenn er reaktiv, ätzend oder brennbar ist oder Chemikalien enthält, die als gefährlicher Abfall aufgeführt sind.

Gefährliche Abfälle müssen auf einem Manifest aufgeführt und zur Entsorgung an eine Sonderabfalldeponie geschickt werden. Ungefährliche Abfälle können je nach geltenden Umweltvorschriften auf örtlichen geordneten Deponien verbracht werden oder müssen möglicherweise auf einer industriellen Deponie verbracht werden.

Air Pollution

Einige Gummiprodukte erfordern im Herstellungsprozess eine Anwendung von Gummizement. Kautschukzemente werden durch Mischen der unvulkanisierten Kautschukmischung mit einem Lösungsmittel hergestellt. Die in diesem Prozess verwendeten Lösungsmittel werden üblicherweise als flüchtige organische Verbindungen (VOCs) klassifiziert. Prozesse, die VOCs verwenden, müssen über eine Art von Emissionskontrollausrüstung verfügen. Diese Ausrüstung kann ein Lösungsmittelrückgewinnungssystem oder eine thermische Oxidationsvorrichtung sein. Eine thermische Oxidationsanlage ist ein Verbrennungssystem, das die VOCs durch Verbrennung zerstört und normalerweise einen Brennstoffzusatz wie Erdgas erfordert. Ohne Emissionskontrollausrüstung können die VOCs Gesundheitsprobleme in der Fabrik und in der Gemeinde verursachen. Wenn die VOCs photochemisch reaktiv sind, wirken sie sich auf die Ozonschicht aus.

Wenn Gummiteile ausgehärtet werden und das Aushärtegefäß geöffnet wird, strömen Aushärtedämpfe aus dem Gefäß und aus dem Gummiteil. Diese Dämpfe treten in Form von Rauch, Dampf oder beidem auf. Aushärtungsdämpfe können nicht umgesetzte Chemikalien, Weichmacher, Formschmierstoffe und andere Materialien in die Atmosphäre tragen. Emissionskontrollen sind erforderlich.

Boden- und Wasserverschmutzung

Die Lagerung und Handhabung von VOCs muss mit äußerster Vorsicht erfolgen. In den vergangenen Jahren wurden VOCs in unterirdischen Lagertanks gelagert, was in einigen Fällen zu Lecks oder Verschüttungen führte. Lecks und/oder Verschüttungen rund um unterirdische Lagertanks führen im Allgemeinen zu Boden- und Grundwasserverunreinigungen, die eine teure Boden- und Grundwassersanierung auslösen. Die beste Wahl für die Lagerung sind oberirdische Tanks mit guter sekundärer Eindämmung zur Vermeidung von Verschüttungen.

Gummiabfälle

Jeder Fertigungsprozess hat Prozess- und Fertigwarenausschuss. Ein Teil des Prozessabfalls kann im vorgesehenen Produkt oder anderen Produktprozessen wiederverarbeitet werden. Ist der Kautschuk jedoch einmal ausgehärtet oder vulkanisiert, kann er nicht mehr weiterverarbeitet werden. Alle ausgehärteten Prozess- und Fertigwarenabfälle werden zu Abfallmaterial. Die Entsorgung von Alt- oder Abfallgummiprodukten ist zu einem weltweiten Problem geworden.

Jeder Haushalt und jedes Unternehmen auf der Welt verwendet irgendeine Art von Gummiprodukt. Die meisten Gummiprodukte werden als ungefährliche Materialien eingestuft und wären daher ungefährlicher Abfall. Gummiprodukte wie Reifen, Schläuche und andere schlauchförmige Produkte verursachen jedoch ein Umweltproblem in Bezug auf die Entsorgung nach ihrer Nutzungsdauer.

Reifen und Schlauchprodukte können nicht auf einer Deponie vergraben werden, da die Hohlräume Luft einschließen, wodurch die Produkte mit der Zeit an die Oberfläche steigen. Das Schreddern der Gummiprodukte beseitigt dieses Problem; das Schreddern erfordert jedoch eine spezielle Ausrüstung und ist sehr teuer.

Schwelende Reifenbrände können große Mengen an irritierendem Rauch erzeugen, der eine Vielzahl giftiger Chemikalien und Partikel enthalten kann.

Verbrennung von Altgummi

Eine der Möglichkeiten, Altgummiprodukte zu entsorgen und Altgummi aus den Herstellungsprozessen zu verarbeiten, ist die Verbrennung. Die Verbrennung scheint auf den ersten Blick die beste Lösung zur Entsorgung der zahlreichen „ausgedienten“ Gummiprodukte zu sein, die es heute auf der Welt gibt. Einige gummierzeugende Unternehmen haben die Verbrennung als Mittel zur Entsorgung von Altgummiteilen sowie von vulkanisiertem und unvulkanisiertem Kautschukverarbeitungsabfall in Betracht gezogen. Theoretisch könnte der Gummi verbrannt werden, um Dampf zu erzeugen, der in der Fabrik verwendet werden könnte.

Leider ist es nicht so einfach. Die Verbrennungsanlage muss so ausgelegt sein, dass sie Luftemissionen bewältigen kann, und würde höchstwahrscheinlich Wäscher erfordern, um solche Verunreinigungen wie Chlor zu entfernen. Chloremissionen würden im Allgemeinen aus der Verbrennung von Produkten und Schrott stammen, die Chloroprenpolymere enthalten. Die Wäscher erzeugen einen sauren Austrag, der möglicherweise vor dem Austrag neutralisiert werden muss.

Nahezu alle Gummimischungen enthalten irgendeine Art von Füllstoffen, entweder Ruße, Tone, Calciumcarbonate oder hydratisierte Silica-Verbindungen. Wenn diese Gummimischungen verbrannt werden, erzeugen sie Asche, die der Füllstoffbeladung in der Gummimischung entspricht. Die Asche wird entweder durch Nasswäscher oder Trockenwäscher gesammelt. Beide Methoden müssen vor der Entsorgung auf Schwermetalle analysiert werden. Nasswäscher produzieren höchstwahrscheinlich ein Abwasser, das 10 bis 50 ppm Zink enthält. So viel Zink, das in ein Abwassersystem eingeleitet wird, verursacht Probleme in der Kläranlage. In diesem Fall muss eine Aufbereitungsanlage zur Entfernung von Zink installiert werden. Dieses Behandlungssystem erzeugt dann einen zinkhaltigen Schlamm, der zur Entsorgung versandt werden muss.

Trockenwäscher erzeugen eine Asche, die zur Entsorgung gesammelt werden muss. Sowohl nasse als auch trockene Asche sind schwierig zu handhaben, und die Entsorgung kann ein Problem darstellen, da die meisten Deponien diese Art von Abfall nicht annehmen. Sowohl nasse als auch trockene Asche können sehr alkalisch sein, wenn die zu verbrennenden Gummimischungen stark mit Calciumcarbonat belastet sind.

Schließlich reicht die erzeugte Dampfmenge nicht aus, um die volle Menge zu liefern, die zum Betreiben einer Gummiherstellungsanlage erforderlich ist. Die Versorgung mit Altgummi ist uneinheitlich, und es werden derzeit Anstrengungen unternommen, um den Altgummi zu reduzieren, was die Kraftstoffversorgung verringern würde. Die Wartungskosten einer Verbrennungsanlage, die zum Verbrennen von Gummiabfällen und Gummiprodukten ausgelegt ist, sind ebenfalls sehr hoch.

Wenn alle diese Kosten berücksichtigt werden, kann die Verbrennung von Altgummi die am wenigsten kosteneffektive Entsorgungsmethode sein.

Fazit

Die vielleicht beste Lösung für Umwelt- und Gesundheitsbedenken im Zusammenhang mit der Herstellung von Gummiprodukten wäre eine gute technische Kontrolle für die Herstellung und Mischung von pulverförmigen Chemikalien, die in Gummimischungen verwendet werden, und Recyclingprogramme für alle unvulkanisierten und vulkanisierten Gummiabfälle und -produkte. Die in Staubabscheidersystemen gesammelten pulverförmigen Chemikalien könnten mit den geeigneten technischen Kontrollen wieder Gummimischungen zugesetzt werden, was die Deponierung dieser Chemikalien überflüssig machen würde.

Die Kontrolle der Umwelt- und Gesundheitsprobleme in der Gummiindustrie ist möglich, aber es wird nicht einfach oder kostenlos sein. Die mit der Kontrolle von Umwelt- und Gesundheitsproblemen verbundenen Kosten müssen zu den Kosten von Gummiprodukten hinzugerechnet werden.

 

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