Task Group EnergyDie Studie der ZhongTai Chemical Co. Wurde gemeinsam mit der Xinjiang Academy of Environmental Protection Sciences (XJAEPS) als Teil von Cleaner Production Audits durchgeführt, die vom Xinjiang Department of Environmental Protection (XDEP) vorgeschrieben sind. Die Energie- und Massenflussanalyse der Zhong Tai Werke wurde mithilfe der Stoffstrombilanzierungs-Software Umberto® 5.5 durchgeführt. Im Zuge dessen wurden die chinesischen Partner in die Methode der umfassenden Energie- und Materialflussanalyse eingeführt; im Juli 2011 wurde eine deutsch-chinesische Kooperationsstelle zur Förderung der Effizienz in der Industrie etabliert.
Zusammen mit unseren Partnern von XJAEPS und dem Institut für Umweltwirtschaftsanalysen Heidelberg e. V. (IUWA), führten Wissenschaftler vom IFEU ein Clean Production Audit für Zhongtais Produktionsstätte in Midong, dem Huatai Industriepark, durch.
Es konnten hierbei 68 Optimierungsmöglichkeiten identifiziert werden, von denen die meisten auch umgesetzt wurden. Zum Beispiel soll die manuelle Sammlung der Quecksilberkatalysatoren nun eingestellt werden, Acetylen-Verluste konnten verringert werden und eine strengere Temperaturkontrolle wurde implementiert. Auch der Karbid- und Wasserverbrauch pro Einheit PVC konnte verringert werden. Diese Eingriffe führten in vielen Bereichen der Produktionskette zu einem geringeren Kühl- und Dampfbedarf und konnten erhebliche Einsparungen von jährlich 71 Millionen RMB (8.6 Millionen €) und 150.000 Tonnen CO2-Emissionen erzielen. Weitere Einsparungen sollen demnächst zusätzlich erreicht werden, indem der Verlust von Acetylen weiter verringert wird.
Im Projekt RECAST Urumqi konnten wir demonstrieren, dass die Massen- und Energieflussanalyse einer komplexen Industrieanlage ein hilfreiches Instrument ist, um technologische Optionen zur Verbesserung der Energieeffizienz und Umweltleistung von chinesischen Firmen zu visualisieren und zeigen, dass ein enormes Optimierungspotenzial bei den großen PVC-Produzenten liegt.
Modellierung des Acetylen-Flusses im Midong Werk mit Umberto® 5.5
Für die geplanten Kapazitätserweiterungen werden momentan zwei PVC-Produktionstechnologien berücksichtigt, das Erdöl-basierte Verfahren „Petroleum-to-Ethylen (PtE)“ mit Ethylen als Zwischenprodukt für die Produktion von Vinylchloridmonomer (VCM) und das kohlebasierte Karbid-Verfahren mit Acetylen als Zwischenprodukt. Zusätzlich dazu ist eine dritte kohlebasierte Produktionsmethode denkbar, welche jedoch noch nicht im großtechnisch umgesetzt ist: „Coal-to-Ethylene (CtE)“: die Kohlevergasung zur Gewinnung von Ethylen als Zwischenprodukt für die PVC-Produktion.
Ein erheblicher Vorteil von CtE und PtE gegenüber dem derzeit angewandten Karbid-Prozess ist die Vermeidung von Quecksilberkatalysatoren. Dieser Unterschied ist von großer Bedeutung, da für den Karbid-Prozess zum jetzigen Zeitpunkt noch keine quecksilberfreien Katalysatoren im großen Maßstab erhältlich sind. Es ist daher davon auszugehen, dass das schnelle Wachstum in der PVC-Industrie in China einen weiteren Quecksilberabbau erfordern wird.
Der Karbidprozess führt derzeit zur Emission von 12 Tonnen CO2-Äquivalente pro Tonne PVC, wenn die Produktion in Xinjiang stattfindet. Das ist um einen Faktor 3,8 höher als für PVC, das mit dem PtE-Prozess produziert wird. Würde hingegen CtE als Produktionsprozess etabliert, könnten immerhin 20% der CO2-Äq Emissionen im Vergleich zum derzeitigen Karbidprozess eingespart werden, die Emissionen wären jedoch weiterhin erheblich.
Unsere Analyse zeigt, dass sowohl die CO2-Reduktionsziele der Zentralregierung als auch die Reduktionsziele für Quecksilber erreicht werden können, wenn Xinjiangs PVC-Industrie vom Karbidprozess zum CtE-Prozess umrüsten würde. ZhongTai würde darüber hinaus weiterhin unabhängig von Rohstoff-Importen bleiben.
Um jedoch reelle Optionen zur Reduktion des Energiebedarfs und der Treibhausgasemissionen in der PVC-Industrie anbieten zu können, muss berücksichtigt werden, dass der Karbid-Prozess momentan der profitabelste Prozess ist. Es sind daher starke ökonomische Anreize oder Regularien vonnöten, um Investitionen in alternative Produktionsmethoden (PtE oder CtE) auszulösen. Eine Verbrauchsteuer auf Kohlenstoffemissionen und eine einheitliche Regelung zur Abschaffung von Quecksilberkatalysatoren wären hierfür geeignete Instrumente.
Alternative Prozesse der PVC-Produktion
CO2-Emissionen der unterschiedlichen PVC-Produktionsprozesse inChina, Xinjiang und Europa
Download eines 2-seitigen Informationsblattes zur Modellierung von ZhongTai
Download eines 2-seitigen Informationsblattes zu Quecksilber-Emissionen
Download des gemeinsamen clean production report (chinesische Version)
