Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International
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Panel 11<br />
Energy contents and CO 2 emissions in pipe production –<br />
Comparison of concrete with other materials<br />
Energieinhalte und CO 2 -Emissionen bei der Produktion von Rohren –<br />
Vergleich Beton mit anderen Werkstoff en<br />
Autoren<br />
Prof. Dr.-Ing. Eckehard Specht,<br />
Otto-von-Guericke-Universität<br />
Magdeburg<br />
eckehard.specht@ovgu.de<br />
Geb. 1952; Studium der<br />
Verfahrenstechnik an der TU<br />
Clausthal; seit 1993 Professor<br />
für Thermodynamik und Verbrennung<br />
an der Otto-von-Guericke-Universität<br />
Magdeburg;<br />
Hauptarbeitsgebiete: Hochtemperaturverfahrenstechnik,<br />
Prozesse in Industrieöfen.<br />
Dipl.-Ing. Nadine Lorenz,<br />
Otto-von-Guericke-Universität<br />
Magdeburg<br />
nadine.lorenz@ovgu.de<br />
Geb. 1982; 2002–2007 Studium<br />
der Verfahrenstechnik an<br />
der Otto-von-Guericke-Universität<br />
Magdeburg; seit 2007<br />
Wissenschaftliche Mitarbeiterin<br />
am Institut für Strömungstechnik<br />
und Thermodynamik<br />
an der Otto-von-Guericke-Universität<br />
Magdeburg.<br />
Introduction<br />
Cumulative balances are used for the assessment of energy<br />
consumption and CO 2 emissions in the production<br />
of pipes with diff erent materials. These balances do not<br />
only comprise the energy consumed in the actual production<br />
process but also the provision of energy sources and<br />
raw materials. They include the extraction, transport and<br />
processing of fossil fuels and raw materials. In addition,<br />
these balances also contain the energy consumption and<br />
CO 2 emissions of purchased products such as cement and<br />
steel, as well as the rubber used for sealing.<br />
Cumulative energy consumption and<br />
CO 2 emissions<br />
The values used in this article represent average data for<br />
the production of pipes manufactured in Germany. For<br />
the cumulative energy consumption of concrete pipes, a<br />
value of 0.69 MJ/kg was determined while CO 2 emissions<br />
amounted to up to 0.095 kg CO2 /kg. In cases of exceptionally<br />
high loads, reinforced concrete pipes are used. These<br />
pipes are produced with an equivalent steel structure,<br />
which is why energy consumption increases by 0.49 MJ/<br />
kg and thus amounts to 1.18 MJ/kg for reinforced<br />
concrete. Correspondingly, the CO 2 emissions go up to<br />
0.136 kg CO2 /kg. The cumulative energy consumption in<br />
the production of vitrifi ed clay pipes amounts to 7.18 MJ/<br />
kg with emissions of 0.419 kg CO2 /kg. For plastic pipes, energy<br />
consumption depends on the specifi c plastic material<br />
used and ranges from 57 to 69 MJ/kg. The associated CO 2<br />
emissions are in the range from 1.72 to 2.49 kg CO2 /kg. In<br />
comparison to the other materials, these values are signifi<br />
cantly higher. Fig. 1 shows the cumulative CO 2 emissions<br />
for the three materials, i.e. concrete, reinforced concrete<br />
and vitrifi ed clay. It becomes apparent that, for<br />
vitrifi ed clay, the CO 2 emissions of the fossil fuels account<br />
for the highest share (76%) whereas, for concrete, 54% of<br />
the CO 2 emissions result from limestone decomposition<br />
during cement production. The additional chemically in-<br />
Fig. 1 Specifi c CO emissions in the production of pipes.<br />
2<br />
Abb. 1 Spezifi sche Kohlendioxidemissionen bei der Herstellung<br />
von Rohren.<br />
| Proceedings 54 th BetonTage<br />
Einleitung<br />
Zur Beurteilung von Energieaufwänden und CO 2 -Emissionen<br />
bei der Herstellung von Rohren aus unterschiedlichen<br />
Werkstoff en dienen sog. kumulative Bilanzen. Diese<br />
berücksichtigen zusätzlich zum Energieaufwand des<br />
Herstellungsprozesses die Bereitstellung aller Energieträger<br />
und Materialien. Sie umfassen somit auch den<br />
Bergbau, Transport und die Aufbereitung der Energiestoffe<br />
und Rohstoff e. Außerdem beinhaltet die Bilanz den<br />
Energieaufwand und die Kohlendioxidemissionen zugekaufter<br />
Produkte wie Zement, Stahl und den Gummi für<br />
die Dichtungen.<br />
Kumulativer Energieaufwand und resultierende<br />
CO 2-Emissionen<br />
Die in diesem Beitrag verwendeten Daten repräsentieren<br />
mittlere Werte für die Produktionen und Werke für<br />
Deutschland. Für den kumulativen Energieaufwand wurde<br />
für die Herstellung von Betonrohren ein Wert von<br />
0,69 MJ/kg ermittelt, und es ergeben sich 0,095 kg CO2 /kg.<br />
Für Fälle starker Belastung der Rohre werden meist Stahlbetonrohre<br />
verwendet. Bei diesen Rohren wird bei der<br />
Herstellung ein entsprechendes Stahlgerüst verarbeitet.<br />
Der Energieaufwand erhöht sich somit um 0,49 MJ/kg<br />
und beträgt so für Stahlbeton 1,18 MJ/kg. Ebenso steigen<br />
die CO 2 -Emissionen auf 0,136 kg CO2 /kg. Der kumulative<br />
Energieaufwand bei der Produktion von Steinzeugrohren<br />
beträgt 7,18 MJ/kg. Es entstehen dabei 0,419 kg CO2 /kg. Für<br />
Kunststoff beträgt der Energieverbrauch je nach Kunststoff<br />
zwischen 57 und 69 MJ/kg und die dazugehörigen<br />
CO 2 -Emissionen liegen in einem Bereich von 1,72 und<br />
2,49 kg CO2 /kg. Im Vergleich zu den anderen Materialien<br />
sind die Werte deutlich höher. In der Abb. 1 sind die kumulativen<br />
CO 2 -Emissionen für die drei Werkstoff e Beton,<br />
Stahlbeton und Steinzeug aufgeschlüsselt. Beim Betrachten<br />
der Abb. 1 wird deutlich, dass bei Steinzeug die fossilen<br />
Brennstoff e mit 76 % den größten Anteil an den CO 2 -<br />
Emissionen ausmachen, während es bei Beton mit 54 %<br />
die Kalksteinentsäuerung ist. Die zusätzlichen chemisch<br />
bedingten CO 2 -Emissionen entstehen bei der Herstellung<br />
des Kalks aus Kalkstein (CaCO 3 CaO + CO 2 ) und müssen<br />
bei der Bilanzierung mit berücksichtigt werden. Des Weiteren<br />
ist erkennbar, dass bei der Herstellung der Stahlbetonrohre<br />
die Emissionen durch den verwendeten Stahl<br />
30 % der gesamten CO 2 -Emissionen ausmachen. Kohlendioxidemissionen<br />
aus der Stromerzeugung ergeben sich<br />
bei den Beton- und Stahlbetonrohren zu gleichen Anteilen<br />
aus dem Zement- und dem Herstellungswerk.<br />
Längenbezogener Energieaufwand und<br />
längenbezogene CO 2-Emissionen<br />
Da die unterschiedlichen Materialien hinsichtlich Energieaufwand<br />
und CO 2 -Emissionen nur am speziellen Produkt<br />
verglichen werden können, werden die Energieverbräuche<br />
und Emissionen auf die Rohrlänge bezogen. In<br />
<strong>BFT</strong> 02/2010