GIESSEREI-RUNDSCHAU 49 (2002) HEFT 1/2 Für Produktionsbereiche, bei denen sich die Produktionsbedingungenseit 1994 durch Verfahrensumstellungen, größere Veränderungenim Produktionsvolumen und Stilllegung oder Inbetriebnahmevon Betriebsanlagen stark verändert haben, aber keine aktuellenEmissionsmessberichte zur Verfügung standen, wurden dieaktuellen Schadstofffrachten geschätzt.Die Abschätzung erfolgte bei ausschließlicher Änderung des Produktionsvolumensdurch lineare Hochrechnung der alten Schadstofffrachten.Bei umfassenden Verfahrensumstellungen wurde durch Messungabgesicherter Schadstofffrachten technologisch vergleichbarer Produktionsbereichehinsichtlich der Tonnagen linear hochgerechnet.Die Daten der Emissionserhebung 1992–1994 wurden für jene Produktionsbereicheunverändert übernommen, bei denen es seit 1994weder anlagentechnisch noch vom Produktionsvolumen her nennenswerteÄnderungen gegeben hat, sofern keine neueren Messdatenzur Verfügung standen.3. ErgebnisseEmissionstabellenAbb. 1 zeigt als Beispiel die Emissionstabelle für die Staubfracht derLeichtmetallgießereien. In der Tabelle sind die Staubfrachten aus siebenProduktionsbereichen von 24 Gießereien aufgelistet. Die Summenfrachtensind für die einzelnen Produktionsbereiche, für die einzelnenBetriebe und für alle Leichtmetallgießereien zusammen angegeben.Schadstofffrachten in farbig hinterlegten Feldern wurden ausMesswerten errechnet. Von den angeführten Schadstofffrachtenkonnten 17 % an Hand aktueller Messdaten (grüne Felder) überarbeitetwerden. Die meisten Messdaten liegen für die Schmelzereienvor, die mit etwa 50 % auch den größten Beitrag zur Staubemissionder Leichtmetallgießereien liefern.Die Staubemissionen aus Leichtmetallgießereien sind vergleichsweiseniedrig, da der Großteil des Leichtmetallgusses im Druck- oder Kokillengusserzeugt wird. Im Jahr 2000 waren das 53 % bzw. 45 % derLeichtmetallgussproduktion [9]. Die Staubemissionen aus Druckgießereiensind praktisch vernachlässigbar und auch beim Kokillengusstreten, sofern keine kernintensive Produktion vorliegt, nur geringeStaubemissionen auf. Für die betroffenen Produktionsbereiche wurdedie Staubfracht in der Emissionstabelle daher mit Null angesetzt.Für die gesamte Staubemission aus allen Leichtmetallgießereien wurdeeine jährliche Schadstofffracht von 14.800 kg errechnet.BETRIEBEPutzereiKernmachereiAusleerstationPRODUKTIONSBEREICHESandaufbereitungSandregenerierungGieß- undSUMMEA 70 118 50 200 1.200 0 20 1.658B 120 44 250 50 200 300 0 964C 70 0 0 0 0 0 3.250 3.320D 112 0 0 0 1.115 0 0 1.227E 50 0 0 50 720 0 0 820F 30 0 0 0 1.057 0 0 1.087G 50 0 0 0 900 0 0 950H 50 0 0 0 160 0 0 210I 10 0 0 0 950 0 0 960J 20 40 312 40 20 100 0 532K 0 0 0 50 80 0 0 130L 10 0 0 0 2 0 0 12M 15 6 50 40 25 40 0 176N 115 25 80 40 35 15 0 310O 0 0 0 30 12 30 122 194P 15 3 15 15 65 15 0 128Q 22 0 0 0 70 0 0 92R 90 0 0 0 144 0 0 234S 50 50 100 50 45 50 2 347T 60 0 10 0 50 0 250 370U 10 50 20 20 20 20 0 140V 40 0 0 0 479 0 270 789W 50 0 0 0 40 0 0 90X 30 5 0 0 20 0 0 55Gesamtemission(kg/Jahr) 1.089 341 887 585 7.409 570 3.914 14.795KühlstreckeSchmelzereiFormereisonstige AnlagenÄhnliche Tabellen wurden bei den Stahl- und Eisengießereien undden Leichtmetallgießereien für alle untersuchten Luftschadstoffe erstellt.In ihrer Gesamtheit erlauben diese Tabellen einen recht gutenÜberblick über die Emissionen der Gießereianlagen.Gesamtemissionen der HauptluftschadstoffeEine Zusammenstellung der für die einzelnen Schadstoffe errechnetenGesamtemissionen ist in der Abb. 2 tabellarisch und in derAbb. 3 grafisch dargestellt. Die Tabelle enthält auch die Schadstofffrachtender vorangegangenen Erhebung 1992–1994 und gibt damitAuskunft über die zeitliche Entwicklung der Emissionen.Zunächst ist festzuhalten, dass es bei den Parametern Staub, denflüchtigen organischen Verbindungen, Kohlenstoffmonoxid und bei*) Es wurde die gleiche Schadstofffracht wie im Bezugszeitraum 1992–1994 angenommen.Abb. 2: Emittierte Schadstofffrachten (Tonnen/Jahr) der Gießerei-Industrie.Schwefeldioxid gelungen ist, trotz gestiegener Gussproduktion dieSchadstofffracht deutlich herabzusetzen. Nur bei den Stickstoffoxidenist ein geringfügiger Anstieg festzustellen. Die Emissionsreduktion istzum Teil auf die Umsetzung der Emissionsverordnung für Gießereienzurückzuführen, zum größeren Teil aber wohl auf die Weiterentwicklungder Produktionsanlagen in Richtung höherer Produktivität undgrößerer Umweltverträglichkeit. Leider haben zur Emissionsreduktionauch einige Betriebsschließungen, vor allem im Bereich der Stahl- undEisengießereien, beigetragen.Zu den einzelnen Luftschadstoffen ist Folgendes auszuführen:Staub:Die Gesamtstaubfracht der Gießereiindustrie konnte um 13,1 % von130 auf 113 Jahrestonnen reduziert werden. Davon entfallen 87Tonnen auf die Stahl- und Eisengießereien und 15 Tonnen auf dieLeichtmetallgießereien. Der größte Teil der Reduktion ist auf die Installationneuer Entstaubungsanlagen zurückzuführen, welche imZuge der Umsetzung der Gießereiverordnung vielfach erforderlichwar.Legende: Meßwerte aus dem Zeitraum 1992-1994 und 1996-2000Meßwerte aus dem Zeitraum 1996-2000Meßwerte aus dem Zeitraum 1992-1994Abgeschätzte SchadstoffrachtenAbb. 1: Emissionstabelle für die Staubfracht aus Leichtmetallgießereien.Abb. 3: Emittierte Schadstofffrachten (Tonnen/Jahr) der Gießerei-Industrie.4
HEFT 1/2 GIESSEREI-RUNDSCHAU 49 (2002)Bei den Stahl- und Eisengießereien wurden vor allem im BereichSchmelzerei erhebliche Verbesserungen erzielt.Die Staubemissionen aus Leichtmetallgießereien sind prozessbedingtwesentlich geringer als beim Eisenguss, da beim Druck- und Kokillengussmetallische Formen zum Einsatz kommen und beim LM-Sandgussdie thermische Belastung des Formstoffes wesentlich niedriger als beimEisenguss ist. Neben neuen Entstaubungsanlagen leistet der gestiegeneAnteil der Druckgießereien an der Leichtmetallgussproduktion sicherden bedeutsamsten Beitrag zur Verringerung des Staubausstoßes.In letzter Zeit wird in der Luftreinhaltung neben dem Gesamtstaubzunehmend der lufthygienisch bedeutsamere Feinstaubgehalt desemittierten Staubes berücksichtigt. Von besonderem Interesse sinddie Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser unter 10 µm,da sie in mittlere bis tiefe Bereiche der Lunge gelangen können. DieseStaubfraktion wird kurz als PM10 bezeichnet und entspricht etwadem aus dem Arbeitnehmerschutz schon lange bekannten Feinstaub.In der 2001 kundgemachten Novelle des Immissionsschutzgesetzes-Luft [4] werden erstmals Immissionsgrenzwerte für die PM10-Staubfraktionvorgeschrieben. Auch im Europäischen Schadstoffemissionsregister(EPER) sollen die PM10-Emissionen und nicht der Gesamtstauberhoben werden [8].Laut einer umfangreichen vom Bayerischen Landesamt für Umweltschutzin Auftrag gegebenen Studie liegt der PM10-Anteil des ausGießereianlagen emittierten Staubes, wie bei den meisten anderenEmittenten auch, zwischen 87 und 99 % [10]. Geht man von einemPM10-Anteil des Staubes von 90 % aus, so betragen die PM10-Emissionender Gießereiindustrie etwa 102 Jahrestonnen.Im Parameter Staub sind auch die Schwermetallemissionen ausGießereien inkludiert, da bis auf Zink, welches auch zu einem erheblichenAnteil dampfförmig emittiert wird, alle gießereirelevantenSchwermetallemissionen partikelförmig auftreten. Die Schadstofffrachtender Schwermetallemissionen wurden in der vorliegendenArbeit auch nicht überarbeitet, da für eine repräsentative Aktualisierungzu wenig neuere Daten zur Verfügung standen.Flüchtige organische Stoffe ohne Methan (NMVOC):Mit dem Summenparameter NMVOC werden sehr unterschiedlicheStoffe aus verschiedenen betrieblichen Quellen erfasst. Einige wichtigeEmissionsquellen sind: Organische Emissionen aus der Schmelzerei, meist verursachtdurch am chargierten Einsatzmaterial anhaftende Kühlschmierstoffrückständeoder durch organische Brennstoffrückstände. Gießgase von der Gieß- und Kühlstrecke. An dieser Stelle sei angemerkt,dass der organische Anteil der Gießgase zu etwa 50%aus Methan besteht [11]. Harz- und Lösemitteldämpfe aus der Formerei und/oder Kernmacherei Trennmitteldämpfe aus DruckgießereienGießereispezifische organische Luftschadstoffe sind beispielsweiseFormaldehyd, Phenol, Amine oder Furfurylalkohol. Für diese Verbindungensind in der Gießereiverordnung spezielle Grenzwerte festgesetzt.In ihrer Gesamtheit werden die organischen Stoffe zusätzlichdurch Grenzwerte für den Summenparameter „Gesamtkohlenstoff“begrenzt. Da der Gesamtkohlenstoff einer der am häufigsten gemessenenParameter ist, eignet er sich hervorragend zur Erfassung derGesamtemissionen.Die Gesamtfracht an organischen Stoffen wurde von 445 auf 370Jahrestonnen reduziert, das sind 16,9 %. Bei den Stahl- und Eisengießereiengingen die Emissionen von 236 t auf 227 t zurück, bei denLeichtmetallgießereien von 195 auf 129 Jahrestonnen.Bei der Emissionsreduktion wurden in erster Linie Verfahrensumstellungenforciert. Die Konzentrationen der organischen Stoffe in derAbluft sind meist gering, Abluftreinigungsanlagen für organische Stoffeverursachen aber in der Anschaffung und im Betrieb hohe Kostenund weisen zum Teil auch zusätzliche Emissionen (CO 2 , NO x ) undeinen erheblichen Energieverbrauch auf.Hinsichtlich der Emissionsreduktion sind folgende Verfahrensumstellungenwesentlich: Ersatz von Formstoffüberzügen auf alkoholischer Basis durch Systemeauf Wasserbasis Verfahrensoptimierung bei der Form- und KernherstellungOptimierung des Bindemittelverbrauchs, teilweiser Umstieg aufemissionsschwächere Kernherstellverfahren (z.B.: CO 2 -Verfahren).Die Gießereiindustrie unternimmt hier gemeinsam mit ihren Zulieferernerhebliche Anstrengungen, um umweltfreundlichere Verfahrenproduktionstauglich zu machen. Verbesserung der im Druckguss eingesetzten Trennmittel, Reduktiondes Trennmittelverbrauches durch Optimierung der SprühverfahrenVielfach wurden auch Abluftreinigungsanlagen für organische Stoffeinstalliert. Dabei handelte es sich meistens um Nachverbrennungsanlagenoder Abluftwäscher.Kohlenstoffmonoxid:Die Kohlenstoffmonoxidemissionen werden zum Großteil von denKupolofenanlagen und zu einem geringeren Teil von den Gieß- undKühlstrecken in den Stahl- und Eisengießereien verursacht. Die CO-Gesamtfracht konnte von 3.415 auf 2.184 Jahrestonnen, das sind36 %, verringert werden. Davon entfallen 2.086 t auf die Stahl- undEisengießereien und nur 66 t auf die Leichtmetallgießereien.Im Wesentlichen ist die gesamte Emissionsreduktion auf die Sanierungund Stilllegung von Kupolofenanlagen zurückzuführen.In den Leichtmetallgießereien sind die CO-Emissionen von 113 auf66 Jahrestonnen zurückgegangen, hauptsächlich durch den Einsatzverbesserter Brenneranlagen bei den Schmelzöfen.Stickstoffoxide:Im Gegensatz zu den anderen Luftschadstoffen zeigen die Emissionender Stickstoffoxide eine geringfügige Zunahme, allerdings auf sehrniedrigem Niveau. Sie haben von 45 auf 47 Jahrestonnen zugenommen.Davon entfallen 29 t auf die Stahl- und Eisengießereien und 17 tauf die Leichtmetallgießereien.Ein nicht unerheblicher Beitrag zu den NO x -Emissionen stammtdabei von Nachverbrennungsanlagen zur Abluftreinigung.Bei den Stahl- und Eisengießereien gab es trotz der Betriebsschließungenkeine größeren Änderungen am NO x -relevanten Anlagenbestand.Die Stickstoffoxidemissionen der Kupolöfen sind ja eher als geringeinzustufen.In den Leichtmetallgießereien hat die Zahl der gasbefeuertenSchmelzöfen deutlich zugenommen. Dass dieser Umstand bei derSchadstofffracht nicht stärker zum Tragen kommt, ist nur dem geringenNO x -Ausstoß dieser Öfen zuzuschreiben.Schwefeldioxid:Die Schwefeldioxidemissionen sind größtenteils dem Schmelzbetriebzuzuordnen. Die SO 2 -Gesamtfracht konnte von 35 auf 26 Jahrestonnenreduziert werden. Davon entfallen 25 t auf die Stahl- und Eisengießereienund eine Tonne auf die Leichtmetallgießereien.In den Leichtmetallgießereien spielt das Schwefeldioxid praktisch keineRolle mehr, da nur noch einige wenige Schmelzöfen mit Heizölextra leicht befeuert werden. Die meisten ölbefeuerten Schmelzöfenwurden auf Erdgas umgestellt. Die Fracht verringerte sich damit vonsechs auf eine Jahrestonne.EmissionsfaktorenNormiert man die berechneten Schadstofffrachten auf die produzierteGusstonnage, so erhält man Emissionsfaktoren als kg Schadstoffpro Tonne Guss. Solche Emissionsfaktoren werden meist zur Grobabschätzungvon Emissionen verwendet, sie sind darüber hinaus aberauch aussagekräftige Kennzahlen zur Bewertung der Umweltleistungvon Unternehmen.5