Handbuch des Umweltschutzes und der Umweltschutztechnik: Band 2: Produktions- und produktintegrierter Umweltschutz PDF
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Handbuch des Umweltschutzes und der Umweltschutztechnik Springer Berlin Heidelberg New York Barcelona Budapest Hong Kong London Mailand Paris Santa Clara Singapur Tokio Heinz Brauer (Hrsg.) Handbuch des Umweltschutzes und der Um weltsch utztech ni k Band 2: Produktions- und produktintegrierter Umweltschutz Mit 523 Abbildungen und 134 Tabellen i Springer Professor Dr. h.c. multo Dr.-Ing. Heinz Brauer Technische UniversiHit Berlin Institut fUr Verfahrenstechnik StraBe des 17. Juni 135 10623 Berlin ISBN-13: 978-3-642-64616-4 Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Handbuch des Umweltschutzes und der Umweltschutztechnik / Heinz Brauer (Hrsg.). - Berlin; Heidelberg; New York: Springer. ISBN 978-3-&12-64616-4 NE: Brauer, Heinz [Hrsg.] Bd. 2. Produktions-und produktinte!!rierter Umweltschutz. - 1996 ISBN978-3-642-646164 e-ISBN-13: 978-3-642-60943-5 DOT: 10.1007/978-3-642-60943-5 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der VervieWiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Ver wertung, vorbehalten. Eine VervieWiltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechts gesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fas sung zuHissig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspfiichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1996 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB soJche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Fiir die Richtigkeit und Unbedenklichkeit der Angaben iiber den Umgang mit Chemikalien in Versuchsbeschreibungen und Synthesevorschriften iibernimmt der Verlagkeine Haftung. Der artige Informationen sind den Laboratoriumsvorschriften und den Hinweisen der Chemika lien-und Laborgeratehersteller und -Vertreiber zu entnehmen. Produktion: PRODUserv Springer Produktions-Gesellschaft, Berlin Herstellung: Christiane Messerschmidt, Leipzig Satz: Fotosatz-Service Kohler OHG, Wiirzburg SPIN 10102210 02/3020 - 5 43210 - Gedruckt auf saurefreiem Papier Autorenverzeich ni s Dipl.-Ing. Bernd Bader Universitat Stuttgart, Institut fUr KunststoffprUfung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Professor Dr.-Ing. Wilhelm Batel Peter-Joseph-Krahe-StrafSe 8, 38102 Braunschweig Dipl.-Ing. Holger Beddies Universitat Stuttgart, Institut fUr KunststoffprUfung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-Ing. Arnulf Bohnacker Universitat Stuttgart, Institut fUr KunststoffprUfung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dr. Jens Degett Novo Nordisk A/S, DK-2880 Bagsvaerd Dr.-Ing. Uwe Delpy Universitat Stuttgart, Institut fUr KunststoffprUfung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dr. Hans-Raimund Deppe Siemens AG, Bereich Halbleiter, BalanstraBe 73, 81541 MUnchen Dipl.-Ing. Gerrit Dombrowski TU Clausthal, Institut fUr Energieverfahrens-und Brennstofftechnik, AgricolastrafSe 4, 38678 Clausthal-Zellerfeld Professor Dr.-Ing. Peter Eyerer Universitat Stuttgart, Institut fUr KunststoffprUfung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Professor Dr.-Ing. Bernhard Gallenkemper Fachhochschule MUnster, Labor fUr Abfallwirtschaft, Postfach 3020, 48016 MUnster VI Autorenverzeichnis Dipl.-Ing. Klaus Gellenbeck Fachhochschule Miinster, Labor fUr Abfallwirtschaft, Postfach 3020, 48016 Miinster Professor Dr.-Ing. Eberhard Gock Technische Universitat Claus thai, Institut fUr Aufbereitung, AgricolastraBe 10, 38678 Clausthal-Zellerfeld Dipl.-Chem. Alois Grabsch Siemens AG, Bereich Halbleiter, WernerwerkstraBe 2, 93049 Regensburg Dr.-Ing. Hans Josef Haepp Daimler-Benz AG, Produktionsforschung und Umwelt (TEP), 70546 Stuttgart Dipl.-Ing. Matthias Harsch Universitat Stuttgart, Institut fiir Kunststoffpriifung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dr.-Ing. Jens Hesselbach Sinis-Verfahrenstechnik, 73265 Dettingen Dr.-Chern. Andreas Hoffmann Fa. Gummi-Hoffmann, 73230 Kirchheim Professor Dr.-Ing. Gerd Hoffmann Preussag Stahl AG, EisenhiittenstraBe 99, 38239 Salzgitter Professor Dr.-Ing. Rolf Jansen Universitat Dortmund, Fakultat fUr Maschinenbau, Fachgebiet Logistik Otto-Hahn-StraBe 18,44227 Dortmund Professor Dr. h.c. Dr.-Ing. RudolfJeschar Technische Universitat Clausthal, Institut fUr Energieverfahrens-und Brennstofftechnik, AgricolastraBe 4, 38678 Clausthal-Zellerfeld Dr. Hans-Joachim Jordening Technische Universitat Braunschweig, Institut fUr Technologie der Kohlenhydrate, Langer Kamp 5, 38106 Braunschweig Dr.-Ing. Jorg Kahler Technische Universitat Clausthal, Institut fUr Aufbereitung, AgricolastraBe 10, 38678 Claus thal-Zellerfeld Dipl.-Chem. Paul KaUer Siemens AG, Bereich Halbleiter, Otto-Hahn-Ring 6,81739 Miinchen Dipl.-Ing. Johannes KreiBig Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffpriifung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Autorenverzeichnis VII Dipl.-lng. Peter KUlpmann Universitat Dortmund, Fakultat fur Maschinenbau, Fachgebiet Logistik, Otto-Hahn-StraBe IS, 44227 Dortmund Dipl.-lng. Ronald Martins Universitat Stuttgart, Institut fur Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-lng. Ulrich Meyer Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart o. Univ.-Professor Dipl.-lng. Dr. Franz Moser Technische Universitat, Institut fur Verfahrenstechnik, Inffeldgasse 25, A-SOlO Graz Dr.-lng. Frank A. Muller GernotstraBe 19, 6466S Rimbach Dipl.-lng. Ingrid Pfleiderer Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-lng. Peter Pollet Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Professor Dr. Werner Pollmann Daimler-Benz AG, Produktionsforschung und Umwelt (TEP), 70546 Stuttgart Dipl.-lng. Dietmar Regener Fachhochschule Munster, Labor fur Abfallwirtschaft, Postfach 3020,48016 Munster Dr. Gerhard Roos Siemens AG, Bereich Halbleiter, Werner-WerkstraBe 2, 93049 Regensburg Dipl.-lng. Konrad Saur Universitat Stuttgart, Institut flir Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-lng. Joachim Schafer Universitat Stuttgart, Institut fur Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-lng. Andreas Schneider Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung, NobelstraBe 12,70569 Stuttgart Dipl.-lng. Harald Schonberger Carl-Frey-StraBe 3, 79288 Gottenheim VIII Autorenverzeichnis Dipl.-Ing. Manfred Schuckert Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffpriifung und Kunststoftkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dr.-Ing. Rolf Steinhilper Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung, NobelstraBe 12, 70569 Stuttgart Dr. Ole Terney Novo Nordisk AlS, DK-2880 Bagsvaerd Dr.-Ing. Volker Vogt Technische Universitat Clausthal, Institut fUr Aufbereitung, AgricolastraBe 10, 38678 Clausthal-Zellerfeld Dipl.-Ing. Kai Wagner Universitat Stuttgart, Institut fur Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Dipl.-Ing. Gotthard Walter Fachhochschule Munster, Labor fUr Abfallwirtschaft, Postfach 3020, 48016 Munster Professor Dr.-Ing. Karl-Ernst Wirth Universitat Nurnberg-Erlangen, Lehrstuhl fUr Mechanische Verfahrenstechnik, CauerstraBe 4,91058 Erlangen Professor Dr.-Ing. Marko Zlokarnik GrillparzerstraBe 58, A-80l0 Graz Dr.-Ing. Michael Ziirn Universitat Stuttgart, Institut fUr Kunststoffprufung und Kunststoffkunde, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart Vorwort Das letzte Jahrhundert des 2. Jahrtausends der christlichen Zeitrech nung geht zur Neige. Das 1. Jahrhundert des 3. Jahrtausends kundigt sieh an. AIle Anzeiehen deuten daraufhin, da6 sieh nicht nur die Jahr hundert -und Jahrtausendzahl andert, sondern die Menschheit in eine neue Ara geistiger Weltorientierung eintaucht. Die Welt der abge grenzten Regionen tritt in den Hintergrund menschliehen Tuns und Denkens. Der Mensch ist auf dem Weg, beides universal zu orientieren und zu verantworten. In der 1. Periode der Menschheitsgeschichte begab sich der Mensch freiwillig, Schutz und Hilfe erflehend, in das System der Theo zentrie. Die Gatter leiteten und bestimmten des Menschen Tun und Denken. In den verschiedenen Regionen der Welt bildeten sieh die gro6en Religionen aus. Die Theozentrie, haufig zur Theokratie aus gestaltet, etablierte sieh mit fester, aIle Aspekte menschlichen Daseins bestimmender Herrschaft. Mit der Renaissance beginnend schuf sieh der christliche europaische Mensch ein neues Weltbild. Die 2. Periode der Mensch heitsgeschichte nahm ihren Lauf. Mutig, aber mit einem kraftigen Schu6 Dberheblichkeit, setzte der Mensch dem theozentrischen sein neues, sein anthropozentrisches Weltbild entgegen. Er fand in der Bibel nicht nur die Berechtigung fur sein Denken und Handeln, son dern direkt den Auft rag, sieh die Welt untertan zu machen, die Welt zu beherrschen. Er setzte sich auf den Weltenthron, beherrschte und gestaltete die Welt allein nach seinen Bedurfnissen mit einer ihm unbegrenzt erscheinenden Herrschermacht. Aber als die Theozentrie uberwunden wurde, erkannte der Mensch im ausgehenden Jahrhundert, da6 er den Thron in der von ihm geschaffenen anthropozentrischen Welt, die zur egozentrischen entartet war, aufgeben mu6te. Die Welt der Anthropozentrie hat sich in rasch steigendem Ma6 zur anthropophoben Welt gewandelt. Der Mensch beginnt zu begreifen, da6 er nieht Beherrscher allen Lebens dieser Erde, sondern da6 er in dieser Welt Partner in der Gemeinschaft aller Lebewesen ist, und nur in dieser Form am Leben X Vorwort teilhaben kann. Er ist, dank seiner geistigen Krafte, seiner Kreativitat, dazu berufen, in Verantwortung fur alles Leben zu handeln und zu ge stalten. Das anthropozentrische wird yom physiozentrischen Weltbild uberwunden. In dieser neuen Periode der Menschheitsgeschichte wird der Mensch zum Trager des holophysischen Mandats. In der Verantwor tung fur alles Leben muB er die Natur mit ihrer immanenten Dynamik und somit die Welt, in die er hineingeboren ist, gestalterisch erhalten. Nur gestaltend kann der Mensch in dieser dynamischen Welt ein Gleichgewicht allen Lebens suchen und versuchen, es zu erhalten. In diesem Sinne ist Gestaltung der Welt zugleich Schutz der Umwelt, denn diese ist die Welt des Menschen, in der er lebt und wirkt. Der Homo fa ber besinnt sich dabei auf seine Verpflichtungen als Homo morales. Die auf 5 Bande angelegte Buchreihe solI hauptsachlich In genieuren und Naturwissenschaftlern deutlich machen, welche tech nischen Moglichkeiten sie bei der Gestaltung unserer dynamischen Welt, auch zu deren Schutz, zur Verfugung haben, urn Fehler zu kor rigieren, die der handelnde Mensch niemals ausschlieBen kann. Die Buchreihe ist wie folgt gegliedert: 1. Emissionen und ihre Wirkungen 2. Produktions-und Produktintegrierter Umweltschutz 3. Additiver Umweltschutz: Behandlung von Abluft und Abgasen 4. Additiver Umweltschutz: Behandlung von Abwassern 5. Sanierender Umweltschutz Der den Emissionen in Luft, Wasser und Boden sowie deren Wirkun gen gewidmete 1. Band schlieBt die medizinischen Probleme praktisch aus. In vorbereitenden Diskussionen stellte sich immer deutlicher her aus, daB diese Probleme weit grundlicher behandelt werden muss en, als in dies em Band mit seiner Zielsetzung moglich gewesen ware. Von besonders groBer Bedeutung ist der 2. Band, in dem der Produktions- und Produktintegrierte Umweltschutz behandelt werden. Der Produktionsintegrierte Umweltschutz zielt darauf hin, nur die Stoffe nach Quantitat und Qualitat in den ProduktionsprozeB einzuleiten, die fur das gewiinschte Zielprodukt direkt erforderlich sind. Jedes Zuviel an eingeleiteten Stoffen muB im ProzeBablauf zwangslaufig, in unveranderter sowie durch unerwiinschte oder unkontrollierbare Begleitprozesse wahrend der Stoff- und Energie umwandlungen, zur Produktion von Schadstoffen fuhren. Diese wer den am Ende des Prozesses teilweise emittiert oder erfordern zusatz liche Auf- und Verarbeitungsprozesse. Aber auch dann, wenn dem ProzeB nur die fur das Zielprodukt erforderlichen Rohstoffe zuge fuhrt werden, konnen durch Unvollkommenheiten einer chemischen und einer physikalischen Stoffumwandlung unerwiinschte Neben oder Begleitprodukte, somit auch Schadstoffe, produziert werden. Das Ziel des Produktionsintegrierten Umweltschutzes ist die groBtmogliche Vermeidung einer Einleitung und Produktion von Schad-
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