Verband der Chemischen Industrie e.V. (VCI)

Die Chlorchemie ist eine tragende Säule der Stoffwirtschaft in der chemischen Industrie - nicht nur hierzulande, sondern auch weltweit. Rund 60 Prozent des Umsatzes, den die deutsche Chemie erwirtschaftet, hängen direkt oder indirekt von chlorchemischen Verfahren ab. Für viele Produkte ist Chlor ein wichtiger Baustein im Produktionsprozess. Das gilt für Grundchemikalien genauso wie für hoch veredelte Produkte, auf die zum Beispiel die Informationstechnik oder die Medizin angewiesen sind.

In der Vergangenheit wurden bei einzelnen Prozessen und Produkten Auswirkungen auf die Umwelt nicht ausreichend erkannt oder berücksichtigt. Diese Probleme sind heute gelöst – zum Beispiel durch geschlossene Anlagentechnik, drastische Senkung von Emissionen, Einführung von Kreislaufsystemen bis hin zur Einstellung der Produktion.

Im Sinne von Responsible Care® und unserer Produktverantwortung arbeitet die chemische Industrie ständig daran, Emissionen ebenso wie den Stoff- und Energieeinsatz zu minimieren und gleichzeitig die Sicherheit und Nachhaltigkeit der Produkte weiter zu verbessern.

Nachfolgend haben wir eine Sammlung von Daten, Fakten und Argumenten zur Herstellung und Anwendung von Chlor zusammengestellt, die die Bedeutung und Zukunftsfähigkeit der Chemie mit Chlor darstellt. Sprechen Sie uns an, wenn Sie Fragen und Anregungen haben.

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Chlorchemie und nachhaltige Entwicklung

Im Auftrag der UN hat die "Brundtland-Kommission“ 1987 unter dem Titel "Our Common Future“ einen Bericht zur zukünftigen Entwicklung der Erde erarbeitet. Zentraler Gedanke war der Begriff der nachhaltigen Entwicklung (sustainable development). Seit der UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro im Jahr 1992 hat sich der Begriff zum Leitbild einer globalen Gesellschafts- und Umweltpolitik entwickelt. Der nachfolgende Weltgipfel 2002 in Johannesburg hat die Fortschritte der Umsetzung des Leitbildes in die praktische Politik der UN-Mitgliedsstaaten aufgezeigt. Für die globale Chloralkali-Industrie hat hierbei der World Chlorine Council (WCC) seine Beiträge und Fortschritte auf dem Weg zur Nachhaltigkeit aufgezeigt.

Als Nachhaltige Entwicklung bezeichnet man eine Politik (Konzept), die die gegenwärtigen Bedürfnisse der Menschheit erfüllt, ohne die Chancen zukünftiger Generationen und die Zukunft des Ökosystems Erde zu gefährden. Eine solche nachhaltige Wirtschaftsordnung als Langfristziel muss bei ihrer Umsetzung drei Grundforderungen berücksichtigen und diese verantwortungsvoll gegeneinander abwägen:

•die ökonomische Leistungsfähigkeit,

•die ökologische Verträglichkeit und

•die soziale Verantwortbarkeit

Aus diesen drei Grundforderungen leiten sich folgende Zielsetzungen ab:

•eine wettbewerbsfähige Wirtschaft,

•Ressourcenschonung (Rohstoffe, Energie, Abfälle, Nutzenseffizienz von Produkten),

•produktionsintegrierter Umweltschutz,

•eine auf Langlebigkeit, Recyclierbarkeit und Minimierung der Umweltauswirkung ausgelegte Produktentwicklung,

•Bereitstellung preisgünstiger Produkte,

•ein optimaler sozialer Nutzen zur Sicherung des Lebensstandards.

Von der Industrie wird mit Recht erwartet, dass sie zur Entwicklung dieser Zielsetzungen maßgeblich beiträgt. Die Forderungen eines nachhaltigen Wirtschaftssystems sind letztendlich politischer Natur. Deshalb benötigt die Wirtschaft klare, politisch abgestützte langfristige Zielsetzungen und ein umfassendes, gesellschaftlich akzeptiertes Wertesystem, um Produkt- und Prozessalternativen gegeneinander abwägen zu können.

Die Chemie erfüllt mit ihrer breiten Palette von Produkten eine Vielzahl von wichtigen gesellschaftlichen Bedürfnissen. Hierzu trägt die Chlorchemie, von der heute rund 60 Prozent des Umsatzes der chemischen Industrie direkt oder indirekt abhängen, im besonderen Maße bei. Sie ermöglicht die Herstellung vielfältiger Produkte von Arzneimitteln über Dünge- und Pflanzenschutzmittel bis hin zu Kunststoffen, Textilfasern, Farben sowie neuen Werkstoffen und bestimmt damit weite Bereiche unseres Lebens. Die Chemie hat, ohne dass uns dies bewusst ist, unseren heutigen Lebens- und Gesundheitsstandard und vor allem die heutige Lebenserwartung des Menschen erst ermöglicht. Dennoch steht gerade die Chemie, nicht zuletzt wegen der ihr eigenen innovativen Dynamik bei der Entwicklung neuer Produkte, im Kreuzfeuer der Kritik. Dies gilt auch für die Chlorchemie.

Die chemische Industrie sieht in der Chlorchemie eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Technologie, die mit dem Konzept einer nachhaltigen Entwicklung im Einklang steht und viele der gestellten Anforderungen bereits heute erfüllt.

Misst man die Chlorchemie an den oben definierten Zielsetzungen einer nachhaltigen Entwicklung, so ergibt sich folgendes Bild:

•Bei der Herstellung von Chlor und Natronlauge kommt als Rohstoff Kochsalz (NaCl) zum Einsatz, das in nahezu unerschöpflicher Menge in Salzlagerstätten und in den Weltmeeren vorhanden ist.

•In den Produktionsprozessen der Chlorchemie fallen Nebenprodukte an, deren Eigenschaften eine Verwendung und damit eine weitere Ressourcenschonung ermöglichen.

•Die zur elektrochemischen Spaltung von Kochsalz benötigte Energie kann prinzipiell durch Nutzung regenerativer Energie gewonnen werden, sofern die technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen existieren.

•Das Verfahren zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge, die so genannte Chloralkalielektrolyse, zeichnet sich nicht nur durch den nahezu vollständigen Umsatz aus, sondern ist mit seiner nebenproduktfreien Gewinnung der drei Wertprodukte Chlor, Natronlauge und Wasserstoff geradezu das Musterbeispiel für eine hocheffiziente Koppelproduktion.

•Natronlauge ist heute eine in vielen Industriebereichen unverzichtbare Basischemikalie. Eine alternative Gewinnung aus Natursoda ist verfahrenstechnisch und ökonomisch wenig sinnvoll.

•Bei der Herstellung von Chlor wird elektrische in chemische Energie umgewandelt. Diese gespeicherte Energie macht Chlor als Reaktionspartner in der chemischen Industrie besonders nützlich, zumal die Reaktionen mit hohen Ausbeuten und hohen Selektivitäten ablaufen, d. h. mehr gewolltes Produkt und weniger Nebenprodukte entstehen. Chlorchemische Reaktionen leisten damit im Sinne einer möglichst hohen Materialeffizienz einen bedeutenden Beitrag zur Ressourcenschonung.

•Ca. 70 Prozent des eingesetzten Chlors werden in den ersten Veredlungsstufen als Chlorwasserstoff oder Chlorid abgespalten und stehen prinzipiell einer Wiederverwendung im Chlorverbund zur Verfügung, sofern dies wirtschaftlich und technologisch sinnvoll ist.

Chlorierte organische Verbindungen liefern ein breites Spektrum gewünschter Eigenschaften. Es reicht von reaktiven Zwischenstufen (z. B. Phosgen, Epichlorhydrin) für weitere Synthesen bis zu Endprodukten, die durch ihre Recyclierbarkeit (PVC, CKW-Lösemittel) und Langlebigkeit (PVC, Chlorkautschuk) zu einem effektiven Stoffstrommanagement beitragen.

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Wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette

Als wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette der chemischen Industrie trägt die Chlorchemie durch Exporte von Basischemikalien und veredelten Produkten zur Sicherung des exportabhängigen Industriestandortes Deutschland und damit auch zur Sicherung unseres Lebensstandards bei.

Die Produkte der Chlorchemie, zum Beispiel:

•PVC für Fensterrahmen und Kanalrohre oder

•Polyurethane für die Wärmedämmung oder

•Polycarbonate für die Informationstechnik

bieten durch ihr günstiges Preis/Leistungsverhältnis und ihre Haltbarkeit ökonomische, ökologische und soziale Vorteile für die Gesellschaft.

Der Einsatz von Perchlorethylen (PER) in den geschlossenen Anlagen der chemischen Reinigungen trägt neben der Schonung der Textilien zur Hygiene bei. Die Ressource Wasser wird dabei nicht beansprucht. Belastetes Abwasser fällt nicht an.

Wollen wir die Herausforderungen einer sich in den nächsten 30 Jahren verdoppelnden Weltbevölkerung bestehen, wird eine erhebliche Produktionssteigerung an Nahrungsmitteln, Kleidung, Medikamenten und anderen existentiellen Gütern notwendig sein. Unter Einbeziehung der drei Grundforderungen

•ökonomische Leistungsfähigkeit,

•ökologische Verträglichkeit und

•soziale Verantwortbarkeit

kann die Chlorchemie einen wesentlichen Beitrag leisten.

Berücksichtigt man alle diese Aspekte, so geht die Forderung nach dem Ersatz bewährter Technologien wie der Chlorchemie, an den Zielsetzungen aller drei Elemente der Nachhaltigkeit vorbei. Sie ignoriert die ökologischen Fortschritte, die durch die Restrukturierung der Chlorchemie in den vergangenen 20 Jahren erreicht worden sind.

Die nachhaltige Entwicklung ist ein dynamischer gesellschaftspolitischer Prozess, dem sich die chemische Industrie und damit auch die Chlorchemie verpflichtet fühlen. Dies bedeutet, dass wir ständig unsere Prozesse verbessern. Die Besorgnisse der Gesellschaft müssen verstanden werden und zu angemessenen Handlungen führen, damit wir auch weiterhin die Bedürfnisse der Gesellschaft erfüllen können. Die deutsche chemische Industrie ist davon überzeugt, dass die Chlorchemie in weiten Bereichen bereits jetzt auf dem besten Wege ist, die Ziele einer nachhaltigen Entwicklung zu erfüllen. Als Teil der europäischen Chloralkali-Industrie haben wir uns verpflichtet, an einem Programm mit messbaren Zielen teilzunehmen. (s. Euro Chlor; www.eurochlor.org - Sustainability): Damit wollen wir unsere Leistungs- und Zukunftsfähigkeit unter Beweis stellen.

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Bedeutung der Chemie mit Chlor

Nutzen und Vorteile

Für die deutsche chemische Industrie ist das Element Chlor ein Schlüsselprodukt, mit dem etwa 60 Prozent ihres Umsatzes verbunden ist. Die große Bedeutung des Chlors beruht auf seinen vielfältigen Nutzenseigenschaften. Im Folgenden sind die zehn wichtigsten Vorteile dargestellt, die sich aus der Anwendung von Chlor und seinen Produkten ergeben. Die ersten sieben Beispiele gehen auf die chemische Produktion ein, die restlichen Beispiele beschreiben die Vorteile von Produkten aus der Chemie mit Chlor.

Häufiges Vorkommen

Chlor ist eines der am weitesten verbreiteten Elemente in der Natur. Es steht an 12. Stelle der Häufigkeit der Elemente, noch vor dem Kohlenstoff. In unterirdischen Lagern und in allen Weltmeeren ist Chlor in Form von Salzen in unerschöpflichen Mengen vorhanden. Der Vorrat von Steinsalz (Natriumchlorid) in den bisher bekannten weltweiten Lagerstätten beträgt schätzungsweise 3,7 Billionen Tonnen. Im Wasser der Weltmeere befinden sich etwa 50 Billiarden Tonnen Natriumchlorid in gelöster Form. Die Zahlen sprechen für sich: Salz ist ein Rohstoff, dessen Reserven auf absehbare Zeit nicht erschöpft sind (Jahresförderung: 200 Millionen Tonnen). Zum Vergleich: Die gesamten Vorräte an Erdöl in der Welt werden auf 135 Milliarden Tonnen geschätzt (Jahresförderung: 3,2 Milliarden Tonnen).

Gute Verfügbarkeit

Elementares Chlor wird in großtechnischem Maßstab seit Anfang des Jahrhunderts durch Elektrolyse von Steinsalz hergestellt. Dabei wird die Eigenschaft genutzt, dass sich Natriumchlorid in wässriger Lösung leicht mit Hilfe von Strom in die Elemente Chlor und Natrium trennen lässt. Natrium reagiert allerdings sofort mit Wasser weiter zu Natronlauge und Wasserstoff. So liefert die Elektrolyse von Steinsalz gleichzeitig drei der wichtigsten Grundstoffe für die chemische Produktion: Bei der Herstellung von 1 Tonne Chlor entstehen als Koppelprodukte 2,26 Tonnen Natronlauge (50prozentig) und 315 Kubikmeter Wasserstoff.

Vielseitige Reaktionsmöglichkeiten

Chlor ist nach Fluor das reaktionsfähigste aller nichtmetallischen Elemente. Es hat daher die Neigung, mit vielen anderen Elementen, vor allem Kohlenstoff und seinen Verbindungen, leicht Reaktionen einzugehen. Das gilt auch für die eher reaktionsträgen petrochemischen Grundstoffe. Die Energie zur Trennung der Kohlenstoff-Chlor-Bindung liegt in einer Größenordnung, die im Allgemeinen einen leichten Austausch gegen andere Elemente oder Gruppen erlaubt. So wird Chlor in vielen Fällen als Kuppler (Reagenz) eingesetzt, ohne selbst im gewünschten Endprodukt zu verbleiben. Auf diese Weise wird es möglich, Verbindungen zwischen Kohlenstoff und anderen reaktionsträgen Elementen herzustellen und funktionelle Gruppen in ein Molekül einzuführen.

Chlor ermöglicht es, eine Vielfalt unterschiedlicher Stoffgruppen aufzubauen, die auf anderem Weg heute nicht oder nur mit hohem Aufwand hergestellt werden können. Verbindungsklassen, wie zum Beispiel Chlorbenzole, Chlorphenole und Chlorbiphenyle, die wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung von

•Medikamenten,

•Pflanzenschutzmitteln,

•Farbstoffen und

•Desinfektionsmitteln

darstellen, sind so zugänglich geworden (siehe Chlorstammbaum).

Hohe Ausbeuten

Trotz der hohen Reaktivität entstehen chlorierte Verbindungen mit großer Selektivität. Das bedeutet, dass die Reaktionen mit guter Ausbeute an gewünschtem Produkt verlaufen. Dabei entstehen wenig Nebenprodukte und auch wenig Abfallstoffe. Wertvolle Rohstoffe können geschont werden.

Geringer Energiebedarf

Die hohe chemische Energie des Chlors und seiner Verbindungen ermöglicht, dass die Reaktionen oft schon bei Raumtemperatur stattfinden. Chlorchemische Verfahren benötigen deshalb nur wenig Energie. Die Ressourcen an Energieträgern werden geschont.

Chlor im Kreislauf

Viele organische Synthesen verlaufen über chlororganische Verbindungen. Diese entstehen durch Umsetzung von organischen Verbindungen mit Chlor (Chlorierung). In weiterführenden Syntheseschritten wird dieses Chlor häufig wieder abgespalten und fällt in vielen Fällen als Chlorwasserstoff oder dessen wässrige Lösung Salzsäure an.

Es gibt nun zwei Möglichkeiten der Verwertung: Entweder wird die Salzsäure selbst an anderer Stelle in der Produktion weiterverwendet oder mit Hilfe von Strom in ihre Bestandteile zerlegt. Bei dieser Elektrolyse entsteht wieder elementares Chlor, das erneut in den Produktionsprozess eingeht. Auf diese Weise wird Chlor im Kreislauf geführt und innerhalb des Werkszauns der chemischen Industrie gehalten. Die Ressource Steinsalz kann damit geschont werden.

Chlorhaltige Nebenprodukte aus Herstellungsverfahren können ebenfalls oft weiterverarbeitet werden und stellen Reaktionspartner für andere Produktionszweige dar.

Ein erheblicher Teil des im Laufe eines Jahres eingesetzten Chlors (ca. 40 %) verlässt die chemische Produktion in der Form, in der es eingesetzt wurde: als Chlorid in Wasser gelöst. Zum Teil wird dieses in unterirdischen Salzkavernen zurückgeführt, zum Teil über den Abwasserpfad in Gewässer eingeleitet. Letzteres trägt nur in geringem Maße zur Chloridfracht der Flüsse bei.

Langjährige Erfahrungen

Seit vielen Jahrzehnten hat die chemische Industrie Erfahrungen bei der Produktion und Verarbeitung von Chlor gesammelt. Das gilt gleichermaßen für das aus ihm hergestellte wichtige Zwischenprodukt Phosgen (COCl2). Das oberste Gebot im Umgang mit diesen gefährlichen Stoffen ist Sicherheit. Die langjährige und ständige Erweiterung des Wissens hat zu einem ausgefeilten Sicherheitssystem geführt. Es ist mit einem hohen technischen Reifegrad der Anlagen und der Transportsysteme verbunden. Das Sicherheitsbewusstsein der Mitarbeiter wird durch regelmäßige Schulungen immer wieder geschärft.

Ein Teil des Sicherheitskonzeptes besteht darin, dass Chlor und Phosgen am Produktionsort verarbeitet werden. Beim Chlor betrifft das 80 bis 90 Prozent der hergestellten Menge. Phosgen wird generell nur in der Menge produziert, die zur Weiterverarbeitung benötigt wird.

Der ständige Erfahrungsaustausch zwischen den Produzenten von Chlor und Phosgen gewährleistet, den aktuellen Sicherheitsstandard stetig weiter zu entwickeln.

Vielfältiger Nutzen von chlorfreien Endprodukten

Mit Hilfe von Chlor wird eine Vielzahl wichtiger Zwischenprodukte hergestellt, die dann in etwa zu 70 % zu chlorfreien und zu 30 % zu chlorhaltigen Endprodukten verarbeitet werden. Viele der chlorfreien Produkte sind nur über den Chlorweg zugänglich. Alle diese Stoffe haben ein vielfältiges Spektrum von Anwendungen, die aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind und einen wesentlichen Teil der heutigen Lebensqualität darstellen. Viele nützliche, aber auch lebensrettende Anwendungen sind überhaupt erst mit ihrer Entwicklung möglich geworden. Darüber hinaus haben sie gegenüber natürlichen Materialien oftmals technische und wirtschaftliche Vorteile.

Als chlorfreie Produkte finden zum Beispiel Polycarbonate, Polyurethane, Silicone und Silizium vielfältige Anwendungen. Sie wurden unter anderem entwickelt:

•zur Isolierung von Häusern und Kühlschränken,

•als Schaumstoffe für Sitzpolster und Matratzen,

•für Sportgeräte und den Automobilbau,

•als Material für Schuhsohlen,

•für Gehäuse von Computern und Elektrogeräten,

•als transparenter Glasersatz für Brillen und Treibhäuser,

•als Hauptbestandteil von CD's,

•als Werkstoff für die Medizin (z. B. Ersatz von Adern),

•als Dichtungsmassen und für Dialysatoren,

•für Solarzellen und die Mikroelektronik.

Auch Arznei- und Pflanzenschutzmittel sind oft nur über den Chlorweg herstellbar. Bekannte Beispiele für derartige Arzneimittel sind Antibiotika wie Penicilline.

Spezifische Wirkungen im Molekül

Chlor hat die Eigenschaft, bestimmten Molekülen spezifische Eigenschaften zu verleihen. Wenn also Chlor im Produkt verbleibt, ist dies beabsichtigt. Ohne Chlor würden diese Eigenschaften fehlen oder nur sehr viel geringer ausfallen. So beruhen die Vorzüge von Werkstoffen oftmals auf der Anwesenheit von Chlor im Molekül. Es verleiht ihnen zum Beispiel die Fähigkeit

•wetterbeständig,

•schwer entflammbar,

•stabil,

•selbstverlöschend,

•hitzebeständig oder

•langlebig

zu sein. Das bekannteste Beispiel eines solchen Werkstoffes ist der Kunststoff PVC.

Zahlreiche Arznei- und Pflanzenschutzmittel wirken nur deshalb so gut gegen Krankheitserreger und Schädlinge, weil sie Chlor enthalten. Viele dieser Produkte haben essentielle Bedeutung in der Medizin bzw. in der Ernährung. Im Pflanzenschutz ergeben sich durch die erhöhte Wirkung des chlorhaltigen Moleküls zum Beispiel geringere Aufwandmengen. Im medizinischen Bereich enthalten Mittel gegen Allergien, Pilzerkrankungen und hohen Blutdruck sowie Psychopharmaka und Desinfektionsmittel oftmals Chlor im Molekül.

Schutz vor Krankheiten

Chlor selbst und einige seiner Verbindungen verfügen über Desinfektions- und Oxidationseigenschaften. Sie töten Bakterien und andere Mikroorganismen im Wasser schnell ab. Dadurch haben sie eine große Bedeutung für die Behandlung von Trinkwasser und sind eine wesentliche Voraussetzung für die Gesundheit des Menschen. Seit fast 100 Jahren betrieben, hat die Trinkwasserchlorung in vielen Ländern der Erde zum Verschwinden der durch Trinkwasser hervorgerufenen Infektionskrankheiten, wie zum Beispiel der Cholera, beigetragen. Auch nach Jahrzehnten praktizierter Trinkwasserchlorung konnten bisher keine Zusammenhänge mit Krankheiten durch den Chloreinsatz nachgewiesen werden. Diese Tatsache wird auch von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) anerkannt.

Perspektiven

Chlorchemische Verfahren und ihre Produkte haben viele Vorteile, aber auch Nachteile. In den Verfahren können unerwünschte Nebenprodukte wie Dioxine und andere hochchlorierte Verbindungen wie Hexachlorbenzol gebildet werden, deren unsachgemäße Entsorgung zu Umweltbelastungen führen kann.

Produkte der Chlorchemie können in der Umwelt langlebig sein und sich anreichern mit nachteiligen Folgen für Fauna und Flora. Beispiele sind: FCKW-Ozonloch, Anreicherung chlorhaltiger Stoffe wie DDT und PCB in Lebewesen. Bei diesen Problemkreisen haben Industrie und Politik bereits vor langer Zeit reagiert und Verbesserungen bzw. Lösungen herbeigeführt.

Die Vor- und Nachteile der Chemie mit Chlor lassen sich nicht einfach addieren und gegeneinander aufrechnen. In der Beantwortung heute noch offener Bewertungsfragen wird die chemische Industrie ihren Beitrag leisten. Sie hat sich dazu verpflichtet, die Grundsätze einer nachhaltigen Entwicklung (Sustainable Development) in die Tat umzusetzen. (s. a. Euro Chlor; www.eurochlor.org - Sustainability).

Dabei stehen geringstmöglicher Rohstoff- und Energieeinsatz und minimale Emissionen und Abfälle sowie sichere Produkte im Vordergrund. Die Vorteile und Eigenschaften des Chlors und seiner Verbindungen tragen mit dazu bei, dieses Ziel zu erreichen.

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Chlorstammbaum

Abbildung 1: Chlorstammbaum

Rund 60 Prozent des Umsatzes der Chemischen Industrie sind direkt oder indirekt von der Chemie mit Chlor abhängig. Eine Vielzahl von Produkten aus dem täglichen Leben – ob chlorhaltig oder chlorfrei – wird mit Hilfe dieses Elementes hergestellt. Der Chlorstammbaum zeigt solche Beispiele auf. Er wurde vom World Chlorine Council (www.worldchlorine.com) erarbeitet und ins Deutsche übersetzt. Die Graphik kann beim Verband der Chemischen Industrie als Poster (Maße: 77x61cm) bestellt werden.

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Verfahren

Verfahren der Chlorproduktion

Über 100 Jahre Entwicklung der industriellen Herstellung von Chlor

Seit Beginn der industriellen Chemie-Produktion zählen Chlor und Natronlauge zu den wichtigsten Roh- und Einsatzstoffen für die unterschiedlichsten Produktionszweige. Bereits seit über 100 Jahren werden für die Herstellung der beiden Koppelprodukte nahezu ausschließlich elektrochemische Verfahren – die Alkalichlorid-Elektrolysen - angewendet. Die rasche weltweite Ausbreitung und Weiterentwicklung der Verfahren bis in die Gegenwart ist durch eine laufende Optimierung der einzelnen Verfahrensschritte gemäß ökonomischer und ökologischer Anforderungen geprägt

Abbildung 2: Chlorkapazität der Welt (2003)

Weitere für die Herstellung von Chlor auch in Frage kommende Verfahren sind die Salzsäure-Elektrolyse, die Schmelzflusselektrolyse von Kochsalz und die oxidativen Verfahren, wie der Deacon-Prozess. Diese können jedoch nur unter besonderen lokalen Voraussetzungen großtechnisch realisiert werden und sind - mit Ausnahme der Salzsäureelektrolyse - von untergeordneter Bedeutung.

Technische Grundlagen der Alkalichlorid-Elektrolyse

Das Grundprinzip der Alkalichlorid-Elektrolyse ist die elektrochemische Spaltung von wässrigen Alkalichloridlösungen in die Koppelprodukte Chlorgas, Alkalilaugen und Wasserstoffgas. In einer gesättigten Kochsalzlösung liegen in hoher Konzentration Na+ und Cl- -Ionen vor. Unter den Bedingungen der technischen Elektrolyse werden diese Ionen durch Anlegen von Gleichspannung (3 – 4,5 V) an Elektroden entladen.

Die Elektrolyse von NaCl-Lösung verläuft somit nach folgender Brutto-Reaktionsgleichung:

Die anfallenden sehr reaktiven Produkte Chlor und Wasserstoff lassen sich technisch nur gewinnen, wenn sie bei ihrer Bildung räumlich voneinander getrennt sind, weil sonst explosive Reaktionen erfolgen. Für diesen Zweck sind drei unterschiedliche Verfahren entwickelt worden, das Membran-, das Diaphragma- und das Amalgam-Verfahren.

An den Anoden werden in allen Fällen Chloridionen entladen:

Beim Membranverfahren trennt eine nur für Na+ - Ionen und ihre Hydrathülle durchlässige Kationen-Austauschermembran den Anoden- und Kathodenraum voneinander. An der Kathode wird Wasser zersetzt:

Membramverfahren

Lösestation und Reinigung

Abbildung 3: Alkalichlorid-Elektrolyse: Membranverfahren

Die OH--Ionen bilden mit den Na+ -Ionen eine ca. 33%ige reine Natronlauge (Abb. 3 Membranverfahren)

Beim Diaphragmaverfahren tritt an die Stelle der Membran eine hydraulisch durchlässige Trennschicht, das Diaphragma. Durch den hydraulischen Fluss der chloridhaltigen Sole vom Anoden- in den Kathodenraum durch das Diaphragma hindurch wird die Rückwanderung von OH- -Ionen in den Anodenraum verhindert. Der Kathodenprozess gleicht dem des Membranverfahrens. Die aus dem Kathodenraum ablaufende Zellenlauge enthält ca. 12% NaOH und 18% NaCl, sie muss durch Eindampfung auf 50% NaOH aufkonzentriert werden, wobei der NaCl-Gehalt auf 1% absinkt (Abb. 4 Diaphragmaverfahren)

Diaphragmaverfahren

Lösestation und Reinigung

Abbildung 4: Alkalichlorid-Elektrolyse: Diaphragmaverfahren

Beim Amalgamverfahren wird in der Elektrolysezelle an der Quecksilberfließkathode Natrium abgeschieden, das sich mit dem Quecksilber zum Amalgam verbindet und aus der Zelle herausgeleitet wird:

In einem getrennten Reaktor, dem Zersetzer, reagiert das Natriumamalgam mit Wasser unter Bildung von 50%iger, reiner Natronlauge, Wasserstoffgas und Quecksilber, welches in die Elektrolysezelle zurückgeführt wird:

Amalgamverfahren

Lösestation und Reinigung

Abbildung 5: Alkalichlorid-Elektrolyse: Amalgamverfahren

Bei allen drei Verfahren entstehen unter Einsatz von 2,5 bis 3,6 MWh elektrischer Energie 1000 kg Chlorgas, 1130 kg Natronlauge (100 %) und 315 m³ Wasserstoffgas.

Der Rohstoff der Natriumchlorid-Elektrolyse, das Kochsalz, wird entweder in fester Form als Steinsalz, Siedesalz oder Meersalz eingesetzt oder durch Solung von Salzlagerstätten gewonnen.

Abbildung 6: Zellensaal

Abbildung 7: Vergleich der drei Alkalichlorid-Elektrolyseverfahren

Technologiewandel der Chloralkali-Elektrolyse

Die erste Chloralkali-Elektrolyse wurde in Deutschland bereits 1890 in Betrieb genommen. Das Verfahren basierte auf dem Prinzip der Diaphragma-Zelle.

Parallel zu den ersten Diaphragma-Zellen wurde zu dieser Zeit auch das Amalgamverfahren in den USA und Europa eingeführt. Bereits um 1900 waren weltweit insgesamt ca. 25 Anlagen nach beiden Verfahren in Betrieb. Beide Verfahrensprinzipien werden noch heute angewendet. Um 1980 verteilte sich die Chlorproduktion weltweit etwa gleichmäßig auf beide Verfahren.

Diese beiden Verfahren sind stetig fortentwickelt und verbessert worden, zunächst aus ökonomischen Zwängen und in den letzten Jahrzehnten zusätzlich auch durch die ökologischen Anforderungen.

Entwicklung der Alkalichlorid -Elektrolyse unter ökonomischen Randbedingungen

Etwa 50 % der Herstellkosten der Chlorproduktion entfallen auf den Rohstoff elektrischer Strom. Folglich besteht die wichtigste Aufgabe darin, den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten. Heute werden Stromausbeuten von über 96 % erreicht. Wesentlich dazu beigetragen haben Fortschritte in der Elektrotechnik, z. B. beim Gleichrichten des Stroms, durch verbesserte Mess- und Regeltechnik und auch Entwicklungen in der Werkstofftechnik.

Durch den Einsatz z. B. von aktivierten Titananoden anstelle der früher gebräuchlichen Graphitanoden sowie durch automatisierte Einstellung des Elektrodenabstands beim Amalgamverfahren konnte der spezifische Energieverbrauch in den vergangenen Jahrzehnten um bis zu 25 % abgesenkt werden.

Ökologische Problemfelder der Alkalichlorid-Elektrolyse

Beim Amalgamverfahren stehen die Quecksilber-Emissionen – trotz einer Absenkung der spezifischen Emissionen um über 97% seit 1977 (von 221 t auf 5,8 t Hg) in der Diskussion.

Abbildung 8: Quecksilber-Emissionen der Amalgam-Anlagen in Westeuropa

Beim Diaphragmaverfahren wird der Umgang mit Asbest am Arbeitsplatz kritisch bewertet. Das für die Diaphragmen verwendete Asbest wird seit Jahren ausschließlich in geschlossenen Anlagen gehandhabt, in denen es mit Polyethylenfasern vermischt und in Form einer wässrigen Suspension unmittelbar auf die Kathodeneinheit aufgebracht wird. Dadurch und durch organisatorische und technische Maßnahmen, die die Betriebszeit der Diaphragmen verlängert haben, konnten Asbestgehalte der Luft am Arbeitsplatz drastisch reduziert werden (< 1000 Faser pro m3). Die gebrauchten Diaphragmen werden – mit Zement verfestigt oder verglast – sicher entsorgt. Eine Gefährdung von Mitarbeitern oder Emissionen in die Umwelt kann somit weitgehend ausgeschlossen werden. An der Entwicklung asbestfreier Diaphragmen wird bereits seit den 70er Jahren gearbeitet, wobei ihr Einsatz im großtechnischen Maßstab erst in den letzten Jahren an besonderen Zelltypen erfolgreich war.

Das Membranverfahren - Stand der Technik der Alkalichlorid-Elektrolyse

Die öffentliche Diskussion der ökologischen Problematik von Amalgamverfahren und Asbestdiaphragmen hat zu Beginn der 70’er Jahre zur Entwicklung eines neuen Elektrolyse-Verfahrens geführt, das die grundsätzlichen Nachteile der klassischen Verfahren vermeidet. Es wurde eine perfluorierte Ionenaustauschermembran entwickelt, die den Anoden- und Kathodenraum trennen. Bereits 1975 konnten die ersten großtechnischen Elektrolysen mit Membranzellen in Betrieb genommen werden.

Weltweit wurde dieses neuartige Membran-Verfahren seitdem intensiv weiter entwickelt und optimiert.

Neben der Vermeidung der Problemstoffe Quecksilber und Asbest haben moderne Membrananlagen große Vorteile in ihrer Energieeffizienz bei der Herstellung von Chlor und Natronlauge. Das Membranverfahren gilt in Westeuropa als Stand der Technik. Neuanlagen werden daher nur noch in dieser Technikgebaut.

Die folgende Grafik zeigt die Anteile der verschiedenen Elektrolyseverfahren an der Gesamt-Chlorproduktion der Welt, in West-Europa und Nord-Amerika für das Jahr 2003.

Abbildung 9: Anteil der Elektrolyseverfahren an der Chlorproduktion (2003)

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Rückgang der Quecksilber-Emissionen bei der Chlorproduktion (2003)

In Westeuropa wurden im Jahr 2003 etwa 49 Prozent des erzeugten Chlors nach dem Amalgamverfahren hergestellt, das ein flüssiges Quecksilberband als Kathode benutzt. Der Grund für die Wahl dieses Verfahrens lag in der hohen Reinheit der hergestellten Produkte: sauerstoffarmes Chlorgas und praktisch chloridfrei anfallende Natronlauge.

Quecksilberfreie Alternativen sind das Diaphragmaverfahren, das die gewünschten Produkte in geringerer Qualität erzeugt, und das Membranverfahren, das für Neuanlagen der Stand der Technik ist. Die heute nur noch geringen Quecksilberemissionen der bestehenden Amalgamanlagen sind kein hinreichender Grund, die Forderung nach einer beschleunigten Umrüstung auf das quecksilberfreie Membran-Verfahren zu rechtfertigen.

Die deutsche Chlor-Alkali-Industrie hat bereits in den 70er Jahren ein gemeinsames Programm zur Reduktion der Quecksilberemissionen begonnen. Auf europäischer Ebene wurde vor mehr als 20 Jahren die Arbeitsgruppe GEST (Groupe d’Etude Stockage et Transport) gegründet, in der unter anderem technische Informationen zu Quecksilberrückhaltetechniken ausgetauscht werden. Die gemeinsam erarbeiteten Methoden und Leitlinien sowie analytischen Standards und Empfehlungen für den optimalen Umgang mit Quecksilber sind schriftlich in technischen Anleitungen für die Betreiber von Amalgamanlagen veröffentlicht worden. Beispiele sind:

•Anleitung für das Aufstellen einer Quecksilberbilanz in einer Elektrolyse,

•Handhabung von quecksilberkontaminiertem Material

•Quecksilberanalysen im Abwasser,

•Messung der Luftumwälzung und der Quecksilberkonzentration in Elektrolysezellensälen.

Die Fortschritte aller westeuropäischen Firmen werden jährlich erfasst. Der außerordentliche Erfolg des europäischen Reduktionsprogramms zeigt sich beim Vergleich der Daten der verschiedenen Emissionspfade von 1977 mit denen der Jahre 1992/1997 und 2003 (alle Angaben werden ausgedrückt in Gramm Quecksilber je Tonne installierter Chlorkapazität aller westeuropäischen Amalgamanlagen):

Quecksilberemission	Reduktion zwischen 1977 und 2003
Mit den Produkten (Cl2, NaOH, H2):	98 %
Mit dem Abwasser	99 %
Mit der Prozessabluft	98 %
Mit der Zellensaalabluft	87 %

Abbildung 10: Spezifische Quecksilber-Emissionen der Anlagen in Westeuropa (2005)

Die heutigen Emissionen der bestehenden Amalgamanlagen müssen im Zusammenhang mit anderen natürlichen und anthropogenen Emissionsquellen bewertet werden. Natürliche Emissionsquellen sind zum Beispiel Vulkane, Geysire, heiße Quellen, Verwitterung mineralischen Gesteins (Eintrag im Oberflächengewässer) und die Ozeane (Eintrag in die Atmosphäre). Vom Menschen verursachte Emissionsquellen sind die Verarbeitung von quecksilberhaltigen Erzen, Abfallverbrennungen, Verbrennung fossiler Energieträger - z. B. bei der Stromerzeugung - und die Verwendungen quecksilberhaltiger Produkte, die Goldgewinnung sowie eine Reihe von Produktionsprozessen wie die Chloralkali-Elektrolyse nach dem Amalgamverfahren.

Im Jahre 2003 betrug die Kapazität des Amalgamverfahrens in Westeuropa rund 5,5 Millionen Tonnen Chlor, für die sich eine Gesamtemission von rund 5,8 Tonnen Quecksilber ergab, gegenüber dem Jahr 1992 (26 t) eine Verminderung um rund 78 %.

Der Bericht des United Nation Umweltprogramms (UNEP)^[1] zur globalen Bewertung von Quecksilber vom Dezember 2002 schätzt die globalen Quecksilberemissionen in die Atmosphäre aus den wichtigsten anthropogenen Quellen für das Jahre 1995 auf ca. 2.200 bis 2.600 Tonnen (Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen, Nichteisenmetall-, Eisen- und Stahlerzeugung, die Zementproduktion, die Abfallverbrennung und die handwerkliche Goldgewinnung). Natürlich bedingte Freisetzungen werden mit 1.400 - 1.650 Tonnen pro Jahr beziffert. Verglichen mit diesen Zahlen ist der derzeitige Quecksilbereintrag der 45 westeuropäischen Amalgamanlagen in die Atmosphäre von ca. 5,8 t/a vergleichsweise gering.

Zusammenfassung

Die europäische Chlorindustrie hat mit umfangreichen Investitionen die Quecksilberemissionen so stark reduziert, dass von ihnen keine Gefahr, weder für die regionale noch für die globale Umwelt einschließlich der marinen Ökosysteme, ausgeht. Der derzeitige Eintrag aus Chloralkalielektrolysen macht nämlich nur einen kleinen Bruchteil des Quecksilbereintrags aus natürlichen Quellen aus. Die chemische Industrie wird daher die bestehenden Amalgam-Anlagen zur Herstellung von Chlor und Natronlauge weiter nutzen und im Rahmen ihrer wirtschaftlichen Möglichkeiten stufenweise bis zum Jahr 2020 stilllegen. Neue Chloralkali-Elektrolysen wird sie mit dem quecksilberfreien Membran-Verfahren errichten.

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Zukunft der Amalgam-Anlagen

Die Alkalichlorid-Elektrolyse zur Herstellung von Chlor, Alkalilauge und Wasserstoff erfolgt großtechnisch nach drei Verfahren:

•dem Amalgamverfahren,

•dem Diaphragmaverfahren,

•dem Membranverfahren.

In Deutschland besteht seit Ende 2003 eine Produktionskapazität von rund 4,4 Millionen Tonnen Chlor pro Jahr. Davon entfallen rund 1,2 Millionen Tonnen (27 Prozent) auf das Amalgamverfahren, 1,0 Millionen Tonnen (23 Prozent) auf das Diaphragmaverfahren und 2,2 Millionen Tonnen (50 Prozent) auf das Membranverfahren, dessen Entwicklung vor 40 Jahren begonnen wurde.

Von 1998 bis heute sind vor allem bei Erweiterungsvorhaben Umrüstungen der bestehenden Amalgamanlagen auf das Membranverfahren an neun Standorten erfolgt. Für die Produktion von Chlor und Natronlauge stellt heute das Membranverfahren die beste verfügbare Technik dar, die bei Neuanlagen eingesetzt wird. Für die Produktion von Spezialitäten wie Alkalialkoholate, Natriumdithionit sowie für hochreine Kalilauge ist demgegenüber das Amalgamverfahren unverzichtbar.

Emissionen drastisch reduziert

Das Amalgamverfahren steht wegen seiner Verwendung von Quecksilber-Kathoden und den dabei auftretenden Emissionen seit Jahren in der umweltpolitischen Kritik.

Seit Beginn der 70er Jahre - das Membranverfahren befand sich zu dieser Zeit noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium – wurden und werden die Umweltauswirkungen des Amalgamverfahrens - Hg-Einträge in die Umwelt - mit großem wirtschaftlichen Aufwand reduziert. Durch umfangreiche technische Maßnahmen konnten die Quecksilber-Emissionen der deutschen Anlagen über die Produkte, das Abwasser und die Abluft von 1972 (108,8 Tonnen) bis 2003 (1,2 Tonnen) um fast 99 Prozent reduziert werden.

Natürliche und anthropogene Quellen von Quecksilber

Natürliche Quellen für Quecksilber-Einträge in Wasser und Luft stellen Vulkane, Geysire und heiße Quellen, Auswaschungen verwitterter Gesteine (Oberflächenwässer) und die Ozeane dar. Anthropogene Quellen resultieren aus der Verarbeitung von Erzen und anderen mineralischen Rohstoffen, der Abfallverbrennung, der Verbrennung fossiler Energieträger und einer Reihe von Produktionsprozessen und Produkten. Eine globale Quecksilberbewertung des UN-Umweltprogramms vom Dezember 2002 schätzt die weltweiten atmosphärischen Quecksilberemissionen der wichtigsten anthropogenen Quellen für das Jahr 1995 auf etwa 2.200 - 2.600 Tonnen. Der jährliche Atmosphäreneintrag aus den natürlichen Quellen wird auf 1.400 - 1.650 Tonnen beziffert. Damit verglichen sind die heutigen Quecksilberemissionen aus den deutschen Chloralkali-Anlagen (ca. 1,2 Tonnen^[2]; weltweite Emissionen aus Amalgamanlagen geschätzt auf 87 Tonnen für 2000) als unbedeutend anzusehen.

OSPARCOM-Empfehlung überholt

Eines der Ziele der Oslo-Paris-Kommission (OSPARCOM) ist die Senkung der Quecksilber-Emissionen. PARCOM^[3] hat 1990 in seiner Entscheidung 90/3 u. a. empfohlen, alle Amalgam-Anlagen in Westeuropa aus Gründen des Umweltschutzes spätestens bis zum Jahr 2010 stillzulegen. Aus Sicht der chemischen Industrie stellen die deutschen Anlagen allerdings schon heute keinen ökologisch relevanten Faktor mehr dar (siehe oben). Eine Umrüstung auf das Membranverfahren würde zudem wegen der hohen Investitionskosten von etwa 500 - 600 Millionen € zu gravierenden regionalen wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen führen.^[4]

Das Umweltkonzept von Euro Chlor

Die deutschen Unternehmen unterstützen stattdessen das im Sinne von Responsible Care entwickelte alternative Umweltkonzept von Euro Chlor, der Organisation der europäischen Chloralkali-Industrie:

•Es werden keine neuen Amalgam-Anlagenkapazitäten mehr errichtet.

•Die Gesamtemission von Quecksilber in die Luft, in das Wasser und mit den Produkten wird in jedem westeuropäischen Land auf weniger als 1,0 Gramm pro Tonne Chlorkapazität als gewichteter Durchschnitt aller Anlagen bis Ende 2007 gesenkt. Das Emissionsminderungsprogramm wird auch nach 2007 fortgesetzt.

•Der Quecksilberbedarf bestehender Amalgamanlagen wird, wenn immer möglich, aus dem beim Rückbau von Amalgamkapazitäten anfallenden Quecksilbermetall gedeckt.

•Das beim Rückbau von Amalgamanlagen zurück gewonnene Quecksilbermetall wird an den Quecksilberproduzenten zurückgeführt. Damit werden entsprechende Neuproduktionen von Quecksilber und die damit verbundenen Emissionen vermieden.

•Alle Quecksilber enthaltenden Rückstände werden sicher deponiert.

•Durch Technologietransfer wird der erreichte hohe Umweltstandard anderen Ländern zugänglich gemacht.

•Die Amalgamanlagen zur Herstellung von Chlor und Natronlauge werden so bald als praktizierbar stillgelegt, bzw. umgerüstet, ein Prozess, der bis 2020 abgeschlossen sein soll.

Für die bestehenden Amalgam-Anlagen muss unter diesen Bedingungen der Bestandsschutz über das Jahr 2010 hinaus gewährleistet sein. Nur so ist sichergestellt, dass für die Betreiber der Anlagen ein ausreichender Anreiz vorhanden ist, das mit hohem wirtschaftlichen Aufwand erreichte niedrige Emissionsniveau zu halten und auch künftig alle Möglichkeiten wahrzunehmen, um es weiter zu senken. Alleingänge einzelner Länder im Sinne der seinerzeitigen PARCOM-Empfehlung wären vor diesem Hintergrund nicht zu verstehen. Sie wären ökologisch wirkungslos und sind ökonomisch schädlich.

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Herstellung von Spezialitäten (Alkoholate, Natriumdithionit, Alkalimetalle)

Alkoholate

Alkali-Alkoholate sind wichtige Einsatzstoffe für viele großtechnische Synthesen von hochveredelten Produkten wie

•Pharmaka,

•Pflanzenschutzmittel,

•Biodiesel,

•Aromen und Riechstoffe,

•Lacke,

•Speisefette und

•viele Feinchemikalien.

Amalgam-Verfahren

Alkoholate werden in Deutschland ausschließlich nach dem Amalgamverfahren hergestellt. Dabei erfolgt die Umsetzung der bei der Elektrolyse von Natrium- oder Kaliumchlorid erzeugten Amalgame mit Alkoholen wie zum Beispiel Methanol oder Ethanol. Die Alkoholate werden in hoher Reinheit erhalten (> 99,5 %).

Alternative Herstellungsverfahren

Beim Natriummetallverfahren wird das durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid gewonnene Metall mit Alkoholen zu Natriumalkoholaten umgesetzt. Wie bei der Amalgamelektrolyse entsteht bei der Schmelzflusselektrolyse Chlor als Koppelprodukt. Die Nachteile des Natriummetallverfahrens sind:

•Der Energieverbrauch ist etwa doppelt so hoch wie beim Amalgamverfahren. Er beträgt rund 4 Megawattstunden je Tonne Natriummethylat.

•Herstellung, Transport und Handhabung von flüssigem Natrium sind mit vergleichsweise hohen Risiken behaftet, was sehr teure Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht.

Aufgrund der genannten Nachteile hat das Verfahren nie eine größere Bedeutung erlangt.

Bei der Umsetzung von Alkalilaugen mit Alkoholen entsteht neben dem Alkoholat auch Wasser, das destillativ entfernt werden muss. Das Verfahren ist für Methanolate und Kalium-tert-butanolat zwar patentiert, wird aber technisch nicht angewendet. Die Nachteile gegenüber dem Amalgamverfahren:

•Geringere Reinheit der Produkte (maximal 98 %).

•Unverhältnismäßig hoher Energieverbrauch für die Entfernung des Wassers aus dem Reaktionsgemisch. Der Energieverbrauch zur Erzeugung von Natriummethylat nach dem Amalgamverfahren entspricht mit rund 2 Megawattstunden je Tonne Produkt dem von Natronlauge. Für die Herstellung von 1 Tonne 30 %iger Natriummethylatlösung aus Natronlauge und Methanol werden 13,7 Megawattstunden in Form von Dampf benötigt. Dies bedeutet einen zusätzlichen siebenfachen Energieeinsatz gegenüber dem Amalgamverfahren.

Membranverfahren nicht geeignet

Das Membranverfahren ist für neue Chloralkalielektrolysen zur Produktion von Natronlauge, Chlor und Wasserstoff Stand der Technik. Für die Erzeugung von Alkoholaten ist das Verfahren jedoch völlig ungeeignet, da für die Elektrolyse in wasserfreier alkoholischer Lösung keine geeigneten Membranen existieren. Weiterhin führt das im Anodenraum gebildete Chlor im alkoholischen Medium zu unkontrollierten Oxidationsreaktionen. Die dabei entstehenden Nebenprodukte sind aus Gründen des Gesundheitsschutzes und der Produktreinheit nicht akzeptabel.

Ökologische Bewertung des Amalgamverfahrens

Aus ökologischer Sicht sind beim Amalgamverfahren die Quecksilberemissionen von Bedeutung. Durch vielfältige Maßnahmen konnten trotz gestiegener Alkoholatproduktion die gesamten Emissionen - ermittelt aus den hierfür eingesetzten Amalgamelektrolysen in Deutschland - von 40 (1990) auf 28 Kilogramm pro Jahr in 2002 gesenkt werden. Im Vergleich mit den für Deutschland aus allen Quellen auf 31000 Kilogramm geschätzten atmosphärischen Quecksilberemissionen (UBA^[5]) - überwiegend aus der Verbrennung fossiler Energieträger - beläuft sich der Anteil aus der Alkoholatproduktion auf weniger als 0,1 Prozent.

Damit ist sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht das Amalgamverfahren das einzig sinnvolle Produktionsverfahren zur Herstellung der Alkoholate und entspricht dem Stand der Technik. Ein Ausstieg aus dem Amalgamverfahren würde zu einer Verlagerung der Alkoholatproduktion ins Ausland führen.

Natriumdithionit

Natriumdithionit (Hydrosulfit, Blankit) wird hauptsächlich in der Textilindustrie sowohl zum Bleichen als auch zum Färben mit Küpenfarbstoffen, in der Papierindustrie zum Bleichen von Holzschliff und zum Bleichen von Kaolin eingesetzt.

Es gibt mehrere Verfahren zur Herstellung von Natriumdithionit. Dabei wird immer der vierwertige Schwefel in Schwefeldioxid oder Sulfiten durch ein Reduktionsmittel in dreiwertigen Schwefel übergeführt.

Amalgamverfahren

In wässriger Lösung wird Natriumhydrogensulfit mit Natriumamalgam aus einer Chloralkalielektrolysezelle zu Natriumdithionit reduziert. Das natriumfreie Quecksilber wird in die Elektrolysezelle zurückgeführt und dort erneut mit Natrium beladen.

Das Produkt wird aus der Natriumdithionitlösung durch geeignete Kristallisationsverfahren gewonnen.

Zinkstaubverfahren

Eine wässrige Aufschlämmung von Zinkstaub wird mit flüssigem oder gasförmigem Schwefeldioxid zu Zinkdithionit umgesetzt. Durch Zugabe von Natronlauge oder Natriumkarbonat fällt man Zinkhydroxid oder –karbonat aus. Aus der Lösung wird das Natriumdithionit durch geeignete Verfahren auskristallisiert.

Formiatverfahren

Natriumformiat wird in 80 %-igem Methanol gelöst und unter Druck bei erhöhter Temperatur Schwefeldioxid und Natronlauge eingeleitet. Unter CO2-Entwicklung fällt kristallines Natriumdithionit aus der Lösung an.

Natriumtetrahydroborat-Verfahren

Eine wässrige alkalische Lösung von Natriumtetrahydroborat wird mit Schwefeldioxid und Natronlauge zur Bildung von Natriumdithionit versetzt.

Verfahrensvergleich

Weltweit beträgt die Kapazität für Natriumdithionit ca. 600.000 t/Jahr.

Hiervon entfallen 12 % auf das Amalgamverfahren. Zurzeit gibt es weltweit zwei Anwender, eine Firma in USA und in Europa die BASF.

Das Zinkstaubverfahren ist derzeit noch mit 11 % an der Weltkapazität beteiligt. Neue Anlagen nach diesem Verfahren werden nicht mehr gebaut, da die Herstellkosten hoch sind, Emissionsprobleme bestehen und das Koppelprodukt Zinkhydroxid nicht vermarktet werden kann.

Der Anteil des Formiatverfahrens von 55 % ist im Steigen begriffen. Neuanlagen werden wegen der guten Verfügbarkeit der Einsatzstoffe fast ausschließlich nach diesem Verfahren gebaut .Mitunter dient die Produktion von Natriumdithionit nach diesem Verfahren dazu, den Zwangsanfall von Natriumformiat bei der Polyol-Synthese wirtschaftlich zu verwerten.

Beim Natriumtetrahydroborat-Verfahren, Anteil 21 %, ist zur Herstellung von Boranat metallisches Natrium nötig. Wegen des hohen Energieverbrauchs bei der Herstellung von Natrium durch die Schmelzflusselektrolyse ist dieses Verfahren teuer und damit seine Zukunft ungewiss.

Anlagen in Deutschland

Die BASF betreibt in Ludwigshafen zur Herstellung von Natriumdithionit das Amalgam- und das Formiatverfahren und hat dadurch das Know-how für beide Verfahren.

Wie schon oben erwähnt, ist die Anlage nach dem Amalgamverfahren die einzige in Europa. Bei einer Kapazität von ca. 50.000 t Natriumdithionit beträgt der Amalgambedarf weniger als 2 % der im Jahre 2003 bestehenden deutschen Amalgamkapazität, von 1,2 Mio. t/a Chlor. Die Hg-Emissionen liegen mit weniger als 0,1 % der Hg-Emissionen in Deutschland in der gleichen Größenordnung wie bei der Herstellung von Alkalialkoholaten nach dem Amalgamverfahren (s. o.).

Obwohl die BASF auch das Know-how des Formiatverfahrens besitzt, bietet das Amalgamverfahren eindeutige Vorteile. Die Stabilität des kristallinen Produkts ist verfahrensbedingt größer, ebenso ist die wässrige Lösung deutlich stabiler. Die vorteilhafte Produktqualität ist Voraussetzung, gegenüber dem Wettbewerb zu bestehen. Die Abwasserbelastung ist beim Amalgamverfahren geringer, da keine organischen Abfallstoffe anfallen. Durch ein um 50 % höheres Schüttgewicht gegenüber dem Formiatverfahren fallen deutlich weniger Verpackungskosten (Fässer) an. Bessere Auslastung der Container bedingt wesentlich geringere Transportkosten.

Bei Natriumdithionit aus dem Formiatverfahren können dadurch Exportgeschäfte über große Entfernungen, z. B. nach Südostasien, nicht wahrgenommen werden. Somit ist bei einer Substitution des Amalgam – durch das Formiatverfahren – zu untersuchen, ob als Standort Ludwigshafen noch sinnvoll ist, oder ob man in Südostasien investieren soll, zumal die Textilindustrie als einer der Hauptverbraucher von Natriumdithionit in den letzten Jahren aus Europa in diese Region abwanderte. Bei einer Verlagerung wären in Ludwigshafen ca. 160 Arbeitsplätze betroffen.

Die Natriumdithionit-Produktion nach dem Amalgamverfahren in Ludwigshafen ist, obwohl sie 1952 in Betrieb ging, durch laufende Ersatzinvestitionen technisch auf dem neuesten Stand. Eine Erweiterung ist nicht geplant.

Die Errichtung einer neuen Anlage nach dem Formiatverfahren mit gleicher Kapazität würde ca. 44 Mio. € erfordern. Diese Investition wäre unwirtschaftlich, da dadurch keine Verminderung der Herstellkosten bewirkt werden kann.

Die Amalgam-Elektrolyse-Kapazität zur Herstellung von Natriumdithionit ist aus den genannten Gründen von der allgemeinen Diskussion des Verfahrens (Elektrolyse zur Herstellung von Natronlauge, Chlor und Wasserstoff) abzukoppeln.

Das Verfahren ist aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht sowie der vorteilhaften Produktqualität zeitlich unbegrenzt zu erhalten.

Alkalimetalle

Verwendung

Alkalimetalle sind bedeutsam für viele spezielle Anwendungen u. a.

•Einsatzstoff für Vitaminherstellung

•Einsatzstoff für den Indigoprozess

•Kühlmittel für Kernreaktoren

•Einsatz in Natriumbatterien und -dampflampen

•Kaliumsuperoxid für den Atemschutz

Herstellung von Natrium über den Downs–Prozess

Natrium wird heute in Europa noch mittels Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid mit hohem Energieeinsatz bei 600°C hergestellt.

Herstellung von Alkali-Metallen aus Amalgam

Alkali-Amalgame, die in Verbindung mit dem Chloralkali-Prozess anfallen, werden über eine neuartige Elektrolyse der BASF mit Hilfe von keramischen Festelektrolyten zu hochreinen schmelzflüssigen Alkali-Metallen umgesetzt. Die Keramiken sind hochselektiv für Alkali-Ionen (z. B. > 99,99999% Selektivität für Natrium gegenüber Quecksilber) und garantieren eine extrem hohe Reinheit. Als Elektroden dienen schmelzflüssiges Natrium und flüssiges Amalgam. Das Verfahren findet unter moderaten Bedingungen von 280-300°C ohne Bildung von Nebenprodukten statt. Das abgereicherte Amalgam wird in den Chlor-Alkali-Prozess zurückgeführt.

Verfahrensvergleich

Das neu entwickelte BASF-Verfahren auf Amalgambasis bietet gegenüber dem alten Downs-Prozess wesentliche Vorteile und ist auch für andere Alkali-Metalle wie z. B. Kalium denkbar, das bisher ebenfalls nur unter hohem Energieaufwand destillativ bei 800-900°C aus einer Schmelze aus Kaliumchlorid und Natrium gewonnen wird. Die Energieeinsparung beträgt beim Natrium ca. 40 % gegenüber dem Downs-Prozess aufgrund optimaler Stromausbeute und niedriger Zellenspannung.

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Herstellung von Kalilauge

Kalilauge und ihre Derivate Pottasche und Kaliumbicarbonat sind wichtige Rohstoffe für die industrielle Herstellung einer umfassenden Produktpalette:

•In der Chemischen Industrie zur Herstellung von Produkten wie Zeolithe für Waschmittel, Kaliumfluorid für Zahnpasta, Kaliumacetat als Auftaumittel für Flughäfen, Synthesefarbstoffe für Textilien

•In der Glasindustrie zur Herstellung von hochwertigem Glas (Fernsehröhren, Zerodur)

•In der Erdölindustrie zur Entschwefelung von Rohöl

•In der Elektrochemie als Elektrolyt in Batterien und Brennstoffzellen

•In der Fotoindustrie zur Produktion von Entwicklerchemikalien

•In der Kosmetikindustrie zur Herstellung spezieller Seifen

•In der Nahrungsmittelindustrie zur Produktion von Phosphaten

Technisch wird Kalilauge ausschließlich durch Elektrolyse einer Lösung von Kaliumchlorid – einem der wenigen weltweit konkurrenzfähigen natürlichen Rohstoffe in Deutschland – erzeugt.

Großer Bedarf an Kalilauge

Die Marktnachfrage für Kalilauge beträgt sowohl in Europa als auch in den USA etwa 500.000 Tonnen pro Jahr. An insgesamt 12 Standorten in 8 europäischen Ländern befinden sich Produktionsanlagen für Kalilauge. Deutschland, Frankreich und Belgien stellen dabei die größten Produktionskapazitäten.

In Deutschland produzieren Degussa und BASF Kalilauge.

Die Produktionskapazität beider Hersteller beträgt zusammen ca. 170.000 Tonnen pro Jahr.

Große Bedeutung des Amalgamverfahrens

Analog zur Natronlauge kann Kalilauge mittels Kaliumchlorid-Elektrolyse sowohl nach dem Amalgamverfahren als auch nach dem Membranverfahren hergestellt werden. Weltweit sind einige kleinere Membrananlagen zur Herstellung von Kalilauge in Betrieb. Die Qualität der erzeugten Membran-Kalilauge ist für viele Anwendungen nicht ausreichend, daher werden in Europa mehr als 95 % und in USA ca. 90 % der Kalilauge nach dem Amalgamverfahren erzeugt.

Hohe Qualitätsanforderungen an Kalilauge

Die in Membranelektrolysen erzeugte Kalilauge enthält verfahrensbedingt relativ hohe Konzentrationen an Chloriden und Chloraten. Die im Vergleich zur Natronlauge wesentlich höheren Anforderungen an die Produktqualität der Kalilauge sind mit dem Membranverfahren nicht zu erreichen.

Typische Chloridgehalte in Kalilauge:

•Membranverfahren > 30 mg KCl/kg KOH 50 %

•Amalgamverfahren < 3 mg KCl/kg KOH 50 %

Für die folgenden Anwendungen von Kalilauge kann daher nur die Amalgam-Kalilauge verwendet werden:

•Fotochemikalien

•Farbstoffe

•Organische Synthesen

•Analytische Reagenzien

•Elektrolyt für Batterien und Brennstoffzellen

Keine sinnvollen alternativen Produktionsverfahren für Kalilauge

Die direkte Reaktion von Kaliummetall mit Wasser führt theoretisch zu einer hochwertigen Kalilauge. Diese Methode ist jedoch nie in ein technisches Verfahren überführt worden. Die industrielle Herstellung von Kaliummetall erfolgt über die sehr energieintensive Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid. Das hier zunächst gewonnene Natriummetall wird mit Kaliumchlorid umgesetzt und anschließend bei über 800 °C dann das Kaliummetall destillativ abgetrennt. Die gesamte Weltproduktion an Kaliummetall beträgt nur ca. 200 Tonnen pro Jahr.

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Transport von Chlor

Im Regelfall wird Chlor am Standort des Verbrauchs produziert. Für Chlor-Anwender mit geringem Bedarf ist eine eigene Chlor-Produktion nicht sinnvoll. Diese kaufen das Chlor, das dann zwangsläufig transportiert werden muss. Ein weiterer Grund für Chlortransporte sind Lieferungen von Chlorproduzent zu Chlorproduzent bei Produktionsausfällen oder bei einem Chlorbedarf, der kurzzeitig die Kapazität eines Produzenten überschreitet.

In Deutschland wurden in den vergangenen Jahren durchschnittlich 6 Prozent der gesamten Chlorproduktion in Eisenbahnkesselwagen transportiert. Zum Vergleich: im Bereich der in Euro Chlor zusammengeschlossenen europäischen Chlorhersteller waren es rund 9 Prozent. Zusätzlich werden in Deutschland ca. 7 % über Pipelines zwischen benachbarten Standorten transportiert.

Transport fast ausschließlich in Kesselwagen der Bahn

In Deutschland werden 5 Prozent der transportierten Mengen in Kleingebinden (Stahlfässer bis 1.000 Kilogramm, Stahlflaschen bis 100 Kilogramm) an Schwimmbäder, Wasserwerke und Kleinstverbraucher über Schiene und Straße ausgeliefert. Abgesehen von diesen geringen Mengen in Kleingebinden erfolgt die Beförderung ausschließlich in Bahnkesselwagen. Der Straßentransport ist in Deutschland nach § 7 Gefahrgut-Verordnung-Straße (GGVS) nur unter besonderen Bedingungen bei Mengen über 1 Tonne mit Sondergenehmigung erlaubt.

Zwischen einzelnen Werken hat der Transport über Pipelines eine gewisse Bedeutung. Diese können ober- oder unterirdisch verlegt sein. Das Chlor wird entweder gasförmig oder flüssig befördert. Die Absicherung erfolgt über Druck und Mengenmessungen: Leitungen und Leitungssegmente sind mit Schnellschlusseinrichtungen versehen, die sich bei abweichenden Messwerten sofort schließen. Unterirdische Leitungen werden zusätzlich durch Detektoren überwacht.

Sicherheitsvorkehrungen

Chlor wirkt stark reizend auf die Schleimhäute. Bei höheren Konzentrationen können Lungenödeme entstehen, daher kann dosisabhängig Einatmen zum Tode führen. Deshalb sind beim Transport besondere Vorkehrungen zu treffen und die entsprechenden Regelwerke und Vorschriften zwingend einzuhalten. Genauere Informationen zum sicheren Umgang gehen aus dem entsprechenden Sicherheitsdatenblatt der Hersteller hervor.

Beim Transport von Chlor auf der Schiene ist in Deutschland die Gefahrgutverordnung Eisenbahn (GGVE) bindend. Sie ist die nationale Umsetzung der europäischen Bahntransportvorschriften für gefährliche Güter (RID), die unter anderem die Auslegung, Konstruktion, Bezettelung und Inspektion der Kesselwagen beinhalten. Das Fahrwerk und andere bahntechnische Merkmale müssen in Deutschland den Bestimmungen der Deutschen Bahn (DB) und im grenzüberschreitenden Verkehr denen des RIV (Übereinkommen über die gegenseitige Benutzung der Güterwagen im internationalen Verkehr) entsprechen.

Regelmäßige Prüfungen

Der Transport von Flüssigchlor findet ausschließlich in Kesselwagen statt, deren Bau und Ausrüstung in Sondervorschriften der GGVE für Druckgaskessel festgelegt sind. Die Behälter für Chlor müssen für mindestens 19 bar Überdruck ausgelegt sein. Der Druck beim Befüllen liegt bei rund 8 bar.

Die Tanks haben keine Öffnungen, die unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen, um ein Auslaufen von flüssigem Chlor generell auszuschließen. Auf dem oben liegenden Einfüllstutzen (Domdeckel) befindet sich eine Ventilkombination. Sie besteht aus einem federbelasteten Rückschlag und Schnellschlussventil. Das in den Innenraum hineinragende Rückschlagventil kann beim Unfall nicht abgerissen werden. Die Ventile sind beim Transport zusätzlich durch einen verschraubten Deckel (Blindflansch) gesichert. Alle vier Jahre werden die Tanks einer Prüfung durch eine unabhängige Überwachungsorganisation einschließlich Wasserdruckprüfung unterzogen.

TUIS für alle Fälle

Die Kesselwagen müssen von der DB für den Transport von Chlor zugelassen sein. (Eine wechselweise Beförderung von anderen verflüssigten Gasen ist nicht zulässig, um ungewollte Reaktionen sicher zu vermeiden). Da sich aber trotz aller Sicherheitsmaßnahmen Unfälle nicht ganz ausschließen lassen, hat die chemische Industrie 1982 das Transport-Unfall-Informations- und Hilfeleistungssystem, kurz TUIS genannt, ins Leben gerufen. Dieses freiwillige Angebot steht bundesweit rund um die Uhr den Behörden, der Feuerwehr und der Polizei bei Transportunfällen mit gefährlichen Gütern und bei allen Unfällen mit Chemikalien zur Verfügung. TUIS arbeitet mit der internationalen Organisation "International Chemical Environment" zusammen.

Empfehlungen von Euro Chlor

Experten auf den Gebieten Chemie, Transport, Verkehr und Materialprüfung tauschen in internationalen, überwiegend freiwillig gebildeten Gremien (zum Beispiel GEST = Groupement d'Etudes de la Sécurité et de Transport, Euro Chlor-Arbeitsgruppe für die Sicherheit bei Lagerung und Transport) aktuelle Erfahrungen aus. Aus diesem Austausch resultieren Empfehlungen, die in Vorschriften bis hin zu gesetzlichen Auflagen einfließen, so z. B. für den Bau von Transportbehältern, für den Verkehr und für die Handhabung beim Befüllen und Entleeren.

Selbstverständlich sind auch allgemeine und spezielle Sicherheits- und Kontrollempfehlungen einschließlich Maßnahmen im Havariefall erarbeitet worden. In die bestehenden Sicherheitsvorschriften sind mit dem vorhandenen Wissen alle Kenntnisse und Erfahrungen beim Umgang mit Chlor eingeflossen. Sie werden nach dem jeweils neuesten Kenntnisstand überprüft und fortgeschrieben. Damit definieren sie einen aktuellen Standard in Sicherheit und Umweltschutz.

Chlortransporte möglichst vermeiden

Bei Be- und Entladevorgängen mit Flüssigchlor sind in der Vergangenheit einige Störungen eingetreten, bei denen auch Menschen vorübergehend in Mitleidenschaft gezogen wurden. Durch die Beachtung der in den Gefahrenabwehrplänen und der von Euro Chlor empfohlenen Maßnahmen konnte jedoch die Anzahl der Vorfälle weiter verringert werden. Durch konstruktive Maßnahmen, intensive Schulung des Personals, Bereitstellung von Schutzausrüstung und Betriebsanweisungen und kontinuierlichen Erfahrungsaustausch über technische Einrichtungen wird weiter an Verbesserungen gearbeitet.

Durch die strikte Einhaltung der Vorschriften, durch Erfahrungen und Empfehlungen sowie durch den ständigen Erfahrungsaustausch hat es in Deutschland keine größeren schwerwiegenden Unfälle beim Transport von Flüssigchlor gegeben. Die Industrie ist dennoch im Sinne von Responsible Care bestrebt, Chlortransporte möglichst zu vermeiden.

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Verwendung von Chlor

Wasserhygiene

Etwa 71 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Von dem vorhandenen Wasser - rund 1,38 Milliarden km3 - entfallen 97,4 % auf salzhaltiges Meerwasser. Rund 2,6 % kommen als Süßwasser vor, wovon ca. 40 % für die Trinkwassergewinnung in Frage kommen. Das ist rund 1% des Wasservorkommens auf der Erde. In Deutschland werden von den verfügbaren Wasserressourcen von 182 Milliarden m3 nur etwa 3 Prozent (5,5 Mrd. m3) durch die öffentliche Wasserversorgung genutzt.

Um für den Menschen genießbar zu sein, muss das in der Natur vorhandene Wasser aufbereitet werden, denn es enthält neben anorganischen und organischen Stoffen viele Arten von Mikroorganismen, die Krankheiten verursachen können. Die WHO schätzt, dass auf der ganzen Welt jedes Jahr etwa 3 Millionen Menschen sterben müssen, weil sie hygienisch nicht einwandfreies Wasser getrunken haben (WHO, 1995). Typische Infektionskrankheiten, die durch unhygienisches Trinkwasser verursacht werden, sind u. a. Typhus, Cholera, Ruhr, Gastroenteritis, Virushepatitis u. a.

Desinfektion von Trinkwasser

Vor dem Risiko einer durch Wasser übertragenen Infektion schützt die Desinfektion. Keime und Mikroorganismen müssen abgetötet werden und es muss dafür gesorgt werden, dass dieses gereinigte Wasser auf dem Weg zum Verbraucher nicht wieder verunreinigt werden kann. Somit bezieht sich die Forderung, eine Schädigung der menschlichen Gesundheit durch Krankheitserreger im Wasser auszuschließen, auch auf alle Anlagen, die mit dem Trinkwasser in Berührung kommen (z. B. Brunnen, Rohrleitungen, Pumpen, Filter, Armaturen, Hauswasserleitungen).

Die in der Praxis angewandte Wasserdesinfektion basiert auf chemischen oder physikalischen Verfahren wie z. B. Behandlung des Wassers mit Chlor und seinen Verbindungen (Chlorung), mit Ozon oder mit ultravioletten Strahlen. Die Verfahren der Desinfektion mittels Chlor und seiner Verbindungen - Chlordioxid, Chlorbleichlauge, Natriumhypochlorit - haben sich als äußerst wirksam erwiesen und sind daher die am häufigsten angewandten Desinfektionsmittel. Schon winzige Mengen davon töten Bakterien und andere Mikroorganismen im Wasser schnell ab. Chlor und die genannten Chlorverbindungen werden in vielen Ländern schon mehr als 100 Jahre zur Trinkwasseraufbereitung verwendet und haben dort zum Verschwinden der durch verseuchtes Trinkwasser hervorgerufenen Infektionskrankheiten geführt.

Wirksamer Schutz gegen mikrobielle Infektionen

Katastrophenfälle zeigen immer wieder, wie notwendig Chlor als wirksamer Schutz gegen wasserübertragbare mikrobielle Infektionen ist.

Hier seien einige Beispiele angeführt:

•In Hamburg brach 1892 eine Choleraepidemie aus. Über 8600 Menschen starben an durch Fäkalien verseuchtem Trinkwasser.

•1986 mussten auf Teneriffa 40.000 Menschen im Krankenhaus behandelt werden, nachdem man die Versorgung mit gechlortem Wasser vorübergehend eingestellt hatte.

•1990 mussten in Le Havre 30 Menschen mit Gastroenteritis im Krankenhaus behandelt werden und 40.000 hatten kein Trinkwasser, da das Leitungsnetz durch zu niedrige Chlorung mikrobiologisch kontaminiert war. Durch gründliche Durchspülung des Leitungsnetzes unter Hochchlorung war nach 3 Tagen die Epidemie eingedämmt.

•Die Einstellung der Trinkwasserchlorung 1991 in Peru hatte verheerende Folgen: eine resultierende Cholera-Epidemie, die auch die Nachbarstaaten erfasste, führte zu einer Million Erkrankungen mit mehr als 10.000 Todesfällen.

Desinfektion von der Wassergewinnung bis zum Verbrauch

Ein wichtiger Vorteil der Chlorung ist die anhaltende Wirkung des überschüssigen Desinfektionsmittels. So verhindert Chlor zum Beispiel das Wachstum von Algen sowie die Schleimbildung in Leitungen und Speicherbehältern. Die Desinfektion mittels Chlor reicht damit vom Beginn des Desinfektionsvorganges bis zum Wasserhahn. Die nachhaltige Wirkung bei der Abtötung und Hemmung der Aktivitäten der Krankheitserreger ist ein spezifisches Merkmal des Chlors. Andere Desinfektionsmittel, wie z. B. Ozon, UV-Strahlung oder Ultrafiltration, haben nur momentane Wirkung. Auf dem Wege des Wassers zum Verbraucher kann eine erneute Kontamination nicht ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund ist die Chlorung weltweit das wichtigste und gebräuchlichste Verfahren zum Schutz von Trinkwasser in den Wasserversorgungsnetzen. Weitere Vorteile bestehen darin, dass sowohl die Kosten der erforderlichen Apparate als auch die laufenden Betriebskosten gering sind, und die Desinfektion sehr einfach durchzuführen ist.

Bei richtiger Anwendung werden nur sehr geringe Mengen Chlor benötigt, um bereits vorbehandeltes (z. B. durch Adsorptionsfiltration) Wasser wirksam zu reinigen. Ein Chlorgeruch oder -geschmack ist meist nur bei Wasser wahrnehmbar, das nicht einwandfrei aufbereitet wurde. Der Geruch rührt in den meisten Fällen von Chloraminen her, die sich aus Chlor und im Wasser vorhandenem Ammoniak, Harnstoff und Aminen bilden können. Dies kommt bei modernen Wassersystemen sehr selten vor, ist aber bei der Chlorung von Badewässern nicht auszuschließen. Zur Vermeidung von gesundheitlichen Schäden durch Desinfektionsmittel sind Höchstwerte - z. B. für Chlor - in staatlichen Gesetzen, Verordnungen und Normen festgelegt.

Grundsätzliche Anforderungen an Trinkwasser und dessen Desinfektion

Folgende Gesetze, Verordnungen und Normen regeln die Anforderungen an das Trinkwasser:

•Bundesseuchengesetz - § 11,

•Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz - §§ 8-19,

•DIN 2000,

•Richtlinie des Rates über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch vom 3. November 1998 (98/83/EG),

•Verordnung über die Qualität von Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasserverordnung) vom 21. Mai 2001,

•Leitsätze DIN 2000.

Keine Risiken für die Gesundheit

Bei der Chlorung von Wasser entstehen aus organischen Substanzen in Spuren Organochlorverbindungen, darunter Trichlormethan (Chloroform), dem ein schwaches krebserregendes Potential aufgrund von Tierexperimenten zugesprochen wird. Die zur Weltgesundheitsorganisation (WHO) gehörende Krebsforschungsagentur International Agency for Research of Cancer (IARC) hat 1991 in einem Gutachten alle potentiellen Gesundheitsrisiken durch gechlortes Trinkwasser bewertet. Sie kam zu dem Schluss, dass gechlortes Trinkwasser als nicht krebserregend für den Menschen eingestuft werden kann. Eine umfassende Bewertung der Desinfektionsmittel und ihrer Nebenprodukte der WHO (2000) im Rahmen des International Programme on Chemical Safety (IPCS) kommt zu dem Schluss, dass die veröffentlichten epidemiologischen Studien keine überzeugenden Argumente für chronische Risiken der Nebenprodukte durch Chlorungsdesinfektion ergeben. Hinsichtlich ihrer toxischen Potentiale unterscheiden sich die Nebenprodukte der verschiedenen Desinfektionsmethoden nicht wesentlich. Da die Trinkwasserdesinfektion eine unerlässliche Barriere für wasserbasierte Infektionsepidemien ist, rät die WHO dringend davon ab, einen Kompromiss zwischen Desinfektion und der Nebenproduktbildung zu suchen. Sie rät aber zu Maßnahmen, die die Nebenproduktbildung so begrenzen, dass die Desinfektionseffizienz dadurch nicht in Frage gestellt wird (Greenfacts on Water disinfectants).

Für den Initialschritt der Reinigung des Wassers von organischen Fremdstoffen durch Oxidation ist Chlor aus Vorsorgegründen in Deutschland nicht zugelassen. In der Desinfektionsphase kann Chlor eingesetzt werden. Um die Bildung krebserzeugender Trihalogenmethane möglichst niedrig zu halten (Grenzwert 0,025 mg/l) sollte die Zugabe hoher Mengen unterbleiben. Die zulässige Zugabe ist deshalb für Chlor, Natrium-, Calcium- und Magnesiumhypochlorit sowie Chlorkalk auf 1,2 mg/l an freiem Chlor begrenzt worden. In Ausnahmefällen bei hygienischer Gefährdung sind bis zu 6 mg/l gestattet.

Für die Aufstellung neuer Richtlinien begutachtete die amerikanische Umweltschutzbehörde EPA alle verfügbaren Desinfektionsmittel. Die EPA hat den Ruf von Chlor als führendes Wasserdesinfektionsmittel bekräftigt. Seit über 100 Jahren hat die Chlorung von Wasser weltweit ihre Wirksamkeit im Hinblick auf die öffentliche Gesundheit unter Beweis gestellt.

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Chlorhaltige Zwischenprodukte

Für chemische Umsetzungen werden reaktive Stoffe benötigt. Reaktionsträge Verbindungen sind nur bedingt einsetzbar, da sie in der Regel erst unter extremen Bedingungen (hoher Druck und/oder hohe Temperaturen) reagieren. Den Vorteilen von reaktionsfreudigen Stoffen stehen aber auch Nachteile gegenüber. Sie zeigen biochemische Aktivität (Ursache für Giftwirkungen) und ggf. ätzende Effekte. Diese beiden Eigenschaften treffen auch auf das Chlor zu, einer der meist gebrauchten reaktiven Grundstoffe in der Chemie. In der rund 150-jährigen Geschichte der industriellen Chemie mit Chlor hat die Chemische Industrie jedoch gelernt, die mit der Nutzung der positiven Eigenschaften des Chlors verbundenen Risiken zu minimieren, das heißt, technische und organisatorische Sicherheitsmaßnahmen zu treffen, um Mitarbeiter und Umwelt zu schützen. Die knapp 4,2 Millionen Tonnen Chlor, die 2003 in Deutschland produziert wurden, gingen fast vollständig in die Herstellung chlorhaltiger Zwischenprodukte. Nicht nur das Chlor selbst, sondern auch die Stoffe mit Kohlenstoff-Chlorbindungen sind sehr reaktionsfreudig. Daher lässt sich das Chlor in solchen Verbindungen leicht gegen andere Atome oder Atomgruppen austauschen. Hohe Selektivität und damit hohe Ausbeuten kennzeichnen die Chemie mit Chlor. Chlorverbindungen werden daher in den Synthesen einer Vielzahl chemischer Verbindungen genutzt. Die resultierenden Endprodukte enthalten zum geringeren Teil Chlor, zum überwiegenden Teil sind sie chlorfrei. In Deutschland verbleiben etwa 30 Prozent des eingesetzten Chlors in gebundener Form in den Endprodukten. Rund 70 Prozent des Chlors dienen als Reaktionsvermittler und werden in der Form von Chloriden (Salze oder Salzsäure) wieder ausgeschleust.

Chlorbedarf verschiebt sich zu Gunsten von chlorfreien Endprodukten

Im vergangenen Jahrzehnt verschob sich der Chlorbedarf zugunsten von chlorfreien Endprodukten. Das hängt einerseits mit der drastischen Reduktion von Verlusten bei den Anwendungen von chlorierten Kohlenwasserstoff-Lösemittel (CKW) und der damit verbundenen Verminderung der Produktionen zusammen, und wurde andererseits durch die Einstellungen der Produktionen umweltproblematischer Produkte der Chlorchemie wie z. B. der FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) und Halone sowie den kurzkettigen Chlorparaffinen verursacht. Zu den chlorfreien Endprodukten gehören zum Beispiel Polyurethane für Schaumstoffe in Möbeln und Automobilen, Polycarbonate für die Elektro- und Elektronikgeräte, den Bausektor sowie für CD‘s und DVD’s, Epoxidharze für Lacke, Windräder, Sportgeräte wie Ski und Tennisschläger, Silicone als Fugendichtungsmittel und elementares Silizium für Solarzellen zur Stromerzeugung.

Weniger als ein Viertel des eingesetzten Chlors wird heute in Deutschland für Zwischenprodukte zur Herstellung chlorhaltiger Kunststoffe benötigt. Der wichtigste Vertreter dieser Gruppe ist das Polyvinylchlorid (PVC), das vor allem im Bausektor, z. B. für Rohre und Fenster eingesetzt wird.

Synthese einer breiten Palette von Chemikalien

Die mengenmäßig wichtigsten chlorhaltigen Zwischenprodukte sind Verbindungen, die Chlorkohlenstoff-Bindungen enthalten. Diese entstehen aus Chlor mit Kohlenmonoxid sowie mit aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen. Beispiele dafür sind Phosgen, Dichlorethan, Epichlorhydrin, Propylenchlorhydrin und Benzylchlorid (Anwendungen siehe Chlorstammbaum).

Daneben spielen Verbindungen des Chlors mit Schwefel und Phosphor eine wichtige Rolle in der chemischen Industrie.

Als Beispiel für die Folgechemie, die von chlorhaltigen zu chlorfreien Zwischenprodukten führt, ist Benzylchlorid aufgezeigt:

•Benzylalkohol (Weiterverarbeitung zu Kosmetika, Riech- und Aromastoffen),

•Benzylether (Verwendung in der Lack- und Kautschuk-Industrie),

•Benzylamine (Herstellung von Textilhilfsmitteln, Farbstoffen und Arzneimitteln).

In der nachstehenden Tabelle wird beispielhaft eine Reihe von chlorhaltigen Zwischenprodukten aufgeführt, zusammen mit ihren Ausgangsstoffen und den bei deren weiterer Veredelung erhältlichen Endprodukten. Zusätzlich sind einige besonders interessante Anwendungen dieser Endprodukte aufgeführt. Diese Beispiele sollen das weite Spektrum der mit Chlor herstellbaren Produkte dokumentieren.

Reaktion von Chlor mit	Zwischenprodukte	Endprodukte	Anwendungsbeispiele
Kohlenmonoxid	Phosgen	Polycarbonat-Kunststoff	Lichtleiter, CD’s, DVD’s
		Polyurethan-Kunststoff	Hart- und Weichschäume für Sportgeräte, Möbel, Automobile
Methan	Chlormethan	Silicone Carboxymethylcellulose	Hydrauliköle; Dichtungsmittel, in Waschmitteln und als Dispergier-, Emulgier- und Bindemittel;
	Chloroform	Polytetrafluorethylen (PTFE-Kunststoff)	Textilfasern, Beschichtungen von Metallen (u. a. Bratpfannen), Dichtungen
Ethylen	Dichlorethan	Polyvinylchlorid (PVC)	Wasserrohre, Fensterrahmen
Propylen	Propylen- chlorhydrin	Polyurethan-Kunststoff	Hart- und Weichschäume für Sportgeräte, Möbel und Automobile
	Allylchlorid	Allyl-Silane	Ökoreifen
	Epichlorhydrin	Epoxidharze	Lacke, Bautenschutz, Ski, Tennisschläger, Sportboote
Butadien	Dichlorbuten	Chloropren-Kautschuk	Keilriemen, Fördergurte
Benzol	Chlorbenzol	Wirkstoffe	Arzneimittel, Pflanzenschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente
Natronlauge	Bleichlauge		Vitamin C, Desinfektionsmittel
Phosphor	Phosphorchloride		Flammschutzmittel, Fungizide
Rutil	Titantetrachlorid	Titandioxid	Weißpigment für Lackfarben
Schwefel	Schwefelchloride		Kautschuk-Vulkanisation
Kieselsäure	Siliziumtetrachlorid	Silizium	Computerchips, Solarzellen
Cyanwasserstoff	Cyanurchlorid		Pflanzenschutzmittel, optische Aufheller, Reaktivfarbstoffe, Flammschutzmittel

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Polycarbonate

Polycarbonate (PC) gehören zu den technischen Thermoplasten; Handelsnamen: Makrolon (Bayer), Lexan (General Electric), Calibre (Dow). Die ersten Kunststoffe dieser Art kamen vor fast 50 Jahren auf den Markt. Der weltweite Verbrauch an Polycarbonaten lag 2003 bei jährlich rund 2 Mio Tonnen (inkl. Blends). Hauptproduktionsstätten befinden sich in den USA, Westeuropa und Asien.

Herstellung

Polycarbonate sind leicht zugänglich durch Umsetzung von Diglykolen oder Bisphenolen mit Phosgen bzw. Kohlesäurediestern. Großtechnisch wird praktisch ausschließlich das Phosgenverfahren angewandt, bei dem Chlor als Hilfsmittel (in Form von Phosgen) eingesetzt wird. Von den verschiedenen technischen Produktionsverfahren kommt überwiegend die Grenzflächenpolykondensation zum Einsatz. Hierbei werden die Bisphenole als wässrig-alkalische Lösungen in inerten chlororganischen Lösemitteln (z. B. Methylenchlorid, Chlorbenzol) emulgiert und in einer Stufenreaktion mit Phosgen umgesetzt, wie am Beispiel der Reaktion des Bisphenol A gezeigt.

Katalysatoren wie Amine beschleunigen die Kondensationsreaktionen. Chlor wird in Form von Kochsalz (NaCl) über die wässrige Phase aus dem Prozess ausgeschleust. Das Polycarbonat ist in der organischen Phase gelöst und wird durch Destillation des organischen Lösemittels gewonnen. Aus der wässrigen Phase werden die organischen Bestandteile abgetrennt und zusammen mit dem zurück gewonnenen Lösemittel im Prozess wieder eingesetzt.

Die Phosgen-Produktion (aus Kohlenmonoxid und Chlor) und dessen Verarbeitung erfolgen kontinuierlich, das heißt produziertes Phosgen wird direkt weiter umgesetzt. Dadurch kann die in der Anlage befindliche Phosgenmenge klein gehalten werden. Eine Lagerhaltung erübrigt sich. Die kontinuierliche Herstellung und Verarbeitung erfolgt in geschlossenen Anlagen unter hohen Sicherheitsstandards (regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen), die auf der jahrzehntelangen Erfahrung im Umgang mit Phosgen beruhen. Technische Systeme (z. B. Anlagenkapselung mit Überwachung, Ammoniakschleier) tragen weiterhin zur Erhöhung der Sicherheit bei.

Bei dem Phasengrenzflächenverfahren lässt sich das Eigenschaftsprofil von PC in weiten Grenzen beeinflussen und auf die Anforderungen von Verarbeitung und Anwendung einstellen.

Als Alternative zu der gängigen PC-Synthese ist die katalysierte Umesterung von Diphenylcarbonat mit Bisphenol A in der Schmelze unter Phenolabspaltung zu nennen. Es handelt sich hierbei um ein lange bekanntes Verfahren, das von Bayer entwickelt wurde und praktiziert wird. Ein wichtiges Vorprodukt für dieses Verfahren ist Diphenylcarbonat. Dieses kann auf verschiedenen Wegen hergestellt werden; der ökonomisch wichtigste ist die klassische Phosgenroute mit Natriumphenolat. Zu den Alternativen gehört u. a. die Umesterung von Dimethylcarbonat. General Electric hat dieses Verfahren bis in den großtechnischen Maßstab weiterentwickelt und im Jahr 2000 eine entsprechende Produktionsanlage in Cartagena, Spanien, in Betrieb genommen.

Verwendung

Die vielseitige Nutzung von PC ergibt sich aus nachfolgenden Eigenschaften: gute Transparenz, hohe Zähigkeit, gute Wärmeformbeständigkeit, hohe Festigkeit, geringe Wasseraufnahme, gute Alterungsbeständigkeit, hohes elektrisches Isolationsvermögen.

Haupteinsatzgebiet für PC ist weltweit der Elektro- und Elektronikbereich (32 Prozent), in dem sie aufgrund ihrer Eigenschaften die klassischen Materialien wie Keramik und Metall weitgehend ersetzt haben. Typische Beispiele sind Leuchtengehäuse, Steckerleisten und Schalterteile.

Den zweitgrößten Anwendungsbereich stellt der Bausektor mit dem PC-Plattenmarkt (26 Prozent) dar. Außer z. B. für Stegleisten und Profile werden PC vielfach als Glasersatz für lichtdurchlässige Überdachungen (z. B. für Gewächshäuser) verwendet.

An dritter Stelle des weltweiten PC-Verbrauchs liegt mit 10 Prozent die Anwendung bei der Herstellung von ‚Optical Disks’ (CD/DVD). Die hohen Qualitätsanforderungen (sehr hohe Reinheit, geringe Doppelbrechung) und optimale Verarbeitbarkeit werden durch PC erfüllt.

In der Verbrauchsskala folgt der Einsatzbereich Haushaltsgegenstände und Fahrzeugbau (z. B. Karosserieteile) beide mit jeweils 5 Prozent. Mengenmäßig kleinere Anwendungen (insgesamt 22 Prozent des PC-Verbrauchs) finden sich in der Verpackung (z. B. Milchflaschen), Medizintechnik (z. B. Dialysator-Teile), der Optik (z. B. Brillengläser), der Bürotechnik (z. B. Computerabdeckungen), dem Sicherheitswesen (z. B. Sturzhelme) und anderen.

Verschiedene Verfahren zur Wiederverwertung von PC wurden entwickelt und werden praktisch eingesetzt. Für die Aufarbeitung von Compact Disks hat Bayer ein spezielles Recycling-Verfahren entwickelt. Dabei werden die CD-Platten zunächst gemahlen. Nach einem Entschichten und nach Wasch- und Trockenschritten entsteht ein Mahlgut, das für eine Reihe von Anwendungen eingesetzt werden kann.

Abbildung 11: Verwendung von Polycarbonat weltweit

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Polyurethane

Polyurethane (PUR) sind synthetische Polymere, die seit mehr als 60 Jahren durch Polyaddition von Polyolen (mehrwertige Alkohole) an Diisocyanate hergestellt werden (1937 erstes Patent für IG Farben, Bayer). Sie sind am Weltkunststoffverbrauch mit einem Anteil von 5 Prozent beteiligt. Aufgrund ihrer vielseitig variierbaren Eigenschaften besitzen sie ein breites Anwendungsspektrum. Der Weltverbrauch betrug im Jahr 2003 etwa 10 Millionen Tonnen und wächst derzeit jährlich um ca. 5 %.

Herstellung

Als Ausgangsstoffe für die PUR-Synthese dienen zwei Komponenten: zwei- und höherwertige Alkohole (Polyole) und Di- oder Poly-Isocyanate. Sie reagieren in einer Polyaddition miteinander, bei der sich - gesteuert durch die Wahl der Ausgangssubstanzen – verschiedenartig strukturierte, d. h.

•lineare, bzw.

•mehr oder weniger stark vernetzte

Makromoleküle mit den gewünschten Eigenschaften bilden.

Bei der großtechnischen Produktion der PUR-Komponenten wird Chlor eingesetzt und nach erfolgter Reaktion aus den Herstellungsprozessen in technisch verwertbarer Form als Chlorwasserstoff ausgeschleust.

Isocyanate

Zur Herstellung der Isocyanat-Komponente wird Chlor mit Kohlenmonoxid (CO) zu Phosgen umgesetzt, das dann mit den ausgewählten Aminen zu Isocyanaten reagiert. Chlor wird als Chlorwasserstoff abgespalten und ausgeschleust.

Der Chlorwasserstoff kann verlustfrei gasförmig zur EDC-Herstellung (Oxichlorierungsverfahren) verwendet oder als reine wässrige Salzsäure zurückgewonnen werden, die dann als Rohstoff in der chemischen Industrie Verwendung findet.

Eine weitere Methode zur Nutzung der Salzsäure besteht darin, sie durch Elektrolyse in ihre Bestandteile Wasserstoff und Chlor zu zerlegen. Chlor wird im Sinne eines Rohstoffkreislaufes in die Phosgenproduktion zurückgeführt und der Wasserstoff zur Herstellung der Amine durch Reduktion der entsprechenden Nitroverbindungen für die Isocyanatsynthese verwendet. Alternativ kann das HCl-Gas oxidativ (Deacon-Verfahren) zu Chlor und Wasser recycliert werden.

Da Phosgen sehr giftig ist, erfolgt die Herstellung und Verwendung dieses Zwischenproduktes ausschließlich in geschlossenen Anlagen mit sehr hohem Sicherheitsstandard. Die kontinuierlichen Prozesse der Isocyanatherstellung sind so aufeinander abgestimmt, dass das Phosgen sofort mit seinen Reaktionspartnern – den Aminen – umgesetzt wird. Dadurch befinden sich in der Anlage immer nur geringe Mengen Phosgen. Eine Zwischenlagerung ist nicht notwendig. Permanente Sicherheitsprüfungen und technische Sicherungssysteme gegen Leckagen (z. B. Anlagenkapselung mit Überwachung) ergänzen das Konzept.

Großtechnisch bedeutend sind die aromatischen Isocyanate Toluylendiisocyanat (TDI) und Diphenylmethandiisocyanat (MDI), welche derzeit etwa ein bzw. zwei Drittel der Isocyanatweltproduktion ausmachen. Spezielle aliphatische Isocyanatderivate, die aufgrund ihrer höheren Lichtstabilität insbesondere in der Lackindustrie zum Einsatz kommen, stellen nur einen vergleichsweise kleinen Teil der globalen Isocyanat-Produktion dar.

TDI

Während zur Herstellung von aliphatischen Isocyanaten wie z. B. HDI (Hexamethylendiisocyanat) auch phosgenfreie Verfahren existieren und im technischen Maßstab etabliert sind, konnten phosgen- und chlorfreie Alternativen zur Herstellung der mengenmäßig bedeutenderen aromatischen Diisocyanate MDI und TDI bisher aus wirtschaftlichen und technischen Gründen im großtechnischen Maßstab nicht realisiert werden.

Polyole

Auch bei der Herstellung des zweiten Ausgangsstoffs der PUR-Synthese, der zwei- oder höherwertigen Alkohole (Polyole), kommt Chlor zum Einsatz. Von großer Bedeutung sind die Polyole, die unter Verwendung von Propylenoxid erzeugt werden.

Propylenoxid kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Das seit Jahren angewandte und bewährte Chlorhydrinverfahren setzt Propen mit einer wässrigen Lösung von Chlor um und behandelt anschließend das gebildete Chlorpropanol mit einem Basenüberschuss. Chlor verlässt das Reaktionsgemisch als Salz und in Form von Nebenprodukten.

Alternativ dazu ist das Oxiranverfahren zu nennen, das chlorfrei arbeitet. Dabei wird Propen mit einem Hydroperoxid auf Basis von iso-Butan oder Ethylbenzol umgesetzt. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch hohe sicherheitstechnische Ansprüche und den Anfall großer Mengen Koppelprodukte. Je nach eingesetztem Kohlenwasserstoff entstehen Methyl-t-Butylether (PO/ MTBE-Prozess) oder das Styrolmonomer (POSM-Prozess).

Auf dem Gebiet der katalytischen Oxidation von Propen mit Wasserstoffperoxid wurden in letzter Zeit Erfolge erzielt. Die Inbetriebnahme einer großtechnischen Produktionsanlage ist im Jahre 2006 geplant.

Verwendung

Durch Variation der Ausgangsstoffe und der Rezepturen lassen sich die Eigenschaften von PUR gezielt auf den gewünschten Anwendungsbereich und die jeweiligen technischen Anforderungen einstellen. PUR können

•kompakt oder geschäumt,

•weich, halbhart oder hart,

•als Formkörper oder kontinuierlich gefertigte Block-/ Plattenware sowie

•als Folie, Faser oder Beschichtung

hergestellt und verwendet werden.

So gehen PUR in viele Produkte des täglichen Lebens ein. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Möbel (Polster und Matratzen), Bau (Isolier- und Dämmplatten, Ortsschäume) und Automobil (Autositze, Lenkrad, Stoßstange). Daneben sind weitere wichtige Anwendungen die technische Wärmedämmung von beispielsweise Kühlmöbeln und Heißwasserrohren, die Schuhherstellung (Skischuhe, Schuhsohlen), aber auch Lacke, Klebstoffe und Dichtmassen.

Abbildung 12: Verwendung von Polyurethanen weltweit (2003)

Gegenüber traditionellen Werkstoffen besitzen PUR außer den technischen und wirtschaftlichen auch ökologische Vorteile. So werden beispielsweise Treibstoff durch Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau und Energie durch Isolierungen bei Kühlmöbeln und beim Hausbau eingespart. Dadurch leisten PUR signifikante Beiträge zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes, welcher mit der globalen Klimaerwärmung (Treibhauseffekt) ursächlich verknüpft wird.

Recycling

Für eine Verwertung von PUR-Abfällen steht eine Reihe technischer Möglichkeiten zur Verfügung. Bei der ältesten Methode werden z. B. Zuschnittreste von Weichschaumstoffen zu Flocken zerrissen und unter Zugabe eines Bindemittels zu Verbundschaumstoff verpresst, der z. B. für Gymnastikmatten genutzt wird. Andere Verwertungswege sind in der Mitverwendung von pulverisiertem PUR-Schaum bei der Herstellung von Weichschaumstoffen sowie in der Fertigung von Pressplatten aus Hartschaumstoffpartikeln zu sehen. Weitere technische Lösungsansätze zur stofflichen Verwertung von PUR wurden in der Praxis erprobt, meist jedoch wegen mangelnder Wirtschaftlichkeit und/oder logistischer Probleme wieder eingestellt. Ökologisch sinnvolle Alternativen stellen die umweltverträgliche Verbrennung unter Reinigung der Verbrennungsgase und Nutzung der im Kunststoffabfall enthaltenen Energie sowie die großtechnische rohstoffliche Nutzung von gemischten (Kunststoff-) Abfallströmen zur Gewinnung von Synthesegas dar.

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Silicone

Unter dem Oberbegriff Silicone werden viele tausend Produkte geführt, die heute in nahezu allen Branchen eine wichtige Rolle spielen. Gemeinsam ist allen Siliconen der Ursprung aus dem Rohstoff Quarz (z. B. in Form von Kieselsteinen) und die Weiterverarbeitung über Silizium-Chlor-Verbindungen zu Silizium-Sauerstoff-Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Die gewonnenen Silicone können leichtflüchtig, dünnflüssig, hochviskos, elastisch oder starr in fester Form sein. Durch die Verknüpfung mit anorganischen oder organischen funktionellen Gruppen -sehr häufig wieder mit Hilfe von Chlorverbindungen- können gezielt ganz bestimmte gewünschte Produkteigenschaften der Silicone eingestellt werden, die mit anderen Materialien und Kunststoffen nicht erreichbar sind.

Die Weltproduktion von Siliconen lag im Jahr 2003 bei etwa 2 Mio. Tonnen.

Herstellung

Der Schlüssel für den Zugang zur Stoffklasse der Silicone (Polysiloxane) sind die Elemente Silizium und Chlor. Das Silizium baut dabei bestimmungsgemäß über einige Prozessschritte durch Verknüpfung mit Sauerstoff und Kohlenwasserstoffgruppen ein Polymergerüst auf, das aus -Si-O-Si-Bindungen (Siloxan-B.) besteht. Das Chlor verbleibt in Form von Chlorwasserstoff im Synthese-Kreislauf, wird also im geschlossenen System gehandhabt. Im Einzelnen geschieht dies so, dass das elementare Silizium in der Müller-Rochow-Synthese (s. Abb.) mit einer chlororganischen Komponente, Methylchlorid, umgesetzt wird. Das dabei entstehende chlorhaltige Hauptprodukt, Dimethyldichlorsilan, reagiert dann nach einer Verfahrensvariante mit Wasser zum Siloxan. Dabei wird Chlorwasserstoff abgespalten, aus dem sich nach Abtrennung und Umsetzung mit Methanol Methylchlorid bildet. Dieses geht in den Müller-Rochow-Prozess zurück. In einer Verfahrensvariante wird die Umsetzung von Dimethyldichlorsilan nicht mit Wasser sondern direkt mit Methanol durchgeführt, wodurch Methylchlorid im Kreislauf gefahren wird.

Silicone sind nützlich in vielen praktischen Anwendungen

Durch gezielte Modifikation der Synthesewege der Silicone ist eine enorme Vielfalt an speziellen Produkteigenschaften zugänglich. Silicone kommen als Öle, Fette, Kautschuke und Harze in nahezu allen Industrien und Lebensbereichen zur Anwendung. Die Öle bestehen dabei aus linearen Molekülen, wobei deren Viskosität mit steigender Kettenlänge zunimmt. Bei den Kautschuken werden diese Ketten über chemische Brücken miteinander verknüpft, während die Harze aus hochvernetzten makromolekularen Einheiten aufgebaut sind.

Ein wichtiger Grund für den enormen Erfolg der Silicone ist die Tatsache, dass sie eine Reihe von nützlichen Gebrauchseigenschaften aufweisen. So verfügen sie beispielsweise über Thermo- und Witterungsstabilität sowie Tieftemperaturelastizität und hervorragendes dielektrisches Verhalten, was besonders bei den Ölen und Kautschuken zum Tragen kommt. Die allen Siliconen eigene ausgeprägte wasser- und fettabweisende Wirkung und niedrige Oberflächenspannung macht man sich bei hochtemperaturbeständigen Metallbeschichtungen, Trenn- und Gleitmitteln sowie Bautenschutzprodukten und hochwirksamen Tensiden zunutze.

Die bekannteste Anwendung von Siliconen ist die von dauerelastischen Fugendichtmassen im Bau- und Sanitärbereich. Stark zunehmende Bedeutung haben Silicone in jüngster Zeit in Fahrzeugen, in der Elektronik und als Komponenten für medizinische Geräte gewonnen. So werden sie beispielsweise für den funktionssicheren Betrieb von pneumatischen Zentralverriegelungen eingesetzt und zur Fertigung des kompletten Tastenfeldes in Taschenrechnern, Autoradios und Computern verwendet. In medizinischen Geräten sind es u. a. Dichtungen für Dialysatoren und Kolbendichtungen von Injektionsspritzen, die aus Flüssigsiliconkautschuk gefertigt werden. Hierbei ist die physiologische Verträglichkeit der Silicone wichtig, die sie für diese Anwendung zum Werkstoff der Wahl macht. Dieser Aspekt der biologischen Indifferenz ist auch der Grund dafür, dass nach einer Empfehlung des Bundesgesundheitsamtes Silicone zur Herstellung von Bedarfsgegenständen mit Lebensmittelkontakt zugelassen sind.

Entsorgung / Recycling

Siliconprodukte finden sich heute nahezu überall im täglichen Leben.

Ausgediente feste Siliconartikel können ohne Bedenken auf Hausmülldeponien abgelagert werden. Ihre geordnete Verbrennung ist jedoch zu bevorzugen, weil dabei nur die natürlich vorkommenden Produkte Kieselsäure, Kohlendioxid und Wasser entstehen und zudem die Abwärme im Sinne eines thermischen Recyclings genutzt werden kann. Grundsätzlich ist das stoffliche Recycling durch die Spaltbarkeit des Materials in die zur Herstellung verwendeten Monomeren ebenfalls möglich („Chemisches Recycling“). Diesem Verfahren sind allerdings wegen der aufwendigen Einsammlung ausgedienter Artikel und der vergleichsweise geringen Mengen enge Grenzen gesetzt.

Die Müller-Rochow Synthese- der Weg vom Silizium zum Silicon

Alternativverfahren zur Synthese von Siliconen unter Vermeidung chlorhaltiger Zwischenstufen sind im Industriemaßstab nicht verfügbar (s. a.www.theochem.uni-duisburg.de/DC/material/silicon/index_a.htm)

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Arzneimittel

Arzneimittel werden in Hinsicht auf ihre Wirksamkeit und Verträglichkeit konzipiert und optimiert. Bei ihrer Herstellung spielt Chlor eine wesentliche Rolle und wird bei ca. 85% aller Arzneimittelsynthesen eingesetzt. Viele Wirkstoffe, die heute therapeutische Standards setzen, sind chlorabhängig, können also nur mit Hilfe der Chemie mit Chlor synthetisiert werden. Dabei entstehen chlorierte oder chlorfreie Wirkstoffe.

Die Synthese von Arzneimitteln erfordert häufig aufwändige Prozesse, die über mehrere Stufen verlaufen. Chlor ist wegen seiner hohen Reaktivität und Selektivität hierbei essentiell. Es lässt sich leicht in ein Molekülgerüst einführen und bei Bedarf anschließend gegen ein anderes Element oder eine funktionelle Gruppe austauschen. Die Ausbeuten derartiger Reaktionen sind in der Regel hoch, der Energieverbrauch niedrig. So lässt sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Stoffgruppen aufbauen, die auf anderem Wege kaum oder nur mit weitaus höherem Aufwand zugänglich sind.

Epichlorhydrin ist ein Beispiel eines für die Arzneimittelwirkstoffsynthese wertvollen Schlüsselbausteins der Chlorchemie. In den letzten Jahren hat sich seine Bedeutung für Wirkstoffpatente stark erhöht: von 12 in den Jahren 1977-1981 auf 322 in den Jahren 1997-2001.

Chlorfreie Wirkstoffe

Zu ihrer Synthese werden Chlorverbindungen eingesetzt. Das Chlor wird auf dem Weg zum Endprodukt wieder ausgeschleust, so dass chlorfreie Wirkstoffe resultieren. Hierzu zählen Antibiotika wie z. B. Penicilline und Sulfonamide sowie das Antiinfektivum Ciprofloxazin, das in verschiedenen Syntheseschritten aus der Chlorverbindung 3,4-Dichlornitrobenzol hergestellt wird

Eine andere Wirkstoffgruppe, die ebenfalls über chlorchemische Wege zugänglich ist, sind die Vitamine. Hier sind z. B. die Vitamine A und E ebenso wie B6 und B12 zu nennen.

Chlorhaltige Wirkstoffe

Chlor dient aber nicht nur zur Synthese. Für viele Arzneimittel ist Chlor im Wirkstoffmolekül essentiell für die biologische Wirkung. Das heißt, ein Verzicht auf Chlor würde den Verlust einer spezifischen optimierten Wirkungseffizienz nach sich ziehen. Zu diesen Arzneimitteln zählen u. a.

•Schmerzmittel

•Antipilzmittel

•Antibrechmittel

•Desinfektionsmittel

•Psychopharmaka

•Diuretika

•Antidiabetika

Auch wichtige Arzneimittel zur Behandlung von Tropenkrankheiten, im Besonderen von Malaria, sowie zur Linderung von Allergien, Bluthochdruck und Herzrhythmusstörungen enthalten Chlor im Molekül. In der Krebstherapie hat man sich die spezifischen biochemischen Wirkungen bestimmter Chlorverbindungen zunutze gemacht, um Stoffe zu entwickeln, die das Tumorwachstum hemmen.

Beispiele chlorhaltiger Wirkstoffe sind:

Ketoconazol (Antipilzmittel)

Diazepam (Beruhigungsmittel)

Indometacin (Antirheumatikum)

Niclosamid (Bandwurmmittel)

Fazit

Bei der Betrachtung der Wirksamkeit und Verträglichkeit der Arzneimittel würde ein Verzicht auf die Chemie mit Chlor den Verzicht auf den wichtigen therapeutischen Nutzen vieler Wirkstoffe zur Folge haben und die Suche nach neuen, noch besser wirksamen und verträglicheren Substanzen unnötig einschränken.

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Farbmittel

Farbmittel ist die Sammelbezeichnung für farbgebende Stoffe. Dabei werden die organischen Farbmittel in Farbstoffe und Pigmente unterteilt. Während die Farbstoffe im Anwendungsmedium, d. h. in Wasser oder organischen Lösemitteln, löslich sind, zeichnen sich die Pigmente durch ihre Unlöslichkeit aus.

Viele Farbstoffe und Pigmente erhalten durch Chlor im Molekül wichtige Eigenschaften wie Farbton, Lichtstabilität, Temperaturbeständigkeit oder Waschechtheit. Die mengenmäßig und wertmäßig bedeutendste Farbstoffklasse stellen die Reaktivfarbstoffe für Baumwolle dar, die sich im Färbeprozess durch chemische Reaktionen mit der Cellulosefaser verbinden und damit besonders waschechte farbige Textilien liefern. Zur Reaktion mit der Faser müssen reaktive Austrittsgruppen im Farbstoffmolekül vorhanden sein. Eine der häufigsten Austrittsgruppen ist Chlor, das bei der Farbstoff-Fixierung auf der Cellulose als Chlorid unter Ausbildung einer Etherfunktion abgespalten wird und als Kochsalz im Wasser verbleibt. Ein Vertreter dieser chlorhaltigen Reaktivfarbstoffe ist das Reactive Yellow 3. Bei seiner Synthese wird das Zwischenprodukt Cyanurchlorid (Trichlortriazin) unter Austritt von zwei Chloratomen nacheinander mit einem Azofarbstoff und Ammoniak (NH3) umgesetzt. Über den verbleibenden 3. Chlorsubstituenten wird es an die Cellulose fixiert.

Reactive

Yellow 3

Chlorfreie Farbstoffe und Pigmente

Eine große Anzahl Farbstoffe und Pigmente werden mit Hilfe der Chlorchemie hergestellt, sind aber chlorfrei. Ein Beispiel ist das Pigment Red 1, das zum Färben von Wolle und Baumwolle verwendet wird. Das traditionell als Pararot bezeichnete Pigment wird aus Nitrochlorbenzol hergestellt, das mit Ammoniak unter Abspaltung von Chlorwasserstoff in Nitroanilin überführt wird. Durch Diazotierung und Azokupplung mit ß-Naphthol entsteht dann Pigment Red 1.

Chlorhaltige Pigmente für Druckfarben und Kunststoffe

Bei den chlorhaltigen Pigmenten handelt es sich um Farbmittel, die im Anwendungsmedium Druckfarbe, Lack oder Kunststoff unlöslich sein müssen. Diese Unlöslichkeit wird häufig durch gezieltes Einführen von Chlor in das farbgebende Molekül erreicht (Diazopigmente).

Aber auch bestimmte Farbtöne sowie viele technisch erforderliche Gebrauchseigenschaften, wie Lichtechtheit, Farbstärke oder Fließfähigkeit, werden oft nur durch Chloratome im Molekül erhalten. Aus diesen Gründen werden bei zahlreichen Pigmenten aus verschiedenen chemischen Klassen nur durch die Anwesenheit von Chlor im Farbstoffmolekül gute bis ausgezeichnete Licht- und Wetterechtheit erhalten (Monoazo-, Diazopigmente, polycyclische Pigmente).

Bei grünen Pigmenten kann z. B. die Forderung nach hoher Wetterechtheit für Autolacke oder nach hoher Temperaturbeständigkeit bei der Verarbeitung gefärbter Kunststoffe nur von chloriertem Kupferphthalocyanin erfüllt werden, das daher weltweit von sehr großer Bedeutung ist.

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Chlorierte Kohlenwasserstoffe

In vielen gewerblichen und industriellen Prozessen sowie als Bestandteile von Zubereitungen spielen Lösemittel eine wesentliche Rolle.

Lösemittel werden benötigt z. B.

•in der Chemie, um chemische Reaktionen zu ermöglichen (Prozesslösemittel),

•zur Extraktion d. h. zur Abtrennung gewünschter Stoffe (Extraktionsmittel),

•zur Reinigung und Behandlung von Oberflächen unterschiedlichster Werkstoffe und Erzeugnisse,

•zur Herstellung verschiedenster Zubereitungen wie Farben, Lacke, Kosmetika, Kleber, Aerosole.

Aus der breiten Palette zur Verfügung stehender gebräuchlicher Lösemittel wie Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, Ether, Ketone, Ester, Alkohole und Wasser, erfolgt die Auswahl insbesondere nach der technischen Eignung. Weitere wichtige Entscheidungskriterien sind Sicherheitsaspekte, Gesundheits- und Umweltverträglichkeit sowie wirtschaftliche Gesichtspunkte.

Die besonderen Eigenschaften der Chlorkohlenwasserstoff-Lösemittel

Aus der Klasse der Chlorkohlenwasserstoffe (CKW) haben sich vor allem Dichlormethan (DCM), Trichlorethylen (TRI) und Perchlorethylen (PER) wegen ihrer besonderen Eigenschaften für eine Reihe spezifischer Anwendungen bewährt^[6]:

•sie besitzen ein hohes Lösevermögen für unterschiedlichste Stoffe,

•sie greifen eine Vielzahl von Werkstoffen und Materialien nicht an,

•sie sind nicht brennbar,

•sie sind unter den Verwendungsbedingungen chemisch weitgehend stabil,

•sie begünstigen in chemischen Prozessen gewünschte Produkte in hohen Ausbeuten,

•sie können mit geringem technischen und energetischen Aufwand zur Wiederverwendung aufbereitet werden (Recycling).

Aus diesen Gründen sind sie besonders für den Einsatz in Anlagen mit Kreislaufführung geeignet. Dies setzt geschlossene Anwendungssysteme voraus.

Gesundheit und Sicherheit

Die drei gebräuchlichen leichtflüchtigen CKW-Lösemittel sind unbrennbar, d. h. sie besitzen, nach Standardmethoden getestet, keinen Flammpunkt. Dies gilt auch für DCM und TRI, obwohl deren Dämpfe mit Luft explosionsfähige Gemische bilden können, die jedoch im Gegensatz zu den meisten brennbaren Lösemitteln eine deutlich höhere Energie zur Zündung benötigen. PER bildet keine explosionsfähigen Gemische mit Luft.

CKW Lösemittel können aufgrund ihrer Flüchtigkeit und ihrer chemischen Eigenschaften/biologischen Wirkungen zu einer Gesundheitsgefährdung durch Einatmen und Aufnahme über die Haut führen. Erste reversible Auswirkungen sind Schwindelgefühl und Augenreizung, gefolgt von narkotischen Wirkungen mit Taubheitsgefühl oder Herzrhythmusstörungen.

Die Langzeitwirkung der chlorierten Lösemittel und deren krebserzeugende Potentiale wurden in einer Vielzahl umfassender Studien untersucht. Für DCM und PER haben die vorliegenden tierexperimentellen Studien Hinweise auf ein krebserzeugendes Potential ergeben, weshalb sie in die Kategorie 3 krebserzeugender Stoffe^[7] der EU eingestuft wurden. Eine Reihe von epidemiologischen Studien für diese beiden Lösemittel am Menschen zeigen, dass unter den Bedingungen am Arbeitsplatz eine krebserzeugende Wirkung auf den Menschen nicht festzustellen ist.

Für TRI haben die Ergebnisse der langzeittoxikologischen Untersuchungen die EU-Kommission veranlasst, den Stoff in die Kategorie 2 krebserzeugender Stoffe^[8] der EU einzustufen. Aus den epidemiologischen Untersuchungen, die zu TRI vorliegen, kann abgeleitet werden, dass ein Krebsrisiko für den Menschen erst bei sehr hohen Konzentrationen in der Luft besteht. Daher wird derzeit in Deutschland die Festlegung eines gesundheitsbezogenen Grenzwertes diskutiert.

Laborstudien und experimentelle Studien mit den drei CKW-Lösemitteln haben kein erkennbares Potenzial für Fortpflanzungsschäden und Schädigungen des zentralen Nervensystems ergeben^[9].

Umwelt

CKW verdunsten schnell unter Umgebungsbedingungen und können bei unsachgemäßer oder offener Anwendung zu Luftbelastungen führen. In die Luft emittiertes DCM, TRI und PER werden dann innerhalb von Wochen bzw. Monaten abgebaut. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass die drei CKW keinen nennenswerten Beitrag

•zur Schädigung der Ozonschicht in der Stratosphäre,

•zur troposphärischen Ozonbildung (Sommersmog),

•zum Treibhauseffekt und

•zum sauren Regen

leisten.

Flüssige CKW besitzen eine geringe Oberflächenspannung und eine hohe Dichte, so dass verschüttete CKW leicht in den Boden eindringen und dort bis zu den grundwasserführenden Schichten vordringen können. Während TRI und PER auch deshalb als stark wassergefährdend (Wassergefährdungsklasse 3) eingestuft sind, ist das biologisch gut abbaubare DCM nur als wassergefährdend (Wassergefährdungsklasse 2) eingestuft.

In der Vergangenheit ist es durch unsachgemäßen Umgang zu starken Belastungen der Luft und vor allem zu massiven Boden- und Grundwasserverschmutzungen, im Besonderen durch PER und TRI, gekommen.

Heute wird eine sichere und emissionsarme Anwendung der CKW-Lösemittel durch den Einsatz moderner, geschlossener Anlagen und durch eine emissionsarme Handhabung (z. B. durch die Verwendung spezieller Sicherheitsgebinde) gewährleistet. Ein solcher sachgemäßer Umgang mit chlorierten Lösemitteln nach dem Stand der Technik stellt nur noch ein sehr geringes Risiko für die Umwelt dar. Gesetzgeberische Maßnahmen, Eigeninitiativen der herstellenden und anwendenden Industrie sowie verfahrenstechnische Maßnahmen haben in den letzten Jahren zu einem starken Rückgang der Verbrauchsmengen dieser Stoffe geführt. Die Einsatzmenge von CKW-Frischware ist in Deutschland im Zeitraum von 1986 bis 2001 von 180.000 Tonnen auf 22.500 Tonnen gesunken. Seither ist diese Menge in etwa konstant.

Gesetzgebung

Die bestehende Gesetzeslage ist umfassend und bietet die Grundlage für den weiteren Einsatz der Lösemittel unter Berücksichtigung aller notwendigen Anforderungen zum wirksamen Schutz von Mensch und Umwelt. Die Umweltministerkonferenz der deutschen Bundesländer hat bereits im September 1991 keinen weiteren Gesetzgebungsbedarf festgestellt. Und im Schlussbericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestags „Zum Schutz des Menschen und der Umwelt“ vom 5.9.1994 wird die Verwendung von leichtflüchtigen CKW-Lösemitteln in Anlagen, die der 2. Bundes-Immissionsschutzverordnung entsprechen, als Stand der Technik anerkannt. Insbesondere die 2.Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (2.BImSchV) und die HKW (Halogenkohlenwasserstoff-) -Rücknahmeverordnung haben die Entwicklung geschlossener Anlagen und die Lösemittelkreislaufführung gefördert. Geschlossene Anlagen, die den Anforderungen der 2.BImSchV entsprechen, sind heute zwingend im Einsatz und finden auch außerhalb Deutschlands eine zunehmende Verbreitung. Auch wichtige verbleibende offene Anwendungen, wie z. B. der Einsatz von DCM in Abbeizmitteln, sind geregelt. So verlangt die TRGS 612 (TRGS: Technische Regeln Gefahrstoffe) für die professionelle Anwendung DCM-haltiger Abbeizmittel den Einsatz von Umgebungsluft unabhängigen Atemschutzgeräten. Davon darf abgewichen werden, wenn durch Messung belegt ist, dass der Arbeitsplatzgrenzwert eingehalten werden kann.

Initiativen und Haltung der Industrie

Die chemische Industrie sieht die Beratung ihrer Kunden zum sicheren und verantwortungsvollen Umgang mit ihren Stoffen als wichtiges Instrument ihres „Responsible Care“ -Programms an. In diesem Zusammenhang messen der Verband der Chemischen Industrie (VCI) und seine Mitgliedsfirmen der Förderung oder Schaffung von Produktkreisläufen und dem sicheren Umgang mit diesen Arbeitsstoffen hohe Bedeutung bei. Das Ziel der chemischen Industrie, einen sicheren Umgang mit ihren Produkten zu fördern, gilt für CKW-Lösemittel genauso wie für ihre potentiellen Ersatzstoffe. Für die Schaffung effektiver Risiko-Management-Maßnahmen, und in Voraussetzung dazu insbesondere für die Bewertung der Gesundheits- und Umweltverträglichkeit von Produkten, ist eine umfassende Kenntnis der Wirkungen der Stoffe unerlässlich. Diese Bedingungen erfüllen CKW-Lösemittel. Bei Substituten müssen diesbezügliche Defizite noch abgearbeitet werden.

Abbildung 13: CKW-Lösemittelmarkt in Deutschland (2001)

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PVC (Polyvinylchlorid)

PVC (Polyvinylchlorid) ist einer der am meisten verbreiteten und am besten untersuchten Kunststoffe. Jährlich werden weltweit rund 28,6 Millionen Tonnen, u. a. im Bausektor, im Verpackungswesen, im Fahrzeugbau, in der Elektroindustrie, im medizinischen Bereich und für zahlreiche andere Anwendungen eingesetzt. Zirka 35 Prozent der Chlorproduktion in Europa werden zur PVC-Herstellung verwendet. In Deutschland betrug die PVC-Produktion 1,95 Millionen Tonnen (2004). Weltweit wächst der PVC-Verbrauch um ca. 4 % pro Jahr.

Herstellung

Rohstoffe für die PVC-Produktion sind Kochsalz, aus dem durch Elektrolyse Chlor gewonnen wird sowie Erdöl, dessen Spaltung bei hohen Temperaturen u. a. Ethylen ergibt. Aus Ethylen und Chlor stellt man bei ca. 80oC mit Eisenverbindungen als Katalysator in der so genannten „Direktchlorierung“ Dichlorethan (EDC) her, das in einem nachgeschalteten Schritt unter Abspaltung von Chlorwasserstoff zu Vinylchlorid (VC) umgesetzt wird. Den bei der Abspaltung erhaltenen Chlorwasserstoff setzt man in einem zweiten Verfahren, der „Oxichlorierung“, ebenfalls zur Herstellung von Dichlorethan aus Ethylen ein. Dieser Verfahrensschritt wird bei Temperaturen von etwa 250oC mit Kupferverbindungen als Katalysator betrieben. Neben dem Chlorwasserstoff aus der Spaltung kann auch Chlorwasserstoff aus anderen Quellen eingesetzt werden, beispielsweise die Mengen, die als Nebenprodukte bei bestimmten chemischen Prozessen anfallen (z. B. PUR-Herstellung).

Abbildung 14: Schematische Darstellung der PVC-Herstellung

Vinylchlorid wird über eine Destillation von allen unerwünschten Bestandteilen gereinigt und wird dann als Monomer zur PVC-Herstellung in der Polymerisation eingesetzt.

Der Polymerisationsschritt kann in Suspension (S-PVC), Emulsion (E-PVC), Mikro-Suspension (Mikro-S) oder in Masse (M-PVC) geschehen. Diese verschiedenen Verfahren erlauben es, PVC-Typen mit unterschiedlichen Eigenschaften gezielt für bestimmte Anwendungsgebiete zu produzieren.

Verarbeitung

PVC ist ein thermoplastischer Werkstoff. Das heißt, er wird in der Wärme weich, lässt sich dann beliebig verformen und erstarrt nach dem Abkühlen wieder. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, ohne dass sich die Eigenschaften wesentlich ändern. Dies ist u. a. für die werkstoffliche Verwertung von Verarbeitungsabfällen oder gebrauchten Produkten wichtig. Je nachdem, welches Endprodukt hergestellt werden soll, kommen unterschiedliche Verarbeitungstechnologien zur Anwendung, wie Extrudieren, Kalandrieren, Spritzgießen, Blasformen und das Verarbeiten von PVC-Pasten (oder Plastisolen).

Eigenschaften und Anwendungen

PVC hat in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren und vom Zusatz verschiedenster Additive ein großes Eigenschaftsspektrum, so dass dieser Kunststoff ein wichtiger Werkstoff für viele Anwendungen darstellt, zumal PVC sich durch Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, verbunden mit einem günstigen Preis-Leistungsverhältnis auszeichnet.

Die wichtigsten Additive für PVC sind Stoffe zur Verbesserung physikalischer Eigenschaften wie Temperatur-, Licht- und Wetterbeständigkeit, Zähigkeit, Elastizität und Transparenz. Daneben werden Stoffe zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Farbpigmente zugesetzt. All diese Stoffe sind im PVC-Fertigprodukt fest eingebunden und praktisch nicht bioverfügbar.

Über 60 Prozent der PVC-Produkte haben eine Lebenserwartung von ca. 15 bis über 100 Jahren. Sie werden im Bauwesen und in der Elektrotechnik, zum Beispiel zur Ummantelung von Kabeln und Drähten, für Trinkwasser- und Abwasserrohre, Fußbodenbeläge und Fensterrahmen eingesetzt.

20 Prozent der PVC-Produkte haben eine Lebensdauer von 2 bis 15 Jahren. Sie werden in der Automobilindustrie, im medizinischen Bereich und als Bestandteil verschiedenster Geräte und Ausrüstungen im Freizeit- und Sportbereich verwendet.

Die übrigen 20 Prozent, mit einer Lebensdauer von bis zu zwei Jahren, werden hauptsächlich zur Herstellung von Verpackungen sowie für Büroartikel verwendet. PVC wirkt als Barriere gegen Luft, Sauerstoff, Feuchtigkeit und Gerüche, und ist damit ein ideales Material zum Verpacken u. a. von empfindlichen und verderblichen Produkten, z. B. von Lebensmitteln und Arzneimitteln.

Gesundheit und Umwelt

In der Öffentlichkeit haben Diskussionen über mögliche Umweltauswirkungen von PVC große Aufmerksamkeit erlangt. In den vergangenen Jahren gab es daher eine Vielzahl von wissenschaftlichen Untersuchungen und Verbesserungen beim Gesundheits- und Umweltschutz.

Bei der Herstellung von PVC wird Vinylchlorid-Monomer (VC) als Ausgangsmaterial eingesetzt. 1974 stellte man fest, dass VC eine seltene Krebsart verursachen kann. Behörden, Industrie und unabhängige Wissenschaftler handelten daraufhin schnell und legten sichere Expositionswerte (Grenzwerte) für Arbeitnehmer in der PVC-Produktion fest. Der Grenzwert wurde von 500 ppm (ml/m3) auf 3 ppm herabgesetzt, und die Produktionsanlagen arbeiten heute weit unterhalb dieser sehr strengen Werte. Evtl. vorhandene Monomerrückstände in PVC-Produkten liegen weit unter den zulässigen Höchstwerten (z. B. 1 ppm (mg/kg) für Lebensmittel-Kontaktmaterialien, Trinkwasserrohre).

Zur Herstellung und Verarbeitung von Produkten aus PVC werden Additive verwendet. An diese werden hohe Anforderungen gestellt: Sie müssen in möglichst geringer Konzentration eine hohe Wirkung aufweisen, die durch die unterschiedlichen Herstellungsprozesse für das Kunststoff-Formteil nicht beeinträchtigt werden darf. Sie müssen dem Formteil während dessen Gebrauchsdauer die gewünschten Eigenschaften verleihen. Sie sollen auch aus Konsumentensicht sicher anwendbar sein. Um diesen Verbraucherschutz zu gewährleisten, regeln gesetzliche Vorgaben Herstellung und Verwendung bis hin zur Entsorgung von Kunststoffadditiven bzw. mit Additiven ausgerüsteten Fertigteilen. Von besonderer Bedeutung sind Stabilisatoren und Weichmacher.

Stabilisatoren

PVC ist ein thermoplastischer Kunststoff, der normalerweise im Temperaturbereich von 160 bis 200oC verarbeitet wird. Ohne Stabilisatoren wäre die Verarbeitung bei diesen Temperaturen nicht möglich, da Zersetzungsprozesse unter Abspaltung von HCl-Gas einsetzen. Darüber hinaus verbessern Stabilisatoren auch die Gebrauchseigenschaften von PVC, z. B. die Haltbarkeit. Für die Auswahl des Stabilisators sind vor allem technische Gründe und die Art der Anwendung maßgeblich. Zur Stabilisierung von PVC werden heute im Wesentlichen Verbindungen auf der Basis von Blei, Kalzium-Zink, Zinn und neue organische Verbindungen eingesetzt. In ihrer freiwilligen Selbstverpflichtung hat sich die PVC-Branche zu einem schrittweisen Ausstieg aus der Verwendung von Blei als Stabilisator bis 2015 verpflichtet. Der Ersatz von Cadmium-Stabilisatoren für PVC wurde seit 1990 aktiv verfolgt und ist seit 2001 vollständig vollzogen.

Das Recycling von schwermetallhaltigen PVC-Erzeugnissen birgt keine Risiken für Gesundheit und Umwelt, da die Metallverbindungen fest in die Polymermatrix eingebunden sind.

Weichmacher

Die Eigenschaften von PVC lassen sich mit Hilfe von Weichmachern in weiten Grenzen variieren. Ihr Zusatz verleiht dem von Natur aus harten Werkstoff Eigenschaften ähnlich denen von Gummi: Er wird flexibel und dehnbar. Weich-PVC (PVC-P) eignet sich für eine große Zahl von Verarbeitungsverfahren und Anwendungen. Als Weichmacher dienen vor allem verschiedene Phthalsäureester, z. B. DEHP (Di-Ethylhexylphthalat). Da es sich bei der Einlagerung von Weichmachern nicht um eine chemische Bindung handelt, können Weichmachermoleküle von der Oberfläche der PVC-Artikel verdampfen oder in andere Stoffe migrieren. Dies hat in der Vergangenheit zu Diskussionen um die Auswirkungen von Weichmachern auf Umwelt und Gesundheit geführt.

Untersuchungen an DEHP ergaben, dass hohe Dosierungen bei Ratten Lebertumore verursachen können. Dies beruht auf einem speziellen Mechanismus der Schädigung von Leberzellen bei Nagern (Peroxisomenproliferation). Für den Menschen spielt dieser Mechanismus keine Rolle, daher sind solche Effekte für ihn nicht zu erwarten. DEHP wurde deshalb von der EU-Kommission nicht als kanzerogen für den Menschen eingestuft. Die International Agency for Research on Cancer (IARC) hat unlängst diese Bewertung bestätigt.

DEHP und DBP (Di-Butylphthalat) können in hohen Dosierungen im Tierversuch die Fruchtbarkeit und die Entwicklung des Embryos im Mutterleib beeinträchtigen. Das Europäische Chemikalienbüro hat 2001 - und hier interpretierte es die verfügbaren Daten neu - DEHP und DBP bezogen auf fruchtschädigende Wirkungen in Kategorie 2 eingestuft. Dies bedeutet, dass DEHP und DBP „basierend auf eindeutigen Ergebnissen im Tierversuch“ „als fruchtschädigend und fruchtbarkeitsbeeinträchtigend für den Menschen“ angesehen werden sollten.

Im Unterschied hierzu hat das Europäische Chemikalienbüro für DINP und DIDP (Di-Isononylphthalat, Di-Isododecylphthalat) kein Risiko für Mensch und Umwelt festgestellt. Beide Weichmacher unterliegen daher keiner Kennzeichnungspflicht. Einzelheiten zu den Ergebnissen des EU-Risk-Assessments zeigt die Tabelle: Toxikologische und ökologische Kennzeichnung der Phthalate (s. a. Arbeitsgemeinschaft PVC und Umwelt e. V. (AGPU)).

Brandverhalten

PVC ist ein Werkstoff, der aufgrund des hohen Chloranteils von 57 % von Natur aus schlecht brennt. Das Verhalten von PVC im Brandfall wurde umfassend untersucht. Die Erkenntnisse stützen sich dabei sowohl auf experimentelle Untersuchungen als auch auf praktische Erfahrungen.

Bei der Verbrennung von PVC entstehen, wie bei allen organischen Materialien, hauptsächlich CO2, CO, Wasser sowie HCl. Die Auswertung zahlreicher Brandfälle mit und ohne PVC-Beteiligung hat gezeigt, dass - neben der Hitzeeinwirkung - über 90 % aller Todesfälle durch Kohlenmonoxid (CO) verursacht werden; Chlorwasserstoff (HCl) z.B. aus PVC spielt eine untergeordnete Rolle.

Dioxine und Furane, die in Spuren bei jedem Brand entstehen, sind an den Ruß der Brandrückstände gebunden und daher nicht bioverfügbar. Deshalb wurden bei vielen Untersuchungen von Brandexponierten, z. B. Feuerwehrleuten, keine erhöhten Dioxinkonzentrationen gefunden. Für die Beurteilung der Toxizität der Brandgase spielen sie deshalb keine Rolle. Brände sind im Übrigen eine vergleichsweise unbedeutende Dioxinquelle.

Das kanzerogene Potential des Brandrußes wird hauptsächlich durch die ebenfalls fest an den Ruß gebundenen sog. polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe bestimmt. Diese sind typische Begleiter der Verbrennung von organischen Materialien.

Verwertung und Beseitigung von PVC-Abfällen

Das Kunststoffrecycling ist heute ein fester Bestandteil der Kreislaufwirtschaft. Eine dem Abfallstrom angepasste differenzierte Verfahrensentwicklung hat eine Vielzahl von umweltfreundlichen und wirtschaftlich sinnvollen Verwertungsmöglichkeiten geschaffen. Ein Verwertungsmix aus werkstofflichem und rohstofflichem Recycling und der energetischen Verwertung bildet dabei die Grundlage im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung. Die Recyclingoptionen für PVC orientieren sich an diesem Verwertungsmix. Zusätzlich wird beim rohstofflichen Recycling von PVC-Abfällen nach Verfahren mit und ohne Chlorlimitierung unterschieden. Das werkstoffliche Recycling wird vorzugsweise für sortenreine oder vorsortierte PVC-Produkte wie z. B. Fenster, Rohre, Fußbodenbeläge, Dachbahnen, Kabel und Planenstoffe angewandt. Dabei kommen trockenmechanische Verfahren oder Lösemittelverfahren zum Einsatz (s. a. Arbeitsgemeinschaft PVC und Umwelt e. V. (AgPU).

Kleinere PVC-Abfallmengen, in erster Linie aus dem Verpackungsbereich, gehen in die kommunale Müllverbrennung. Es wurde nachgewiesen, dass bei der Müllverbrennung, unabhängig davon, ob PVC vorhanden ist oder nicht, dieselben Spurenkonzentrationen von Dioxin entstehen. Bei richtig ausgelegten und betriebenen Verbrennungsanlagen erreichen die Dioxinemissionen einen extrem niedrigen Wert: 0,1 Nanogramm TE/m3 (TE = Toxic Equivalent).

Politische Bewertung

Der heutige Kenntnisstand lässt den Schluss zu, dass die Herstellung, Verwendung, Verwertung und Entsorgung von PVC keine wesentlichen Beeinträchtigungen von Mensch und Umwelt verursachen. PVC ist ein nützlicher und ökologisch verträglicher Werkstoff. Die Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages 1994 und der Bund-Länder-Ausschuss Umwelt (BLAU, später BLAC) haben dies bestätigt.

Im Jahr 2004 wurde im Auftrag der EU-Kommission eine Rezension bestehender ökobilanzieller Vergleichsstudien zu PVC-Produkten und deren Alternativen abgeschlossen. Diese Studie zeigt, dass PVC-Produkte auch ökologisch mit Alternativen konkurrieren können. Leider wurden in dieser Studie nur ökologische und nicht auch ökonomische und soziale Vor- und Nachteile beurteilt.

Nachhaltige Entwicklung

Die europäische PVC-Branche - vertreten durch die vier Hauptverbände

•ECVM (PVC-Hersteller)

•ECPI (Weichmacher-Hersteller)

•ESPA (Stabilisatoren-Hersteller)

•EuPC (PVC-Verarbeiter)

hat im März 2000 die „Selbstverpflichtung der PVC-Branche zur nachhaltigen Entwicklung“ unterzeichnet. Diese Verbände repräsentieren die PVC-Kette von den Produzenten bis zu den Verarbeitern.

Die Selbstverpflichtung befasst sich mit den zentralen Fragestellungen zu den einzelnen Abschnitten des PVC-Lebensweges. Von der Herstellung der Grundstoffe (PVC, Weichmacher, Stabilisatoren) und deren Nutzung zur Entwicklung innovativer Werkstoffe wird eine kontinuierliche Verminderung der Umweltauswirkungen und der Nutzung der Ressourcen über den bereits erreichten Stand hinaus angestrebt. Für die Entsorgung PVC-haltiger Produkte am Ende ihrer Nutzungsdauer entwickelt die Branche fortlaufend Beiträge, die insbesondere die Ressourcenschonung optimieren. Das Programm basiert auf einer Reihe konkreter Ziele, die einer jährlichen Kontrolle unterliegen, um die Fortschritte zu dokumentieren.

Weitere umfassende Informationen sind bei AgPU und Plastics Europe zu erhalten.

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Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Herstellung und Verwendung von Chlor

Leitlinie der chemischen Industrie zu Umwelt, Sicherheit und Gesundheit

Im Rahmen der Initiative Responsible Care hat sich die Chemische Industrie verpflichtet, ihre Leistungen für Umwelt, Sicherheit und Gesundheit kontinuierlich zu verbessern, unabhängig von gesetzlichen Vorgaben. Dazu gehören auch die Arbeitssicherheit in den Betrieben und der Gesundheitsschutz der Mitarbeiter als wesentliche Bestandteile der Unternehmenspolitik. In Deutschland wurde die Responsible Care-Initiative 1991 ins Leben gerufen. Heute beteiligen sich Unternehmen aus 47 Ländern weltweit daran.

Sicherer Umgang mit Chlor in der chemischen Industrie

Der Umgang mit Gefahrstoffen unterliegt zahlreichen gesetzlichen Regelungen. Dies gilt auch für Chlor. Die wichtigsten Maßnahmen sind nachfolgend beschrieben:

Anlagensicherheit

Die Anlagen zur Herstellung und Verwendung von Chlor werden so geplant, konstruiert, betrieben und instand gehalten, das kritische Zustände, die zu einer Freisetzung von Chlorgas führen können, grundsätzlich verhindert werden. Der hohe Stand der Anlagensicherheit in Deutschland trägt wesentlich dazu bei, dass die Chemische Industrie zu den sichersten Wirtschaftszweigen gehört. Es besteht dazu ein umfangreiches Vorschriftenwerk. Wird eine Anlage neu errichtet, erweitert oder geändert, muss dies z.B. zuvor von den zuständigen Behörden genehmigt werden. Dazu sind vom Betreiber der Anlage umfangreiche, detaillierte Unterlagen vorzulegen, die in einem aufwändigen Verfahren unter Einschaltung von Fachbehörden geprüft werden. Dabei werden neben den Aspekten des Umweltschutzes insbesondere auch Fragen hinsichtlich Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz untersucht. Anlagen, in denen Chlor hergestellt wird, unterliegen in der Regel der Seveso II Richtlinie. Mögliche Gefährdungspotenziale dieser Anlagen müssen danach systematisch analysiert werden. Technische und organisatorische Maßnahmen für einen sicheren Betrieb sind darzustellen.

Gesundheitsschutz und Arbeitssicherheit

Nicht nur durch mechanische und thermische Effekte (Maschinen, Explosionen, Brände) können Mitarbeiter gefährdet werden, sondern auch durch die direkte Einwirkung von Stoffen im Produktionsprozess.

In den Elektrolysen sind zudem noch Gefährdungen der Mitarbeiter durch elektrischen Strom (Elektrolysestrom) und auch durch elektromagnetische Felder möglich.

Die Gefährlichkeitsmerkmale für Chlor nach Chemikaliengesetz sind: giftig, reizend und umweltgefährdend.

In den Anlagen zur Herstellung und Verwendung von Chlor sind weiterhin noch Laugen und Säuren (ätzend) sowie Wasserstoff (entzündlich) vorhanden.

In den Amalgamanlagen ist als Hilfsstoff noch Quecksilber (giftig), in den Diaphragma -anlagen entsprechend Asbest enthalten.

Sicherheitsdatenblätter

Die sicherheitsrelevanten Eigenschaften aller Stoffe in der Produktion werden in Sicherheitsdatenblättern dokumentiert, die in den Betrieben vorliegen und allen Mitarbeitern in den Chlorbetrieben bekannt sind. Soweit diese Stoffe gehandelt werden, sind diese Sicherheitsdatenblätter auch auf den Internetseiten von Chlorherstellern verfügbar.

Physiologische Eigenschaften von Chlor

Chlor ist ein sehr reaktives chemisches Element, das in der Natur daher auch nicht in freier Form sondern nur in Verbindung mit anderen Elementen vorkommt. Chlor wirkt auf pflanzliches und tierisches Gewebe durch Oxidation, durch Verdrängung von Wasserstoff sowie durch Addition an Doppelbindungen zerstörend. Diese Eigenschaft macht Chlor einerseits hervorragend geeignet als wirksames Desinfektionsmittel z.B. bei der Aufbereitung von Trinkwasser oder in Schwimmbädern. Andererseits resultiert aus dieser Reaktivität des Chlors ein potenzielles Risiko für die Gesundheit der Mitarbeiter in Anlagen, in denen mit Chlor umgegangen wird. Enthält die Atemluft Chlorgas, so kann die Lunge durch Verätzung der Luftwege und Lungenbläschen geschädigt werden, was ab einer gewissen Konzentration und Einwirkzeit bis zum Tode führen kann. Durch den typischen stechenden Geruch kann Chlorgas allerdings schon bei sehr geringen, gesundheitlich noch unbedenklichen Konzentrationen in der Luft zuverlässig wahrgenommen werden.

Auswirkungen von Chlorgas auf den Menschen

	mg Cl2 / m³ Luft	cm³ / m³ = ppm
MAK-Wert für 8-Stunden-Arbeitstag*	1,5	0,5
Geruchsschwelle	0,06 - 0,15	0,02 - 0,05
Arbeit auf Dauer unerträglich ab	9,0	3,0
Lebensgefährliche Einwirkung 30 min	60	20
Tod in 30 - 60 Minuten	150	50
Tod in 5 - 10 Minuten	600	200

*Hinweis: Nach der neuen Gefahrstoffverordnung sollen die bisherigen MAK-Werte („Maximale Arbeitsplatzkonzentration“) durch Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) ersetzt werden. Bis diese festgelegt werden, gelten die MAK-Werte weiter.

Die Auswirkungen von Chlorgas auf den Menschen werden von verschiedenen Autoren in leicht unterschiedlicher Weise angegeben. Außerdem ist die Wirkung abhängig von der individuellen Konstitution der betroffenen Person (s. Literatur).

Schutzmaßnahmen im Chlorbetrieb

Auf der Basis der oben dargestellten Gefahren im Chlorbetrieb wird eine Gefährdungsermittlung für jeden Arbeitsplatz durchgeführt und erforderliche technische und organisatorische Schutzmaßnahmen werden definiert und realisiert.

So gilt bei den technischen Schutzmaßnahmen zum Chlor die folgende Reihenfolge:

•geschlossene Apparaturen

•Absaugung an Entstehungs- und Austrittstellen

•Belüftung

Anlagen werden so gestaltet, dass sie technisch dicht sind und somit chlorhaltige Gase nicht frei werden (geschlossene Systeme). Für die Fälle, wo ein Austritt chlorhaltiger Gase technisch nicht zu verhindern ist, werden sie an der Austrittstelle erfasst, abgesaugt und gefahrlos in der Chlorabsorption entsorgt. Geeignete Lüftungsmaßnahmen sind erforderlich, wenn eine Absaugung nicht vollständig möglich ist.

In diesem Fall ist zusätzlich eine Arbeitsbereichsüberwachung erforderlich, d. h., es werden Konzentrationsmessungen in der Luft am Arbeitsplatz durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Grenzwert eingehalten wird. Je nach Arbeitsplatz werden Personendosimeter eingesetzt oder die Raumluft wird überwacht. Die Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 402/900) regeln die Details zu den Messverfahren.

Technische und organisatorische Maßnahmen zum Schutz vor Gefahren durch elektrischen Strom (z. B. Berührungsschutz) und elektromagnetische Felder (z. B. beschränkter Zugang) sind vorhanden.

Zu den organisatorischen Schutzmaßnahmen zählt die regelmäßige Schulung der Mitarbeiter auf der Grundlage der arbeitsbereichs- und stoffbezogenen Betriebsanweisungen nach §14 Gefahrstoffverordnung.

Für die Chlorbetriebe ist zusätzlich ein Alarm- und Gefahrenabwehrplan vorhanden. Es werden regelmäßige Alarmübungen durchgeführt. Flucht- und Rettungspläne sind erstellt und in den Betrieben ausgehängt.

Wenn technische Schutzmaßnahmen allein nicht ausreichen, wird den Mitarbeitern eine geeignete persönliche Schutzausrüstung zur Verfügung gestellt:

Atemschutz

Fluchtfilter dienen als Atemschutz für zufällige, unerwartete Emissionen. Sie werden in den Chlorbetrieben und in Nebenräumen leicht zugänglich und gut sichtbar bereitgehalten. Für bestimmte Tätigkeiten (z. B. Reparaturen, Revision) werden die Mitarbeiter in den Chlorbetrieben mit Atemschutzgeräten ausgerüstet. In der Regel handelt es sich hierbei um eine Vollmaske mit Gasfilter. Von der Umgebungsluft unabhängige Atemschutzgeräte (Isoliergeräte) sind ebenfalls verfügbar.

Augenschutz

Beim Umgang mit ätzenden Stoffen ist ein geeigneter Augenschutz (z. B. Schutzbrille) zu tragen.

Körperschutz

Schutzkleidung, Sicherheitsschuhe und Schutzhandschuhe aus geeigneten Materialien werden, abhängig vom Ausmaß der möglichen Gefährdung, getragen.

Lernen aus Erfahrung

Im Laufe der über 100-jährigen Geschichte der industriellen Nutzung von Chlor ist es gelungen, die Risiken des Chlors durch technische und organisatorische Maßnahmen so zu minimieren, dass Chlor-spezifische Unfälle und Ereignisse nur noch von untergeordneter Bedeutung sind. Dazu dient der weltweite Erfahrungsaustausch und Wissenstransfer zwischen Chlorherstellern und Chlorverwendern, z. B. durch nationale, europäische und internationale Verbände der chemischen Industrie.

Literatur zum Thema Sicherer Umgang mit Chlor

•Sicherheitsdatenblatt Chlor

•Hinweise für den Umgang mit Chlor, Druckschrift der BASF, 1999

•Merkblatt M 020 „Chlor“ der BG Chemie, 1997

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Archiv

Ergebnisse der Enquete-Kommission "Schutz des Menschen und der Umwelt" des Deutschen Bundestages zur Chlorchemie (1994)

Neben der Untersuchung von Einzelstoffen wie Cadmium, Benzol, R 134a und so genannten "Bedürfnisfeldern" wie Textilien und Mobilität hat die Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages "Schutz des Menschen und der Umwelt" in der zurückliegenden Legislaturperiode die Chlorchemie für ihre Betrachtungen von komplexen Produktions- und Stoffstromzusammenhängen ausgewählt. Für eine vertiefte Analyse hat sie sich auf drei Produktions- bzw. Anwendungsbereiche der Chlorchemie konzentriert:

•Polyvinylchlorid (PVC)

•Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) und

•Propylenoxid.

Im Hinblick auf eine Überprüfung der konkreten Umsetzbarkeit des Leitbildes einer nachhaltigen, zukunftsverträglichen Entwicklung (Sustainable Development) war ihr Augenmerk auf Stoffeinsatzminderung, produktionsintegrierten Umweltschutz, Recycling- und Entsorgungsstrategien und die Kreislaufführung von Stoffen gerichtet.

Polyvinylchlorid (PVC)

Die Enquete Kommission hat PVC vor allem aufgrund des hohen Anteils an der Verwendung vor Primärchlor (rund 30 Prozent gehen in die PVC-Produktion) untersucht. Ein Schwerpunkt der Arbeit war die Untersuchung der verschiedenen derzeit praktizierten und in Planung befindlichen Recycling- und Entsorgungskonzepte. Dabei sollte auch geklärt werden, ob PVC den Grundprinzipien der nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung gerecht werden kann. Wegen der großen Bedeutung der PVC-Anwendungen für den Baubereich hat die Kommission beispielhaft Fenster, Rohre, Bodenbeläge und Kabel als Untersuchungsgegenstand ausgewählt. Aufgrund der öffentlichen Diskussion wurde die Betrachtung um kurzlebige PVC-Produkte für Verpackungen erweitert.

Ergebnisse der Kommission

Die Kommission stellt fest, dass die Umweltbelastungen bei der PVC-Produktion heute sehr gering sind. Sie hat klargestellt, dass aufgrund der Langlebigkeit von PVC die heute anfallenden „post consumer“-Abfallmengen aus dem Baubereich noch relativ gering sind; wobei zu berücksichtigen ist, dass für viele Bauprodukte schon funktionierende werkstoffliche Recyclingmöglichkeiten bestehen. Als Ergänzung hierzu sieht die Kommission aber die Notwendigkeit eines zusätzlichen rohstofflichen Recyclings (Chlor-Recycling). Nicht befriedigend sind die teilweise stark unterschiedlichen Einschätzungen von Entsorgungsfragen bei Verbundsystemen. Die Mitverwertung von PVC-Verpackungen über die rohstoffliche Kunststoffverwertung sieht die Enquete-Kommission als problemlos an.

Fazit und Handlungsempfehlungen

In der Formulierung ihres Fazits und der Handlungsempfehlungen kommt die Kommission zu dem Schluss, dass nach Jahren einer intensiv geführten Diskussion PVC „der heute hinsichtlich seiner Umweltrelevanz am besten untersuchte Werkstoff“ ist. Für viele

Werkstoffe, die in der Diskussion als Ersatzmöglichkeiten für PVC genannt werden, fehlen nach den Untersuchungen der Kommission Informationen über Energieverbrauch und Emissionen bei Herstellung, Lebensdauer, Pflegeaufwand, Produktions- sowie Entsorgungskosten. Ohne ökonomische oder ökologische Begründung kann die Enquete-Kommission jedoch die Substitution von PVC durch andere Werkstoffe nicht empfehlen. Eine solche Umstellung würde die Gefahr einer Problemverschiebung, wenn nicht gar einer Verschlechterung des gegenwärtigen Zustandes mit sich bringen.

Darüber hinaus fordert die Kommission, dass für alle Produkte - gleich aus welchem Werkstoff - eine Verwertung bzw. Entsorgung sicherzustellen sei und die Kosten hierfür in den Produktpreis einzufließen haben. Auch sind die Verwertungsmöglichkeiten zu erweitern. Gerade hierzu haben die Untersuchungen der Enquete-Kommission gezeigt, dass eine ökologisch verträgliche Verwertung und Entsorgung nicht nur möglich ist, sondern auch ein großes Verbesserungspotential in diesem Bereich besteht. Die PVC-Industrie hat mit der Schaffung zahlreicher Recyclinganlagen und -möglichkeiten hierfür wichtige Voraussetzungen geschaffen.

Im Hinblick auf die Forderung der Kommission zum Chlor-Recycling aus PVC hat die PVC-Branche Konzeptionen vorgelegt und über die Bemühungen berichtet, am Standort Schkopau eine erste Anlage zum rohstofflichen PVC-Recycling zu errichten. Durch die Rückgewinnung des Chlorwasserstoffs aus PVC und Rückführung in die Oxychlorierung wird künftig Primär-Chlor eingespart.

Zur Empfehlung, auf den Einsatz von Cadmium-Stabilisatoren zu verzichten, hat die PVC-Profilbranche kürzlich erklärt, dass ab 1995 auf den Neueinsatz von Cadmium verzichtet wird. Zum Thema „Blei“ ist darauf hinzuweisen, dass Blei-Stabilisatoren eine bewährte und gut untersuchte Produktgruppe darstellen. Die Stabilisatorenhersteller haben die Entwicklung alternativer Stabilisierungssysteme auf Basis Calcium-Zink forciert und der PVC-verarbeitenden Industrie angeboten. Fehlende Langzeitergebnisse, ausreichende Praxiserprobungen, Änderungen der Verfahrenstechnik, höhere Preise, aber auch fehlende Verfügbarkeit beeinflussen jedoch derzeit noch den Substitutionsprozess. Einige Kommissionsmitglieder haben ein Sondervotum abgegeben. Demnach soll PVC in einer Reihe von Einsatzgebieten (Verpackungen, Spielzeug, Tapeten, Unterbodenschutz bei Pkw) substituiert werden. Diese Forderung ist aus dem Faktenteil des Enquete-Berichtes nicht stichhaltig begründbar.

Die PVC-Industrie sieht in der konstruktiven Zusammenarbeit mit der Enquete-Kommission ein für alle Seiten sinnvolles Vorgehen. Die Industrie hat ihre Bereitschaft zur Mitarbeit durch Lieferung von umfangreichem Datenmaterial und zahlreichen Diskussionsbeiträgen belegt. Sie bietet diese Mitarbeit auch für die Zukunft an.

CKW-Lösemittel

Die Enquete-Kommission hat die vier Chlorkohlenwasserstoffe (CKW)

•Perchlorethylen (Tetrachlorethen, Per)

•Trichlorethylen (Trichlorethen, Tri)

•1.1.1.-Trichlorethan, Methylchloroform, 1.1.1.-Tri)

•Dichlormethan (Methylenchlorid, DCM)

ausgewählt, die als Lösemittel von ökonomischer, technischer und ökologischer Relevanz sind. Unter der Gruppenbezeichnung "leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe" (CKW) sind sie unter anderem auch Gegenstand einer umfassenden, stoffbezogenen Gesetzgebung geworden.

Über eine allgemeine Betrachtung der CKW-Lösemittel hinaus, war es ein Anliegen der Kommission, die Hauptanwendungsgebiete der CKW-Lösemittel, die Metallentfettung (industrielle Teilereinigung) und die Textilreinigung sowie die Umweltverträglichkeit und technische Leistungsfähigkeit potentieller Substitute genauer zu analysieren. Dabei sollte untersucht werden, welche Folgen der massive Verbrauchsrückgang der letzten Jahre für die technischen, ökonomischen und logistischen Umstrukturierungen für die Produzenten und die Anwender nach sich zog.

Ergebnisse der Kommission

Die Enquete-Kommission kam nach einer öffentlichen Anhörung und weiteren, zum Teil schriftlichen Nachfragen zu folgenden Erkenntnissen:

•Auf die Verwendung von CKW-Lösemitteln kann bis heute in der Metallentfettung und der Textilreinigung nicht verzichtet werden.

•Der Gebrauch von CKW-Lösemitteln in Anlagen, die der 2. Bundesimmissionsschutzverordnung (2. BImSchV) vom 10. Dezember 1990 entsprechen, ist als Stand der Technik anzusehen.

•Die Substitution von CKW-Lösemitteln ist nur dann vorzunehmen, wenn die Ersatzprodukte bei vergleichbarer Leistungsfähigkeit (Lösevermögen, Energieverbrauch, Recyclingfähigkeit) eindeutig auch nachweisbare ökologische Vorteile bieten. Dies gilt auch für so genannte umweltoffene (emissive) Anwendungen. Dieser Aspekt wurde auch durch das Bundesgesundheitsamt und die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Unfallverhütung, die zusammen mit dem VDMA vor einer vorschnellen Substitution warnten, hervorgehoben.

•Bei umweltoffenen Anwendungen sind verstärkt kurzfristige Substitutionsanstrengungen auf der Grundlage von offiziellen Ersatzstoffkatalogen notwendig.

•Die Herstellungsverfahren von CKW - und damit auch die Produkte selbst - sind dioxinfrei.

•Drei der vier betrachteten CKW-Lösemittel (Per, Tri und DCM) schädigen die stratosphärische Ozonschicht nicht. Das 1.1.1.-Trichlorethan ist mit der FCKW-/Halonverbots-Verordnung vom 6. Mai 1991 als Reinigungs- bzw. Lösemittel mit gewissen Übergangsfristen(2. BImSchV) verboten worden.

•Beim atmosphärischen Abbau von PER, TRI und 1.1.1-Trichlorethan kann sich u. a. Trichloressigsäure bilden. Die ökologische Bedeutung (Waldschaden-Diskussion) ist noch unklar.

•Die Anstrengungen und Erfolge der anlagenherstellenden Industrie, die Vorgaben der 2. BImSchV hinsichtlich emissionsmindernder technischer Verbesserungen umzusetzen, werden anerkannt.

•Das chemische Recycling, das aus technischen, qualitativen und ökonomischen Gründen erforderlich sein kann und über die HCl-Rückgewinnung die Stoffströme der Chlorchemie erreicht, ist möglich und anerkannt.

•Die Substitution von Per in der Textilreinigung durch Kohlenwasserstoff-Lösungen und chemisch-wässrige Systeme hat derzeit 3 bis 5 Prozent erreicht. Weitergehende Veränderungen, die einen Per-Einsatz überflüssig machen, sind für die Textilreinigung nicht zu erkennen.

•Die Gesetzgebung für die CKW-Lösemittel ist im Gegensatz zu den möglichen Ersatzstoffen umfassend. Im Hinblick auf betriebswirtschaftliche Notwendigkeiten wird vor zu kurz aufeinander folgenden Novellierungen gewarnt, die Bedeutung des Vollzugs dagegen unterstrichen.

Fazit und Handlungsempfehlungen

Für die zukünftige Entwicklung hat die Enquete-Kommission folgende Empfehlungen ausgesprochen:

•Stoffkreisläufe durch die Erweiterung von bereits bestehenden Versorgungs- und Entsorgungssystemen konsequent schließen.

•Standardisierung von Recyclingware über DIN-Qualitätsnormen, um Regenerate stärker einsetzen zu können.

•Vollzug der einschlägigen Gesetze verbessern.

•Technisch realisierbare umweltpolitische Ziele in der Europäischen Union harmonisieren, um die Wettbewerbsbedingungen der deutschen Industrie nicht zu beeinträchtigen.

Die Schließung von Stoffkreisläufen und die Normierung von Regeneratware ist bereits Gegenstand von Arbeits- oder Projektgruppen im Rahmen des Verbandes der Chemischen Industrie.

Propylenoxid

Für die Enquete-Kommission diente Propylenoxid als Beispiel für ein unter Verwendung von Chlor hergestelltes chlorfreies Endprodukt. In Deutschland wird Propylenoxid ausschließlich unter Verwendung von Chlor nach dem so genannten „Chlorhydrinverfahren“ erzeugt. Es sind andere chlorfreie Synthesewege bekannt, wie zum Beispiel das indirekte Oxidationsverfahren (Oxiran-Verfahren), bei dem die anfallenden Nebenprodukte Tertiärbutylalkohol/Methyltertiärbutylether (TBA/MTBE) oder Styrol vermarktet werden müssen oder direkte Oxidationsverfahren mit und ohne Verwendung von Katalysatoren. Letztere haben wegen der geringen Ausbeuten und der vielen Nebenprodukte noch keine technische Bedeutung erlangt. Propylenoxid dient fast ausschließlich als Zwischenprodukt für die Herstellung von Polyurethanen.

Die zentrale Frage der Kommission konzentrierte sich darauf, welche Entscheidungskriterien für die Präferenz des Chlorhydrinverfahrens relevant sind und ob unter ökologischen Gesichtspunkten eine Umstellung auf chlorfreie Herstellungsverfahren sinnvoll erscheinen.

Ergebnisse der Kommission

Die Kommission kam nach Anhörung der Fachleute zu dem folgenden Ergebnis: Ein objektiver Vergleich zwischen dem Chlorhydrin- und dem Oxiranverfahren ist kaum möglich. Die Entscheidung für das eine oder andere Verfahren beruht bislang auf den ökonomischen und standortbedingten Faktoren. Ökologische Vor- und Nachteile wurden bislang nicht vergleichend untersucht. Beide Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass neben dem eigentlichen Zielprodukt Propylenoxid Kuppel- oder Nebenprodukte in hohem Maße anfallen:

•Beim Chlorhydrinverfahren rund 0,08 Tonnen chlorierte Nebenprodukte,

•beim Oxiranverfahren pro Tonne Propylenoxid 2 bis 3 Tonnen Butylalkohol und Styrol.

Die Verwendbarkeit oder Vermarktbarkeit der Kuppelprodukte wird als wesentlich für die Entscheidung, welches Verfahren zur Propylenoxid-Herstellung derzeit und zukünftig genutzt wird, angesehen. In den nächsten 10 bis 12 Jahren wird mit einem neuen Investitionszyklus für Chlorhydrinanlagen gerechnet. Eine Umrüstung der Chlorhydrinanlagen auf das Oxiranverfahren ist technisch nicht möglich. Die Errichtung von Anlagen nach dem Oxiranverfahren ist nur an neuen Standorten, an denen ein Verbund mit bestehenden Chloralkali-Elektrolyse-Anlagen nicht besteht, sinnvoll. Wichtige Entscheidungsfaktoren für die Errichtung von Kapazitäten nach dem Oxiranverfahren sind die Marktsituation und die logistischen Voraussetzungen sowohl für die Einsatzstoffe als auch die Kuppelprodukte TBA/MTBE oder Styrol.

Das Chlorhydrinverfahren benötigt als Standortvoraussetzungen vorhandene Vorfluter zur Aufnahme der Salzfrachten sowie bestehende Chlorkapazitäten. Das Oxiranverfahren setzt Märkte für Kuppelprodukte voraus und die Verfügbarkeit bestimmter Raffinerieprodukte und -kapazitäten. Energiebilanzen sowie Hinweise auf mögliche Gesundheitsgefahren liegen für beide Verfahren nicht vor. Die Handhabung von Peroxiden beim Oxiranverfahren macht es erforderlich, besondere Sicherheitsabstände einzuhalten. Dies ist an den bestehenden Standorten nicht möglich.

Fazit und Handlungsempfehlungen

Für die zukünftige Entwicklung hat die Enquete-Kommission folgende Empfehlungen ausgesprochen:

•Stoffkreisläufe durch die Erweiterung von bereits bestehenden Versorgungs- und Entsorgungssystemen konsequent schließen.

•Standardisierung von Recyclingware über DIN-Qualitätsnormen, um Regenerate stärker einsetzen zu können.

•Vollzug der einschlägigen Gesetze verbessern.

•Technisch realisierbare umweltpolitische Ziele in der Europäischen Union harmonisieren, um die Wettbewerbsbedingungen der deutschen Industrie nicht zu beeinträchtigen.

Die Schließung von Stoffkreisläufen und die Normierung von Regeneratware ist bereits Gegenstand von Arbeits- oder Projektgruppen im Rahmen des Verbandes der Chemischen Industrie.

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Stellungnahme zur Prognos-Studie „Konversion der Chlorchemie“ (1995)

Ergebnisse der Studie

Die im Auftrag des Hessischen Umweltministeriums durchgeführte Studie untersucht drei Produktionsfelder der Chlorchemie:

•Die Herstellung von Propylenoxid (Chlorhydrinverfahren),

•die Phosgenchemie (Diisocyanate, Polycarbonate) und

•die Herstellung und Verarbeitung des Epichlorhydrins (Epoxidharze) sowie

•acht Anwendungen des PVC.

Die untersuchten Bereiche der Chlorchemie sollen im Jahre 1992 rund 81 Prozent des Primärchloreinsatzes der Bundesrepublik (2,9 Millionen Tonnen) repräsentiert haben. Für alle Bereiche werden die verfügbaren Konversionsoptionen, und zwar sowohl die Produktions- als auch die Produktalternativen ermittelt und mit den Chlorvarianten verglichen. Vergleichskriterien sind

•technische Machbarkeit (Qualität zumutbar)

•Analyse der ökologischen Konsequenzen (Energie-, Emissions-, Risikobilanzen)

•Analyse der ökonomischen Konsequenzen (Kosten, Arbeitsplätze).

Für die Konversionsziele werden Zeitrahmen abgeleitet. Die Studie kommt zum Schluss, dass in den nächsten 10-20 Jahren 1,475 Millionen Tonnen Chlor substituiert werden könnten.

Stellungnahme des VCI

Das Ergebnis, dass mehr als die Hälfte des 1992 durch Alkalichlorid-Elektrolyse erzeugten Chlors in den nächsten 10-20 Jahren substituierbar ist, ist richtig und falsch zugleich. Letztlich sind alle Produkte und Prozesse technologisch zu ersetzen, wenn der Aufwand nur groß genug ist. Die Frage ist nur, ob die Bedeutung der Gründe solche massiven Veränderungen im Stoffverbund der betroffenen Unternehmungen rechtfertigen und welcher technologischer, ökonomischer und sozialer Preis für die Konversion zu zahlen ist.

Über vernünftige, sachbezogene und nachvollziehbare Gründe schweigt sich die Studie aus. Die Zitate zur anhaltenden politischen Diskussion der Chlorchemie sind hierfür genauso wenig geeignet wie der pauschale Hinweis auf gesundheitlich und ökologisch nachteilige Eigenschaften von Chlororganika, der durch die Untersuchungsfelder nicht konkretisiert wird.

Ökonomischer Nutzen der Konversion nicht belastbar

Die Studie suggeriert für wesentliche Teilbereiche (Propylenoxid, Epichlorhydrin, Polycarbonate) nicht nur die ökonomische Machbarkeit der Konversion hin zu chlorfreien Optionen, sondern sogar ökonomischen Nutzen bei einem Mehr an Arbeitsplätzen. Diese Beurteilung hält einer kritischen Überprüfung unter Berücksichtigung der spezifischen Standortbedingungen in Deutschland nicht stand.

In den Bewertungskriterien

•technische Machbarkeit,

•ökologische Konsequenzen,

•ökonomischer Vergleich

versucht die Studie den Eindruck einer seriösen Recherche auf wissenschaftlicher Basis zu erwecken. Das faktische Datenmaterial der einzelnen Untersuchungsbereiche entspricht in vielen Punkten durchaus diesem Eindruck. Trotzdem zeigt sich bei näherer Untersuchung der Studie eine tendenzielle Vorgehensweise, die zu einseitigen Schlussfolgerungen führt (eine detailliertere Kommentierung der Einzelkapitel zu den Untersuchungsfeldern kann beim VCI angefordert werden). Generelle Kritikpunkte, die für eine abschließende Bewertung der Studie maßgebend sind, sind nachfolgend zusammengestellt.

Standortfaktoren der Verbundwirtschaft ignoriert

Bei den technischen Optionen werden qualitative Merkmale wie Lebenszeit, Beständigkeit, technologische Besonderheiten, dann nicht angesprochen, wenn sie nicht im Einklang mit dem Konversionsprinzip stehen. Dies gilt insbesondere für das Kapitel PVC. Bei den ökonomischen Aspekten werden Standortfaktoren, die insbesondere die Verbundwirtschaft betreffen, und zwar gleichermaßen für die Chlorchemie und die Konversionsoptionen, ignoriert. Dies führt zwangsläufig zu Fehlschlüssen, die besonders deutlich in der Bewertung der Propylenoxid-Optionen hervorstechen, aber in gleichem Maße auch für das Epichlorhydrin und die Phosgenchemie gelten. Wie durch die Arbeit der Enquete-Kommission „Schutz des Menschen und der Umwelt“ dokumentiert, hat keiner der PO-Standorte in Deutschland die Verbundvoraussetzungen für das Oxiranverfahren; für diese gilt das Chlorhydrinverfahren als wirtschaftliches Optimum. Der Oxiranprozess kann nur an einem neuen Standort mit entsprechender Infrastruktur realisiert werden. Es bestehen erhebliche Zweifel, ob eine solche Investition in Deutschland erfolgen würde. Trotzdem kommt die Studie zum falschen Schluss, dass das Oxiranverfahren ökonomisch die erste Wahl ist und mit einem Zugewinn an Arbeitsplätzen verbunden wäre.

Übergeordnete Betrachtung der Produktionslinien fehlt

Die Standortfaktoren und die damit verknüpften sozialen Aspekte (Arbeitsplatzverluste), die auch für die anderen Untersuchungsfelder mit analogen Konsequenzen gelten, haben Auswirkungen, die weit über die engen Untersuchungsfelder der Konversionsstudie hinausreichen. Durch den Produktionsverbund werden, je nach Unternehmen unterschiedliche, wichtige Produktionslinien und damit der Standort in Frage gestellt. Eine solche übergeordnete Betrachtung fehlt in der vorliegenden Studie. Einen besonders gravierenden Mangel in der Analyse der Ökonomie der Konversion weist die Studie durch ihre enge nationale Sicht auf, die den starken Einfluss des globalen Wettbewerbs gerade auch in der Chlorchemie ignoriert. Bekanntlich steigt die Weltjahresproduktion von Chlor, und damit auch die mit ihr verbundene Chemie, kontinuierlich an.

Bei der Analyse der ökologischen Konsequenzen werden einerseits die Energiebilanzen aufgestellt, die sich allerdings auf den Primärenergieverbrauch beschränken. Die für die Chlorchemie typische und hoch entwickelte Verwertung der anfallenden Prozesswärme taucht in der Bewertung der untersuchten Verfahren mit entsprechender Konsequenz nicht auf, auch hierin ist die Tendenz der Studie spürbar.

Für die ökologische Bewertung ist die Erfassung der „Risikopotentiale“ aller Stoffe, die in den für das Produkt maßgeblichen Prozessen auftreten, von besonderer Bedeutung. Die hier gewählte Vorgehensweise, eine aufzählende Erfassung der Gefährlichkeitsmerkmale aller Stoffe in der Produktionskette, entspricht aber in keiner Weise einer Risikobewertung auf der Grundlage wissenschaftlicher Vorgehensweise und ist zudem irreführend. Die Expositionssituation im Normalbetrieb und die Expositionswahrscheinlichkeit, die sich aus den Sicherheitsstandards im Rahmen der Verhinderung von Störfallrisiken ableiten lässt, sind unerlässliche Parameter einer sachgerechten Bewertung des Risikopotentials eines Prozesses.

Keine konkreten ökologischen Verbesserungen

Es fehlt jeder Hinweis auf konkrete ökologische Verbesserungen, die beim Vollzug der Konversion zu erreichen sind.

Auffällig ist, dass Sicherheitsrisiken durch Brand und Explosion zwar erwähnt werden, aber letztlich nicht in die Bewertung eingehen. So im Oxiranverfahren das Explosionsrisiko des Hydroperoxids, das dem Gesundheitsrisiko des Chlors gegenübersteht. So auch beim Epichlorhydrinverfahren von Showa Denko das Explosionsrisiko der Ausgangsprodukte Allylacetat und Allylalkohol. Die Studie „Konversion der Chlorchemie“ enthält sicherlich eine Fülle interessanter Daten und Fakten zu den hier betrachteten Produktionszweigen der Chemie mit dem Element Chlor und einiger Produktions- und Produktalternativen. Den Anspruch, ein ernstzunehmendes Instrumentarium im Rahmen der zukünftigen chemiepolitischen Diskussion darzustellen, kann die Studie aber nicht für sich in Anspruch nehmen. Der gewählte Untersuchungsansatz, die Verminderung des Chlorverbrauchs und damit der Chlorproduktion, ist per se nicht geeignet, stoffliche Risiken, wenn solche denn nach den Bereinigungen der letzten 15 Jahre noch bestehen, zu vermindern. Tatsächlich wären durch diesen Ansatz auch die Problemstoffe der Vergangenheit von den hochchlorierten Wirkstoffen über PCB’s hin zu den FCKW unbehelligt geblieben. Die Konversionsstudie ist daher, im Einklang mit der früheren Einschätzung des Vorhabens, unnötig und nutzlos für eine sachbezogene Risikodiskussion der Chemie mit dem Element Chlor.

Widersprüche zum Ergebnis der Enquete-Kommission

Der Ansatz der Konversionsstudie mit seiner ökologischen Pauschalverurteilung der Produkte der Chemie mit Chlor steht im Widerspruch zum Ergebnis der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages „Schutz des Menschen und der Umwelt“. In ihrem Abschlußbericht zum Produktionssektor Chlorchemie (Kap. 4.4.5.3) werden die Restrukturierungen innerhalb der Chlorchemie weg von bedenklichen Produktionslinien anerkannt und eine differenzierte Betrachtungsweise anstelle eines pauschalen „Ausstiegs“ befürwortet.

Der VCI unterstützt, seinen Umweltleitlinien folgend, Beschränkungs- bis hin zu Konversionsmaßnahmen bei denjenigen Produkten, bei denen dies ökologisch erforderlich und wirtschaftlich vertretbar ist. Der VCI vertritt hierbei die gleiche Haltung wie die Enquete-Kommission. In diesem Sinne unterstützt der VCI das Vier-Punkte-Programm der europäischen Chlorindustrie, mit dem der Schutz des Menschen und der Umwelt verbessert werden soll durch

•die Absenkung der Quecksilbereinträge aus den Amalgamelektrolysen,

•die weitere Verminderung von CKW-Lösemittelemissionen,

•den Auf- und Ausbau effizienter PVC-Recycling-Ketten und

•den Transfer des hohen Sicherheitsstandards westeuropäischer Produktionen nach Osteuropa und industrielle Schwellenländer.

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[1]

UNEP-Bericht Global Mercury Assessment, 2003 (http://www.chem.unep.ch/mercury/)

[2]

Positionspapier „Zukunft der Alkalichlorid-Elektrolyse-Anlagen nach dem Amalgamverfahren“, VCI

[3]

Paris-Kommission zum Schutz des Nordost-Atlantik vor landgestützten Einträgen in den Atlantik

[4]

BIPRO im Auftrag des BMWT, Abschlussbericht zu: Die sozio-ökonomischen Auswirkungen der Schließung von Chloralkali-Elektrolyse-Anlagen nach dem Amalgamverfahren in Deutschland gemäß PARCOM-Beschluss 90/3; März 2001

[5]

Daten zur Umwelt, UBA 2002

[6]

Bis 1992 war auch 1,1,1-Trichlorethan ein gebräuchliches Lösemittel. Die Verwendung wurde zum Schutz der stratosphärischen Ozonschicht eingestellt.

[7]

Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben, über die jedoch ungenügend Informationen für eine befriedigende Beurteilung vorliegen. Aus geeigneten Tierversuchen liegen einige Anhaltspunkte vor, die jedoch nicht ausreichen, um einen Stoff in Kat. 2 einzustufen.

[8]

Stoffe, die als krebserzeugend für den Menschen angesehen werden sollten. Es bestehen hinreichende Anhaltspunkte zu der Annahme, dass die Exposition eines Menschen gegenüber dem Stoff Krebs erzeugen kann. Diese Annahme beruht im Allgemeinen auf geeigneten Langzeit-Tierversuchen und sonstigen relevanten Informationen.

[9]

BK-Tox Stellungnahme 27.09.01 zur Einstufung von PER: Insgesamt ergibt sich, dass weder die Humandaten noch die tierexperimentellen Daten ausreichend Verdachtsmomente für eine Einstufung als fertilitätsmindernd liefern. Hinweise auf embryotoxische Wirkungen werden als ausreichend für eine Reprotox (E) 3-Einstufung angesehen.

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Seite 10 - Chlorstammbaum

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