Analyse und Identifikation von Einsparungspotenzialen eines thermochemischen Prozesses zur Aufbereitung von Sekundärrohstoffen

Im Rahmen des Green Deal Industrial Plan sollen technologische Umrüstungen und Innovationen vorangetrieben werden, um Unternehmen und Industrien Anreize zu bieten, in umweltfreundliche Technologien zu investieren und emissionsarme Produktionsmethoden zu implementieren. Das Ziel dieser Untersuchung ist es, CO2- und Kosteneinsparungspotenziale eines innovativen dezentralen Aufbereitungsprozesses zu ermitteln und zu quantifizieren. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Identifizierung geeigneter Industrieanlagen mit hohem Abwärmepotenzial und geeignetem Temperaturniveau. Durch die Umstellung von zentraler auf dezentrale Aufbereitung soll zudem der Transportaufwand verringert und sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte bewertet werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Analyse der wirtschaftlichen Rentabilität der Aufbereitungsanlage unter Berücksichtigung optimierter Betriebsmodelle.
Auf Grundlage des Energieverbrauchs und des Einsatzes der einzelnen Energieträger in der europäischen und österreichischen Industrie wird das theoretische Abwärmepotenzial der verschiedenen Industriesektoren berechnet. Dabei wird der Anteil des Energieverbrauchs, der als anrechenbare Abwärmeverluste klassifiziert werden kann, ermittelt und einem spezifischen Temperaturniveau zugeordnet. Bei der Bewertung von Energie- und CO2-Einsparungspotenzialen durch den Energieträgerwechsel werden ausschließlich variable Parameter berücksichtigt. Somit werden die vorrangigen Energieaufwendungen und Emissionsbelastungen der Ausgangsmaterialien in der Regel als konstant angenommen. Der Energieträgerwechsel bezieht sich auf den Übergang eines reinen Erdgasbetriebs zu einem Hybridbetrieb, bei dem Abwärme, Pyrolysegas und Erdgas oder Strom kombiniert werden. Die ökologische und ökonomische Bewertung der Transportwege erfolgt nachvollziehbar anhand der visualisierten Routenverläufe auf einer Karte. Dabei wird das aktuelle Ausgangsszenario mit einem optimierten Szenario verglichen, um zu analysieren, in welchem Umfang Verbesserungen in Bezug auf Umweltbelastungen und Kosten durch Anpassungen im Transportprozess realisiert werden können. Die techno-ökonomische Analyse vergleicht die Aufbereitungsstandorte anhand einer festgelegten Kostenstruktur und wird durch die Anwendung statistischer Investitionskennzahlen bewertet. Dabei werden die potenziellen Kosteneinsparungen des Energieträgerwechsels auf die Energiekosten, Betriebskosten und Gesamtkosten untersucht.
Basierend auf der Analyse des Abwärmepotenzials stellt die Industrie der nichtmetallischen Werkstoffe neben der Industrie für Nichteisenmetallurgie in Österreich das größte Abwärmepotenzial für Temperaturen über 100 °C zur Verfügung. Durch die Implementierung von Optimierungsmaßnahmen im Transportprozess, der von zentraler zu dezentraler Aufbereitung umgestellt wird, können beim Transport von Kaffeekapseln 75 % und beim Transport von Leiterplatten 50 % des Energieverbrauchs und der damit verbundenen Emissionen eingespart werden. Gleichzeitig führt die Umstellung zu einer Reduktion der Transportkosten um 75 % beim Kaffeekapseltransport und um 47 % beim Transport von Leiterplatten. Durch die Nutzung industrieller Abwärme und des selbst erzeugten Pyrolysegases in Kombination mit Erdgas können die CO₂-Emissionen standortübergreifend um 62 % reduziert werden. Wird Strom anstelle von Erdgas zur Energiebereitstellung verwendet bzw. in den Prozess integriert, führt dies zu einer weiteren Reduktion der Emissionen um insgesamt 74 %. Die Optimierung der Energieversorgung durch die teilweise Substitution von Erdgas mit Abwärme und Pyrolysegas führt zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Aufbereitungsanlagen. Die Analyse der Ergebnisse zeigt, dass die Integration von Strom in den Prozess zwar positive Auswirkungen auf die ökologische Bilanz hat, jedoch im wirtschaftlichen Kontext geringere Einsparungspotenziale als die Implementierung von Abwärme, Pyrolysegas und Erdgas bietet.