Chemische Produkte Und Prozesse: Grundkonzepte Zum Umweltorientierten Design

ISBN-13: 9783540648543 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 317 str.

Konrad Hungerbühler; Johannes Ranke; Thomas Mettier

Opis

Von der chemischen Industrie wird heute eine zunehmende Orientierung an die Anforderungen von Sicherheit, Gesundheits- und Umweltschutz verlangt. Dieses Buch greift die Moglichkeiten und Chancen, aber auch die Problematik von umweltorientierten chemischen Prozessen in der ganzen Bandbreite von ethischen Uberlegungen bis zu praktischen Massnahmen auf. Prinzipien der Okobilanzierung, der Produkt- und Prozess-Risikoanalyse und des Nutzen-Risiko-Dialogs werden als Hilfsmittel fur die integrierte Entwicklung dargestellt. Das Buch vermittelt Fachstudenten der Studienrichtungen Chemie, Chemieingenieurwesen, Verfahrens- und Umwelttechnik sowie Umweltnaturwissenschaften, aber auch den Praktikern in der chemischen Produkt- oder Prozessentwicklung ein breites Spektrum von Hintergrundinformationen, methodischen Kenntnissen und praktischen Anregungen im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung der chemischen Industrie."

Spis treści

1 Einführung und Überblick.- 1.1 Die Herausforderung von Wettbewerb, Ökologie und Sicherheit für die chemische Industrie.- 1.2 Grundkonzept der integrierten Entwicklung.- 1.3 Lernziele.- 1.4 Inhaltsübersicht.- A: Orientierungsteil.- 2 Technik und Verantwortung.- 2.1 Naturwissenschaft und Technik als Basis der industriellen Entwicklung.- 2.2 Technikfolgen.- 2.2.1 Ambivalenz des technischen Fortschritts.- 2.2.2 Der Begriff des Risikos.- 2.2.3 Abschätzung von Technikfolgen.- 2.3 Das Prinzip Verantwortung.- 2.4 Das Prinzip der Nachhaltigkeit.- 2.4.1 Der Begriff der Nachhaltigkeit.- 2.4.2 Nachhaltigkeit und ökologische Wirtschaft..- 2.4.3 Die Umsetzung von Nachhaltigkeit.- 2.4.3.1 Verschiedene ebenen der Umsetzung.- 2.4.3.2 Operationalisierung von Nachhaltigkeit.- 2.5 Folgerungen für die industrielle Chemie.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Gesetzgebung für Sicherheit und Umweltschutz.- 3.1 Vorbemerkung.- 3.2 Maß-und Normenfindung.- 3.2.1 Gesetzgebung als Reaktion auf gesellschaftlich relevante Ereignisse.- 3.2.2 Gesetzgebung als vorausschauendes Ausrichten auf Schutzziele.- 3.3 Das geltende Recht im Überblick.- 3.3.1 Der verfassungsrechtliche Rahmen.- 3.3.1.1 Der EU-Vertrag.- 3.3.1.2 Die Bundesrepublik Deutschland.- 3.3.2 Das stoffbezogene Recht.- 3.3.3 Das anlagenbezogene Recht.- 3.3.4 Das Recht bezüglich Arbeitsschutz.- 3.3.5 Integrierende Ansätze.- 3.3.6 Das Haftungsrecht.- 3.3.6.1 Produkthaftung.- 3.3.6.2 Umwelthaftung für Anlagen..- 3.3.7 Das Strafrecht.- 3.4 Unternehmerische Pflichten und Ausblick.- Literatur zu Kapitel 3.- 4 Sicherheit und Umweltschutz aus unternehmerischer Sicht.- 4.1 Chemie: hohe Wertschöpfung und breites Gefahrenspektrum.- 4.2 Entwicklung von Sicherheit und Umweltschutz.- 4.2.1 Historische Entwicklung.- 4.2.2 Neuer Ansatz zur Produkt-und Prozessentwicklung.- 4.3 Das Responsible-Care-Programm der chemischen Industrie.- 4.4 Sicherheit und Umweltschutz als Teil der Unternehmensstrategie.- 4.4.1 Sicherheit und Umweltschutz: reaktives und proaktives Verhalten.- 4.4.2 Integriertes Managementsystem für S&U.- 4.5 Chemische Produkte und Prozesse: integrierte Entwicklung.- 4.5.1 Leitgrößen der integrierten Entwicklung.- 4.5.1.1 Ökoeffizienz.- 4.5.1.2 Inhärente Sicherheit.- 4.5.1.3 Gesellschaftliche Akzeptanz.- 4.5.2 Umsetzungsinstrumente der integrierten Entwicklung.- 4.5.2.1 Ökobilanz.- 4.5.2.2 Risikoanalyse.- 4.5.2.3 Nutzen-Risiko-Dialog.- 4.6 Schlussfolgerung.- Literatur zu Kapitel 4.- B: Fachteil.- 5 Ökologische und ökonomische Bilanzierung.- 5.1 Die Ökobilanz (Life Cycle Assessment, LCA).- 5.1.1 Schritt I: Ziel-und Rahmendefinition.- 5.1.2 Schritt II: Sachbilanz (Life Cycle Inventory, LCI).- 5.1.3 Schritt III: Wirkungsabschätzung (Life Cycle Impact Assessment, LCIA).- 5.1.4 Auswertung.- 5.2 Die Investitionsrechnung.- 5.2.1 Der Net Present Value (NPV).- 5.2.2 Sicherheit und Umweltschutz: Einfluss auf den Net Present Value.- 5.2.3 Optimierung der industriellen Wertschöpfungskette.- 5.3 Ökoeffizienz.- Literatur zu Kapitel 5.- 6 Risikoanalyse chemischer Produkte.- 6.1 Problemstellung und Zielsetzung.- 6.1.1 Problemstellung.- 6.1.1.1 Systemorientierte chemische Produkte.- 6.1.1.2 Die Frage nach der Sicherheit chemischer Produkte.- 6.1.2 Zielsetzung der Produktrisikoanalyse.- 6.2 Grundkonzept der Produktrisikoanalyse.- 6.2.1 Die Produktanmeldung.- 6.2.2 Ablauf einer Produktrisikoanalyse.- 6.2.2.1 Die einzelnen Schritte einer Produktrisikoanalyse.- 6.2.3 Unsicheres Wissen in der Produktrisikoanalyse.- 6.3 Humantoxizität.- 6.3.1 Ausgangslage.- 6.3.2 Expositionsanalyse.- 6.3.3 Wirkungsanalyse.- 6.3.3.1 Bestimmumg der Wirkungsschwelle: NELman und ADI.- 6.3.4 Risikobeschreibung und Risikobewertung.- 6.3.5 Risikomanagement.- 6.4 Umwelteffekte.- 6.4.1 Problemstellung.- 6.4.2 Stufen der Risikoanalyse.- 6.4.3 Ausgangslage.- 6.4.4 Expositionsanalyse.- 6.4.4.1 Emmission und unmittelbare Verdünnung: der PEClocal.- 6.4.4.2 Verteilung und Umwandlung in der Umwelt: der PECregional und der PECcontinental.- 6.4.4.3 Mackay-Fugazitätsmodelle.- 6.4.4.4 Stoffbewertung mit Hilfe von Persistenz und Reichweite.- 6.4.5 Wirkungsanalyse.- 6.4.5.1 Die Bestimmung von PNEC-Werten.- 6.4.6 Risikobeschreibung und Risikobewertung.- 6.4.7 Risikomanagement.- 6.5 Physikalisch-chemische Eigenschaften.- 6.5.1 Ausgangslage.- 6.5.2 Stufen der Risikoanalyse im Hinblick auf Brand-und Explosions-gefahren.- 6.5.2.1 Sicherheitsdaten zur Gefahrenidentifikation.- 6.5.2.2 Expositionsszenarien, Risikobeschreibung und -bewertung.- 6.5.2.3 Risikomanagement.- Literatur zu Kapitel 6.- 7 Risikoanalyse chemischer Prozesse.- 7.1 Ausgangslage und Zielsetzung.- 7.2 Einsatz und Systematik der Risikoanalyse.- 7.2.1 Einsatz bei neuen und bestehenden Prozessen.- 7.2.2 Systematik.- 7.3 Die einzelnen Schritte der Prozessrisikoanalyse.- 7.3.1 Ermittlung der Basisdaten.- 7.3.2 Abgrenzung sicherer Prozessbedingungen.- 7.3.3 Systematische Gefahrensuche.- 7.3.4 Risikobeschreibung.- 7.3.4.1 Tragweite.- 7.3.4.2 Wahrscheinlichkeit.- 7.3.5 Risikobewertung und Maßnahmenplanung.- 7.3.5.1 Risikobewertung.- 7.3.5.2 Maßnahmen.- 7.3.6 Bewertung des Restrisikos.- 7.4 Kosteneffizienz von Sicherheitsmaßnahmen.- Literatur zu Kapitel 7.- 8 Risikoanalyse biotechnologischer Prozesse.- 8.1 Ausgangslage und Zielsetzung.- 8.1.1 Ausgangslage.- 8.1.2 Problemstellung.- 8.1.3 Zielsetzung.- 8.2 Systematik der Risikoanalyse von geschlossenen biologischen Systemen.- 8.3 Die einzelnen Schritte der Risikoanalyse.- 8.3.1 Datenbasis.- 8.3.2 Wirkungscharakterisierung der Mikroorganismen.- 8.3.2.1 Pathogenität beim Menschen.- 8.3.2.2 Umweltbeeinträchtigungen.- 8.3.2.3 Einteilung in Gefährdungsgruppen.- 8.3.3 Charakterisierung des Expositionsrisikos.- 8.3.3.1 Störanfälligkeit des technischen Prozesses.- 8.3.3.2 Freisetzung und Ausbreitung von Mikroorganismen.- 8.3.4 Risikobeschreibung und -bewertung.- 8.3.5 Risikomanagement und Umgang mit dem Restrisiko.- Literatur zu Kapitel 8.- 9 Thermische Prozeßsicherheit.- 9.1 Einführung.- 9.1.1 Problemstellung.- 9.1.2 Zielsetzung.- 9.1.3 Ablaufstruktur.- 9.2 Die Wärmebilanz.- 9.3 Das Runaway-Szenario als Basis für die Beurteilung thermischer Prozessrisiken.- 9.4 Das thermische Gefahrenpotential.- 9.4.1 Die Reaktionswärme.- 9.4.2 Der adiabate Temperaturanstieg.- 9.5 Wärmeproduktion und Eintrittswahrscheinlichkeit einer thermischen Zersetzung.- 9.5.1 Die Dynamik der Zersetzungsreaktion.- 9.5.2 Die Ausgangstemperatur Toder Zersetzungsreaktion.- 9.6 Kritikalitätsklassen von Reaktionen.- Literatur zu Kapitel 9.- 10 Nutzen-Risiko-Dialog mit der Gesellschaft.- 10.1 Ausgangslage und Zielsetzung.- 10.1.1 Ausgangslage.- 10.1.2 Zielsetzung.- 10.2 Unterschiedliche Sichtweisen.- 10.3 Das Stufenmodell des Nutzen-Risiko-Dialogs.- 10.4 Spezifische Szenarien: Normalfall - Konfliktfall - Störfall.- 10.4.1 Normalfall.- 10.4.2 Konfliktfall.- 10.4.3 Störfall.- Literatur zu Kapitel 10.- C: Umsetzungsteil.- 11 Integrierte Entwicklung chemischer Prozesse.- 11.1 Problemstellung und Zielsetzung.- 11.2 Zeitlicher Ablauf und Kommunikation.- 11.3 Stufen der integrierten Prozessentwicklung.- 11.4 Inhärente Prozeßsicherheit.- 11.4.1 Energiepotential.- 11.4.2 Stoffpotential.- 11.4.3 Fehlertoleranz von Prozessen.- 11.5 Ökologische Effizienz.- 11.5.1 Stoffeffizienz.- 11.5.2 Energieeffizienz.- 11.5.3 Minimierung von Abfall und Emissionen.- 11.6 Ökonomische Effizienz.- 11.6.1 Investitionskosten.- 11.6.2 Betriebskosten.- Literatur zu Kapitel 11.- 12 Integrierte Entwicklung chemischer Produkte.- 12.1 Problemstellung und Zielsetzung.- 12.2 Produktewerdegang.- 12.3 Zielgrößen und Beurteilungskriterien beim Produktedesign.- Literatur zu Kapitel 12.- 13 Fallstudien.- 13.1 Motivation.- 13.2 Vorgehen.- 13.2.1 Wahl der Fallstudien.- 13.2.2 Zeitlicher Ablauf.- 13.2.3 Lernziele für Studierende.- 13.2.4 Datenbasis.- 13.3 Fallstudie Chemische Kleiderreinigung.- 13.3.1 Vorstudie.- 13.3.2 Detailstudie Ökobilanz.- 13.3.2.1 Zieldefinition.- 13.3.2.2 Sachbilanz und Bewertung.- 13.3.2.3 Interpretation und Methodenkritik.- 13.3.3 Detailstudie Risikoanalyse.- 13.3.3.1 Ausgangslage und Datenbasis.- 13.3.3.2 Expositionsanalysen.- 13.3.3.3 Wirkungsanalyse.- 13.3.3.4 Risikobeschreibung.- 13.3.3.5 Risikobewertung.- 13.3.3.6 Risikomanagement.- 13.3.4 Chlorchemie und Gesellschaft.- 13.3.4.1 Vorgehen.- 13.3.4.2 Resultate.- 13.3.4.3 Interpretation und Methodenkritik.- 13.4 Integrierende Beurteilung der Detailstudien und Diskussion.- Literatur zu Kapitel 13.- A1 Kurzchronik von Chemieunfällen.- A2 Anhang zum geltenden Recht der Schweiz.- A2.1 Luftreinhaltung.- A2.2 Gewässerschutz.- A2.3 Abfälle.- A3 Anhang zum geltenden Recht in Deutschland.- A3.1 Herstellungs-und Verwendungsverbote nach § 15 Gefahrstoff-verordnung (D).- A3.2 Gefahrenbezeichnungen, R- und S-Sätze nach Anhang I der Gefahrstoffverordnung (D).- A3.3 Beispiel eines Sicherheitsdatenblattes nach Gefahrstoff-verordnung (D).- A4 Grunddaten zur Ökobilanzierung.- A5 Grundlagen für Expositionsanalysen..- A5.1 Gleichgewichtsverteilung von Stoffen in der Umwelt.- A5.1.1 Luft ? Wasser.- A5.1.2 Wasser ? Feststoff (Grundwasserleiter, Sediment oder suspendierter Feststoff).- A5.1.3 Wasser ? Biota.- A5.2 Stoffumwandlungen in der Umwelt.- A5.2.1 Biologischer Abbau (Wasser/Boden/Sediment).- A5.2.2 Hydrolyse (Wasser/Boden/Sediment).- A5.2.3 Photolyse (Atmosphäre/Wasser).- A5.2.4 Abiotische Reduktion (Boden/Sediment).- A5.2.5 Bemerkungen.- A5.3 Ausbreitung von Stoffen in der Umwelt.- A5.3.1 Atmosphärische Ausbreitung von Stoffen und Mikroorganismen.- A5.3.2 Schwergasausbreitung.- A5.3.3 Gasausbreitung durch turbulente Diffusion.- A5.3.4 Schutzwirkung von Gebäuden.- A5.3.5 Weitere Ausbreitungsmodelle.- A5.4 Expositionswege für den Menschen.- A5.4.1 Inhalationsexposition.- A5.4.2 Dermale Exposition.- A5.4.3 Orale Exposition.- A5.5 Abschätzung der Exposition bei Pestiziden.- A6 Störfallanalysen: Fehlerbaum, Ereignisbaum, Risikodiagramm.- A7 Kalorimetrische Charakterisierung von Zersetzungsreaktionen.- A7.1 Methodenübersicht.- A7.2 Mikrokalorimetrie am Beispiel der DSC.- A8 Informationsquellen.- Literatur zum Anhang.- Stichwortverzeichnis.

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Von der chemischen Industrie wird heute eine zunehmende Orientierung an die Anforderungen von Sicherheit, Gesundheits- und Umweltschutz verlangt. Dieses Buch greift die Möglichkeiten und Chancen, aber auch die Problematik von umweltorientierten chemischen Prozessen in der ganzen Bandbreite von ethischen Überlegungen bis zu praktischen Maßnahmen auf. Prinzipien der Ökobilanzierung, der Produkt- und Prozeß-Risikoanalyse und des Nutzen-Risiko-Dialogs werden als Hilfsmittel für die integrierte Entwicklung dargestellt. Das Buch vermittelt Fachstudenten der Studienrichtungen Chemie, Chemieingenieurwesen, Verahrens- und Umwelttechnik sowie Umweltnaturwissenschaften, aber auch den Praktikern in der chemischen Produkt- oder Prozeßentwicklung ein breites Spektrum von Hintergrundinformationen, methodischen Kenntnissen und praktischen Anregungen im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung der chemischen Industrie.