Matthias Wittenberg
Stoffstromanalyse und Bewertung von Umweltschutzmaßnahmen am Beispiel der Abwasserwirtschaft eines Automobilwerks
Zusammenfasssung
Maßnahmen des produktionsintegrierten Umweltschutzes gewinnen durch den verstärkten Vollzug des Reststoffvermeidungs- und -verwertungsgebotes der IVU-Richtlinie (Richtlinie 61/96 EWG), die mittlerweile in allen bundesdeutschen Geset-zen integriert ist, zunehmend an Bedeutung. Unterstützt wird diese Entwicklung durch die Einführung von Umweltmanagementsystemen und freiwilligen Umweltbetriebsprüfungen nach EU-Öko-Audit-Verordnung (1993) und ISO 14001 (1996). Trotz aller Forderungen und Selbstverpflichtungen zum produktionsintegrierten Umweltschutz gibt es in der verarbeitenden Industrie noch Produktionsbereiche, in denen integrierte Umweltschutzmaßnahmen noch nicht vollständig realisiert worden sind. Gründe für die verzögerte Umsetzung dieser Umweltschutzmaßnahmen sind
Eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung von produktionsintegrierten Umweltschutzmaßnahmen ist die Bereitstellung von Informationen über umweltrelevante Stoffströme und die Vor- und Nachteile von Umweltschutzalternativen. Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine einfache und möglichst kostengünstige Methodik zur Identifi-zierung umweltrelevanter Stoffströme in der Abwasserwirtschaft bereitzustellen und darauf aufbauend eine Methodik zur Unterstützung von Investitionsentscheidungen im Bereich des betrieblichen Umweltschutzes zu entwickeln. Die Vorgehensweisen werden jeweils anhand von Fallstudien aus der Abwasserwirtschaft eines Automobilwerks konkretisiert.
Zur Lösung der Problemstellung werden zunächst die umweltrechtlichen Anforderungen an die Abwasserwirtschaft im Bereich der Automobilindustrie untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Anforderungen des Wasserrechts, wobei ergänzend auch Anforderungen des Immissionsschutzrechts, Abfallrechts und der Regelungen zur freiwilligen Zertifizierung von Umweltmanagementsystemen dargestellt werden. Weiterhin werden die wirtschaftlichen und ökologischen Rahmenbedingungen des Umweltschutzes in der Automobilindustrie kurz vorgestellt und analysiert. Im Anschluss werden die abwasserrelevanten Produktionsprozesse eines Automobilwerks beschrieben und das Konzept der zur Abwasserreinigung und vermeidung eingesetzten additiven und integrierten Umweltschutzmaßnahmen erläutert. Zur Konkretisierung der beschriebenen Randbedingungen wird die technische, ökonomische, ökologische und rechtliche Situation des exemplarisch betrachteten Automobilwerks dargestellt.
Im Hinblick auf die Zielsetzung der Arbeit wird zunächst eine Methodik zur Stoffstromanalyse in der Abwasserwirtschaft von Industrieunternehmen konzipiert. Die vorgestellte Methodik beruht auf den aus der Ökobilanzierung bekannten Stoff- und Energiebilanzen (vgl. DIN EN ISO 14041, 1997; BMU/UBA, 2001) und stützt sich auf systematisch erarbeitete Fließbilder, die für eine möglichst realitätsnahe und dennoch überschaubare Beschreibung der komplexen Stoffstromsysteme herangezogen werden. Wesentliches Merkmal der Methodik ist eine zielorientierte und strukturierte Vorgehensweise, die flexibel an die spezifischen Anforderungen angepasst wird. Durch eine Beschränkung auf die im Rahmen der vorgegebenen Zielsetzung notwendigen Stoffströme und Parameter und eine sukzessive Vorgehensweise wird der Aufwand für die Datenerhebung und -auswertung auf ein sinnvolles Maß begrenzt. Das Ergebnis ist eine Prioritätenliste, die Emissionsminderungspotentiale in der Abwasserwirtschaft eines Unternehmens aufzeigt und entsprechend einer ABC-Klassifikation in Handlungsbedarfsstufen einteilt (vgl. HALLAY/PFRIEM, 1992; STAHLMANN, 1994).
Die Zielsetzung des Fallbeispiels ist die Reduzierung von schwer abbaubaren organischen Kohlenstoffverbindungen im Abwasser des betrachteten Automobilwerks. Zur Ermittlung der Emissionsminderungspotenziale bzw. der wesentlichen Herkunftsbereiche problematischer Emissionen werden die Parameter CSB und CSBf herangezogen und ein Verfahren zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit an den speziellen Anwendungsfall angepasst. Anhand der im Rahmen der Anwendung der Stoffstromanalyse ermittelten Informationen über Menge, Qualität und Richtung der Stoffströme wird eine Prioritätenliste erarbeitet, die vor allem im Bereich der Oberflächenvorbehandlung und Lackiererei des betrachteten Produktionsstandortes Emissionsminderungspotenziale aufzeigt und diesen eine kurzfristige Umsetzbarkeit zuordnet.
Um zu der angestrebten Emissionsminderung zu gelangen, müssen zunächst geeignete Umweltschutzmaßnahmen aus der Gesamtheit der möglichen Maßnahmen ausgewählt werden. Die Bewertung dieser Maßnahmen im Hinblick auf ihre Wirkung und ihren Nutzen kann erst im Anschluss daran erfolgen. Bevor eine Methodik zur ganzheitlichen Bewertung von Umweltschutzmaßnahmen erarbeitet und anhand von Fallbeispielen konkretisiert wird, werden deshalb zunächst technische und organisatorische Umweltschutzmaßnahmen erläutert, die zur Reduktion von Abwasserinhaltsstoffen in der Automobilindustrie eingesetzt werden können und - auf die Fallstudie bezogen - zur Reduktion von organischen Abwasserinhaltsstoffen im Bereich der Oberflächenvorbehandlung und Lackiererei eines Automobilwerks anwendbar sind. Das Spektrum der vorgestellten Umweltschutzmaßnahmen reicht von additiven und produktionsintegrierten Verfahren (z. B. biologische Behandlung, Membranfiltration, Fällung/Flockung, Adsorption, chemische und thermische Oxidation) bis zu organisatorischen oder innovativen Maßnahmen, die zu einem sparsameren Einsatz von Betriebsmitteln führen.
Zur Bewertung der für eine Emissionsminderung geeigneten Schritte wird eine Methodik entwickelt, die eine ganzheitliche Bewertung von Umweltschutzmaßnahmen unter technischen, ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten ermöglicht. Die Bewertungsmethodik gliedert sich in einzelne, aufeinander aufbauende Arbeitschritte, die iterativ bearbeitet werden müssen. In Anlehnung an die in der Fachliteratur aufgeführten Schritte zur Vorbereitung und Lösung eines multikriteriellen Entscheidungsproblems werden zunächst geeignet erscheinende Umweltschutzmaßnahmen ausgewählt und technische, ökologische und ökonomische Kriterien und Ausprägungen zur Beurteilung der Handlungsalternativen erarbeitet. Die Ergebnisse werden transparent und nachvollziehbar in einer Entscheidungstabelle zusammengestellt, die anschließend auf entscheidungsrelevante Kriterien reduziert wird. Die eigentliche Bewertung erfolgt entweder pragmatisch anhand tabellarischer und graphischer Darstellungen oder mithilfe eines multikriteriellen Bewertungsverfahrens. Eine im Zusammenhang mit dem gewählten Bewertungsverfahren durchzuführende Sensitivitätsanalyse zeigt dem Anwender und den betroffenen Entscheidungsträgern den Einfluss der gewählten Bewertungskriterien und Gewichtungsfaktoren auf das Bewertungsergebnis auf.
Die entwickelte Bewertungsmethodik wird anhand eines Fallbeispiels aus dem Bereich der Karosserie-Oberflächenbehandlung und eines weiteren Beispiels aus der Lackiererei des betrachteten Automobilwerks konkretisiert. In beiden Fällen wird eine produktionsintegrierte Umweltschutzmaßnahme positiver bewertet als eine alternative additive Maßnahme bzw. alternative externe Entsorgung. Obwohl die integrierte Maßnahme jeweils mit Investitionen und weiteren betrieblichen Problemen und Aufwendungen verbunden ist, können an anderer Stelle signifikante Kosteneinsparungen und betriebliche und ökologische Vorteile aufgezeigt werden. Im ersten Fall reicht die pragmatische Bewertung in Form einer transparenten Darstellung der entscheidungsrelevanten Kriterien aus um zu einer Entscheidung zu gelangen. Im zweiten Fall werden neben der pragmatischen Bewertung auch die multikriteriellen Bewertungsverfahren Nutzwertanalyse und PROMETHEE zur Entscheidungsunterstützung herangezogen. Dabei zeigt sich, dass das Outranking-Verfahren PROMETHEE aufgrund einer differenzierten Betrachtung der entscheidungsrelevanten Kriterien und einer transparenten Ergebnisdarstellung vor allem bei komplexen Entscheidungsproblemen der Nutzwertanalyse vorzuziehen ist, obwohl diese einfacher anzuwenden und bei industriellen Entscheidungsträgern eher bekannt ist.
Die Anwendung der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methodik zur zielorientierten Stoffstromanalyse von Abwasserströmen und ganzheitlichen Bewertung von Umweltschutzmaßnahmen auf Fallbeispiele aus der Abwasserwirtschaft eines Automobilwerks zeigt, dass die Methodik zur Erfassung problematischer Stoffe und Stoffströme in der Abwasserwirtschaft geeignet ist und die Auswahlentscheidung von Umweltschutzmaßnahmen sinnvoll unterstützt. Die vorgestellte Methodik ist nicht nur auf die beschriebenen Produktions- und Reinigungsprozesse der Automobilindustrie beschränkt. Sie kann generell angewendet werden, sobald ein Unternehmen aufgrund rechtlicher Bestimmungen, gesellschaftlicher Forderungen oder finanzieller Anreize eine Verminderung der produktionsbedingten Emissionen anstrebt und einen nachhaltigeren Umgang mit den im Unternehmen eingesetzten Ressourcen erreichen möchte.