Energieeffizienz und Abwasserreduktion

von wilfried breuer / ökologische gestaltung für unternehmen

Es ist nicht nur das Produktdesign, das Produkte ökologischer macht. Gutes Design bei der Prozessgestaltung spielt eine ebenso entscheidende Rolle. Weniger Energie, Frischwasser und Abwasser führt zu weniger Kosten für Mensch und Umwelt – und zu mehr ökologischen Produkten. Dazu tragen alle Prozesse bei. Bei Wilfried Breuer dreht sich alles um energieeffiziente Metallreinigung und Oberflächenvorbehandlung in der metallverarbeitenden Industrie. In seinen umweltfreundlichen Produkten steckt das ganze Wissen aus mehr als 50 Berufsjahren.

 

Es ist nicht nur das Produktdesign, das Produkte ökologischer macht. Gutes Design bei der Prozessgestaltung spielt eine ebenso entscheidende Rolle. Weniger Energie, Frischwasser und Abwasser führt zu weniger Kosten für Mensch und Umwelt – und zu mehr ökologischen Produkten.

Die Probleme: zu viel Abwasser – zu viel Energie – zu viel Chemie

Bei der industriellen Metallreinigung – z.B. vor und nach der Wärmebehandlung in der Automobilindustrie oder deren Zulieferbetrieben – fallen zu große Mengen an Abwasser an.

Dieses muss dann einer aufwendigen Behandlung unterzogen werden, um es wieder dem Wasserkreislauf zuführen zu können. Oft unter Zuhilfenahme von schädlichen Chemikalien. Nicht selten werden die abgearbeiteten Waschlaugen intensiv chemisch behandelt oder neutralisiert. Dadurch wird die Salzfracht zusätzlich erhöht. Die bei der Neutralisation entstehenden Salze belasten unseren Wasserkreislauf erheblich.

Das ist schlecht für die Umwelt. Außerdem ist die Entsorgung ölhaltiger, abgearbeiteter Waschlaugen ein beträchtlicher Kostenfaktor.

 

Abwässer können gereinigt werden. Aber zu welchem Preis?!
Zusätzlicher Energieaufwand, Chemikalieneinsatz und Abfälle.
Und dann erst die Kosten!

 

Wenn zum Beispiel die Nutzungsdauer der Waschbäder (Badstandzeit) verlängert werden könnte, hätte das folgende Effekte:

  • … es wird weniger Frischwasser verunreinigt,
  • … es werden weniger Chemikalien benötigt und
  • … es fallen weniger Abfälle an, wodurch insgesamt
  • … weniger Kosten entstehen.

Bliebe noch ein weiteres Problem: bei den industriellen Waschprozessen werden sehr große Mengen an Energie benötigt, denn die heute gängigen Entfettungsmittel müssen in der Regel bei hohen Temperaturen verwendet werden. 60 bis 70°C sind da keine Seltenheit. Könnte die notwendige Waschtemperatur gesenkt werden, würde das bedeuten:

  • … niedrigere Temperaturen,
  • … weniger Energieeinsatz,
  • … kürzere Proesslaufzeiten (da die Produkte ohne Abkühlungszeit direkt verarbeitet werden können) und insgesamt
  • … weniger Kosten.

Das war vor einigen Jahren die Ausgangslage für die Überlegungen von Wilfried Breuer zur Effizienzverbesserung in der Bauteilereinigung.

Die Mission

Aus Gründen der Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit war die Entwicklung von alternativen Metallreinigern also längst überfällig. Und vor dem Hintergrund ständig steigender Energiepreise und Abwasserkosten und der daraus erwachsenden finanziellen Belastung für die Betriebe war die Zeit auch endlich reif.

Mithilfe neuer Tensidkombinationen und vielen Jahrzehnten an Erfahrung auf dem Gebiet der Oberflächenvorbehandlung und Metallreinigung begann die Entwicklung zeitgemäßer Metallreinigungsprodukte. Am Ende der Entwicklungsarbeiten sollten kostensparende, wasserbasierte Metallreiniger stehen, die bei niedrigen Temperaturen ein möglichst breites Spektrum an Reinigungs- und Entfettungsaufgaben abdecken.

Weitere positive Eigenschaften waren natürlich erwünscht und sollten erforscht werden.

Die Aufgaben

Die Qualität der Reinigungsprodukte sollte um jeden Preis überzeugen. Es musste also die Entfettungs- und Reinigungsqualität verbessert werden, um den gestiegenen Anforderungen in der Industrie gerecht zu werden. Gleichzeitig wurde das Ziel verfolgt, die Arbeitsbedingungen des Bedienpersonals an den Metallwaschanlagen zu verbessern.

Das Ergebnis sollten Reiniger sein, die weniger Energie beim Waschprozess beanspruchen, geringere Mengen an Abwasser erzeugen, weniger Frischwasser benötigen und ein besseres Arbeitsumfeld für die Mitarbeiter zu Folge haben, die unmittelbar am Waschprozess beteiligt sind.

Gleichzeitig sollten also

  • … die Abwassermenge,
  • … der Energieeinsatz,
  • … der Chemikalieneinsatz,
  • … die Prozesslaufzeit,
  • … der Zulassungsaufwand für die Reiniger und
  • … die Kosten

verringert werden.

Die Lösungen

Die Herausforderungen wurden gemeistert. Am Ende der Entwicklungsarbeiten und der Testphase stehen nun universell verwendbare flüssige Spritzentfettungsmittel, welche mittlerweile von einer Vielzahl von Anwendern erfolgreich eingesetzt werden. Was wurde erreicht?

# 1 Verminderung schädlicher Chemikalien

Die neuen Metallreiniger sind ph-neutral und biologisch abbaubar. Frei von Ätzalkalien, frei von Silikat oder abwassergefährdenden Komplexbildnern werden das Bedienpersonal, die Umwelt und die Reinigungsanlagen nicht mehr durch zu aggressive Chemikalien belasten. Am Ende der Entwicklung stehen Reiniger, welche sich deutlich von den herkömmlichen, „altbewährten“ Reinigern unterscheiden.

# 2 Hohe Reinigungskraft, verbesserte Qualität, erweiterte Anwendung

Durch die neuen Metallentfettungsmittel und Vorbehandlungsprodukte sind Metallbearbeitungsmedien wie Emulsionen, Schmieröle, Fette oder auch Pigmentablagerungen leicht zu entfernen. Die neuen Metallentfettungsmittel und Vorbehandlungsprodukte können weitestgehend in der gesamten metallverarbeitenden Industrie verwendet werden und decken ein großes Anforderungsspektrum ab. Dazu gehören z.B. Automobilhersteller und deren Zulieferbetriebe, Wärmebehandlungsbetriebe oder Bandwalzwerke.

Die gereinigten Teile verlassen jede Waschanlage porentief rein.

# 3 Verminderung der Frisch- und Abwassermenge durch längere Badstandzeitent, erweiterte Anwendung

Die selbstentölenden Eigenschaften der Reiniger sorgen dafür, dass Öle und Fette sehr schnell aus der Reinigerlösung ausgeschieden werden. Ein einfacher Schwerkraftölabscheider sorgt für den Rest. Er kann die Öle und Fette leicht von der Badoberfläche abschöpfen. So behält die Waschlösung ihre ursprüngliche Reinigungskraft über eine wesentlich längere Zeit auf hohem Niveau. Das Waschergebnis bleibt über viele Wochen und Monate ohne Schwankungen gleichbleibend gut. Durch die längeren Badwechselintervalle werden die oft vorhandenen Engpässe beim Waschen beseitigt. Die Waschanlage kann länger genutzt werden.

# 4 Verminderung der Waschtemperatur

Die Waschbäder können mit einer niedrigen Anwendungstemperatur von 35°C – und manchmal auch darunter – gefahren werden. Auch reduziert die niedrige Temperatur ein unnötiges und schädliches Aufsalzen der Reinigungslösung bei Verwendung von normalem Leitungswasser und verbessert somit die Qualität des Reinigungsbades. Es werden deutlich bessere Waschergebnisse erzielt.

# 5 Verminderung der Abfallmengen

Durch die Verminderung der Abwassermengen und die geringere Belastung durch den Einsatz ph-neutraler und biologisch abbaubarer Reiniger, fallen erheblich weniger Abfälle durch die Abwasserreinigung an. Keine Versalzung und weniger Entsorgung ölhaltiger und abgearbeiteter Waschlaugen.

# 6 Energieeinsparung

Durch die niedrigen Temperaturen von 35°C werden nun erhebliche Mengen an Energie eingespart. Auch die längeren Badstandzeiten verringern den Energieeinsatz, da die aufwändige Be-handlung der Abwässer entfällt.

# 7 Schonung der Werkstoffe

Bezüglich der zu reinigenden Werkstoffe gibt es keine Einschränkungen. Eisen, Stahl, Kupfer und Messing, aber auch Aluminium und Zink werden nicht angegriffen, sondern schonend gereinigt.

# 8 Schonung der Anlage

Durch die Verminderung der Abwassermengen und die geringere Belastung durch den Die niedrige Anwendungstemperatur von 35°C reduziert nicht nur den Energieverbrauch, sondern verhindert auch die oft starke korrosive Dampfentwicklung in und im Umfeld der Waschanlage. Ein Verkalken der Waschanlage findet nicht mehr statt, wodurch auf die Verwendung zusätzlicher, teurer Wasserenthärter in der Reinigerformulierung verzichtet werden kann. Ferner werden beim Niedertemperaturbetrieb die Pumpendichtungen geschont.

# 9 Verminderung des Verwaltungsaufwandes

Die pH-neutralen Reiniger unterliegen nicht der Kennzeichnungspflicht (REACH EU-Richtlinie 1907/2006) und sind nach der EU-Richtlinie 648/2004 biologisch abbaubar.

# 10 Verminderung der Kosten

Aufgrund der Produkteigenschaften der Reiniger wird die Badnutzungsdauer vervielfacht. Es entfallen die häufigen und teuren Badwechsel. Das erspart dem Betreiber Entsorgungskosten und Rüstzeiten für den Neuansatz – und natürlich auch Kosten für Frisch- und Abwasser.

Durch die niedrigen Temperaturen werden erhebliche Mengen Energie und damit ebenfalls Kosten eingespart. Auch die Wartungs- und Instandhaltungskosten werden weniger, da die neuen Metallreiniger die Anlage schonen. Nicht zuletzt erspart der verringerte Verwaltungsaufwand Personalkosten – und Nerven.

Durch den Einsatz der neuen ph-neutralen und biologisch abbaubaren Reiniger werden außerdem die Umweltrisiken und damit potenzielle Kosten sowie die Abhängigkeit von zukünftigen Regulierungen reduziert.

# 11 Verkürzung der Prozesslaufzeiten

Die gereinigten Teile verlassen die Waschanlage nur noch so warm, dass sie problemlos gehändelt werden können. Denn bei den herkömmlichen industriellen Entfettungs- und Reinigungsmitteln sind Temperaturen von 60 bis 70°C erforderlich, um Öle und Fette von der Substratoberfläche zu entfernen. Die gereinigten Werkstücke können dann vom Bedienpersonal nur unter großer Hitzebelastung weitergeleitet oder verarbeitet werden – oder sie müssen eben warten, bis alles abgekühlt ist. Mit den neuen Reinigern sind Temperaturen um 35°C üblich, sodass die Teile schneller weiterverarbeitet werden können.

Wem nützt es?

Die neuen Reiniger werden von vielen Branchen zur Reinigung im Herstellungsprozess zwischen den einzelnen Produktionsschritten und bei der Überholung von Motoren und Getrieben einge-setzt. Dazu gehören z.B.:

  • … Automobilzulieferer
  • … Presswerke
  • … Schraubenhersteller
  • … Härtereibetriebe
  • … Bandhersteller,
  • … größere Autoreparaturwerkstätten

etc.

Was hat die Reinigung von Teilen mit ökologischen Produkten zu tun?

Je weniger Umweltlasten bei den Prozessen zur Herstellung von Produkten entstehen, desto weniger Umweltlasten bringt ein Produkt selbst in seinem Lebenszyklus auf die Waage. Werden die Umweltlasten für die Metallreinigung des Motors eines elektrischen Rasenkantentrimmers signi-fikant verringert, dann sinken selbstverständlich auch die Umweltlasten in der Ökobilanz des gesamten Rasenkantentrimmers. Ganz einfach.

Über den Autor

forest tree

Bei Wilfried Breuer dreht sich alles um energieeffiziente Metallreinigung und Oberflächenvorbehandlung in der metallverarbeitenden Industrie. In seinen umweltfreundlichen Produkten steckt das ganze Wissen aus mehr als 50 Berufsjahren.

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