Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit in der Chemie: durch systematisches Process Life Cycle –Management

Der Verbrauch an natürlichen Ressourcen hat eine kritischeGrenze erreicht, die drohende Energieknappheit verlangt einennachhaltigen Umgang mit Energieträgern und Rohstoffen. Auchchemische Unternehmen müssen sich damit auseinandersetzen, wieRessourcen möglichst sparsam und kostengünstigeinzusetzen sind nicht zuletzt, um im internationalenWettbewerb bestehen zu können.

Hinsichtlich der Ressourceneffizienz spielen die Entwicklung undOptimierung der Verfahren in der chemischen und pharmazeutischenIndustrie eine Schlüsselrolle. Wie man die Ressourceneffizienzmessen und steigern und dabei auch noch andere wichtige technische,ökonomische und ökologischen Ziele systematischberücksichtigen kann, bringt dieses Buch auf den Punkt: Eszeigt die Grundlagen des Process Life Cycle Managements inVerfahrensentwicklung und Produktion bis hin zuExcellence–Projekten,
Fallstudien und konkreten Ergebnissen aus der Praxis.

Chemieingenieure und Verfahrenstechniker, aber auch Manager undBetriebswirte aus Chemie und Pharmazie sowieUmweltschutzbehörden finden hier Informationen, wie sie bishernur schwer zugänglich waren. Ein Kapitel mit Definitionen undein Abkürzungsverzeichnis ergänzen den Überblick.

Vorwort IX

1 Fragestellungen aus Praxis und Wissenschaft 1

1.1 Fragen aus der Praxis von Chemieunternehmen 2

1.2 Fragen aus der Wissenschaft 6

2 Grundlagen des Process Life Cycle Managements 9

2.1 Managemententscheidungen 10

2.2 Managementziele 12

2.3 Umweltmanagementsysteme nach Gesetz 14

2.4 Messen der Ziele Ressourceneffizienz / Produktivität 18

2.5 Integrierte Managementsysteme 21

2.6 Beitrag der Chemie: Nachhaltige Chemie/Green Chemistry26

2.6.1 Grundlagen der nachhaltigen Chemie 28

2.6.2 Neue Kennzahlen 29

2.7 Entscheidungen des Process Life Cycle Managements (PLCM)30

2.8 Process Life Cycle Management mit BTC–System 34

2.9 Zusammenfassung der Kernpunkte 35

3 Technische Teilsysteme als grundlegende Methode 39

3.1 Antworten auf das Kernproblem der Chemie 40

3.2 Materialflussanalyse (MFA)–Grunddaten: TechnischeBuchführung 43

3.3 MFA: Bilanzen 48

3.4 MFA: Materialeffizienzorientierte Verfahrensanalyse 57

3.5 CFA: Chemieflussanalyse und Duales Modell 65

3.6 MFA: Erweitertes Kennzahlensystem 75

3.7 MFA: Energieeffizienzorientierte Prozessanalyse 80

3.8 MFA: Nichtstoffliche Ressourcen 83

3.9 Zusammenfassung der Kernpunkte 86

4 Ökonomische Teilsysteme 89

4.1 Kostenrechnung als zukunftsorientierte Entscheidungsrechnung89

4.2 Zweckorientierte Kostenrechnungen 90

4.3 Kostenflussanalyse (KFA): Integrierte Prozesskostenrechnung94

4.4 KFA: Umweltschutzkosten 100

4.5 KFA: Produktkostenrechnung 104

4.6 KFA: Kostenorientierte Prozessanalyse 108

4.7 KFA und Zielkosten 119

4.8 Wertflussanalyse (WFA) 120

4.9 Zusammenfassung der Kernpunkte 127

5 Ökologische Teilsysteme 129

5.1 Ökobilanz in der Praxis 129

5.2 Umweltorientierte Flussanalyse (UFA): ÖkologischeBuchführung 132

5.3 Umweltrelevanzfaktoren (URF) 137

5.4 UFA: Umweltorientierte Prozessanalyse 140

5.5 Zusammenfassung der Kernpunkte 145

6 Ganzheitliche Betrachtung 149

6.1 Was ist Ganzheitlichkeit? 149

6.2 Prozesskettenanalysen 153

6.3 Betriebs– und Standortanalysen 156

6.4 Prinzip Kreislaufführung (Recycling)162

6.5 Zusammenfassung der Kernpunkte 168

7 Excellence– und KVP–Projekte in der Praxis 169

7.1 Unternehmensphilosophien als Treiber von Projekten 169

7.2 Schnellanalyse/Screening–Projekte 172

7.3 Detailanalyse mit KVP–Meeting 179

7.4 Zusammenfassung der Kernpunkte 183

8 Ergebnisse aus der Praxis 185

8.1 Meta–Auswertung von standardisierten Projektdaten 185

8.2 Stand der Materialeffizienz in der Chemie 188

8.3 Lösungsmittel– und Wasserverbrauch 193

8.4 Verwertung und Entsorgung von Reststoffen 194

8.5 Halogenchemie 197

8.6 Treibhausgase 199

8.7 Folgerungen für Unternehmen und Verbände 201

8.8 Zusammenfassung der Kernpunkte 202

9 Permanentes Process Life Cycle Management 205

9.1 Phasen des Process Life Cycle 205

9.2 Frühe Phasen der Verfahrensentwicklung (Labor) 207

9.3 Späte Phasen der Verfahrensoptimierung (Produktion)216

9.4 Kostenziele beim KVP in der Produktion 223

9.5 PLCM als Balanced Mini–Max–Aufgabe 226

9.6 Zusammenfassung der Kernpunkte 228

10 Beispiele, Fragen und Antworten 231

10.1 Stufenweise Verbesserung von Materialeffizienz und Kosten232

10.2 Zielkostendenken in der Verfahrensentwicklung 240

10.3 Beispiele für Prozessinnovationssprünge 242

10.4 Datenkonsistenz und Wissensmanagement 246

10.5 Bilanzensystem und Kennzahlensystem 250

10.6 Aufgabe von Umweltschutzbeauftragten und Behörden252

10.7 Materialeffizienz von Verbundstandorten 256

10.8 Entscheidungsorientierte Denkweise undProzesskostenrechnung 257

10.9 Konsolidierte Prozesskosten von Prozessketten 261

10.10 Due Diligence–Prüfungen mit BTC–System263

10.11 BTC–Software: Managementinstrument für PLCM 264

10.12 Beitrag der Chemie zur Ressourceneffizienz 267

10.13 Chemiebetriebslehre als eigene Disziplin 268

10.14 Zusammenfassung der Kernpunkte 270

11 Eine Fallstudie aus der Praxis 273

11.1 Einleitung zum Detailanalyse–Projekt 273

11.2 Ablauf des Detailanalyse–Projektes 274

11.3 Detailanalyse der Diester–R–Synthese WS–Betrieb derMüller AG Frankfurt 281

11.3.1 Zusammenfassung der Ergebnisse 281

11.3.2 Einführung in die Detailanalyse 288

11.3.3 Produktivitätsorientierte Verfahrensanalyse(MFA/CFA) 296

11.3.4 Kostenorientierte Verfahrensanalyse (KFA) 313

11.3.5 KVP–Meeting 326

11.3.6 Spezielle Auswertungen 330

11.3.7 Bilanzen (Auswahl) 336

11.3.8 Kalkulationen (Auswahl) 349

12 Anhang 355

12.1 Abkürzungsverzeichnis 355

12.2 Definitionen 358

Adalbert Steinbach studierte Chemie an den technischenUniversitäten Karlsruhe und Stuttgart undWirtschaftsingenieurwesen an der TU München. Er promovierte inbeiden Disziplinen. 1973 trat er in die BASF, Ludwigshafen, ein, woer in den unterschiedlichsten Bereichen tätig war. 1990gründete Dr. Steinbach sein eigenes Consultingbüro, daser bis 2011 leitete. Das vorliegende Buch profitiert somit von denErfahrungen des Autors aus der Unternehmenspraxis(Verfahrensentwicklung, Produktion, Marketing, Controlling) sowieaus seiner Beratungstätigkeit, deren Schwerpunkt auf derganzheitlichen und systematischen Betrachtung industriellerEntscheidungsprozesse der primären Wertschöpfungskette( Innovation Chain ) lag. In Zusammenarbeit mit derehemaligen Hoechst AG, Frankfurt a. M., entwickelte er mit seinenMitarbeitern das
Betriebswirtschaftlich–Technische Controllingsystem(BTC–System) , welches chemisch–technische, ökologischesowie ökonomische Aspekte bei der Entwicklung und Optimierungchemischer Verfahren systematisch berücksichtigt. AdalbertSteinbach ist Autor von 3 Büchern sowie von ca. 25Beiträgen in wissenschaftlichen Zeitschriften.