Wasser als Rohstoff tritt in der industriellen Produktion immer stärker in den Fokus. Dabei ist Wasser sowohl ein Rohstoff, der für das jeweilige Produkt verwendet wird, als auch Reinigungs- oder Betriebsmittel. Weil der Bedarf an Wasser weltweit zunimmt, verschärft sich der Wettbewerb zwischen den Sektoren Landwirtschaft, Energieversorgung, Industrie und Trinkwasserversorgung. Wasser zu sparen ist zur wichtigen gesellschaftlichen Aufgabe geworden.

Corporate Social Responsibility

Wie nachhaltig ein Unternehmen mit den Ressourcen umgeht, ist nicht nur von wirtschaftlichem Interesse. Es hat auch direkte Auswirkungen auf die CSR (Corporate Social Responsibility), den Beitrag für die Gesellschaft, den ein Unternehmen freiwillig aus seiner unternehmerischen Verantwortung heraus leistet. Deshalb sind behördliche Auflagen zwar oft der Anlass für Investitionen in wasser- und abwassertechnische Anlagen, aber auch firmeninterne CSR-Vorgaben. So wird bspw. von Unternehmen der Product Water Footprint ermittelt, mit dem der direkte und indirekte Wasserverbrauch für die Herstellung eines Produktes dargestellt wird. Er liegt z. B. global betrachtet für ein Glas Milch (250 ml mit 33 g Protein/kg) bei 255 l und für ein Kilo Rindfleisch bei 14.400 l (Angaben nach www.waterfootprint.org am 20.12.2016). Der Product Water Footprint dient dem Benchmarking. Allerdings existieren keine einheitlichen Berechnungsgrundlagen für diese Kennzahl, weshalb immer der betrachtete Produktionsbereich, welcher der Berechnung zugrunde liegt, mitbetrachtet werden muss. Dennoch können klare Produktionsziele aus dem Product Water Footprint formuliert werden.

Nachhaltige wassertechnische Anlagensysteme

Die Industrie verlangt moderne Anlagen für die Wasser- und Abwasserbehandlung, die sowohl Umweltschutzauflagen sicher erfüllen, als auch Ressourcen schonen und energieeffizient sind und so auch den Wasserverbrauch reduzieren. Mit dezentralen Lösungen werden Prozess- und Abwässer so behandelt, dass Ressourcen optimal eingesetzt werden und minimale Abfallmengen entstehen. Mit intelligenten Recyclingverfahren werden eingesetzte Produkte und Betriebsstoffe in die Prozesse zurückgeführt.

Um Ressourcen wie z. B. Wasser, Strom oder Hilfsstoffe bei der Wasserbehandlung zu sparen, werden Prozesse zunächst analysiert und optimiert. Moderne Wasserrecyclingverfahren, wie z. B. Membranbioreaktoren für die Prozesswasser- und Abwasserbehandlung reduzieren den Ressourcenverbrauch. Bei der Abwasserbehandlung erzeugen biologische Verfahren Biogas, aus dem Dampf, Strom oder Warmwasser erzeugt werden. Auch Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung können ausgeschöpft werden.

Praxisbeispiel: Molkerei

Bei einer Großmolkerei in Schweden ist ein innovatives Abwasserreinigungsverfahren im Einsatz, mit dem Abwasser biologisch gereinigt, überschüssige Molke entsorgt und Biogas gewonnen wird. Die installierte Wassertechnik verschafft dem Unternehmen langfristig einen klaren wirtschaftlichen Nutzen und eine deutlich gesteigerte Energieeffizienz. Die bei der Käseherstellung anfallende Süßmolke ist ein hochenergetisches Nebenprodukt. Sie wird von anaeroben Bakterien in Biogas umgewandelt, das zu 60 bis 70% aus Methan besteht. Mit dem Verfahren werden pro Tonne Molkepermeat ca. 22,5 m³ Biogas gewonnen, was einer Energiemenge von 150 kWh entspricht. Pro Tag fallen bei der Milchverarbeitung ca. 250 m³ Molke bzw. Molkepermeat aus der Herstellung von verschiedenen Milchprodukten an, die zusammen mit einem geringen Anteil an hochbelasteten Produktionsabwässern in der biologischen Behandlungsanlage behandelt werden.

Das gewonnene Biogas kann zur Warmwasser-, Dampf- oder Stromgewinnung einem Biogasheizkessel, einem Dampferzeuger oder einem BHKW verwertet werden. Dies reduziert die Betriebskosten und verbessert die CO₂-Bilanz. Mit dem komplett automatisierten Prozess werden bei der Großmolkerei bis zu 10.000 m³ hochwertiges Biogas pro Tag erzeugt. Über 90% des Energiegehalts der Molke werden in Biogas umgewandelt.

Praxisbeispiel: Spülwasserrecycling

PET-Flaschen müssen vor der Abfüllung von Softdrinks oder Wasser sterilisiert werden. Für die leichten dünnwandigen PET-Flaschen hat sich das Kaltsterilisationsverfahren bewährt. Nach dem Sterilisationsprozess werden die Desinfektionsmittelreste mit sterilem Wasser ausgespült. Allerdings belastet der hohe Wasserbedarf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. In Abhängigkeit von der Rohwasserquelle und den Anforderungen an die Spülwasserqualität können die Beschaffungs- oder Herstellkosten zwischen wenigen Cent und mehreren Euro pro Kubikmeter Wasser liegen. Es bot sich daher an, über eine Wasserrecyclinganlage nachzudenken. Das recycelte Wasser muss in konstanter Qualität geliefert werden, frei von Keimen und Desinfektionsmitteln.

Für den Getränkeabfüller wurde eine Verfahrenskombination aus Membrantechnik und Enthärtungsverfahren entwickelt, das aus dem gebrauchten Spülwasser hochwertiges Spülwasser produziert. Kernstück der Anlage ist eine Umkehrosmoseeinheit. Nur etwa 20% des verunreinigten Spülwassers werden aus dem System geschleust und müssen durch frisches enthärtetes oder entsalztes Trinkwasser ersetzt werden. Das reduziert den Abwasserstrom um ca. 80% und wurde so zu einer wesentlichen Verbesserung des Product Water Footprints.

Betriebskosten optimieren mit Betriebsführung

Für viele Unternehmen gehört die Wasser- und Abwasserbehandlung nicht zum Kernprozess ihrer Produktion. Die Komplexität der industriellen Abwasserbehandlung kann vor allem für kleine und mittelständische Betriebe schnell eine Herausforderung darstellen, die mit eigenen Ressourcen z. T. nur schwer zu bewältigen ist. Als Folge davon laufen viele Anlagen nicht optimal: Oft werden die behördlich geforderten Grenzwerte zwar eingehalten, jedoch verursacht der Anlagenbetrieb hohe Kosten, insbesondere durch hohe Energieverbräuche und zu entsorgende Reststoffmengen. Gleichzeitig fehlt im Betrieb erfahrenes Personal mit entsprechendem Know-how in der Wasser- und Abwassertechnik.

Möchte der Betrieb die Effizienz und das Know-how um seine Wasser- und Abwasserbehandlung erhöhen, diesem jedoch keine eigenen Ressourcen wie Arbeitszeit und Ausbildung widmen, bietet sich die Betriebsführung durch ein externes Fachunternehmen an. Das beauftragende Unternehmen bleibt Inhaber der abwassertechnischen Genehmigung, die Verantwortung des Anlagenbetriebs geht jedoch an das Fachunternehmen über, welches durch seine Kompetenz den Anlagenbetrieb optimiert und damit die Grundlage für einen wirtschaftlichen Betrieb bildet. Das Unternehmen profitiert vom Know-how des Fachunternehmens und verringert gleichzeitig sein Haftungsrisiko.

Vorgehensweise bei Betriebsführungsprojekten

Zur Optimierung einer industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung stehen viele Stellschrauben zur Verfügung. Zu Beginn eines Betriebsführungsprojekts können über eine Prozessanalyse häufig erhebliche Optimierungspotentiale auch hinsichtlich der Wasserverbräuche aufgedeckt werden, welche dann in der Betriebsführung umgesetzt werden.

Während des täglichen Betriebs der Anlage kann ein weiteres relevantes Einsparpotential über eine Feinjustierung der Prozesse durch erfahrenes und geschultes Personal generiert werden. Entscheidend ist, dass die Prozesse während des Anlagenbetriebs kontinuierlich an sich ändernde Bedingungen angepasst werden, um einen optimalen Betrieb zu ermöglichen. Ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess für diesen Bereich verdeutlicht das Vorgehen.

Betriebsführungs-Contracting für eine Molkerei

Seit März 2010 betreibt Envirochemie verantwortlich im Rahmen eines Betriebsführungs-Contractings bei einer großen deutschen Molkerei die Abwasserbehandlungsanlage. Aufgrund der weltweit gestiegenen Nachfrage nach Milchprodukten steigerte die Molkerei seit 2010 an einem ihrer Standorte die Milchverarbeitung um ca. 50% auf jährlich 1,7 Mrd. Liter Rohmilch. Für die Abwasserbehandlungsanlage bedeutete dies unter Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen ebenfalls eine notwendige Leistungssteigerung um 50%.

Die Molkerei stand aufgrund der massiven Expansion der Produktion vor großen Herausforderungen. Trotz eigener schlanker Strukturen mussten unterschiedlichste finanzintensive, komplexe Projekte in Produktion und Umwelttechnik in schneller Abfolge abgewickelt werden. Das Contracting bietet die Möglichkeit das anspruchsvolle Projekt zu finanzieren und zu optimieren. Seit der Übernahme der Betriebsführung 2010 hat Envirochemie den dreistufigen Ausbau sowie die Modernisierung der Abwasserbehandlungsanlage auf eigene Kosten durchgeführt. Die Molkerei gewann so Planungssicherheit und erhielt 50% höhere Anlagenkapazität mit neuester Technik ohne finanzielle Eigenbelastung!

Dank des Betriebsführungs-Contractings wurden Verbrauchsmengen der Betriebsmittel optimiert und erreichten z. B. eine Reduzierung des Stromverbrauchs um ca. 20%. Zusätzlich senkte eine verbesserte Schlammentwässerung die Klärschlammmenge und die dafür anfallenden Entsorgungskosten. Wesentlich für die Modernisierung und Erweiterung der Abwasserbehandlungsanlage waren die hohe Betriebssicherheit der Anlage und Absicherung des Molkereibetriebes, die sichere Einhaltung aller Einleitbedingungen bei der Direkteinleitung sowie die Minimierung aller Schadstoffeinträge in ein sensibles ökologisches Umfeld.

Die komplette Betreuung der Anlagentechnik zur Abwasserbehandlung wird von Envirochemie Ingenieuren und Technikern sichergestellt, die seit 40 Jahren Technologien und Dienstleistungen für die Industriewasserbehandlung planen, bauen und betreiben. So bleiben alle Aufgaben, die während des Betriebs der Abwasserbehandlung anfallen, in den erfahrenen Händen des Betriebsführungspartners und die Molkerei kann sicher sein, dass alle Aufgaben kompetent gelöst werden.

Fazit

Wasser ist in der Lebensmittelverarbeitung nicht nur Rohstoff, sondern auch Reinigungs- und Betriebsmittel. Für Produktionsbetriebe lohnt es sich, einen Blick auf die Anlagen zu werfen, die Wasser bspw. für Kühlkreisläufe oder für Spülvorgänge bereit stellen oder Abwasser behandeln. Oft lassen sich Optimierungspotentiale ermitteln, die helfen wertvolle Ressourcen zu sparen.