Chlor-Alkali-Anlagen

Chlor-Alkalianlagen stellen durch Elektrolyse einer Salzl?sung Chlor und Alkalilauge in Form von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid her. In ?lteren Anlagen kommen zum Teil noch Quecksilber und Asbest zum Einsatz. Chlor-Alkalianlagen geh?ren zu den energieintensiven Industrien. Anforderungen an den Umweltschutz enth?lt das Merkblatt über beste verfügbare Techniken.

Inhaltsverzeichnis

 

Die Branche und ihre technischen Verfahren

Deutschland ist einer der gr??ten Chlorhersteller Europas. Die Techniken, die für die Chloralkaliproduktion in Elektrolysezellen eingesetzt werden, sind das Quecksilber- oder Amalgamverfahren, das Diaphragmaverfahren und das Membranverfahren.

In Deutschland bestand Anfang 2011 eine Produktionskapazit?t von rund 4,8 Millionen Tonnen Chlor pro Jahr. Davon entfallen rund 0,88 Millionen Tonnen (18,2 Prozent) auf das Amalgamverfahren und 1,14 Millionen Tonnen (23,6 Prozent) auf das Diaphragmaverfahren. Auf das Membranverfahren entf?llt eine Kapazit?t von rund 2,8 Millionen Tonnen Chlor (58,3 Prozent).

Die Elektrolyse der Natriumchlorid-L?sung erfolgt beim Amalgam-Verfahren zwischen einer Titan-Anode und der Quecksilber-Kathode. An der Anode wird Chlorgas abgeschieden. Das an der Kathode gebildete Natrium l?st sich sofort im Quecksilber als Natriumamalgam. Das Amalgam wird danach mit Wasser behandelt, worauf sich Natriumhydroxid und Wasserstoff bilden. Das verbleibende Quecksilber wird in den Prozess zurückgeführt.

Beim Diaphragmaverfahren besteht die Kathode aus Stahl, die Anode aus Titan. Das Diaphragma bestand in der Vergangenheit meist aus Asbest. Heute werden überwiegend Diaphragmen auf Kunststoffbasis eingesetzt. Das Membranverfahren arbeitet mit einer dünnen Ionenaustauschmembran aus perfluoriertem Kunststoff.

 

Umweltbelastungen

Von besonderer Bedeutung sind die im Amalgamverfahren eingesetzten Quecksilbermengen. Quecksilber wird aus den Amalgamanlagen in geringen Mengen in die Luft und ins Abwasser emittiert. Auch entstehen quecksilberhaltige Abf?lle, wenig Quecksilber gelangt in die Produkte. über die genauen Mengen berichtet die OSPAR-Kommission j?hrlich.

Darüber hinaus fallen gro?e Mengen an quecksilberhaltigen Abf?llen beim Rückbau der Anlagen an. In Europa werden in den n?chsten Jahren bis zu 7.600 Tonnen Quecksilber durch Umrüstungen auf das Membranverfahren oder Stilllegung frei.

Bei der Umrüstung der Anlagen gilt es zu verhindern, dass dieses Quecksilber auf dem Weltmarkt und mit der weiteren Nutzung unkontrolliert in die Umwelt ger?t. Dazu geh?rt zum Beispiel die Goldgewinnung mit Hilfe von Quecksilber in Schwellen- und Entwicklungsl?ndern.

Asbest-Diaphragmen sind in der EU nur noch in einer Anlage im Einsatz. Sie ist so konstruiert, dass Asbest nicht in die Umwelt ger?t. Beim Abbau des Asbests im Tagebau gelangen hingegen Asbestfasern in die Luft. Das Membranverfahren verbraucht im Durchschnitt weniger Energie als das Amalgam- und das Diaphragmaverfahren. Eine besonders energiesparende Variante ist das Membranverfahren mit Sauerstoff-Verzehrkathode.

Auf EU-Ebene fordert die Richtlinie über Industrieemissionen (2010/75/EU) den Einsatz der besten verfügbaren Techniken (BVT). Zurzeit gilt noch das BVT-Merkblatt aus dem Jahr 2001. Ein überarbeitetes BVT-Merkblatt wird voraussichtlich im Herbst 2013 in Kraft treten. Dieses legt als beste verfügbare Techniken das Membranverfahren und das asbestfreie Diaphragmaverfahren fest. Bestehende Amalgam- und Asbestdiaphragma-Anlagen müssen vier Jahre nach Inkrafttreten des neuen BVT-Merkblatts umgerüstet oder stillgelegt sein. Darüber hinaus nennt das BVT-Merkblatt beste verfügbare Techniken zur Minderung von Chlor-Emissionen in die Abluft sowie zur Reduzierung der Emissionen von freiem Chlor, Chlorid, Chlorat, halogenierten organischen Stoffen und Sulfat in das Abwasser.

Vorschriften für Quecksilber?

In Deutschland legt die Technische Anleitung Luft einen Grenzwert für Quecksilber in der Zellensaalabluft von 1,0 Gramm pro Tonne genehmigter Chlorproduktion fest. Anhang 42 der Abwasser-Verordnung enth?lt einen Grenzwert von 0,04 Gramm pro Tonne Chlorproduktionskapazit?t.

Laut Verordnung 1102/2008/EU ist der Export von Quecksilber aus der EU verboten. Quecksilberabf?lle aus der Chloralkali-Industrie dürfen nur in der eigenen Branche weiter genutzt werden. Ist dies nicht m?glich, sind sie als Abfall zu entsorgen. Auch enth?lt die Verordnung Vorschriften zur sicheren Lagerung von quecksilberhaltigen Abf?llen.

Vorschriften für Asbest?

Gem?? Anhang XVII der ⁠REACH⁠-Verordnung (1907/2006/EG) sind das Inverkehrbringen und die Verwendung von Asbestprodukten verboten. Die Mitgliedstaaten dürfen jedoch Diaphragmen, die Chrysotil enthalten, für bestehende Elektrolyseanlagen von dieser Regelung ausnehmen, bis geeignete asbestfreie Substitute verfügbar werden.