Die Ressource Wasser in der irischen Lebensmittelindustrie
Beispiele für Maßnahmen zur Effizienzsteigerung
Abbildung 1: Pasteurisationsanlage
Quelle aller Bilder: Eileen O’Leary, Cork Institute of Technology, Ireland
Da es Irland nicht an Regenfällen mangelt, geht man eigentlich davon aus, dass Wasser in Irland reichlich und billig vorhanden ist. Im industriellen Bereich ist das allerdings bei weitem nicht der Fall. Unternehmen, die ihr Wasser aus der kommunalen Wasserversorgung Irlands beziehen, zahlen im Durchschnitt ca. 2,5 €/m³ Wasser. Dieser Wert ist geringer als in einigen anderen EU-Mitgliedsstaaten, aber der Preis ist in den letzten Jahren ständig gestiegen und wird dies auch weiterhin tun. Einige Unternehmen in ländlichen Gebieten haben ihre eigene Wasserversorgung und beziehen das Wasser aus dem Grundwasser oder aus Flüssen. Dabei entstehen aber Kosten für die erforderliche Vorbehandlung, beim Pumpen und für die Abwasserbehandlung.
Abgesehen von den Kosten für die Wasserproduktion und -versorgung, gibt es in Irland auch ein Ungleichgewicht aufgrund der geografischen Lage. Die wichtigsten Ballungszentren und viele Industriebetriebe liegen entlang der östlichen Hälfte des Landes, die Niederschlagsmengen sind jedoch im Westen deutlich höher. Ein Beispiel dafür ist der Großraum Dublin, auf dessen Wasserversorgung in den letzten Jahren der Druck versorgungsseitig und somit wirtschaftlich stetig erhöht wurde.
In der Industrie wird Wasser zumeist nicht bei Umgebungstemperaturen verwendet sondern deutlich erwärmt. Effizienzsteigerungen in der Wasserverwendung führt somit auch zu signifikanten Energie- und Kosteneinsparungen. Dieser Faktor wird insofern verdeutlicht, als je nach verwendetem Brennstoff sowie der Effizienz der Kesselanlage die Kosten für warmes Wasser beispielsweise bei 65 °C um 2,5 – 5 €/m³ gegenüber dem reinen Kaufpreis für Wasser steigen.
Die irische Umweltschutzagentur (Environmental Protection Agency, EPA) finanziert ein „Green Business Programm“, um die Industrie bei der Ermittlung von Möglichkeiten zur Reduktion von Energie, Wasser und anderen Ressourcen zu unterstützen. Mit der Umsetzungdieses Programms wurde das „Clean Technology Centre“ des Technologieinstitutes in Cork beauftragt. Im Folgenden sind einige Beispiele für Maßnahmen angeführt, die bereits von einigen irischen Unternehmen umgesetzt wurden, um den Wasserverbrauch zu reduzieren. Darüber hinaus werden auch einige Möglichkeiten für Einsparungen im Wasserverbrauch vorgestellt, die im Rahmen des „Green Business Programm“ identifiziert wurden.
Wasseraufbereitung
Ein Tiernahrungshersteller in Irland konnte eine Reihe von Verbesserungsmaßnahmen in der Wasser-Vorbehandlung umsetzen. Die Fabrik wird mit Grundwasser versorgt. Der Wasseraufbereitungsprozess beinhaltet eine Eisenfiltration und eine Wasserenthärtung, gefolgt von einer Umkehrosmose (reverse osmosis, RO). Das Unternehmen untersuchte gemeinsam mit den Anlagenlieferanten die Schritte der Aufbereitung, wodurch einige Effizienzmaßnahmen identifiziert werden konnten. Beispielsweise wurden die Rückspülzeiten der Eisenfilter durch die Überwachung des Eisengehalts ohne negative Auswirkungen auf die Wasserqualität allmählich verringert. Die Dauer einiger Regenerationsschritte in der Wasserenthärtung konnte ebenfalls durch Reduktion der ihnen zugeordneten Wasser- und Salzmenge reduziert werden. Für die Umkehrosmose wird das Permeat, welches zuvor ausgesondert wurde, durch eine Reihe von Membranen gereinigt und als weiches Wasser wiederverwendet. Durch diese und weitere Maßnahmen konnte der Hersteller den Wasserverbrauch um 13% reduzieren.
Fleischverarbeitende Industrie
Die fleischverarbeitende Industrie ist ein wichtiger Sektor in Irland mit einem jährlichen Exporterlös von 1,9 Mrd. € aus der rindfleischverarbeitenden Industrie und 0,5 Mrd. € aus der schweinefleischverarbeitenden Industrie. Die Reinigung nach der Produktion stellt den größten Teil des Wasserverbrauchs in der Schlachtung und der fleischverarbeitenden Industrie dar. Messungen, die während, sowie vor und nach der Reinigung gemacht wurden, haben gezeigt, dass die abendliche Endreinigung 30 bis 50 % des Wasserverbrauchs ausmacht.
Eine der möglichen Einsparungs-Maßnahmen ist, das Wasserleitungssystem der Reinigung von einem Hochdruck-System auf ein etwas niedrigeres Druck-System zu ändern. Diese Änderung beinhaltet auch den Ersatz der Reinigungsdüsen. Typische Fließgeschwindigkeiten der Standard-Hochdruckschläuche liegen in der Größenordnung von 30 bis über 50 l/min. Durch das niedrigere Druck-System wurden die Fließgeschwindigkeiten auf 20 bis 25 l/min reduziert, während basierend auf einer hygienischen Untersuchung immer noch eine ausreichende Reinigungsleistung durch den Einsatz spezieller Sprühmuster erzielt werden kann. In einer Anlage, in der auf eine Kombination von 20l/min bzw. 25 l/min umgestiegen wurde, konnte der Wasserverbrauch in der Abendreinigung um 15 % verringert werden. Da das Wasser in der Regel bei 65 °C verwendet wird, ergeben sich aus den Wassereinsparungen auch Energieeinsparungen.
Abbildung 2: In der fleischverarbeitenden Industrie ist der Prozess mit dem größten Wasserverbrauch die Reinigung nach der Produktion, mit einem Wasserverbrauch von 30-50 %
In der fleischverarbeitenden Industrie wird sehr viel heißes Wasser für die Sterilisation von Messern und anderen Geräten benötigt, insbesondere bei Temperaturen zwischen 85°C und 95 °C. Die Regelung und Steuerung dieser Anlagen passiert teilweise noch lokal bzw. manuell über ein Ventil, das vom Betreiber kontrolliert wird. Hier wurden verschiedene Lösungsvorschläge gemacht. Ein Ansatz ist die Verwendung eines Magnetventils, um den Durchfluss zu den Sterilisationsapparaten besser steuern zu können. Zusätzlich kann der Wasserverbrauch durch den Einsatz einer chemischen Sterilisation (bessere Reinigunsgleistung) deutlich reduziert werden.
Eine sinnvolle Nutzung ist auch der Einsatz von Regenwasser in einer großen rindfleischverarbeitenden Anlage. Dabei werden Prozesse mit niedrigeren Qualitätsanforderungen wie z.B. die Reinigung von Stallungen sowie das Waschen der Lagerplätze und der Siebe in der Kläranlage mit Regenwasser versorgt und der Einsatz von Frischwasser substituiert.
Milchverarbeitende Industrie
Über 85% der Produkte der milchverarbeitenden Industrie in Irland werden exportiert. Ein Hauptanteil dabei stellt Milchpulver dar, mit dem 15 % der weltweiten Produktion an Säuglingsnahrung abgedeckt wird. Die Produktion von Milchpulver ist durch die Verdampfung und die Sprühtrocknung ein energieintensiver Prozess.
Ein am Programm beteiligtes Unternehmen analysierte die Dauer des Produktionskreislaufs, um Potenziale einer Wasserverbrauchsreduktion zu identifizieren. Die Zeiten für die Verdampfung wurden z.B. von 20 auf 30 Stunden erhöht. Dadurch konnten Reinigungszyklen und damit der Wasserverbrauch signifikant reduziert werden. Ähnliche Maßnahmen können für den gesamten Produktionsprozess ergriffen werden. Durch diese oder ähnliche Schritte könnten Einsparungen der Produktionszeit in der Größenordnung von einem Monat oder mehr erreicht werden. Durch Verlängerung des Produktionskreislaufs kommt es natürlich auch zu Einsparungen an Energie und Reinigungschemikalien.
In den letzten Jahren begannen viele Anlagenbetreiber die Nutzung des Kondensats aus den Verdampferanlagen nicht nur für die Reinigung der Lagerplätze zu nutzen, sondern das Kondensat wird nun auch für die Spülung der Geräte sowie für Cleaning-in-place Lösungen verwendet, womit Frischwasser durch anfallende Abwasserströme substituiert wird. Damit wurden klassische Benchmark-Zahlen der milchverarbeitenden Industrie- z.B. das Verhältnis: Frischwasser zu eingesetzter Milch in der Produktion- in einer irischen Firma mit Sitz in den Vereinigten Staaten von 2:1 auf 1,1:1 reduziert, was das große Potential verdeutlicht.
Abbildung 3: Kondensat der Milchverdampfung – Potenzial für die Wiederverwendung
Abbildung 4: Der Wasserverbrauch in Milchverdampferpumpen hat großes Reduktionspotenzial
Von Grund auf nachhaltig - Origin Green
Themen („Bord Bia / The Irish Food Board“) hat ein Programm namens „Origin Green“ für Unternehmen der Agrar- und Ernährungswirtschaft gegründet. Ziel des Projektes ist es, die Effizienz des Sektors in Bezug auf Ressourcennutzung und Reduktion der Umweltbelastungen zu erhöhen. Jedes Unternehmen, das sich anmeldet, muss einen klaren Plan mit einer Reihe von Zielen und Projekten zur Verringerung des Verbrauchs von Wasser und Energie entwickeln. Die Machbarkeit und Umsetzung dieser Pläne werden extern geprüft und begleitet. Dazu zählt die Identifikation der verbrauchsintensivsten Ströme und Prozesse in der Produktion. In der Vergangenheit wurden dabei vor allem Energieströme betrachtet. Die Nutzung dieser Darstellung auch für Ressourcenströme wie Wasser stellt einen wichtigen und logischen Schritt dar, der in großen Produktionsbetrieben zum Teil bereits umgesetzt wird. In kleinen Betrieben ist das jedoch Neuland mit großem Potential zur Effizienzsteigerung. Die Zuweisung von Einheitskosten für Wasser und Heißwasser kann solchen Unternehmen helfen, die Amortisationszeit für mögliche Verbesserungsoptionen zu bewerten.
Autorin
Eileen O’Leary ist wissenschafliche Mitarbeiterin am Clean Technology Centre des Cork Institute of Technology, Ireland(Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!)