Das Modul „Umweltverfahrenstechnik“ vermittelt ein breites Grundlagenwissen aus den Themengebieten „Integrierter und Prozessintegrierter Umweltschutz“, „Mathematische Methoden und Modelle“ sowie „Anlagensicherheit“. Die Studierenden erhalten damit einen Überblick über die prinzipiellen Denkweisen, Methoden und Instrumentarien der Umwelttechnik als zukunftsfähige Form der Chemie- und Verfahrenstechnik.
Integrierter Umweltschutz
Umweltschutz und Umwelttechnik sind lange Zeit als ein Repertoire von Methoden verstanden worden, das notwendig war, um die ökologischen Auswirkungen menschlichen Handelns zu mildern. Heute ist Umwelttechnik zunehmend immanenter Bestandteil technologischer Entwicklungen; sie vereint das Bemühen um minimale Schadstoffemission mit dem Streben nach wirtschaftlichem Gewinn. Dabei wird ein allmählicher Übergang von additiven, nachsorgenden „End-of-pipe“-Techniken zu integrierten, vorsorgenden Konzepten beobachtet.
Die Studierenden lernen die prinzipielle Denkweise und die wichtigsten Instrumentarien des integrierten Umweltschutzes anhand der Konzepte des produktionsintegrierten Umweltschutzes, des prozessintegrierten Umweltschutzes sowie des produktintegrierten Umweltschutzes kennen. An Beispielen wird gezeigt, dass die geeignetsten Ansätze auf Erkenntnissen fußen, die in Jahrzehnten erfolgreicher End-of-pipe-Techniken gewonnen worden sind und das intelligente Management von Stoffströmen beinhalten.
Die Inhalte im Überblick: produktionsintegrierter Umweltschutz: Versuch einer Definition; reaktive und pro-aktive Umweltstrategie; Instrumente des integrierten Umweltschutzes; die Suche nach innovativen Produkten und Verfahren; Prozessoptimierung: Höhere Ausbeute, bessere Qualität, weniger Abfall; Produktoptimierung: Längere Lebensdauer, höherer Gebrauchswert, Recyclingfähigkeit; innovative Stofftrennprozesse; Stoffstrommanagement, Wiederverwertung und Stoffstromverbunde; die Rolle der Biotechnologie in der integrierten Umwelttechnik; technische und ökonomische Grenzen des produktionsintegrierten Umweltschutzes; Praxisbeispiele; integrierter Umweltschutz: Stimulation und Förderung.
Prozessintegrierter Umweltschutz
Umwelttechnik als zukunftsfähige Form der Chemie- und Verfahrenstechnik hat Nachhaltigkeit von Produktionsabläufen, Produktlebenszyklen und industriellen Entwicklungen zum primären Ziel. Im Gegensatz zu traditionellen und z. T. überholten „End-of-pipe“-Technologien als Beispiel für nachsorgenden, additiven Umweltschutz stellt der produktionsintegrierte Umweltschutz (PIUS) eine moderne und intelligente Variante des vorsorgenden Umweltschutzes dar. Bereits bei der Planung von (neuen) Produkten, Produktionsanlagen und Herstellungsprozessen wird hier die Minimierung von Abfall- und Nebenprodukten, Energie- und Ressourcenverbrauch angestrebt. Der prozessintegrierte Umweltschutz als wesentlicher Teilaspekt des produktionsintegrierten Umweltschutzes strebt nach einem verfahrens- bzw. umwelttechnischen Optimum innerhalb eines einzelnen Prozesses, wobei der Prozess aus mehreren Einzelschritten besteht. Das umwelttechnische Optimum kann aus den Optima der Einzelmaßnahmen bestehen, was aber nicht die Regel ist, da sich die Apparate über Verknüpfungen, insbesondere bei unmittelbarer Nähe in der Prozessabfolge, gegenseitig beeinflussen. In diesem Themenfeld werden die Grundlagen des prozessintegrierten Umweltschutzes und seine Hauptanwendungsgebiete vermittelt. Neben einer Standortdefinition im Rahmen von Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment), Design for Environment (DFE), Responsible Care (verantwortliches Handeln) und technischen Restriktionen, werden Prozessoptimierung, Prozessintensivierung und neue/integrierte Techniken behandelt. Der prozessintegrierte Umweltschutz wird dabei insbesondere hinsichtlich der Thermodynamik, der Kinetik chemischer Reaktionen, der Stoff- und Wärmetransportvorgänge und der reaktionstechnischen Kenngrößen beleuchtet. Anhand von unterschiedlichen Verfahrensbeispielen wird die Innovationskraft des prozessintegrierten Umweltschutzes als sinnvolle und nachhaltige Effizienz- und Einsparstrategie verdeutlicht.
Mathematische Methoden und Modelle
Zur Definition und zur Bewertung umwelttechnischer Maßnahmen werden zunehmend computergestützte Methoden eingesetzt. Mit der Verbreitung computergestützter Verfahren in der Technik erhalten mathematische Methoden und Modelle bei der Entwicklung, der Überwachung und der Beurteilung umweltgerechter technischer Systeme eine Bedeutung, die mit dem Fortschritt der EDV-Technik und der Wissenschaft auch in der Umweltwissenschaft weiter zunehmen wird. Gerade wenn es um die Bewertung von Verfahren bezüglich ihrer umwelttechnischen Eigenschaften geht, ist die Nutzung entsprechender Methoden erforderlich, um belastbare quantitative Aussagen zu erhalten. Der Themenbereich vermittelt das Instrumentarium und die wichtigsten Methoden der computerunterstützten Berechnungs- und Modellierungstechnik. So können die Vorgehensweise und die Ergebnisse von Berechnungen und Simulationsstudien kritisch reflektiert und beurteilt werden.
Die Inhalte im Überblick: Begriffe und Definitionen; Übersicht: Mathematische Methoden in der Umwelttechnik; umwelttechnische Optimierungs- und Bewertungskriterien; chemische Reaktionen - Gleichgewichte – Ungleichgewichte; Bilanzräume und Bilanzierung; Verbrennungsrechnung; Ausbreitungsrechnung; Flowsheeting; Anlagensimulation.
Anlagensicherheit
Der Betrieb technischer Anlagen hat einen vielfältigen Nutzen, birgt aber auch stets Risiken für Beschäftigte, Bevölkerung und Umwelt. Der Begriff „Anlagensicherheit“ steht für ein in Rechtsvorschriften verankertes, gesellschaftliches Ziel, verbunden mit einer Denk- und Handlungsweise, die davon geprägt ist, Gefahrenquellen systematisch zu erkennen, die damit verbundenen Risiken zu bewerten, angemessene Maßnahmen zur Verhinderung des Eintritts von Störungen und zur Begrenzung ihrer Auswirkungen abzuleiten und schließlich die Wirksamkeit dieser Maßnahmen zu überprüfen. Dem Gedanken der „integrierten Sicherheit“ folgend hat dabei die Vermeidung von Gefahrenquellen und Fehlermöglichkeiten Vorrang vor additiven Schutzmaßnahmen. Die Studierenden lernen diese prinzipielle Denkweise und ihre Anwendung an Beispielen kennen. Dabei wird aufgezeigt, dass erst das Zusammenspiel von Technik und Organisation unter besonderer Berücksichtigung menschlicher Verhaltensweisen zu einem schlüssigen Gesamtkonzept führt.
Die Inhalte im Überblick: Grundbegriffe der Anlagensicherheit; sicherheitsrelevante Stoffeigenschaften und –kenngrößen; Freisetzung und Ausbreitung von Stoffen und Energien; Beurteilung von Störungsauswirkungen; PLT-basierte Schutzkonzepte; Druckentlastung und Rückhaltung; Brand- und Explosionsschutz; Methoden zur Erkennung und Bewertung von Gefahren; Alarm- und Gefahrenabwehrplanung; rechtliche Verankerung der Anlagensicherheit; Fallbeispiele.
| Betreuer/innen: Anlagensicherheit:
Dr. Ulrich Seifert
Tel.: 02 08 / 85 98-11 27
ulrich.seifert@umsicht.fraunhofer.de |
| Betreuer/innen: Integrierter Umweltschutz:
Prof. Dr. Rolf Kümmel
Tel.: 02 08 / 85 98-11 47
rolf.kuemmel@umsicht.fraunhofer.de |
| Betreuer/innen:
Mathematische Methoden, Prozessintegrierter Umweltschutz:
Dr. Görge Deerberg
Tel.: 02 08 / 4 68 48-3 59
goerge.deerberg@umsicht.fraunhofer.de
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Autor/inn/en: Rolf Kümmel, Hartmut Pflaum, Ulrich Seifert, Görge Deerberg, Heyko Jürgen Schultz
Lehrformen: Gedruckter Studienbrief mit Übungsaufgaben zur Selbstkontrolle (309 Seiten)
Voraussetzungen: Keine weiteren
Andere Studiengänge: Sinnvoll für alle umwelt- und wirtschaftswissenschaftlich orientierten Studiengänge
Leistungspunkte: Einsendeaufgabe erfolgreich bearbeiten
Arbeitsaufwand: 4 Credits, 120 Stunden
Preis: 390,-- €
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