Anforderungen an Prozessmedien in der Chemie

Prozessmedien sind chemische Stoffe, die bestimmte Produktionsverfahren ermöglichen oder unterstützen. Die jeweiligen Anforderungen hängen in erster Linie von den Aufgaben ab, die die Substanzen in der Prozesskette erfüllen sollen. In welchen Bereichen werden derartige Medien benötigt? Welche Aufgaben übernehmen Sie? Welche Anforderungen bestehen über die beabsichtigte Wirkung hinaus? Hier erfahren Sie mehr darüber.

Überblick über Arten und Einsatzgebiete von Prozessmedien

Die Aufgaben von Prozessmedien in der Industrie sind äußerst vielfältig. Haupteinsatzgebiete sind:

• Kühlung, Heizung
• Übertragung mechanischer Kräfte
• Schmierung
• Korrosionsschutz
• Reinigung
• Oberflächenbehandlung
• Abwasserbehandlung

Kühlung und Heizung dienen in der Chemie dazu, die Temperaturen einzustellen, die für den ordnungsgemäßen Ablauf von Reaktionen erforderlich sind. Zu diesem Zweck werden vorrangig Kaltwasser, Kühlwasser, Heißwasser und Dampf eingesetzt. Für Armaturen, über die die Steuerung und die Regelung der Prozessparameter ablaufen, bedient sich die Chemieindustrie häufig pneumatischer oder hydraulischer Hilfsenergie. Dafür eingesetzte Medien sind Druckluft bzw. Hydrauliköl.

Überall, wo Maschinen arbeiten, kommt es zur Bewegung von Teilen, die sich berühren. Schmieröle und -fette verringern dabei Reibung und Verschleiß. Das ermöglicht den Ablauf der Prozesse in der Industrie, verlängert die Lebensdauer der Technik und reduziert den Energieverbrauch. Die Öle und Fette werden in Lagern und Führungen von Maschinen eingesetzt.

Innerhalb der Schmiermittel spielen Kühlschmierstoffe und Umformschmierstoffe eine wichtige Rolle. Diese Bearbeitungsmedien übernehmen drei Aufgaben: Sie verringern die Reibung bei der Zerspanung oder Umformung von Werkstoffen und kühlen die Werkzeuge und das Material. Außerdem dienen sie dem Korrosionsschutz. Die konkreten Anforderungen an diese Stoffe sind in der Norm VDI 3397 Blatt 1 zusammengestellt.

Für den temporären Korrosionsschutz von Teilen zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten in der Prozesskette sorgen Korrosionsschutzöle. Der dauerhafte Korrosionsschutz erfolgt im Rahmen der Oberflächenbehandlung. Hierbei werden Prozessmedien für Reinigungs-, Vorbehandlungs- und Beschichtungsverfahren eingesetzt.

In der Chemie und in der Oberflächentechnik sind oft große Mengen von Wasser im Einsatz. Eine Abwasserbehandlung hält den Verbrauch in Grenzen und die erfüllt die Bedingungen für das Einleiten von Abwässern in Kläranlagen oder Gewässer. Darin übernehmen Hilfsstoffe wie Flockungsmittel, Demulgatoren oder Fällungsmittel die Trennung von Wasser und Schadstoffen.

Die Anforderungen an die Prozessmedien betreffen die Wirksamkeit, die Wirtschaftlichkeit und die Einhaltung der Prinzipien für nachhaltige Chemie entlang der gesamten Prozesskette.

Einsatzbedingte Anforderungen an Prozessmedien

Das breite Einsatzspektrum von Prozessmedien lässt erkennen, dass die Anforderungen an diese Stoffe sehr vielfältig sind. Ihre Wirkung entfalten die Stoffe durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Chemie hat eine riesige Palette von wirksamen Schmierstoffen, Bearbeitungsmedien, Reinigungsmitteln und Zusatzchemie für spezielle Aufgaben und Prozesse in der Industrie entwickelt. Der konkrete Einsatzfall und die Prozesskette bestimmen, mit welchen Stoffen das optimale Ergebnis erreicht wird. Beispielsweise müssen Umform- oder Kühlschmierstoffe die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Bearbeitung schaffen. Die verwendeten Mittel werden zu diesem Zweck genau auf das jeweilige Verfahren und das eingesetzte Material abgestimmt.

Die anschließende Teilereinigung hat die Aufgabe, alle Reststoffe von den Oberflächen zu entfernen. Von der Weiterverarbeitung hängt der erforderliche Reinheitsgrad ab. Diese beiden Faktoren bestimmen die Anforderungen an die Reinigungsmittel. Der letztendliche Verwendungszweck des Werkstücks ist dafür ausschlaggebend, welche Verfahren der Oberflächenbehandlung erforderlich sind und welche Stoffe dafür gebraucht werden. Außer den technischen bestehen auch wirtschaftliche Anforderungen an die verwendeten Stoffe. Die Entscheidung für ein bestimmtes Prozessmedium hängt auch vom Preis ab, für den es auf dem Markt zu bekommen ist und vom Aufwand, der bei der Nutzung entsteht.

Ökologisch bedingte Anforderungen an Prozessmedien

In unserer Zeit gewinnen neben der Zweckmäßigkeit und der Wirtschaftlichkeit zunehmend Eigenschaften an Bedeutung, die eine umweltschonende Be- und Verarbeitung der Rohstoffe zulassen. Das trifft sowohl auf die Chemie zu, die Medien erzeugt, als auch auf die Bedingungen, unter denen sie in der Industrie zum Einsatz kommen. Die Beurteilung der Umweltfreundlichkeit eines Produktes schließt den kompletten Werdegang entlang der gesamten Prozesskette ein. Deshalb interessieren sich die Nutzer von chemischen Stoffen immer mehr dafür, ob diese nach den Grundsätzen für nachhaltige Chemie hergestellt wurden und ob sie sich umweltfreundlich verarbeiten lassen. Die zentralen Fragestellungen betreffen

• die Herkunft der Rohstoffe
• den Rohstoffverbrauch
• den Energieeinsatz
• das Abfallaufkommen
• den Arbeits- und Gesundheitsschutz

Die Herkunft der Rohstoffe gibt Auskunft darüber, ob sie unter umweltfreundlichen und sozial vertretbaren Bedingungen gewonnen wurden und wie weit sie bis zur Weiterverarbeitung transportiert wurden. Ein sparsamer Rohstoffverbrauch trägt zur Ressourcenschonung bei. Deshalb punkten besonders die Stoffe, die aus Reststoffen recycelt wurden und ihre Wirkung schon bei geringer Dosierung entfalten. Der Energieeinsatz ist in der Chemie eng mit dem Temperaturniveau verbunden, bei dem die Verfahren ablaufen. Kann die Industrie bestimmte Prozessmedien für die Reinigung oder die Oberflächenbehandlung bei niedrigen Temperaturen einsetzen, ergibt sich eine deutliche Einsparung von Energie zum Aufheizen und Wärmeverluste verringern sich.

Abfall ist – streng genommen – vergeudeter Rohstoff. Deshalb sind Prozessmedien, die abfallarme Verfahren unterstützen und recycelbar sind, ein großer Vorteil für die Umwelt und schlagen sich auch wirtschaftlich positiv nieder. Der Arbeits- und Gesundheitsschutz gewinnt, wenn sich die verwendeten Stoffe gefahrlos handhaben lassen, also weder giftig, noch ätzend, feuergefährlich oder anderweitig gesundheitsschädlich sind. Die Chemie kann für viele Gefahrstoffe, wie z.B. leichtflüchtige organische Lösemittel, Ersatzstoffe bereitstellen.