Umweltfreundliche Produktionsprozesse durch moderne Oberflächentechnik

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Umweltfreundlich sind Produktionsprozesse, wenn sie sparsam mit Energie und Rohstoffen ungehen, wenig Abfall erzeugen und nur Stoffe freisetzen, die die Natur ertragen kann. Nachhaltigkeit bedeutet, zukünftigen Generationen den Reichtum der Erde zu erhalten. Maximale Umweltfreundlichkeit und Ressourcenschonung ließen sich durch die Stilllegung der Produktion erreichen. Zukünftige Generationen würden dann allerdings in einer Art Urgesellschaft leben. Die Prozessoptimierung hilft, einen Kompromiss zu finden.

Ansatzpunkte für umweltfreundliche Produktionsprozesse in der Oberflächentechnik

Das Leben in der Natur hat sich seit Millionen von Jahren aufrechterhalten, weil alle beteiligten Stoffe komplett wiederverwendet werden und weil die Sonne zuverlässig Energie liefert. Lebewesen, Wasser, Boden und Luft bilden ein System, in dem ununterbrochen Stoffkreisläufe stattfinden. Massive Eingriffe in die Stoffkreisläufe führen dazu, dass sich das System auf einem neuen Level wieder einpegelt. Lebewesen, die sich zu gut an das alte Level angepasst hatten, verschwinden dann möglicherweise. Umweltfreundliche Produktionsprozesse orientieren sich an den Abläufen in der Natur. Sie nehmen vor allem die folgenden Aufgaben in Angriff:

• Produkte mit langer Lebensdauer herstellen
• Stoffkreisläufe einrichten
• nachhaltige Energiequellen nutzen
• Energie zurückgewinnen
• Verwendung umweltfreundlicher Roh- und Hilfsstoffe
• umweltfreundliche Verfahren anwenden
• überbetrieblich wirksam werden

Langlebige Produkte herstellen

Der Zweck der Oberflächentechnik besteht zum großen Teil im Schutz vor Korrosion und Verschleiß sowie in der Beseitigung von Verunreinigungen. Damit leistet sie einen wirksamen Beitrag zur Verlängerung der Lebensdauer von Maschinen, Bauwerken und Gebrauchsgegenständen in der gesamten Wirtschaft. Je länger die einzelnen Produkte genutzt werden, desto geringer ist der Verbrauch von Rohstoffen und Energie für die Herstellung neuer Gegenstände.

Ein Kriterium für die Auswahl und Beschaffung von Anlagentechnik zur Behandlung von Oberflächen ist die Reparatur- und Wartungsfreundlichkeit. Sie entscheidet darüber, wie lange die Ausrüstung betrieben werden kann, bevor sie verschlissen ist. Moderne Beschichtungssysteme tragen erheblich zur Langlebigkeit bei. Hochwertige Konversionsschichten schützen metallische Bauteile über Jahrzehnte vor Umwelteinflüssen. In der Automobilindustrie haben umweltschonende Produktionsverfahren für Lackierungen die Korrosionsbeständigkeit von Fahrzeugen deutlich verlängert. Während früher nach wenigen Jahren erste Roststellen auftraten, bleiben moderne Karosserien dank verbesserter Vorbehandlung und Beschichtung über zehn Jahre nahezu korrosionsfrei.

Stoffkreisläufe realisieren

In der Metallbearbeitung ist es schon immer üblich gewesen, die Späne getrennt nach Werkstoffen zu sammeln und in den Stoffkreislauf zurückzuführen. Ausgediente Metallteile stellen als Schrott wertvolle Rohstoffe dar. Das Prinzip der Aufbereitung und Wiederverwendung von Altstoffen hat eine lange Tradition in der Menschheitsgeschichte. Als Recycling erlebt es eine neue Dimension.

In der Oberflächentechnik werden Reinigungsmittel, Lösungsmittel, Öle und vor allem Wasser in großen Mengen benötigt. Umweltfreundliche Produktionsprozesse zeichnen sich dadurch aus, dass sie Verfahren nutzen, die einen sparsamen Verbrauch dieser Stoffe zulassen. Realisieren lässt sich ein solcher Prozess zum Beispiel durch eine integrierte Abwasseraufbereitung und die Rückführung des Wassers in den Produktionsprozess. Umweltbewusste Lieferanten wie Kluthe nehmen aus dem Abwasser entfernte Reststoffe und verbrauchte Produkte zurück und stellen daraus neue Verbrauchsstoffe her. Beispielsweise besteht der nichtwassermischbare Kühlschmierstoff Hakuform S aus hochwertigen Grundstoffen, die aus Altöl gewonnen wurden.

Geschlossene Kreislaufsysteme zeigen, wie umweltschonende Produktion konkret aussehen kann. Bei modernen Spritzkabinen wird das Spülwasser mehrfach aufbereitet und wiederverwendet, bevor es als Abwasser das System verlässt. Lösungsmittel aus Reinigungsprozessen lassen sich durch Destillation zurückgewinnen und erneut einsetzen. Diese Beispiele für umweltschonende Produktion reduzieren nicht nur den Rohstoffverbrauch, sondern senken auch die Entsorgungskosten erheblich.

Umweltfreundliche Produktion: Beispiele aus der Praxis

Konkrete Beispiele für umweltfreundliche Produktion finden sich in verschiedenen Bereichen der Oberflächenbehandlung. Die Umstellung von lösemittelbasierten auf wasserbasierte Reinigungssysteme hat in vielen Betrieben die VOC-Emissionen um über 80 Prozent gesenkt. No-Rinse-Verfahren bei der Vorbehandlung eliminieren komplette Spülstufen und sparen dadurch pro Jahr mehrere tausend Kubikmeter Wasser ein. Die Substitution chromhaltiger Passivierungen durch zirkonbasierte Systeme beseitigt gefährliche Schwermetalle aus dem Produktionsprozess.

In der Galvanik ermöglichen moderne Anodentechnik und optimierte Badführung eine Reduzierung des Chemikalienverbrauchs um 30 bis 40 Prozent. Pulverbeschichtungsanlagen mit Rückgewinnungssystemen erreichen Nutzungsgrade von über 95 Prozent, wodurch kaum noch Lackpulver verloren geht. Diese Beispiele zeigen, dass umweltschonende Produktion und wirtschaftliche Effizienz Hand in Hand gehen können.

Sorgsamer Umgang mit Energie

Merkmale für umweltfreundliche Prozesse sind der sparsame Einsatz von Energie und die Nutzung nachhaltiger Energiequellen. Moderne Anlagen für die Gewinnung von Erdwärme und die Stromerzeugung aus Sonnenenergie haben einen Entwicklungsstand erreicht, der es erlaubt, diese Energiequellen in die Produktion zu integrieren und auf diese Weise deren Nachhaltigkeit zu erhöhen.

Viele Verfahren in der Oberflächentechnik laufen bei erhöhten Temperaturen ab. Eine große Menge von Energie lässt sich dabei durch die Verringerung von Wärmeverlusten und die Nutzung der Abwärme einsparen. Wärmeverluste werden durch die Dämmung und Abdeckung von Becken reduziert. Abwärme kann durch Wärmetauscher in Abluft- und Wasseraufbereitungsanlagen nachhaltig zurückgewonnen werden.

Energieeffiziente Prozessführung kennzeichnet umweltfreundliche Produktionsprozesse besonders deutlich. Niedertemperatur-Phosphatierungen arbeiten bei 40 bis 50 Grad Celsius statt wie früher bei 70 bis 80 Grad. Allein diese Absenkung spart in einem mittelständischen Betrieb jährlich mehrere zehntausend Kilowattstunden elektrischer Energie. Frequenzgeregelte Pumpen passen ihre Leistung dem tatsächlichen Bedarf an und vermeiden unnötigen Stromverbrauch. LED-Beleuchtung in Produktionshallen reduziert den Energiebedarf für Licht um bis zu 70 Prozent gegenüber konventioneller Beleuchtung.

Vermeidung von Umweltverschmutzung

Umweltfreundliche Produktionsprozesse zu gestalten, erfordert die Freisetzung von gefährlichen Stoffen zu vermeiden. Das lässt sich am besten erreichen, wenn der betreffende Prozess durch umweltfreundliche Verfahren ersetzt wird. In diesem Zuge ist zum Beispiel die Verwendung von giftigen Chrom-VI-Verbindungen für Beschichtungen stark zurückgegangen.

Ist der Einsatz umweltschädigender Stoffe in einem bestimmten Prozess unvermeidbar, kann deren Freisetzung durch geschlossene Systeme, eine wirksame Abwasseraufbereitung und die sorgfältige Reinigung der Abluft vermieden werden. Die dafür erforderliche Anlagentechnik wird von den Lieferanten für die Ausrüstung von Betrieben der Oberflächenbehandlung in der Regel mit angeboten. Aktivkohlefilter in Abluftsystemen binden flüchtige organische Verbindungen zuverlässig. Katalytische Nachverbrennung wandelt Schadstoffe in harmlose Bestandteile um. Moderne Ionenaustauscher entfernen Schwermetallionen aus dem Abwasser bis auf unbedenkliche Restkonzentrationen.

Auswahl umweltfreundlicher Roh- und Hilfsstoffe

Die Materialauswahl spielt eine zentrale Rolle für umweltschonende Produktionsverfahren. Biologisch abbaubare Tenside in Reinigungsmitteln belasten Gewässer deutlich weniger als herkömmliche Substanzen. Phosphatfreie Konversionschemikalien vermeiden die Eutrophierung von Oberflächengewässern. Wasserbasierte Lacksysteme ersetzen zunehmend lösemittelhaltige Formulierungen und reduzieren so die VOC-Belastung der Atmosphäre.

Rohstoffe aus nachwachsenden Quellen bieten weitere Ansätze für umweltfreundliche Produktion. Beispiele hierfür sind Schmierstoffe auf Esterbasis aus pflanzlichen Ölen, die sich durch hervorragende Schmiereigenschaften bei gleichzeitig guter biologischer Abbaubarkeit auszeichnen. Auch bei Korrosionsschutzölen kommen vermehrt Grundöle zum Einsatz, die nicht aus Erdöl, sondern aus regenerativen Rohstoffen gewonnen werden.

Digitalisierung für mehr Nachhaltigkeit

Digitale Prozesskontrolle trägt wesentlich zu umweltfreundlichen Produktionsprozessen bei. Automatisierte Messsysteme erfassen kontinuierlich Konzentration, pH-Wert und Temperatur in Behandlungsbädern. Intelligente Dosieranlagen führen Chemikalien exakt nach Bedarf zu und vermeiden Über- oder Unterdosierung. Dadurch wird nicht nur die Prozesssicherheit erhöht, sondern auch der Verbrauch an Chemikalien optimiert.

Predictive Maintenance nutzt Sensordaten, um Wartungsbedarfe frühzeitig zu erkennen. Ungeplante Anlagenstillstände mit ihren negativen Umweltauswirkungen werden seltener. Verschleißteile lassen sich austauschen, bevor sie versagen und möglicherweise zu Leckagen oder erhöhtem Energieverbrauch führen. Diese vorausschauende Instandhaltung ist ein wichtiger Baustein umweltschonender Produktion.

Nachhaltigkeit als Grundlage für die Auftragsvergabe

Mit der gezielten Auswahl nachhaltig produzierender Lieferanten kann ein Unternehmen überbetrieblich wirksam werden. Ein Anhaltspunkt für die Bewertung von möglichen Geschäftspartnern kann die Zertifizierung ihres Umweltmanagementsystems nach ISO 14001 oder EMAS (Eco-Management and Audit Scheme) sein. In den zugrundeliegenden Normen werden Anforderungen an umweltfreundliche Produktionsprozesse gestellt und deren Einhaltung in regelmäßigen Zeitabständen überprüft.

Lieferantenbewertungen sollten neben Preis und Qualität auch Nachhaltigkeitskriterien berücksichtigen. Transparente Produktdeklarationen geben Auskunft über enthaltene Stoffe und deren Umweltauswirkungen. Sicherheitsdatenblätter informieren über Gefahrenpotenziale und erforderliche Schutzmaßnahmen. Zunehmend legen Chemielieferanten auch Umwelt-Produktdeklarationen vor, die den ökologischen Fußabdruck ihrer Erzeugnisse über den gesamten Lebenszyklus quantifizieren.

Prozessoptimierung als Mittel zur Verbesserung der Nachhaltigkeit

Produktionsprozesse sind durch die benötigten Werkstoffe, die erforderlichen Arbeitsschritte und die entstehenden Produkte gekennzeichnet. Beeinflusst werden sie durch das menschliche Handeln, die verwendeten Arbeits- und Hilfsmittel, die Umgebungsbedingungen und die Betriebsorganisation. Die Prozessoptimierung hat das Ziel, Fehlerquellen auszuschließen und die Effektivität der Produktion zu verbessern. Die hierbei eingesetzten Methoden lassen sich auch für die Verbesserung der Umweltfreundlichkeit nutzen.

Zunächst wird der Ist-Zustand festgestellt. Dabei werden die eingesetzten Stoffe und der Energieverbrauch anschließend bewertet. Der Vergleich der Produktionsverfahren mit den Möglichkeiten, die der neueste Stand der Technik bietet, zeigt Verbesserungspotenzial auf.

Aus diesen Informationen lassen sich konkrete Ziele und Maßnahmen zu deren Umsetzung ableiten. Zu diesen Maßnahmen kann die Umstellung der Produktion, die Einführung neuer Produktionsverfahren oder die Investition in Umwelttechnik gehören. Kontinuierliche Verbesserung nach dem PDCA-Zyklus (Plan-Do-Check-Act) stellt sicher, dass umweltfreundliche Produktionsprozesse nicht statisch bleiben, sondern sich stetig weiterentwickeln. Regelmäßige Audits überprüfen die Zielerreichung und identifizieren neue Optimierungspotenziale.

Messbarkeit und Kennzahlen für umweltschonende Produktion

Was nicht gemessen wird, kann nicht verbessert werden. Kennzahlen machen den Fortschritt bei der Umsetzung umweltfreundlicher Produktionsprozesse sichtbar. Der spezifische Energieverbrauch pro produzierter Einheit zeigt Effizienzsteigerungen auf. Der Wasserverbrauch und die Abwassermenge bezogen auf den Produktionsausstoß dokumentieren Erfolge beim Ressourcenschutz. Die Abfallmenge und deren Verwertungsquote geben Auskunft über die Qualität des Stoffstrommanagements.

Weitere wichtige Indikatoren sind die CO2-Emissionen, der Anteil erneuerbarer Energien am Gesamtenergieverbrauch sowie die Recyclingquote eingesetzter Materialien. Diese Kennzahlen erlauben Vergleiche zwischen verschiedenen Standorten oder Zeitperioden. Sie bilden die Grundlage für fundierte Entscheidungen über Investitionen in Umwelttechnik und helfen bei der Priorisierung von Maßnahmen. Transparente Kommunikation dieser Daten gegenüber Kunden und der Öffentlichkeit stärkt zudem das Image als verantwortungsbewusster Produzent.