Zusammenfassung
Unter Umwandlungsprozessen werden jene Reduktionsprozesse verstanden, bei denen einzelne Inputkomponentenquantitäten nicht nur auf Outputobjekte verteilt, sondern zumindest teilweise in andere Komponenten auf der Outputseite umgewandelt werden. In der Praxis stellen Umwandlungsprozesse einen Großteil der Reduktionsprozesse dar. Hauptvertreter sind v.a. chemische sowie thermische Reduktionsprozesse, wie etwa die Müllverbrennung.
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Literatur
Vgl. die Darstellung verschiedener Müllverbrennungsmechanismen bei Thomé-Kozmiensky (1983, S. 33Iff.) und Bilitewski/Härdtle/Marek (1994, S. 201ff.) sowie verschiedener Rauchgasreinigungsverfahren bei Kijewski (1985, S. 108ff.) oder Kompostierungsverfahren bei Koch/Seeberger/Petrik (1992, S. 164ff.).
Vgl. exemplarisch für die Müllverbrennung das Energieflußdiagramm bei Koch/Seeberger/Petrik (1992, S. 122). Durchsätze, Wirkungsgrade sowie eine Reihe weiterer Angaben finden sich bei Bilitewski/Härdtle/ Marek (1994, S. 199ff., v.a. S. 217). Einen Überblick über die Zusammensetzung der Outputobjektarten geben Blume/Brune (1988, S. 89ff.).
So werden bei der Müllverbrennung zwar die Dioxin/Furan-Emissionen besonders häufig analysiert, die Untersuchungen beschränken sich aber zumeist auf die Erforschung der Entstehungsmechanismen und möglicher Gegenmaßnahmen; vgl. etwa Jager/Zeschmar-Lahl (1992) oder Hagenmaier et al. (1987).
In der technischen Literatur werden zugesetzte Objektarten auch als Prozeßbedingungen betrachtet und somit nicht als Inputobjektarten separiert, wie es in der Produktionstheorie üblich ist.
Vgl. die Analysen zur Abhängigkeit der Müllverbrennung von der Sauerstoffzufuhr bei Horch/Christmann (1985, S. 70ff.) sowie von der Temperatur bei Rudolph (1990, S. 484ff.). Die Abhängigkeiten chemischer Reaktionen der Rauchgasreinigung finden sich etwa bei Kijewski (1985). Die Temperaturabhängigkeit der Kompostierung beschreiben Koch/Seeberger/Petrik (1992, S. 158ff.) sowie Krogmann (1994).
Neben der Einbettung in eine Restriktion kann diese Seisetzung auch über eine monetäre Bewertung in Form eines Lenkpreises integriert werden. Beide Maßnahmen können bezüglich der konkreten Schadstoffentstehung in gleicher Weise eingesetzt werden. Vgl. die Analysen zur Gleichläufigkeit von Restriktionen und monetären Bewertungen etwa bei Russell (1973, S. 133ff.), Kistner (1989, S. 47) oder Steven (1994a, S. 129ff.). Die Gleichläufigkeit ergibt sich bei linearen Produktionsmodellen dadurch, daß durch bindende Restriktionen Opportunitätskosten entstehen, die zu gleichen Ergebnissen wie eine äquivalente monetäre Bewertung führen. Aus gesamtwirtschaftlicher Sicht ergeben sich aber Unterschiede bei der Beurteilung beider Maßnahmen aufgrund der unterschiedlichen Entsorgungseffektivitäten einzelner Unternehmen und der damit verbundenen gesamtwirtschaftlichen Entsorgungskostenunterschiede; vgl. Wicke (1993, S. 401f.).
Vgl. etwa die Aufzählung der Zielsetzungen der Müllverbrennung bei Knobloch (1988, S. 671) oder Umweltbundesamt (1990, S. 727). Eine Reihe dieser Ziele ergibt sich aus der staatlichen Umweltpolitik, v.a. weil viele Müllverbrennungsanlagen vollständig oder teilweise öffentliche Betriebe sind.
Vgl. Fitzer/Fritz (1989, S. 45). Bei mehreren Reaktionen (h = 1,..., H) läßt sich für jede Reaktion ein separater Umwandlungsgrad (δk,h ermitteln.
Die Gleichheit der Beträge gilt nur für solche Komponenten, die wirklich an der Reaktion beteiligt sind; vgl. die Aussagen in Abschnitt 6.2.2.2.
Vgl. die Luftüberschußzahlen bei den Analysen der technisch optimalen Sauerstoffzufuhr bei Horch/ Christmann (1985, S. 71). Ein anderes Beispiel stellt der Überschußfaktor von 1,5 – 4 gewisser Chemikalien bei der Neutralisation innerhalb der Rauchgasreinigung von Müllverbrennungsanlagen dar; vgl. Kijewski (1985, S. 115).
Wenn mehrere Outputobjektarten vorliegen würden, müßten simultan Analysen zur optimalen Komponentenverteilung (vgl. die Abschnitte 8.3 und 8.4) durchgeführt werden.
Vgl. zu einer ausführlichen Herleitung der formalen Zusammenhänge sowie einer genaueren Interpretation hier und im folgenden die Aussagen unterhalb der Gleichung (10.12) sowie in Anhang C.
Vgl. die Berechnungen in Anhang C.
Vgl. Anhang C.
Vgl. etwa die Reaktionsfähigkeit verschiedener chemischer Verbindungen bei der Absorption innerhalb quasi-trockener Rauchgasreinigungsverfahren bei Kijewski (1985, S. 114) oder Thomé-Kozmiensky/Bor-chers/Faulstich (1987, S. 115).
Die Erklärung dieses Phänomens liegt dabei in der Tatsache begründet, daß chemische Reaktionen stets in beide Richtungen laufen und sich dabei in Abhängigkeit von den konkreten Prozeßbedingungen sowie der Zusatzinputkomponentenquantität Gleichgewichte bilden. Auf diesen Mechanismus wird in Abschnitt 10.4 noch näher eingegangen.
Vgl. Thomé-Kozmiensky/Borchers/Faulstich (1987, S. 114f.).
Nicht direkt einwirkende Prozeßbedingungen bei Umwandlungsprozessen sind etwa die Rostanordnung, die Feuerführung oder die Kesselgestaltung bei der Müllverbrennung. Diese langfristig veränderbaren Prozeßbedingungen werden hier stets als gegeben vorausgesetzt und besitzen daher keinen direkten Prozeßbezug. Verwiesen sei bezüglich der Einwirkungen dieser Prozeßbedingungen auf den Müllverbiennungsprozeß auf Untersuchungen bei Martin/Schetter (1985), Rompel/Förster (1987) oder von Paczkowski (1987).
Vgl. Gutenberg (1983, S. 330ff.). Weitere Ansätze sind etwa die Produktionsfunktion vom Typ C (vgl. Heinen (1983, S. 244ff.)) sowie auch die Ausführungen von Pressmar (1971, S. 116ff.).
Vgl v.a. den Ansatz von Chenery (1953) sowie dessen Beschreibung und die Beschreibung weiterer Ansätze bei Fandel (1991, S. 127ff.) oder Zschocke (1974, S. 46ff.).
Auch physikalisch-mechanische Umwandlungsprozesse, aber auch Abtrennungs- und Hinzufügungsprozesse hängen von disponiblen Prozeßbedingungen ab. Als wichtigste Prozeßbedingung ist dabei die Intensität einer Maschine zu nennen, die sich wiederum meist aus technischen Größen, etwa der Motordrehzahl der Maschine, ableiten läßt; vgl. Gutenberg (1983, S. 326ff.).
Vgl. Smith (1961, S. 46ff.).
Verwiesen sei auf analoge Untersuchungen für Produktionsprozesse bei Riebel (1957) sowie auf die Optimierung des Durchsatzes im Rahmen chemischer Umwandlungsprozesse bei Fitzer/Fritz (1989, S. 59f.).
Am Rande sei allerdings erwähnt, daß die Prozeßbedingimgen ihrerseits von den Werkmputobjektquantitä-ten und -Zusammensetzungen abhängen. Als Beispiel gilt die Abhängigkeit der Feuerraumtemperatur bei der Müllverbrennung von der Zugabe an Sauerstoff oder der Zusammensetzung des Hausmülls; vgl. Horch/ Christmann (1985, S. 70ff.).
Ähnliche Abhängigkeiten beschreibt Chenery für Produktionsprozesse unter dem Begriff „material transformation function“(Chenery (1953, S. 303f.)). In dieser Funktion werden neben der Prozeßbedingung Energieeinsatz („energy input“, ebenda, S. 303) auch Inputwerkobjekteigenschaften („properties of the material“, ebenda) berücksichtigt, die hier als konstant vorausgesetzt wurden.
Vgl. beispielartig die Aussagen zur Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts durch Veränderung von Druck und Temperatur bei Schmidt (1993, S. 93).
Vgl. Koch/Seeberger/Petrik (1992, S. 158ff.) oder Krogmann (1994, v.a. Tab. 7 auf S. 19). Die Wärmeentwicklung stellt in weiten Teilen eine Eigenerhitzung dar, so daß kein Prozeßobjekteinsatz notwendig ist.
Vgl. Rudolph (1990, S. 487).
Die Abhängigkeit zwischen Prozeßbedingungen, speziell der bereitgestellten Energie („required energy“, Chenery (1953, S. 304)) und dem Einsatz und den Eigenschaften der Prozeßobjekte („processing factors“, ebenda, S. 302) faßt Chenery in den sog. „energy supply functions“(ebenda, S. 303 und 304) zusammen.
Eine entsprechende Analyse läßt sich aus der sog. „engineering production fonction“(Chenery (1953, S. 304)) ableiten, in der die „energy supply fonction“mit der „material transformation fonction“zusammengeführt wird. Wenn man in dieser Funktion die Inputwerkobjektqualitäten konstant hält, so besteht eine direkte Abhängigkeit zwischen Outputwerkobjektquantität und -qualität und Prozeßobjekteinsatz, den man unter Einbeziehung der Stückwerte zur Optimierung des Prozesses heranziehen könnte.
Vgl. 17. BImSchV, §4, Abs. 2.
So ist bis heute die genaue Ursache der Dioxinentstehung bei der Müllverbrennung nicht vollständig geklärt; vgl. Jager/Zeschmar-Lahl (1992, S. 680) sowie die Erklärungsversuche bei Jager (1985) und Schetter (1988).
Weitere Eigenschaften finden sich bei Thomé-Kozmiensky (1983, S. 229) oder Bilitewski (1987, S. 166f.).
Vgl. Hämmerli (1983, S. 484).
Diese sind allerdings nur indirekter Natur. Der Heizwert bestimmt die Prozeßtemperatur und diese wiederum die verschiedenen Outputkomponenten. Vgl. zum ersten Zusammenhang etwa Martin/Schetter (1985, Bild 3, S. 58), zum zweiten Zusammenhang etwa bezüglich verschiedener Metallkomponenten Müller (1985, Bild 1, S. 512) und v.a. den Zusammenhang zwischen Heizwert und entstehender Energie; vgl. Reimer (1988, besonders die Formel auf S. 24 sowie das Bild 1, S. 33).
Die direkte Optimierung der Ersatzgröße ist nur dann sinnvoll, wenn, anders als in allen bisher vorgenommenen Untersuchungen, die Reduktquantität oder -qualität optimiert werden sollen. Interessant werden entsprechende Analysen dann, wenn ein starker Einfluß der Ersatzgröße auf den Prozeß erkennbar wird. Im Bereich der Müllverbrennung existieren hier einige Ansätze, die den Einfluß der Vorsortierung des Mülls auf die technische und wirtschaftliche Optimierung des Prozesses untersuchen. Hierbei wird dann der Heizwert als Kenngröße für den Input verwendet; vgl. Bilitewski (1987, S. 170ff.).
Vgl. die Darstellung des Computerprogramms Calor 2 von Hämmerli (1983, S. 495ff.).
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© 1996 Physica-Verlag Heidelberg
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Souren, R. (1996). Umwandlungsprozesse. In: Theorie betrieblicher Reduktion. Umwelt und Ökonomie, vol 16. Physica-Verlag HD. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46986-2_10
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Publisher Name: Physica-Verlag HD
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