Umweltrelevante Einflüsse bei der thermischen Nutzung fester Biomasse in Kleinanlagen : Schadstoffemissionen, Aschequalität und Wirkungsgrad : Dissertation, Technische Universität München , Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt
In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche land- und forstwirtschafliche Brennstoffe (Holz, Stroh, Getreideganzpflanzen, Heu, Rapspress-kuchen) und deren Aufbereitungsformen (Häckselgut, Pellets) praxistypisch an einer Kleinfeuerungsanlage (50 kW) untersucht. Weitere Einflussgrößen waren der Wärmeleistungsbereich (30 bis 100 % der Nennwärmeleistung) sowie der Brennstoffwassergehalt. Zielgrößen für die Beurteilung waren die Emissionen von Kohlenstoffmonoxid (CO), Staub, Gesamtkohlenstoff (Gesamt-C) und Stickstoffoxiden (NOx), die Partikelgrößenverteilung des Staubes, die Emissionen von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK), chlorhaltigen Schadstoffen (Dioxine und andere) und Schwermetallen sowie der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage. Zusätzlich wurden eine Reihe von Qualitätsmerkmalen im Brennstoff und in den Aschen (Nähr- und Schadstoffgehalte, einschließlich Schwermetalle, Chlor, Dioxine, PAK) betrachtet. Unterschiede zwischen den landwirtschaftlichen Brennstoffen und Holz bestanden vor allem bei den Staub- und NOx-Emissionen. Letztere waren mit circa 330 bis 480 mg pro Nm3 (Normkubikmeter bei 13 % Sauerstoffgehalt) beim Halmgut (Stroh, Ganzpflanze, Heu) um den Faktor 2 bis 3 höher als beim Holz. Staub lag mit circa 170 bis 250 mg/Nm3 sogar um etwa das 3- bis 5-fache höher. Der Feinstaub (aerodynamischer Durchmesser, dae < 10 öm) hat mit circa 65 bis 95 % den höchsten Anteil an der gesamten Staubemission; bei Halmgut setzt sich die Feinstaubfraktion sogar größtenteils aus Korngrößen des Submikronbereiches (dae < 1 öm) zusammen. Die Emissionen von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen sind eng mit den CO- und Gesamt-C-Emissionen korreliert, wobei auch hier die Einjahrespflanzen-Brennstoffe Nachteile gegenüber Holz aufweisen. Die am CO-Ausstoß gemessene Verbrennungsqualität scheint jedoch keine wesentliche Auswirkung auf das Niveau des Ausstoßes von Dioxinen (PCDD/F) zu haben. Dafür ist vor allem der Chlorgehalt im Brennstoff entscheidend. Er bewirkte, dass das PCDD/F-Emissionsniveau, das bei der Holzverbrennung bei circa 51 pgTE/Nm3 lag, bei den Halmgutbrennstoffen um bis zu 17fach höher war. Diese Brennstoffwirkungen lassen sich jedoch nicht ohne Wei-teres auf die anfallenden Aschen (gemessen wurden Feuerraum-, Wärmeübertrager und Kaminaschen) übertragen. Insgesamt zeigt sich, dass bei allen betrachteten Nicht-Holzbrennstoffen bei der Mehrzahl der Parameter ein erhöhtes Schadstoffbildungsrisiko besteht, welches weitergehende Emissionsminderungsmaßnahmen erforderlich erscheinen lässt.
