Organische Spurenstoffe in den Emissionen von ...
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schuß durch zuviel Verbrennungsluft [8] sowie kupferhaltige Flugaschen aus (Flugaschenkatalyse) [17]. Abschließend soll noch das Molekülprägungspostulat erwähnt werden [11]: die Vielzahl der bisher unternommenen Modellversuche weißt darauf hin, daß in einer Verbrennung völlig unabhängig vom Ausgangsmaterial immer dieselben radikalischen Auf- und Abbaureaktionen ablaufen. Unter der Annahme, daß a) Chlor in irgendeiner Form anwesend ist, b) keine spezifischen Vorläufermoleküle im Brenngut vorhanden sind (z.B. bereits vorhandene niederchlorierte Aromaten führen mir Sicherheit zu höher chlorierten Homologen in der Abluft), c) keine Katalysatoren anwesend sind, die andere Reaktionswege bevorzugen (z.B. Kupfer), sollte das Muster entstehender chlorierter organischer Verbindungen immer identisch sein. Es gibt sehr deutliche Hinweise auf die Richtigkeit dieser Vermutung, der Beweis wurde jedoch noch nicht erbracht. 3. organische Emissionen von Müllverbrennungsanlagen Aufbau von Müllverbrennungsanlagen Der Verbrennungsprozeß kann grob in folgende Phasen eingeteilt werden: 1. Phase: Aufheizung und Trocknung bei 50-100°C → Wasser wird entfernt. 2. Phase: Pyrolyse (Schwelung, trockene Destillation): Erhitzen unter Luftausschluß bei 150°-900°C → leicht abtrennbare Gase werden ausgetrieben, zurück bleibt ein koksartiger Rückstand. 3. Verbrennung: die entwichenen Gase werden in Gegenwart von Sauerstoff entzündet → allgemeine Aufoxidation zu (im Idealfall) inerten anorganischen Gasen. 4. Vergasung: feste kohlenstoffhaltige Rückstände werden zu CO und CO2 umgesetzt. Es existieren verschiedene Konzepte zum Bau von Verbrennungsanlagen; konventionelle Verfahren sind: Rostfeuerung, Wirbelschichtverfahren und Drehrohrofen. Zu den neueren Verfahren zählen: Thermoselect, Schwelbrennverfahren, Konversionsverfahren. Die neueren Verfahren unterscheiden sich von den konventionellen hauptsächlich dadurch, daß die einzelnen Phasen des Verbrennungsprozesses nicht im selben Ofen innerhalb eines fließenden Vorgangs, sondern räumlich und zeitlich getrennt ablaufen [18]. Bei der Verbrennung von Hausmüll kommt in Deutschland fast ausschließlich die Rostfeuerung zum Einsatz; neuere Anlagen sind erst im Bau oder befinden sich im Pilotstadium. In der Verbrennung von Industriemüll kommen häufig Drehrohröfen zum Einsatz. Folgendes Schema zeigt den üblichen Aufbau einer konventionellen Rostfeuerungsanlage (Bild aus: Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, Zweiburgen Verlag Weinheim). 8
Verbrennungsanlagen müssen in Deutschland gesetzlichen Normen entsprechen. So sieht die 17. BImSchV (Bundesimmissionsschutzverordnung) bei der Verbrennung von Abfällen eine Mindesttemperatur von 850°C vor, für Sondermüll 1200°C; der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft sollte 6% betragen [19]. Ausnahmen können für abweichende Bedingungen erteilt werden, insofern Vergleichsmessungen keine höheren Emissionen bestimmter Markerverbindungen ergeben (PCDD, PCDF, PCB). Für einige Substanzen und Substanzgruppen wurden zudem Emissionsgrenzwerte festgelegt (siehe Kapitel 5). Emittierte organische Spurenstoffe Die Forschung auf diesem Gebiet konzentriert sich auf wenige aufsehenerregende Substanzen wie PCDD und PAK. Eine Aufklärung des Gesamtkohlenstoffs stand bisher nur in wenigen Publikationen im Vordergrund [20,21]. Einen Überblick über Verbindungen, die in den Abgasen von Verbrennungsprozessen nachgewiesen werden konnten, soll die Tabelle auf der folgenden Seite geben [10,18,19,22,23,24,25,26,27,28,29]. 9
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schuß durch zuviel Verbrennungsluft [8] sowie kupferhaltige Flugaschen aus (Flugaschenkatalyse)<br />
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Abschließend soll noch das Molekülprägungspostulat erwähnt wer<strong>den</strong> [11]: die Vielzahl der<br />
bisher unternommenen Modellversuche weißt darauf h<strong>in</strong>, daß <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Verbrennung völlig<br />
unabhängig vom Ausgangsmaterial immer dieselben radikalischen Auf- und Abbaureaktionen<br />
ablaufen. Unter der Annahme, daß a) Chlor <strong>in</strong> irgende<strong>in</strong>er Form anwesend ist, b) ke<strong>in</strong>e<br />
spezifischen Vorläufermoleküle im Brenngut vorhan<strong>den</strong> s<strong>in</strong>d (z.B. bereits vorhan<strong>den</strong>e niederchlorierte<br />
Aromaten führen mir Sicherheit zu höher chlorierten Homologen <strong>in</strong> der Abluft),<br />
c) ke<strong>in</strong>e Katalysatoren anwesend s<strong>in</strong>d, die andere Reaktionswege bevorzugen (z.B. Kupfer),<br />
sollte das Muster entstehender chlorierter organischer Verb<strong>in</strong>dungen immer i<strong>den</strong>tisch se<strong>in</strong>.<br />
Es gibt sehr deutliche H<strong>in</strong>weise auf die Richtigkeit dieser Vermutung, der Beweis wurde jedoch<br />
noch nicht erbracht.<br />
3. organische <strong>Emissionen</strong> <strong>von</strong> Müllverbrennungsanlagen<br />
Aufbau <strong>von</strong> Müllverbrennungsanlagen<br />
Der Verbrennungsprozeß kann grob <strong>in</strong> folgende Phasen e<strong>in</strong>geteilt wer<strong>den</strong>:<br />
1. Phase: Aufheizung und Trocknung bei 50-100°C → Wasser wird entfernt.<br />
2. Phase: Pyrolyse (Schwelung, trockene Destillation): Erhitzen unter Luftausschluß bei<br />
150°-900°C → leicht abtrennbare Gase wer<strong>den</strong> ausgetrieben, zurück bleibt e<strong>in</strong> koksartiger<br />
Rückstand.<br />
3. Verbrennung: die entwichenen Gase wer<strong>den</strong> <strong>in</strong> Gegenwart <strong>von</strong> Sauerstoff entzündet →<br />
allgeme<strong>in</strong>e Aufoxidation zu (im Idealfall) <strong>in</strong>erten anorganischen Gasen.<br />
4. Vergasung: feste kohlenstoffhaltige Rückstände wer<strong>den</strong> zu CO und CO2 umgesetzt.<br />
Es existieren verschie<strong>den</strong>e Konzepte zum Bau <strong>von</strong> Verbrennungsanlagen; konventionelle<br />
Verfahren s<strong>in</strong>d: Rostfeuerung, Wirbelschichtverfahren und Drehrohrofen. Zu <strong>den</strong> neueren<br />
Verfahren zählen: Thermoselect, Schwelbrennverfahren, Konversionsverfahren. Die neueren<br />
Verfahren unterschei<strong>den</strong> sich <strong>von</strong> <strong>den</strong> konventionellen hauptsächlich dadurch, daß die e<strong>in</strong>zelnen<br />
Phasen des Verbrennungsprozesses nicht im selben Ofen <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>es fließen<strong>den</strong><br />
Vorgangs, sondern räumlich und zeitlich getrennt ablaufen [18]. Bei der Verbrennung <strong>von</strong><br />
Hausmüll kommt <strong>in</strong> Deutschland fast ausschließlich die Rostfeuerung zum E<strong>in</strong>satz; neuere<br />
Anlagen s<strong>in</strong>d erst im Bau oder bef<strong>in</strong><strong>den</strong> sich im Pilotstadium. In der Verbrennung <strong>von</strong> Industriemüll<br />
kommen häufig Drehrohröfen zum E<strong>in</strong>satz.<br />
Folgendes Schema zeigt <strong>den</strong> üblichen Aufbau e<strong>in</strong>er konventionellen Rostfeuerungsanlage<br />
(Bild aus: Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, Zweiburgen Verlag We<strong>in</strong>heim).<br />
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