Wie lassen sich bestehende Einzelraumfeuerungen so nachrüsten, dass sie die strengen Emissionsanforderungen der 2. Stufe der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) erfüllen? Autor Frank Hoferecht gibt einen Überblick.

Bis zum 31.12.2024 müssen zahlreiche installierte Einzelraumfertigungen nachgerüstet oder ausgetaucht werden. Das schreibt die 1. BImSchV aus dem Jahr 2010 vor. Viele der Geräte wurden bereits durch neuen ersetzt, andere stillgelegt. Was bleibt, sind Holzfeuerungen, die für einen Weiterbetrieb tauglich wären, aber die 2. Stufe der 1. BImSchV noch nicht einhalten.

Laut §26 der 1. BImSchV ist eine Nachrüstung solcher Einzelraumfeuerungen nur möglich, wenn dazu ein Staubabscheider eingesetzt wird. Die Verwendung eines Katalysators sieht der Gesetzgeber demnach gar nicht vor.

Staubabscheider

Staubabscheider scheiden grundsätzlich die Stäube ab, die im Abgasstrom der Einzelraumfeuerung vorhanden sind. Am Markt sind zwei verschiedene Lösungen verfügbar:

Es gibt elektronische Abscheider, die Stäube auf elektronischem Weg an der Innenwand des Abgasrohres abscheiden, in das diese Geräte eingebaut sind. Solche Systeme können in das Verbindungsstück zwischen Feuerung und Schornstein, in den Schornstein z.B. im Bereich der Revisionsklappe oder auf der Schornsteinmündung montiert werden. Sie benötigen immer einen Stromanschluss und der abgeschiedene Staub muss regelmäßig abgereinigt werden.

Mit elektronischen Abscheidern können hohe Staubabscheideraten von 80 Prozent erzielt werden. Werden die Systeme nicht regelmäßig gereinigt, kommt es zum Effekt der Ausflockung. Der Abgasstrom aus der Feuerung reißt den angelagerten Ruß mit und trägt diesen aus dem Schornstein aus. Die Flocken fallen im Umfeld des Schornsteins zu Boden.

Das zweite System zur Staubabscheidung arbeitet auf mechanischer Basis. In dem Verbindungsstück zwischen Feuerung und Schornstein werden mechanische Filterelemente eingebaut. Das können Katalysatoren sein, die für die Oberflächenvergrößerung meist siebartige Trägersysteme nutzen, es können aber auch Faser- oder Gewebewerkstoffe zum Einsatz kommen, deren große Oberflächen Stäube zur Ablagerung bringen. Solche mechanischen Systeme scheiden weniger Staub ab als elektronische, brauchen aber keinen Stromanschluss. Die Gefahr das Ausflockung ist hier weniger gegeben, weil die Staubabscheidung an der Anströmfläche des Filterelements stattfinden, die zur Feuerung orientiert ist.

Es gibt allerdings die Gefahr der Verblockung durch angelagerten Staub. Deshalb müssen mechanische Staubabscheider mit einem immer offenen und durchströmbaren Bypass ausgerüstet sein, der eine Fläche von mindestens 20 cm2 aufweist und eine Weite von mindestens 15 mm hat. Solche Staubabscheider müssen zum Schutz vor Verblockung ebenfalls regelmäßig gereinigt werden.

Alle Systeme haben gemeinsam, dass sie Staub abscheiden. Staub ist sichtbar und Staub hat eine Masse. Daher wird zur Beurteilung der Staubabscheideleistung die Masse des abgeschiedenen Staubes bestimmt. Der Staub wird dafür getrocknet und gewogen.

Häufig wird in der Literatur von Feinstaubabscheidung gesprochen. Feinstaub ist jedoch so klein, dass man ihn mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmen kann. Im Abgas von Holzfeuerungen ist Feinstaub enthalten. Wir wissen allerdings noch nicht sicher, in welchen Mengen und in welchen Größen der Feinstaub aus Holzfeuerungen auftritt.

Für die Erteilung des Ökologos „Blauer Engel“ für Kaminöfen muss die Partikelanzahl im Abgas der Feuerungen bestimmt werden. Damit lässt sich erstmals abschätzen, welche Anzahl an feinen und ultrafeinen Partikeln im Abgas enthalten ist. Das Messverfahren ist jedoch neu und noch fehleranfällig.

Fest steht, dass sich Feinstaub gerne an chemisch Gleichem abscheidet. Scheidet man also Staub ab, so wird immer auch Feinstaub mit abgeschieden. Zum aktuellen Stand der Technik kann aber nicht gesagt werden, wie viel Feinstaub und in welcher Größenverteilung dieser im oder am Staub angelagert wird.

Katalysatoren

Neben den staubförmigen gibt es gasförmige Emissionen in Abgasen aus Holzfeuerungen. Letztere sind nach 1. BImSchV ebenfalls einem Grenzwert unterworfen.

Katalysatoren mindern aufgrund ihrer katalytisch aktiven Beschichtung diese gasförmigen Emissionen um ca. 80 Prozent. Die wichtigsten gasförmigen Emissionen aus Holzfeuerungen sind Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (OGC für Organic Gaseous Compounds). Berühren diese CO- oder Kohlenwasserstoff-Moleküle die katalytische Beschichtung, wird deren Aktivierungsenergie herabgesetzt und sie sind in der Lage, mit Sauerstoff in Verbindung zu treten. Sauerstoff steht der Holzfeuerung über die Verbrennungsluft zur Verfügung. CO wird am Katalysator zu CO2 aufoxidiert. Aus den Kohlenwasserstoffketten wird CO2 gebildet und H2O. Die Kohlenwasserstoffketten werden dabei kürzer und weniger durch Geruch wahrnehmbar. Durch die siebartige Struktur eines Katalysators kann dieser an der Anströmfläche und auch bis zu ca. 3mm tief in der Struktur Staub abscheiden.

Die Abscheideleistung für Staub hängt bei einem Katalysator von der Zelldichte und der Art der Zellen ab. Im Durchschnitt können Katalysatoren zwischen 20 und 30 Prozent Staub abscheiden, zusätzlich, zur fast vollständigen Minderung von gasförmigen Emissionen.

Reine Staubabscheider die keinen Katalysator als Abscheidemedium nutzen und wie zuvor beschrieben, können jedoch keine gasförmigen Emissionen mindern, sondern sie scheiden nur Staub ab.

Wie im Forschungsprojekt TeToxBescheit der RWTH Aachen beschrieben, haben Katalysatoren weitere positive Eigenschaften auf die Emissionen aus Holzfeuerungen.

In dem Projekt – der Abschlussbericht dazu ist unter Nummer 22041118 bei der FNR öffentlch einsehbar (https://www.fnr.de/ftp/pdf/berichte/22041118.pdf) – wurde ermittelt, dass Blue Fire-Katalysatoren die PAKs (Polyzyklische Aromate) um bis zu 80 Prozent mindern. Diese PAKs gelten als Vorläufersubstanz von Feinstaub.

Werden die Vorläufersubstanzen durch Katalysatoren gemindert, kommt es demnach zu geringerer Bildung von Feinstaub, der dann im weitern Verlauf nicht in zusätzlichen Filtern abgeschieden werden müsste.

Es ist also seht sinnvoll, Katalysatoren in Holzfeuerungen einzusetzen, wenn man die gasförmigen Emissionen und die Vorläufersubstanzen von Feinstaub um bis zu 80 Prozent mindern will. Nachgestaltetet Staubabscheider könnten durch die intensive Nutzung der Katalysatortechnologie keiner und energieeffizienter ausfallen.

Zum Schluss bleibt die Frage, warum die 1. BImSchV nur die Nachrüstung von Staubabscheidern zum Erhalt von bereits installierten Feuerungen vorsieht.

Nachrüstkatalysatoren könnten hier mit geringem technischem und finanziellem Aufwand nachgerüstete werden und so technisch noch einwandfreie, ältere Feuerungen durch Nachrüstung weiter ertüchtigen. Das wäre ressourcenschonend, da die intakte Feuerung weiter genutzt wird und umweltschonend, weil die Emissionen ganzheitlich gemeint werden – sowohl die gasförmigen als auch die staubförmigen Emissionen.

Wenn die 1. BImSchV überarbeitet wird, wäre es wünschenswert, dass die Formulierung an den Stand der Technik angepasst wird, um auch und insbesondere Katalysatoren in das Emissionsminderungskonzept aufzunehmen.

Schließlich kosten Katalysatoren z.B von Blue Fire nur neun Bruchteil dessen, was für einen elektrostatischen Abscheider angewendet werden muss.