Abgasreinigung
Als Abgasreinigung bezeichnet man die Abscheidung von Luftverunreinigungen aus Abgasen zum Umweltschutz. Zur Entfernung der festen Bestandteile im Abgas werden die Verfahren der Entstaubung angewandt. Für gasförmige und flüssige-tropfenförmige Stoffe können je nach den chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stoffe im wesentlichen drei Verfahren eingesetzt werden:
Die wesentlichen Verfahren
Absorptionsverfahren
Als Absorbtionsmittel wird wegen seiner geringen Kosten Wasser bevorzugt. Reicht die Absorptionsfähigkeit von Wasser nicht aus, muss die Absorption durch chemische Umsetzung mit Zusätzen (Chemisorption) ergänzt werden. Für saure Abgase benötigt man basische und für basische Abgase saure Zusätze. Absorber können als Sprühdüsenwäscher, Wirbelstromnassabscheider oder Venturiwäscher aufgebaut sein und erreichen hohe Absorptionsgrade. Andere Absorptionsmittel sind Öle (Ölwäsche) für organische Substanzen. Nachteile der Absorptionsverfahren sind die entstehenden Abwässer oder Deponierprobleme. Eine Sonderstellung nimmt die Rauchgasentschwefelung ein. Bei diesem Verfahren handelt es sich um einen Methode zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen durch Calciumhydroxid als Absorptionsmittel. Dadurch entsteht REA-Gips welcher in der Bauindustrie ein beliebter Rohstoff ist.
Adsorptionsverfahren
Die Adsorber sind meist mit einem Adsorptionsmittel (Adsorbens), oft Aktivkohle, gefüllt. Nach einer gewissen Betriebsdauer ist das Adsorbens beladen und kann keine weiteren Schadstoffe mehr aufnehmen. Es muss regeniert werden. Die Regeneration (Desorption) kann z.B. durch Erhitzen erfolgen - auch unter zuhilfenahme von heißem Wasserdampf. Um den Ausfall der Adsorptionseinheit während der Regenerationsphase zu verhindern, werden in aller Regel mehrere Adsorber wechselseitig betrieben. Bei Kleinstanlagen wird das Adsorbens verworfen.
thermische Nachverbrennung
Bei der thermischen Nachverbrennung sind Temperaturen von 900 ° C und eine ausreichende Verweilzeit im Verbrennungsraum erforderlich. Im einfachsten Fall kann die thermische Nachverbrennung in anderen betrieblichen Verbrennungsanlagen (z.B. Kesselhäuser) erfolgen. Anderenfalls muß die notwendige Temperatur durch Brennstoffe erzeugt werden. Das Verfahren wird dann sehr aufwändig und erzeugt seinerseits zusätzliche Luftverunreinigungen. Die thermische Nachverbrennung ist das optimale, lufthygienisch beste Verfahren, da die Abgase bis auf die Fremdelemente Stickstoff, Schwefel und Halogene komplett zu Wasser und Kohlendioxid umgesetzt werden.
katalytische Verfahren
Die katayltische Abgasreinigung kommt sowohl in industriellen Großanlagen als auch in jedem moderen PKW zum Einsatz. Der Vorteil ist der vergleichsweise geringe Energieaufwand, der für die chemische Reaktion der Abgasreinigung notwendig ist. Nachteile sind die z.T. höheren Investitions- und Wartungskosten der Katalysatoren im Gegensatz zu anderen Verfahren, sowie die Empfindlichkeit der Katalysatoren gegenüber Verunreinigungen und sogenannten Kataylsatorgiften.
Als Beispiel für die katayltische Abgasreinigung sei an dieser Stelle der Dreiwegekatalysator in PKW's mit Otto-Motor erwähnt. Er besteht aus einem keramischen Grundkörper der mit Edelmetallen wie zum Beispiel Platin beschichtet ist. An der Oberfläche laufen die chemischen Reaktionen der Abgasreinigung stark beschleuigt und bei geringer Energeizufuhr statt. Das im Abgas enthaltene Kohlenmonoxid (CO) wird zu Kohlendioxid (CO2) oxidiert, die Stickoxide (NOx) werden zu Stickstoff (N2) reduziert. Früher wurden den Kraftstoffen bleiorganische Verbindungen wie Tetraethylblei als Antiklopfmittel zugesetzt. Das Blei setzte sich auf der Oberfläche des Katalysators ab und verunreinigte ihn so stark, dass seine Wirksamkeit stark eingeschränk wurde oder ganz zum Erliegen kam. Man spricht dann auch von einer "Vergiftung" des Katalysators. Aus diesem Grund werden in modernen Kraftstoffen keine Bleiverbindungen als Antiklopfmittel mehr eingesetzt.
nichtkatalytisch-chemische Verfahren
Zu den nichtkatalytisch-chemischen Verfahren zählen solche Verfahren, bei denen schädliche Abgasbestandteile durch chemische Reaktionen mit speziell zugegebenen Chemikalien dazu führen, dass die Schadstoffe in eine weniger schädliche Form überführt werden. Ein in der Industrie häufig eingesetztes Verfahren ist das sogenannte SNCR-Verfahren (selective non-catalytic reduction). Bei dieser Form der Entstickung von Abgasen werden alle Stickoxide (NOx) durch Ammoniak (NH3) zu elementarem Stickstoff (N2) reduziert. Das Ammoniak wird dazu direkt in die Abgasleitung bei einer Temperatur von 900 - 1000°C eingedüst. Die eingesetzte Menge an Ammonik ist allerdings genau auf die Menge an Stickoxiden abzustimmen da sich ansonsten Ammoniakreste im Abgas befinden könne, die ebenfalls entfernt werden müssen.