1. Mit diesem Anhang sollen den Vertragsparteien des Übereinkommens Leitlinien zur Ermittlung bester verfügbarer Techniken gegeben werden, die es ihnen ermöglichen, die Verpflichtungen aus Artikel 3 Absatz 5 des Protokolls zu erfüllen.
2. Der Begriff „beste verfügbare Techniken“ (Best available techniqu – BAT) steht für die wirksamste und am weitesten fortgeschrittene Stufe der Entwicklung von Tätigkeiten und entsprechenden Verfahren und verweist darauf, dass bestimmte Techniken praktisch dazu geeignet sind, die Grundlage für Emissionsgrenzwerte zu liefern, die so beschaffen sind, dass Emissionen und ihre Auswirkungen auf die Umwelt als Ganzes verhindert und, wo dies nicht praktikabel ist, generell verringert werden:
– Der Begriff „Techniken“ betrifft sowohl die eingesetzte Technologie als auch die Art und Weise, in der die Anlage geplant, gebaut, in Stand gehalten, betrieben und außer Betrieb gesetzt wird;
– „verfügbare“ Techniken bedeutet, dass sie in einem Maßstab entwickelt wurden, der ihre Realisierung in dem relevanten Sektor der Industrie unter wirtschaftlich und technisch tragfähigen Bedingungen bei Berücksichtigung der Kosten und Vorteile erlaubt, unabhängig davon, ob die Techniken innerhalb des Hoheitsgebiets der fraglichen Vertragspartei angewendet werden oder von dort stammen, solange sie für den Betreiber auf vernünftigem Wege zugänglich sind;
– „beste“ heißt wirksamste im Hinblick auf die Erreichung eines hohen allgemeinen Schutzniveaus der Umwelt als Ganzes.
Bei der Ermittlung der besten verfügbaren Techniken soll generell bzw. in spezifischen Fällen den nachstehenden Faktoren besondere Beachtung geschenkt werden unter Berücksichtigung der voraussichtlichen Kosten und Nutzen einer Maßnahme sowie des Vorsorge- und Vermeidungsprinzips:
– Einsatz abfallarmer Technologien;
– Verwendung mindergefährlicher Stoffe;
– Förderung der Rückgewinnung und Verwertung von Stoffen, die in dem Prozess gebildet und verwendet worden sind, sowie von Abfällen;
– vergleichbare Betriebsprozesse, -einrichtungen oder –methoden, die im industriellen Maßstab erfolgreich erprobt worden sind;
– technologische Fortschritte und Veränderungen bei den wissenschaftlichen Kenntnissen und Erkenntnissen;
– Art, Auswirkungen und Umfang der betreffenden Emissionen;
– Inbetriebnahmetermine für neue oder bestehende Anlagen;
– zur Einführung der besten verfügbaren Technik benötigte Zeit;
– Verbrauch und Beschaffenheit der in dem Prozess verwendeten Rohstoffe (einschließlich Wasser) und ihre Energieeffizienz;
– Notwendigkeit der Verhinderung bzw. Minimierung der Gesamtauswirkungen der Emissionen auf die Umwelt und der Risiken für sie;
– Notwendigkeit der Verhütung von Unfällen und der Minimierung ihrer Folgen für die Umwelt.
Das Konzept der besten verfügbaren Techniken zielt nicht darauf ab, eine bestimmte Technik oder Technologie vorzuschreiben; es müssen auch die technischen Merkmale der betreffenden Anlage, ihr geographischer Standort und die örtlichen Umweltbedingungen berücksichtigt werden.
3. Die Informationen zur Leistungsfähigkeit und zu den Kosten von Begrenzungsmaßnahmen stützen sich auf Dokumente, die bei der Task Force und der für POP zuständigen Arbeitsgruppe eingingen und von ihnen geprüft werden. Sofern nicht anders angegeben, werden die auf Betriebserfahrungen basierenden aufgeführten Techniken als gut eingeführt angesehen.
4. Die Erfahrungen aus neuen Anlagen, die mit emissionsarmen Techniken arbeiten, sowie der Nachrüstung vorhandener Anlagen wachsen ständig. Daher sind eine regelmäßige Überarbeitung und Änderung dieses Anhangs erforderlich. Für Neuanlagen ermittelte beste verfügbare Techniken (BAT) können gewöhnlich für bestehende Anlagen eingesetzt werden, sofern eine angemessene Übergangszeit eingeräumt wird und die Techniken angepasst werden.
5. In diesem Anhang ist eine Reihe von Begrenzungsmaßnahmen mit verschiedenen Kosten- und Effizienzmerkmalen aufgeführt. Welche Maßnahmen für einen bestimmten Fall ausgewählt werden, ist von einer Reihe von Faktoren abhängig, zu denen wirtschaftliche Gegebenheiten, die technologische Infrastruktur und Kapazität sowie bestehende Maßnahmen zur Begrenzung der Luftverunreinigung zählen.
6. Die wichtigsten POP, die von ortsfesten Quellen emittiert werden, sind:
a) polychlorierte Dibenzo-p-dioxine/-furane (PCDD/F);
b) Hexachlorbenzol (HCB);
c) polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK).
Einschlägige Definitionen befinden sich in Anhang III dieses Protokolls.
7. PCDD/F werden bei thermischen Prozessen, bei denen organische Stoffe und Chlor eine Rolle spielen, als Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung oder chemischen Reaktion emittiert. Größere ortsfeste Quellen von PCDD/F können unter anderem sein:
a) Abfallverbrennung einschließlich Abfallmitverbrennung;
b) thermische metallurgische Verfahren, zB Herstellung von Aluminium und anderen Nichteisenmetallen, Eisen und Stahl;
c) Verbrennungsanlagen zur Energiegewinnung;
d) Kleinfeuerungsanlagen und
e) spezielle chemische Produktionsprozesse, bei denen Zwischenverbindungen und Nebenprodukte freigesetzt werden.
8. Größere ortsfeste Quellen von PAK-Emissionen können unter anderen sein:
a) Holz- und Kohleheizungen in privaten Haushalten;
b) offene Feuer wie Abfallverbrennung, Waldbrände und Verbrennung von Ernterückständen;
c) Koks- und Anodenproduktion;
d) Aluminiumherstellung (nach dem Söderberg-Verfahren) und
e) Anlagen zur Imprägnierung von Holz, ausgenommen der Fall, dass diese Kategorie bei einer Vertragspartei nicht signifikant zu den PAK-Gesamtemissionen (im Sinne des Anhangs III) beiträgt.
9. HCB-Emissionen resultieren aus der gleichen Art thermischer und chemischer Prozesse wie die PCDD/F-Emissionen, und HCB wird auch durch einen ähnlichen Mechanismus gebildet. Größere Quellen von HCB-Emissionen können unter anderen sein:
a) Abfallverbrennungsanlagen einschließlich Anlagen zur Abfallmitverbrennung;
b) thermische Quellen in der metallurgischen Industrie und
c) die Verwendung chlorierter Brennstoffe in Ofenanlagen.
10. Für die Begrenzung oder Verhinderung von POP-Emissionen aus ortsfesten Quellen gibt es mehrere Konzepte. Dazu zählen der Ersatz relevanter Einsatzstoffe, Prozessmodifikationen (einschließlich Wartung und Betriebskontrolle) sowie die Nachrüstung bestehender Anlagen. Im Folgenden wird allgemein auf verfügbare Maßnahmen verwiesen, die getrennt oder kombiniert angewandt werden können:
a) Ersatz von Einsatzmaterialien, bei denen es sich um POP handelt oder bei denen eine direkte Verbindung zwischen den Materialien und POP-Emissionen aus der Quelle besteht;
b) beste Umweltschutzpraktiken wie gute Betriebspraxis, Programme zur vorbeugenden Instandhaltung oder Prozessveränderungen wie geschlossene Systeme (beispielsweise in Kokereien oder Verwendung inerter Elektroden bei der Elektrolyse);
c) Modifikation der Prozessgestaltung zur Sicherstellung einer vollständigen Verbrennung und damit Verhinderung der Bildung persistenter organischer Schadstoffe durch die Steuerung von Parametern wie Verbrennungstemperatur und Verweilzeit;
d) Verfahren zur Abgasreinigung wie thermische oder katalytische Verbrennung bzw. Oxidation, Staubabscheidung, Adsorption;
e) Behandlung von Rückständen, Abfällen und Klärschlamm, beispielsweise auf thermischem Weg oder durch Inertisierung.
11. Die in den Tabellen 1, 2, 4, 5, 6, 8 und 9 angegebenen Emissionsniveaus sind im Allgemeinen fallspezifisch. Die Zahlen bzw. Bereiche geben die Emissionsniveaus als Prozentsatz der Emissionsgrenzwerte bei Anwendung herkömmlicher Techniken an.
12. Betrachtungen zur Kosteneffizienz können auf der Basis der Gesamtkosten pro Jahr pro Einheit der Verringerung (einschließlich Kapital- und Betriebskosten) erfolgen. Die Kosten für die Senkung der POP-Emissionen sollen auch unter Berücksichtigung der ökonomischen Aspekte des Gesamtprozesses, beispielsweise Auswirkungen von Begrenzungsmaßnahmen und Produktionskosten, gesehen werden. Angesichts der zahlreichen Einflussfaktoren sind die Investitions- und Betriebskosten in hohem Maße vom jeweiligen Einzelfall abhängig.
13. Unter Abfallverbrennung wird das Verbrennen von Siedlungsabfällen, gefährlichen Abfällen, Abfällen aus dem medizinischen Bereich und von Klärschlamm verstanden.
14. Die wichtigsten Maßnahmen zur Begrenzung von PCDD/F-Emissionen aus Abfallverbrennungsanlagen sind:
a) Primärmaßnahmen bei der Verbrennung von Abfällen;
b) Primärmaßnahmen bei Prozesstechniken;
c) Maßnahmen zur Steuerung physikalischer Parameter des Verbrennungsprozesses und der Abgase (zB Temperaturstufen, Abkühlungsgeschwindigkeit, O 2 -Gehalt usw.);
d) Abgasreinigung und
e) Behandlung von Rückständen aus dem Reinigungsprozess.
15. Die Primärmaßnahmen bezüglich der zur Verbrennung gelangenden Abfälle , zu denen das Management des Einsatzmaterials durch die verringerte Verwendung halogenierter Stoffe und ihr Ersatz durch nichthalogenierte Alternativen gehören, sind für die Verbrennung von Siedlungsmüll und gefährlichen Abfällen nicht geeignet. Effektiver ist es, den Verbrennungsprozess zu modifizieren und Sekundärmaßnahmen für die Abgasreinigung zu ergreifen. Das Management des Einsatzmaterials ist eine nützliche Primärmaßnahme zur Abfallverringerung und wirkt sich möglicherweise darüber hinaus vorteilhaft auf die Verwertung aus. Durch die Verringerung des zu verbrennenden Abfallaufkommens kann sich hieraus eine indirekte PCDD/F-Reduktion ergeben.
16. Die Modifizierung der Prozesstechniken zur optimaleren Gestaltung der Verbrennungsbedingungen ist eine wichtige und effektive Maßnahme für die Reduktion von PCDD/F-Emissionen (gewöhnlich 850°C oder höher, Einstellung der Sauerstoffzufuhr je nach Heizwert und Konsistenz der Abfälle, ausreichende Verweilzeit – zirka 2 s bei 850°C – und Durchwirbelung des Gases, Vermeidung von Kaltgasregionen im Verbrennungsofen usw.). Wirbelschichtöfen arbeiten bei einer Temperatur unter 850°C mit angemessenen Emissionsergebnissen. Für die bestehenden Müllverbrennungsanlagen würde dies normalerweise eine Nachrüstung und/oder den Austausch der Anlage bedeuten – eine Möglichkeit, die nicht in allen Ländern wirtschaftlich tragfähig sein mag. Der Kohlenstoffgehalt der Aschen soll minimiert werden.
17. Abgasbehandlung. Bei den folgenden Maßnahmen handelt es sich um Möglichkeiten für eine Hinreichend effektive Minderung des PCDD/F-Gehalts im Abgas. Bei etwa 250 bis 450°C erfolgt die De-novo-Synthese. Die Maßnahmen sind eine Voraussetzung für weitere Reduktionen durch Sekundärmaßnahmen, mit denen die gewünschten Emissionswerte erreicht werden können:
a) Abgaskühlung (sehr effektiv und verhältnismäßig preiswert);
b) Zusatz von Inhibitoren wie Triethanolamin oder Triethylamin (kann auch Stickstoffoxide reduzieren), aus Sicherheitsgründen müssen aber Nebenreaktionen bedacht werden;
c) Einsatz von Staubabscheidern, die für Temperaturen zwischen 800 und 1 000°C ausgelegt sind, zB Keramikfilter und Zyklone;
d) Einsatz von Systemen mit elektrischer Tieftemperatur-Entladung und
e) Vermeidung von Flugascheablagerungen im Abgassystem.
18. Abgasreinigungsverfahren sind:
a) herkömmliche Staubabscheider zur Verringerung der partikelgebundenen PCDD/F;
b) selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction – SCR) oder selektive nichtkatalytische Reduktion (Selective Non-catalytic Reduction – SNCR);
c) Adsorption mit Aktivkohle oder -koks in Festbett- oder Wirbelschichtsystemen;
d) verschiedene Adsorptionsmethoden und optimierte Nassstaubabscheidesysteme mit Aktivkohle, Herdofenkoks, Kalk und Kalksteinlösungen in Festbett-, Fließbett- und Wirbelschichtreaktoren. Durch Verwendung einer geeigneten Aktivkoks-Filterhilfsschicht auf der Oberfläche eines Schlauchfilters lässt sich der Abscheidegrad von gasförmigen PCDD/F verbessern;
e) H 2 O 2 -Oxidation und
f) katalytische Verbrennungsverfahren unter Verwendung verschiedener Katalysatorarten (dh. Pt/Al 2 O 3 oder Kupfer-Chromit-Katalysatoren mit unterschiedlichen Aktivatoren zur Stabilisierung der Oberfläche und Verlangsamung des Alterungsprozesses der Katalysatoren).
19. Mit den genannten Verfahren können Emissionsniveaus von 0,1 ng TEQ/m 3 PCDD/F im Abgas erreicht werden. Bei Systemen mit Aktivkohle- oder Aktivkoksadsorbern/-filtern muss jedoch sichergestellt werden, dass sich die PCDD/F-Emissionen nicht im Nachhinein durch entweichenden Kohlestaub erhöhen. Außerdem ist zu beachten, dass Absorber und Entstaubungsanlagen, welche vor dem Katalysator (SCR-Technik) angeordnet sind, zu PCDD/F-belasteten Rückständen führen, die nachbehandelt bzw. ordnungsgemäß entsorgt werden müssen.
20. Ein Vergleich zwischen den verschiedenen Maßnahmen zur Verringerung der PCDD/F-Konzentration im Abgas ist sehr kompliziert. Die entstehende Matrix zeigt einen breiten Bereich von Industrieanlagen mit unterschiedlicher Kapazität und Konfiguration. Bei den Kostenparametern sind auch die Maßnahmen zur Minimierung anderer Schadstoffe wie Schwermetalle (mit und ohne Partikelbindung) enthalten. In den meisten Fällen lässt sich daher keine direkte Relation für die Minderung der PCDD/Femissionen allein angeben. Eine Zusammenfassung der für die verschiedenen Begrenzungsmaßnahmen verfügbaren Daten ist in Tabelle 1 enthalten.
Tabelle 1
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Primärmaßnahmen durch Modifikation der Einsatzmaterialien: | Resultierendes Emissionsniveau nicht quantifiziert; offensichtlich keine lineare Abhängigkeit von der Menge des Einsatzmaterials. | Vorsortierung des Einsatzmaterials nicht effektiv; Sammlung nur teilweise möglich; anderes chlorhaltiges Material wie Speisesalz, Papier usw. lässt sich nicht vermeiden. Für gefährliche chemische Abfälle ist dies nicht angebracht. | ||
| – | Beseitigung von Vorläufern und chlorhaltigem Einsatzmaterial und | |||
| – | Management der Abfallströme | Nützliche und in speziellen Fällen (zB bei Altölen, elektrischen Bauteilen usw.) durchführbare Primärmaßnahme mit dem möglichen zusätzlichen Vorteil der Verwertung der Materialien. | ||
| Modifikation der Prozesstechnologie: | ||||
| – | optimierte Bedingungen bei der Verbrennung; | Umgestaltung des gesamten Prozesses notwendig. | ||
| – | Vermeidung von Temperaturen unter 850°C und von kalten Zonen im Abgas; | |||
| – | ausreichender Sauerstoffgehalt; Regelung der Sauerstoffzufuhr je nach Heizwert und Konsistenz des Einsatzmaterials und | |||
| – ausreichende Verweilzeit und Durchwirbelung. | ||||
| Abgasbehandlung: Vermeidung der Ablagerung von Partikeln durch: | ||||
| – | Russreiniger, mechanische Klopfvorrichtungen, Schalltechnik, Dampfgebläse. | Durch Dampfblasen können sich die PCDD/F-Bildungsraten erhöhen. | ||
| Entstaubung, generell in Müllverbrennungsanlagen: | 10 | mittel | Beseitigung von an Partikeln angelagerten PCDD/F. Verfahren zur Entfernung von Partikeln aus heißen Abgasströmen nur in Pilotanlagen. | |
| – | Gewebefilter; | 1–0,1 | höher | Einsatz bei Temperaturen 150°C. |
| – | Keramikfilter; | geringe Effizienz | Einsatz bei Temperaturen von 800–1 000°C. | |
| – | Zyklone und | geringe Effizienz | mittel | |
| – | elektrostatische Abscheidung. | mittlere Effizienz | Einsatz bei einer Temperatur von 450°C; Förderung der De-novo-Synthese von PCDD/F möglich, höhere NO x - Emissionen, Verringerung der Wärmerückgewinnung | |
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| katalytische Oxidation | Einsatz bei Temperaturen von 800–1 000°C. Separate Gasphasenreinigung notwendig. | |||
| Gaskühlung Hochleistungs-Adsorptionsanlage mit Aktivkohlepartikeln (elektrodynamische Venturi). SCR (Selektive Katalytische Reduktion) | ||||
| hohe Investitions- und niedrige Betriebs- kosten | Einsatz bei Temperaturen von 800–1 000°C. Separate Gasphasenreinigung notwendig. NO x Eindämmung, wenn NH 3 zugesetzt wird; hoher Raumbedarf, verbrauchte Katalysatoren und Rückstände von Aktivkohle (AC) oder Aktivkoks aus Braunkohle (ALC) können entsorgt werden, Katalysatoren lassen sich in den meisten Fällen von den Herstellern stofflich verwerten, AC und ALC können unter streng kontrollierten Bedingungen verbrannt werden. | |||
| verschiedene Arten von Nass- und Trockenadsorptions-Verfahren mit Gemischen aus Aktivkohle, Herdofenkoks, Kalk und Kalksteinlösungen in Festbett-, Fließbett- und Wirbelschichtreaktoren: | ||||
| – | Festbettreaktor, Adsorption mit Aktivkohle oder Herdofenkoks und | 2 (0,1 ng TEQ/m 3 ) | hohe Investitions-, mittlere Betriebs- kosten | Entfernung von Rückständen; hoher Raumbedarf. |
| – | Flugstrom- oder zirkulierender Wirbelschichtreaktor mit Zusatz von Aktivkoks/ Kalk oder Kalksteinlösungen und darauf folgendem Gewebefilter. | 10 (0,1 ng TEQ/m 3 ) | niedrige Investitions-, mittlere Betriebs- kosten | Entfernung von Rückständen. |
| Zusatz von H 2 O 2 | 2–5 (0,1 ng TEQ/m 3 ) | niedrige Investitions- , niedrige Betriebs- kosten | ||
a ) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
21. In vielen Ländern können Anlagen zur Verbrennung medizinischer Abfälle eine große Quelle von PCDD/F-Emissionen darstellen. Bestimmte Abfälle aus dem Medizinbereich wie menschliches anatomisches Material, infektiöser Abfall, Nadeln, Blut, Plasma und Zytostatika werden als Sonderform gefährlicher Abfälle behandelt, während andere medizinische Abfälle häufig vor Ort im Chargenbetrieb verbrannt werden. Verbrennungsöfen mit diskontinuierlicher Arbeitsweise können den gleichen Anforderungen hinsichtlich der PCDD/F-Reduktion gerecht werden wie andere Abfallverbrennungsanlagen.
22. Die Vertragsparteien mögen in Erwägung ziehen, die Verbrennung kommunaler und medizinischer Abfälle in großen regionalen Anlagen statt in kleineren durchzuführen. Dadurch kann sich die Anwendung bester verfügbarer Technologien kostengünstiger gestalten.
23. Behandlung von Rückständen aus der Abgasreinigung . Anders als Aschen aus Verbrennungsöfen enthalten diese Rückstände verhältnismäßig hohe Konzentrationen an Schwermetallen, organischen Schadstoffen (einschließlich PCDD/F), Chloriden und Sulphiden. Ihre Entsorgung muss daher gut kontrolliert werden. Insbesondere in Nassabscheidesystemen entstehen große Mengen saurer, kontaminierter flüssiger Abfälle. Es bestehen einige Spezialbehandlungsverfahren. Dazu zählen unter anderem:
a) katalytische Behandlung von Gewebefilterstäuben bei niedrigen Temperaturen und Sauerstoffknappheit;
b) Wäsche von Gewebefilterstäuben nach dem „3-R-Prozess2“ (Extraktion von Schwermetallen durch Säuren und Zerstörung organischer Bestandteile durch Verbrennung);
c) Verglasung von Gewebefilterstäuben;
d) weitere Immobilisierungsverfahren und
e) Anwendung der Plasmatechnologie.
24. Bestimmte Verfahren der metallurgischen Industrie können wichtige verbleibende Quellen von PCDD/F-Emissionen sein. Dies sind:
a) Primärbereich der Eisen- und Stahlindustrie (zB Hochöfen, Sinteranlagen, Pelletieranlagen in der Eisenhüttenindustrie);
b) Sekundärbereich der Eisen- und Stahlindustrie und
c) Primär- und Sekundärbereich der Nichteisenmetall-Industrie (Kupferproduktion). PCDD/F-Emissionsbegrenzungsmaßnahmen für die metallurgische Industrie sind in Tabelle 2 zusammenfassend aufgeführt.
25. Beim Einsatz von Begrenzungsmaßnahmen können in Metallerzeugungs- und -behandlungsanlagen mit PCDD/F-Emissionen Emissionshöchstwerte von 0,1 ng TEQ/m 3 erreicht werden (wenn der Abgasvolumenstrom 5 000 m 3 /h beträgt).
Tabelle 2
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Sinteranlagen | ||||
| Primärmaßnahmen: | ||||
| – | Optimierung/Kapselung von Sinterbändern; | niedrig | nicht 100%ig erreichbar | |
| – | Abgasrückführung, zB emissionsoptimiertes Sintern (EOS), wodurch der Abgasstrom um zirka 35% verringert wird (reduzierte Kosten weiterer Sekundärmaßnahmen durch verminderten Abgasstrom), Kapazität 1 Mill. Nm 3 /h; | 40 | niedrig | |
| Sekundärmaßnahmen: | ||||
| – | elektrostatische Abscheidung + Molekularsieb; | mittlere Effizienz | mittel | |
| – | Zusatz von Kalkstein-Aktivkohle-Gemischen; | hohe Effizienz (0,1 ng TEQ/m 3 ) | mittel | |
| – | Hochleistungs-Wäscher – vorhandene Anlage: AIRFINE (VOEST Alpine Stahl Linz) seit 1993 für 600 000 Nm 3 /h; zweite Anlage für 1998 in den Niederlanden (Hoogoven) geplant | hohe Effizienz, Verringerung der Emissionen auf 0,2–0,4 ng TEQ/m 3 | mittel | 0,1 ng TEQ/m 3 könnten bei höherem Einsatz von Energie erreicht werden; keine Anlage vorhanden. |
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Erzeugung von Nichteisenmetall (zB Kupfer) | ||||
| Primärmaßnahmen: | niedrig | |||
| – | Schrottvorsortierung, Vermeidung von Einsatzmaterial wie Schrott mit Kunststoff- und PVC-Anteil, Ablösen von Überzügen und Verwendung chlorfreier Isoliermaterialien | |||
| Sekundärmaßnahmen: | ||||
| – | Kühlen der heißen Abgase; | hohe Effizienz | niedrig | |
| – | Zufuhr von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft zum Brenner, Sauerstoffeindüsung in den Schachtofen (zur vollständigen Verbrennung und Minimierung des Abgasvolumens); | 5–7 (1,5–2 ng TEQ/m 3 ) | hoch | |
| – | Festbettreaktor oder Wirbelstrahlstrom-Reaktor (Fluidized Jet Stream Reactor) mit Adsorption an Aktivkohle oder Herdofenkoksstaub; | (0,1 ng TEQ/m 3 ) | hoch | |
| – | katalytische Oxidation und | (0,1 ng TEQ/m 3 ) | hoch | |
| – | Verringerung der Verweilzeit im kritischen Temperaturbereich der Abgasanlage. | |||
| Eisen- und Stahlerzeugung | ||||
| Primärmaßnahmen: | ||||
| – | Befreiung des Schrotts von Öl vor dem Eintrag in die Ofengefäße; | niedrig | Zur Reinigung müssen Lösungsmittel verwendet werden. | |
| – | Entfernung organischer Begleitstoffe wie Öle, Emulsionen, Fette, Farben und Kunststoffe vom Beschickungsgut; | niedrig | ||
| – | Senkung der hohen spezifischen Abgasvolumen; | mittel | ||
| – | getrenntes Sammeln und Behandeln von Emissionen vom Ein- und Austrag; | niedrig | ||
| Sekundärmaßnahmen: | ||||
| – | getrenntes Sammeln und Behandeln von Emissionen beim Ein- und Austrag und | niedrig | ||
| – | Gewebefilter kombiniert mit Kokseindüsung. | 1 | mittel | |
| Umschmelzaluminiumerzeugung | ||||
| Primärmaßnahmen: | ||||
| – | Vermeidung der Verwendung halogenierten Materials (Hexachlorethan); | niedrig | ||
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| – | Vermeidung der Verwendung chlorhaltiger Schmiermittel (zB chlorierte Paraffine) und | niedrig | ||
| – | Säuberung und Sortierung verschmutzter Schrottchargen, zB durch Reinigung von Ölbehafteten Spänen und Trocknung, Schwimm-Sink- und Wirbelstrom-Trennung; | |||
| Sekundärmaßnahmen: | ||||
| – | ein- und mehrstufige Gewebefilter mit zusätzlicher Aktivierung mittels Kalkstein-/Aktivkohle- Eindüsung vor dem Filter; | 1 (0,1 ng TEQ/m 3 ) | mittel/hoch | |
| – | Minimierung und getrennte Entfernung und Reinigung von Abgasströmen, die mit unterschiedlichen Schadstoffen belastet sind; | mittel/hoch | ||
| – | Vermeidung des Absetzens von Partikeln aus dem Abgas und Förderung des raschen Passierens des kritischen Temperaturbereichs und | mittel/hoch | ||
| – | Verbesserte Vorbehandlung von Aluminiumschredderschrott durch Schwimm-Sink- und Wirbelstrom-Trennverfahren | mittel/hoch | ||
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
Sinteranlagen
26. In Sinteranlagen der Eisen- und Stahlindustrie wurden im Allgemeinen PCDD/F-Emissionen im Bereich von 0,4 bis 4 ng TEQ/m 3 gemessen. Eine Einzelmessung in einer Anlage ohne jegliche Begrenzungsmaßnahme ergab eine Emissionskonzentration von 43 ng TEQ/m 3 .
27. Halogenverbindungen können die Bildung von PCDD/F verursachen, wenn sie im Beschickungsmaterial (Koksgrus, Salzgehalt im Erz) und in zugesetztem verwertetem Material (zB Walzzunder, Gichtgasstaub aus Hochöfen, Filterstäube und Schlamm aus der Abwasserbehandlung) in Sinteranlagen gelangen. Ähnlich wie bei der Müllverbrennung besteht jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Chlorgehalt des Beschickungsmaterials und PCDD/F-Emissionen. Eine geeignete Maßnahme kann darin bestehen, die Verwendung kontaminierter Rückstände zu vermeiden und Walzzunder vor dem Einsatz in die Sinteranlage zu entölen oder zu entfetten.
28. Die wirksamste Verringerung von PCDD/F-Emissionen lässt sich durch eine Kombination verschiedener Sekundärmaßnahmen wie folgt erzielen:
a) Eine beträchtlichte Verringerung von PCDD/F-Emissionen wird durch die Rückführung von Abgas in den Kreislauf erreicht. Außerdem wird der Abgasstrom erheblich reduziert, wodurch die Kosten für die Installation zusätzlicher Abluftreinigungsanlagen sinken;
b) die Installation von Gewebefiltern (in einigen Fällen kombiniert mit elektrostatischen Abscheidern) oder elektrostatischen Abscheidern bei der Eindüsung von Aktivkohle-Herdofenkoks-Kalkstein- Gemischen in das Abgas;
c) es sind Waschverfahren entwickelt worden, die eine Kühlung des Abgases, Auswaschung durch Hochleistungswäsche und Trennung durch Tropfenabscheidung beinhalten. Emissionswerte von 0,2 bis 0,4 ng TEQ/m 3 können erzielt werden. Durch den Zusatz geeigneter Adsorptionsmittel wie Braunkohlenkoks/Kohlengrus lässt sich eine Emissionskonzentration von 0,1 ng TEQ/m 3 erreichen.
Primär – und Sekundärbereich der Kupferproduktion
29. In vorhandenen Anlagen der primären und sekundären Kupferproduktion kann nach der Abgasreinigung ein PCDD/F-Emissionsgrad von einigen wenigen Pikogramm bis zu 2 ng TEQ/m 3 erreicht werden. Vor der Optimierung der Aggregate emittierte ein einzelner Kupferschachtofen bis zu 29 ng TEQ/m 3 PCDD/F. Im Allgemeinen variieren die PCDD/F-Emissionswerte dieser Anlagen stark, was auf die großen Unterschiede zwischen den Rohstoffen zurückzuführen ist, die bei den verschiedenen Aggregaten und Verfahren zum Einsatz kommen.
30. Im Allgemeinen eignen sich für eine Verringerung der PCDD/F-Emissionen folgende Maßnahmen:
a) Vorsortierung von Schrott;
b) Vorbehandlung von Schrott, zB Ablösen von Kunststoff oder PVC-Überzügen, Vorbehandlung von Kabelschrott nur unter Einsatz kalter/mechanischer Verfahren;
c) rasche Kühlung heißer Abgase (und dabei Ausnutzung der Wärme), zur Absenkung der Verweilzeit im kritischen Temperaturbereich des Abgassystems;
d) Verwendung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft bei der Feuerung, oder Sauerstoffeindüsung im Schachtofen (dadurch vollständige Verbrennung und Minimierung des Abgasvolumens);
e) Adsorption in einem Festbettreaktor oder Wirbelstrahlstrom-Reaktor mit Aktivkohle oder Herdofenkoks und
f) katalytische Oxidation.
Stahlerzeugung
31. Die PCDD/F-Emissionen von Konverterstahlwerken zur Stahlerzeugung und von Heißwindkupolöfen, Elektroöfen und Elektrolichtbogenöfen zum Schmelzen von Gusseisen liegen weit unter 0,1 ng TEQ/m 3 . Bei Kaltwindöfen und Drehrohröfen (Schmelzen von Gusseisen) sind die PCDD/Femissionen höher.
32. Bei Elektrolichtbogenöfen der Sekundärstahlerzeugung kann ein Emissionskonzentrationswert von 0,1 ng TEQ/m 3 erreicht werden, wenn folgende Maßnahmen zur Anwendung kommen:
a) getrenntes Sammeln von Emissionen vom Ein- und Austrag und
b) Verwendung eines Gewebefilters oder eines elektrostatischen Abscheiders in Verbindung mit Kokseindüsung.
33. Das Einsatzgut von Elektrolichtbogenöfen enthält oft Öle, Emulsionen oder Fette. Allgemeine Primärmaßnahmen für die Verringerung der PCDD/F-Emissionen können in der Sortierung und der Entfernung von Öl und Überzügen vom Schrott bestehen, die Kunststoffe, Gummi, Farben, Pigmente und Vulkanisationshilfsstoffe enthalten können.
Schmelzanlagen der Sekundäraluminiumindustrie
34. Die PCDD/F-Emissionen von Umschmelzanlagen in der Sekundäraluminiumindustrie liegen im Bereich von ungefähr 0,1 bis 14 ng TEQ/m 3 . Diese Werte sind von der Bauart der Schmelzaggregate, den zum Einsatz kommenden Materialien und den Abgasreinigungsverfahren abhängig.
35. Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein- und mehrstufige Gewebefilter mit dem zusätzlichen Einsatz von Kalkstein/Aktivkohle/Herdofenkoks vor dem Filter eine Emissionskonzentration von 0,1 ng TEQ/m 3 bei einer 99%igen Reduktionseffizienz erreichen.
36. Folgende Maßnahmen können ebenfalls in Erwägung gezogen werden:
a) Minimierung und getrennte Entfernung und Reinigung von Abgasströmen, die unterschiedlich mit Schadstoffen belastet sind;
b) Vermeidung des Absetzens von Partikeln aus dem Abgas;
c) rasches Passieren des kritischen Temperaturbereichs;
d) verbesserte Vorsortierung von Aluminiumschredderschrott durch Schwimm-Sink- und Wirbelstrom- Trennung und
e) Verbesserung der vorhergehenden Säuberung von Aluminiumschrott durch Reinigung von ölbehafteten Spänen und Trocknung.
37. Die unter den Buchstaben d und e angegebenen Möglichkeiten sind insofern von Bedeutung, als moderne flussfreie Schmelzverfahren (bei denen kein Halogenidsalzfluss auftritt) höchstwahrscheinlich nicht in der Lage sind, den geringwertigen Abfall zu verarbeiten, der in Drehrohröfen eingesetzt werden kann.
38. Im Rahmen des Übereinkommens zum Schutz der Meeresumwelt des Nordostatlantiks gehen die Gespräche bezüglich der Überprüfung einer früheren Empfehlung über die schrittweise Einstellung der Verwendung von Hexachlorethan in der Aluminiumindustrie weiter.
39. Die Schmelze kann unter Einsatz von Technologien behandelt werden, die dem Stand der Technik entsprechen, beispielsweise mit Stickstoff-Chlor-Gemischen im Verhältnis von 9:1 bis 8:2, Ausrüstungen zur Gaseindüsung zur Feinverteilung sowie Vor- und Nachspülen mit Stickstoff und Vakuumentfettung. Bei Stickstoff-Chlor-Gemischen wurde eine Konzentration von PCDD/Femissionen in der Höhe von etwa 0,03 ng TEQ/m 3 gemessen (gegenüber Werten von 1 ng TEQ/m 3 bei alleiniger Behandlung mit Chlor). Chlor ist zur Entfernung von Magnesium und anderen unerwünschten Bestandteilen erforderlich.
40. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kesseln von Versorgungs- und Industrieunternehmen (Wärmekapazität 50 MW) wird die auf Grund des reduzierten Brennstoffbedarfs verbesserte Energieeffizienz und -einsparung bei sämtlichen Schadstoffen zu einem Rückgang der Emissionen führen. Auch die PCDD/F-Emissionen werden dadurch sinken. Chlor aus Kohle oder Öl zu entfernen wäre hinsichtlich der Kosten keine günstige Maßnahme, doch abgesehen davon wird auch der zunehmende Einsatz von Gaskraftwerken zur Verminderung der PCDD/F-Emissionen in diesem Sektor beitragen.
41. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Zusetzen von Abfall (Klärschlamm, Altöl, Gummiabfälle usw.) zum Brennstoff einen spürbaren Anstieg der PCDD/F-Emissionen zur Folge haben könnte. Die Verbrennung von Abfällen zur Energiegewinnung soll nur in Anlagen erfolgen, die über Abgasreinigungssysteme mit hocheffizienter PCDD/F-Reduktion verfügen (siehe Beschreibung in Abschnitt A).
42. Die Anwendung von Verfahren zur Verringerung der Emission von Stickstoffoxiden, Schwefeldioxid und Partikeln aus dem Abgas kann auch die PCDD/F-Emissionen mindern. Der Einsatz dieser Techniken zur PCDD/F-Entfernung wird je von Anlage zu Anlage unterschiedlich effizient erfolgen. Die Forschungen zur Entwicklung von Verfahren für die PCDD/F-Beseitigung gehen weiter, aber solange derartige Verfahren im industriellen Maßstab nicht zur Verfügung stehen, sind Angaben zur besten verfügbaren Technik für den spezifischen Zweck der PCDD/F-Beseitigung nicht möglich.
43. Bei ordnungsgemäßem Einsatz genehmigter Brennstoffe tragen Kleinfeuerungsanlagen weniger stark zu den PCDD/F-Gesamtemissionen bei. Außerdem können je nach Art und Qualität der Brennstoffe, Anzahl und Nutzung der Anlagen in einem Gebiet große regionale Unterschiede auftreten.
44. Bei offenen Feuerstellen in privaten Haushalten ist die Ausbrandrate für Kohlenwasserstoffe in Brennstoffen und Abgasen schlechter als bei großen Verbrennungsanlagen. Dies gilt insbesondere für den Einsatz fester Brennstoffe wie Holz und Kohle mit PCDD/F-Emissionskonzentrationen im Bereich von 0,1 bis 0,7 ng TEQ/m 3 .
45. Das Verbrennen von Verpackungsmaterial zusammen mit festen Brennstoffen bewirkt eine Erhöhung der PCDD/F-Emissionen. Obwohl die Verbrennung von Abfall und Verpackungsmaterial in einigen Ländern verboten ist, kann sie in privaten Haushalten gelegentlich praktiziert werden. Auf Grund steigender Entsorgungsgebühren ist davon auszugehen, dass Abfälle in Feuerungsanlagen in privaten Haushalten verbrannt werden. Die Verwendung von Holz zusammen mit Verpackungsmüll kann zu einem Anstieg der PCDD/F-Emissionen von 0,06 ng TEQ/m 3 (ausschließlich Holz) auf 8 ng TEQ/m 3 (bezogen auf 11 Vol.-% O 2 ) führen. Diese Resultate wurden anhand von Untersuchungen in verschiedenen Ländern bestätigt; in Abgasen von Kleinfeuerungsanlagen, in denen Abfallstoffe verbrannt wurden, wurden Werte bis zu 114 ng TEQ/m 3 (bezogen auf 13 Vol.-% Sauerstoff) gemessen.
46. Die Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen lassen sich verringern, wenn der Brennstoff von guter Qualität ist und keine Abfälle, halogenierte Kunststoffe und andere Materialien verbrannt werden. Zur Erreichung dieses Ziels können sich öffentliche Informationsprogramme für die Käufer/Betreiber von Kleinfeuerungsanlagen als nützlich erweisen.
47. Messergebnisse für holzbefeuerte Anlagen zeigen, dass in Abgasen, insbesondere bei ungünstigen Ausbrandbedingungen und/oder wenn die verbrannten Stoffe einen höheren Gehalt an Chlorverbindungen aufweisen als normales unbehandeltes Holz, PCDD/F-Emissionen über 0,1 ng TEQ/m 3 auftreten. Einen Hinweis auf eine mangelhafte Verbrennung liefert der Gesamtkohlenstoffgehalt im Abgas. Es ist festgestellt worden, dass zwischen CO-Emissionen, Ausbrandqualität und PCDD/F-Emissionen direkte Zusammenhänge bestehen. In Tabelle 3 sind einige Emissionskonzentrationen und -faktoren für holzbefeuerte Anlagen zusammengefasst dargestellt.
Tabelle 3
| Brennstoff | Emissionskonzentration (ng TEQ/m 3 ) | Emissionsfaktor (ng TEQ/kg) | Emissionsfaktor (ng/GJ) |
| Naturholz (Buche) | 0,02–0,10 | 0,23–1,3 | 12–70 |
| Naturholzspäne aus Wäldern | 0,07–0,21 | 0,79–2,6 | 43–140 |
| Spanplatte | 0,02–0,08 | 0,29–0,9 | 16–50 |
| Abbruchholz | 2,7–14,4 | 26–173 | 1400–9400 |
| Siedlungsabfälle | 114 | 3230 | |
| Holzkohle | 0,03 | ||
48. Im Vergleich zu Holz, bei dem es sich nicht um Abfall handelt, führt die Verbrennung von Abbruchholz auf Wanderrosten zu verhältnismäßig hohen PCDD/F-Emissionen. Eine Primärmaßnahme zur Emissionsreduktion besteht darin, den Einsatz behandelter Holzabfälle in holzbefeuerten Anlagen zu vermeiden. Die Verbrennung von behandeltem Holz soll nur in Anlagen erfolgen, die über die zur Minimierung der PCDD/F-Emissionen geeignete Abgasreinigung verfügen.
49. Während der Produktion von Koks werden PAK vor allem dann in die Umgebungsluft freigesetzt, wenn
a) der Ofen über die Fülllöcher beschickt wird;
b) an der Ofentür, den Steigrohren und den Fülllochdeckeln Undichtigkeiten auftreten und
c) das Ausdrücken und Kühlen des Kokses ablaufen.
50. Die Konzentration von Benzo(a)pyren (BaP) variiert je nach den einzelnen Emissionsstellen einer Koksofenbatterie stark. Die höchsten BaP-Konzentrationen treten am oberen Ende der Batterie und in der Nähe der Türen auf.
51. Die bei der Verkokung auftretenden PAK-Emissionen lassen sich durch technische Verbesserungen an den bestehenden integrierten Eisen- und Stahlwerken reduzieren. Eine Folge davon könnte sein, dass alte Koksofenbatterien stillgelegt und ersetzt werden bzw. die Kokserzeugung generell eingeschränkt wird, indem beispielsweise bei der Stahlerzeugung hochwertige Kohle verwendet wird.
52. Ein Konzept zur PAK-Reduktion für Koksofenbatterien sollte folgende technische Maßnahmen umfassen:
a) Beschickung der Koksöfen:
– Verringerung der Emission von Partikeln beim Beladen der Füllwagen mit Einsatzkohle aus dem Bunker;
– geschlossene Systeme für die Kohlezufuhr, wenn Kohlevorwärmung erfolgt;
– Absaugen von Füllgasen und anschließende Behandlung durch Einleiten entweder in den benachbarten Ofen oder über eine Sammelleitung in einen Verbrennungsofen und eine nachgeschaltete Entstaubungsanlage. In einigen Fällen können die abgesaugten Gase auf den Füllwagen verbrannt werden, doch arbeiten diese Systeme hinsichtlich Umweltschutz und Sicherheit weniger zufrieden stellend. Durch Einspritzung von Dampf oder Wasser in die Steigrohre soll für eine ausreichende Saugwirkung gesorgt werden;
b) die an den Fülllochdeckeln während der Verkokung auftretenden Emissionen sollen vermieden werden durch
– Verwendung hocheffizienter Abdichtungen an den Fülllochdeckeln;
– Verschmieren der Fülllochdeckel nach jedem Füllvorgang mit Ton (oder einem gleichermaßen wirksamen Material);
– Säuberung der Fülllochdeckel und -rahmen vor dem Verschließen der Fülllöcher;
– Freihalten der Ofendecken von Kohlerückständen;
c) zur Vermeidung von Gas- und Teeremissionen sollen die Steigrohrdeckel mit Wasserverschlüssen ausgestattet sein, und ihre ordnungsgemäße Funktion soll durch regelmäßige Säuberung aufrechterhalten werden;
d) die maschinelle Ausrüstung zum Betrieb der Koksofentüren soll mit Systemen zur Reinigung der Dichtungsflächen an den Ofentürrahmen und Ofentüren ausgerüstet sein;
e) Koksofentüren:
– Verwendung hochwirksamer Abdichtungen (zB federbelastete Membrantüren);
– die Abdichtungen an den Ofentüren und Türrahmen sollen nach jeder Betätigung gründlich gereinigt werden;
– die Türen sollen so ausgeführt sein, dass darin Partikelabsaugsysteme mit Anschluss an eine Entstaubungsanlage (über eine Sammelleitung) während des Koksausdrückvorgangs installiert werden können;
f) die Koksüberleitmaschine soll mit einem integrierten Abdeckungs-, Festkanal- und ortsfesten Gasreinigungssystem (beispielsweise einem Gewebefilter) ausgestattet sein;
g) zur Kühlung des Kokses sollen emissionsarme Verfahren angewendet werden, zB trockene Kokskühlung. Dem Nasslöschverfahren ist eine trockene Kokskühlung vorzuziehen, wenn dabei durch Einsatz eines geschlossenen Kreislaufsystems kein Abwasser entsteht. Die Bildung von Stäuben beim Umsetzen von trockengelöschtem Koks soll verringert werden.
53. Ein Verkokungsverfahren, bei dem keine Rückgewinnung erfolgt, emittiert deutlich weniger PAK als das herkömmlichere Verfahren, bei dem Nebenprodukte rückgewonnen werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Öfen mit Unterdruck arbeiten und dadurch an den Koksofentüren keine undichten Stellen gegenüber der Umgebung auftreten können. Während des Verkokungsvorgangs wird Rohgas aus den Koksöfen durch natürlichen Zug entfernt, sodass in den Öfen ein Unterdruck bestehen bleibt. Diese Öfen sind nicht für eine Rückgewinnung der chemischen Nebenprodukte aus dem Koksofenrohgas ausgelegt. Vielmehr werden die Abgase aus dem Verkokungsverfahren einschließlich PAK) bei hohen Temperaturen und langer Verweilzeit effizient verbrannt. Die Abwärme aus diesem Verbrennungsprozess wird als Energie für die Verkokung genutzt, und die überschüssige Wärme kann zur Dampferzeugung eingesetzt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen kann bei dieser Verkokungsart eine Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung erforderlich sein, um aus dem Dampfüberschuss Strom zu erzeugen. Derzeit ist lediglich in den Vereinigten Staaten und in Australien jeweils eine derartige Verkokungsanlage ohne Rückgewinnung in Betrieb. Im Grunde genommen handelt es sich bei diesem Verfahren um einen rückgewinnungsfrei arbeitenden Horizontal-Sohlkanal-Koksofen mit einer Verbrennungskammer für zwei Öfen. Der Füll- und Verkokungsvorgang erfolgt abwechselnd zwischen den beiden Öfen. Dadurch versorgt immer ein Ofen die Verbrennungskammer mit Koksgasen. Die Koksgasverbrennung in der Verbrennungskammer stellt die notwendige Wärmequelle dar. Die Verbrennungskammer ist für die notwendige Verweilzeit (etwa eine Sekunde) und hohe Temperaturen (mindestens 900°C) ausgelegt.
54. Es soll ein wirksames Überwachungsprogramm für Undichtigkeiten an den Koksofentürabdichtungen, Steigrohren und Fülllochabdichtungen aufgestellt werden. Dazu gehören die Überwachung und Aufzeichnung von Lecks und die sofortige Reparatur bzw. Wartung. Auf diese Weise kann eine signifikante Verringerung diffuser Emissionen erreicht werden.
55. Die Nachrüstung bestehender Koksofenbatterien zwecks Erleichterung der Kondensation von Abgasen aus allen Quellen (mit Wärmerückgewinnung) resultiert in einer PAK-Reduktion von 86% bis über 90% in der Luft (ohne Berücksichtigung der Abwasserbehandlung). Stellt man die rückgewonnene Energie, das heiße Wasser, das Gas für die Synthese und eingespartes Kühlwasser in Rechnung, so kann man von einer Amortisation der Investitionskosten nach fünf Jahren ausgehen.
56. Ist das Koksofenvolumen größer, verringern sich die Gesamtzahl der Öfen, der Ofentüröffnungen (Anzahl der pro Tag erfolgenden Koksausdrückvorgänge) und der Abdichtungen in einer Koksofenbatterie und demzufolge auch die PAK-Emissionen. Gleichzeitig kommt es auf Grund sinkender Betriebs- und Personalkosten auch zu einer Produktivitätssteigerung.
57. Bei trockenen Kokskühlverfahren sind die erforderlichen Investitionskosten höher als bei Nasssystemen. Die höheren Betriebskosten lassen sich durch Wärmerückgewinnung in einem Kohle-Vorwärmprozess ausgleichen. Ein kombiniertes System trockene Kokskühlung/Kohlevorwärmung ermöglicht eine Verbesserung der Energieeffizienz von 38 auf 65%. Durch die Kohlevorwärmung erhöht sich die Produktivität um 30%, die noch auf 40% gesteigert werden kann, weil der Verkokungsprozess homogener abläuft.
58. Alle Behälter und Anlagen für die Speicherung und Behandlung von Kohlenteer und –teerprodukten müssen mit einem effizienten System zur Rückführung und/oder zum Abbau von Dämpfen ausgestattet sein. Ist die Konzentration der Kohlenstoffverbindungen im Abgas hoch genug, können die Betriebskosten der Abgasreinigungsanlage durch den Einsatz einer autothermen Nachverbrennung verringert werden.
59. In Tabelle 4 sind die Maßnahmen zur Verringerung der PAK-Emissionen in Kokereianlagen zusammengefasst.
Tabelle 4
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Die Nachrüstung alter Anlagen auf die Kondensation emittierter Abgase aus allen Quellen umfasst folgende Maßnahmen: | gesamt 10 (ohne Abwasser) | hoch | Durch das Nasslöschen gelangen sehr hohe Emissionen in das Abwasser. Dieses Verfahren soll nur zum Einsatz kommen, wenn das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf wiederverwendet wird. | |
| – | Absaugen und Nachverbrennen der Füllgase während des Füllens des Ofens oder – so weit wie möglich – Leiten der Gase in den benachbarten Ofen; | 5 | (Die Investitionskosten können sich unter Berücksichtigung der Rückgewinnung von Energie, von heißem Wasser, Gas für die Synthese und eingespartem Kühlwasser innerhalb von fünf Jahren amortisieren.) | |
| – | Emissionen an den Fülllochdeckeln sollen möglichst vermieden werden, zB durch Spezial-Deckelkonstruktionen und hochwirksame Abdichtungsmethoden. Es sollen Koksofentüren mit hochwirksamen Abdichtungen eingesetzt werden. Säuberung der Fülllochdeckel und -rahmen vor dem Schließen der Fülllöcher; | 5 | ||
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| – | Abgase von den Koks-Ausdrückvorgängen sollen gesammelt und einem Entstauber zugeführt werden; | 5 | ||
| – | Anwendung von Nasslöschmethoden während der Kokskühlung nur dann, wenn sie ordnungsgemäß ohne Abwasseranfall erfolgen. | |||
| Emissionsarme Verfahren zur Kokskühlung, zB trockene Kokskühlung. | Keine Emissionen gelangen in das Wasser. | Höhere Investitionskosten als bei der Nasskühlung (aber niedrigere Kosten durch Vorwärmen von Kohle und Abwärmenutzung). | ||
| Verstärkung des Einsatzes großvolumiger Öfen zur Verringerung der Anzahl der Öffnungen und der Gesamtgröße der Abdichtungsflächen. | erheblich | Investitionen etwa 10% höher als bei herkömmlichen Anlagen. | In den meisten Fällen wird eine vollkommene Nachrüstung oder der Bau einer neuen Kokerei erforderlich. | |
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
60. Die bei der Anodenherstellung entstehenden PAK-Emissionen erfordern eine ähnliche Vorgehensweise wie bei der Koksproduktion.
61. Für die Reduktion der Emission von PAK-belastetem Staub kommen folgende Sekundärmaßnahmen zur Anwendung:
a) elektrostatische Teerabscheidung;
b) Kombination eines herkömmlichen elektrostatischen Teerfilters mit einem elektrostatischen Nassabscheider als effizientere technische Maßnahme;
c) thermische Nachverbrennung der Abgase und
d) Trockenwäsche mit Kalkstein/Petrolkoks oder Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ).
62. Die Betriebskosten der thermischen Nachverbrennung lassen sich durch eine autotherme Verfahrensweise verringern, wenn die Konzentration der Kohlenstoffverbindungen im Abgas hoch genug ist. Tabelle 5 ist eine Zusammenfassung der Maßnahmen zur Begrenzung der PAK-Emissionen bei der Anodenherstellung.
Tabelle 5
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken |
| Modernisierung von Altanlagen durch Minderung diffuser Emissionen mittels folgender Maßnahmen: | 3–10 | hoch | |
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| – | Verringerung von Undichtigkeiten; | |||
| – | Installation flexibler Abdichtungen an den Ofentüren; | |||
| – | Absaugung von Füllgasen und anschließende Behandlung, indem sie entweder in den benachbarten Ofen oder über eine Sammelleitung in einen Verbrennungsofen und eine nachgeschaltete Entstaubungsanlage (auf dem Boden) geleitet werden; | |||
| – | Kühlsysteme Betrieb/Koksofen und | |||
| – | Absaugung und Reinigung von Partikel-Emissionen aus dem Koks. | |||
| Eingeführte Technologien für die Anodenproduktion in den Niederlanden: | 40–50 | 1990 in den Niederlanden realisiert. Waschen mit Kalkstein oder Petrolkoks ist eine wirksame Methode zur PAK–Verringerung; keine Erfahrungen mit Aluminium. | ||
| – | neuer Ofen mit Trockenwäscher (mit Kalkstein/Petrolkoks oder mit Aluminium); | |||
| – | Abwasserverwertung bei der Pastenanlage. | |||
| Beste verfügbare Techniken (BAT): | ||||
| – | elektrostatische | 2–5 | ||
| – | Staubabscheidung und | Regelmäßige Reinigung von Teer erforderlich. | ||
| – | thermische Nachverbrennung | 15 | Niedrigere Betriebskosten bei der autothermen Methode. | Anwendung der autothermen Betriebsweise nur bei hoher PAK-Konzentration im Abgas. |
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
63. Aluminium wird aus Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) durch Schmelzflusselektrolyse in elektrisch in Reihe geschalteten Wannen (Zellen) gewonnen. Bei den Anlagen wird je nach Anodenart zwischen vorgebrannten und Söderberg-Elektroden unterschieden.
64. Bei den Bädern mit vorgebrannter Elektrode bestehen die Anoden aus gebrannten Kohleblöcken, die nach teilweisem Abbrand ausgetauscht werden. Die Söderberg-Anoden, die aus einem Gemisch aus Petrolkoks und Steinkohlenteerpech, der als Bindemittel dient, bestehen, werden in der Zelle gebrannt.
65. Beim Söderberg-Verfahren werden sehr hohe PAK-Emissionen freigesetzt. Zu deren Eindämmung werden als Primärmaßnahmen ua. bestehende Anlagen modernisiert und Prozesse optimiert. Auf diese Weise könnten die PAK-Emissionen um 70–90% gesenkt werden. Ein Emissionsgrad von 0,015 kg B(a)P/t Al wäre erreichbar. Ein Austausch der vorhandenen Wannen mit Söderberg-Elektroden durch Wannen mit vorgebrannten Elektroden wäre nur nach einer umfassenden Neugestaltung der bestehenden Verfahren möglich, hätte jedoch eine fast vollständige Beseitigung der PAK-Emissionen zur Folge. Diese Austauschmaßnahmen sind mit sehr hohen Investitionskosten verbunden.
66. Tabelle 6 ist eine Zusammenfassung der Maßnahmen zur Begrenzung der PAK-Emissionen bei der Aluminiumproduktion.
Tabelle 6
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Austausch von Söderberg-Elektroden durch | 3–30 | Mehrkosten für Elektroden etwa 800 Mio. $ | Söderberg-Elektroden sind preisgünstiger als vorgebrannte Elektroden, weil keine Anodenbrennanlage benötigt wird. Forschungen sind im Gange, jedoch mit geringen Erwartungen. Effizienter Betrieb und Überwachung der Emissionen sind grundlegende Elemente der Emissionsbegrenzung. Durch mangelhafte Arbeitsweise könnten signifikante diffuse Emissionen entstehen. | |
| – | vorgebrannte Elektroden (Vermeidung von Pechbindemitteln); | |||
| – | inerte Anoden. | |||
| Geschlossene Vorbrennsysteme, punktuelle Tonerdezuführung und effiziente Prozesssteuerung, Abdeckungen für die gesamte Wanne mit der Möglichkeit, Luftschadstoffe auf rationelle Weise zu sammeln. | 1-5 | |||
| Beim Söderberg-Verfahren Ausstattung der Wanne mit vertikalen Kontaktbolzen und Abgassammelsystemen. | 10 | Nachrüstung der Söderberg-Technologie durch Kapselung und Modifikation der Zuführung: 10 000 bis 50 000 $ je Ofen. | Diffuse Emissionen treten auf während der Zuführung, beim Krustenbrechen und beim Heben der Eisenkontaktbolzen in eine höhere Position. | |
| Sumitomo-Technologie (Anodenbriketts für das VSS-Verfahren). | niedrig bis mittel | |||
| Gasreinigung: | ||||
| – | elektrostatische Teerfilter; | 2–5 | niedrig | Hoher Funken- und Lichtbogenbildungsgrad. |
| – | Kombination herkömmlicher elektrostatischer Teerfilter mit elektrostatischer Nassgasreinigung; | 1 | mittel | Abwasseranfall bei Nassreinigung. |
| – | thermische Nachverbrennung. | |||
| Verwendung von Teerpech mit höherem Schmelzpunkt (HSS +VSS). | hoch | mittel niedrig bis mittel | ||
| Anwendung der Trockenwäsche bei bestehenden HSS- + VSS-Anlagen. | mittel bis hoch | |||
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
67. Insbesondere bei der Verbrennung von Holz oder Kohle lassen sich PAK-Emissionen bei Öfen oder offenen Feuerstellen feststellen. Private Haushalte sind vermutlich eine signifikante Quelle von PAK-Emissionen. Zurückzuführen ist dies auf Feuerstellen und Kleinfeuerungsanlagen in Haushalten, in denen feste Brennstoffe verbrannt werden. In einigen Ländern ist Kohle der übliche Brennstoff für Öfen. Auf Grund der höheren Verbrennungstemperaturen und der einheitlicheren Brennstoffqualität von Kohle setzen Kohleöfen weniger PAK frei als Öfen mit Holzfeuerung.
68. Außerdem ist festzustellen, dass PAK-Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen durch Systeme mit optimierten Betriebsmerkmalen (zB Ausbrandgüte) wirksam begrenzt werden können. Gute Verbrennungsbedingungen erhält man bei Optimierung der Ausführung der Brennkammer und der Luftzufuhr. Es gibt verschiedene Techniken zur Optimierung der Verbrennungsbedingungen und zur Minderung der Emissionen. Verschiedene Techniken wirken sich in höchst unterschiedlichem Maße auf die Emissionen aus. So reduziert ein moderner holzbefeuerter Kessel mit Wasserspeicher entsprechend dem Stand der Technik die Emissionen im Vergleich zu einem veralteten Kessel ohne einen solchen Behälter um mehr als 90%. Ein moderner Kessel weist drei verschiedene Verbrennungszonen auf: eine Zone zur Holzvergasung, eine Gasverbrennungszone aus Keramik oder einem anderen für Temperaturen von etwa 1 000°C geeigneten Material und eine Konvektionszone. Der Konvektionsteil, in dem das Wasser die Wärme absorbiert, soll ausreichend dimensioniert sein, damit die Gastemperatur von 1 000°C auf 250°C oder darunter gesenkt werden kann. Es gibt auch verschiedene Techniken, mit denen veraltete Kessel mit Wasserspeichern, Keramikeinsätzen und Pelletbrennern nachgerüstet werden können.
69. Mit einer optimierten Ausbrandgüte lassen sich niedrige Emissionen von Kohlenmonoxid (CO), Gesamtkohlenwasserstoffen (THC) und PAK erreichen. Die Festlegung von Grenzwerten (Bauartzulassungsvorschriften) für die Emission von CO und THC wirkt sich auch auf die PAKEmissionen aus. Bei niedrigen CO- und THC-Emissionen gehen auch die PAK-Emissionen zurück. Da die PAK-Messung wesentlich teurer ist als die Messung von CO, ist es kostengünstiger, einen Grenzwert für CO und THC festzulegen. Derzeit wird an einem Vorschlag für eine CEN-Norm für kohle- und holzbefeuerte Kessel bis zu 300 kW gearbeitet (siehe Tabelle 7).
Tabelle 7
| Klasse | 3 | 2 | 1 | 3 | 2 | 1 | 3 | 2 | 1 | |
| Leistung (kW) | CO | THC | Partikel | |||||||
| Manuelle Be- schickung | 50 | 5 000 | 8 000 | 25 000 | 150 | 300 | 2 000 | 150/125 | 180/150 | 200/180 |
| 50–150 | 2 500 | 5 000 | 12 500 | 100 | 200 | 1 500 | 150/125 | 180/150 | 200/180 | |
| 150–300 | 1 200 | 2 000 | 12 500 | 100 | 200 | 1 500 | 150/125 | 180/150 | 200/180 | |
| Auto- matische Be- schickung | 50 | 3 000 | 5 000 | 15 000 | 100 | 200 | 1 750 | 150/125 | 180/150 | 200/180 |
| 50–150 | 2 500 | 4 500 | 12 500 | 80 | 150 | 1 250 | 150/125 | 180/150 | 200/180 | |
| 150–300 | 1 200 | 2 000 | 12 500 | 80 | 150 | 1 250 | 150/125 | 180/150 | 200/180 | |
Anmerkung: Emissionskonzentration in mg/m
3
bezogen auf 10% O
2
.
70. Die Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen lassen sich wie folgt reduzieren:
a) bei bestehenden Feuerungsanlagen durch öffentliche Informations- und Aufklärungsprogramme über einen ordnungsgemäßen Ofenbetrieb, den ausschließlichen Einsatz von unbehandeltem Holz, die Brennstoffaufbereitung und die richtige Trocknung von Holz wegen des Feuchtigkeitsgehalts und
b) bei neuen Feuerungsanlagen durch die Anwendung von Produktnormen gemäß CEN-Normenentwurf (und gleichwertigen Produktnormen der Vereinigten Staaten und Kanadas).
71. Zu den allgemeineren Maßnahmen für die Senkung der PAK-Emissionen gehören auch solche im Zusammenhang mit der Entwicklung zentraler Systeme für Haushalte und der Energieeinsparung, beispielsweise durch verbesserte Wärmedämmung zur Senkung des Energieverbrauchs.
72. Tabelle 8 enthält zusammenfassende Angaben hierzu.
Tabelle 8
| Mögliche Maßnahmen | Emissionsniveau (%) a ) | Geschätzte Kosten | Risiken | |
| Verwendung von Kohle und Holz in getrocknetem Zustand (unter getrocknetem Holz ist mindestens 18 bis 24 Monate abgelagertes Holz zu verstehen). | hohe Wirksamkeit | |||
| Verwendung von getrockneter Kohle. | hohe Wirksamkeit | |||
| Auslegung von Heizsystemen für feste Brennstoffe zur Schaffung optimierter Bedingungen für die vollständige Verbrennung: | 55 | mittel | Es müssen Verhandlungen mit den Ofenherstellern über die Einführung eines Zulassungsverfahren für Öfen geführt werden. | |
| – | Vergasungszone; | |||
| – | Verbrennung in Keramikumgebung; | |||
| – | wirksame Konvektionszone | |||
| Wasserspeicher. | ||||
| Technische Anleitungen für einen effizienten Betrieb. | 30–40 | niedrig | Ist eventuell auch durch intensive Aufklärungskampagnen kombiniert mit praktischen Instruktionen und Bestimmungen zur Bauartzulassung erreichbar. | |
| Öffentliches Informationsprogramm über den Einsatz von Holzöfen. | ||||
a
) Verbleibende Emissionen im Vergleich zum Betrieb ohne Reduktion.
73. Die Konservierung von Holz mit PAK-haltigen Kohleteerprodukten zählt zu den großen Quellen von PAK-Emissionen in die Luft. Die Emissionen können während der Imprägnierung des Holzes an sich, aber auch während der Lagerung, des Transports und der Verwendung des imprägnierten Holzes in die Luft freigesetzt werden.
74. Die PAK-haltigen Kohleteerprodukte mit der breitesten Verwendung sind Carbolineum und Creosot. Bei beiden handelt es sich um Kohleteerdestillate zum Schutz von Holz (Schnittholz) gegen den Befall durch biologische Schädlinge.
75. Für die Verringerung der PAK-Emissionen aus Anlagen zur Holzkonservierung und Holzlager gibt es verschiedene Möglichkeiten, die einzeln oder kombiniert eingesetzt werden können:
a) Anforderungen an die Lagerungsbedingungen zur Verhinderung der Verschmutzung des Bodens und der Oberflächengewässer durch ausgewaschene PAK und kontaminiertes Regenwasser (zB regenwasserundurchlässige Lagerplätze, Überdachung, Wiederverwendung von kontaminiertem Wasser für den Imprägnierungsprozess, Qualitätsauflagen für das hergestellte Material);
b) Maßnahmen zur Minderung atmosphärischer Emissionen von Anlagen zur Holzimprägnierung [beispielsweise soll erhitztes Holz vor dem Transport zum Lagerplatz von 90°C auf mindestens 30°C abgekühlt werden. Als beste verfügbare Technik (BAT) soll jedoch ein alternatives Verfahren, bei dem unter Druck stehender Dampf unter Vakuumbedingungen zur Imprägnierung von Holz mit Creosot verwendet wird, besonders erwähnt werden.];
c) die optimale Aufbringung von Holzschutzmittel, das für das behandelte Holzprodukt vor Ort einen angemessenen Schutz gewährleistet, kann als beste verfügbare Technik (BAT) gewertet werden, weil dadurch das Produkt weniger häufig ersetzt werden muss und somit die Emissionen aus Anlagen zur Holzimprägnierung verringert werden;
d) Verwendung von Holzschutzprodukten mit einem geringeren Gehalt an PAK, bei denen es sich um POP handelt:
– eventuelle Verwendung von modifiziertem Creosot, einer zwischen 270 und 355°C siedenden Fraktion der Destillation, die sowohl die Emission der stärker flüchtigen PAK als auch die Emission der schwerer flüchtigen, stärker toxischen PAK verringert;
– die Vermeidung des Einsatzes von Carbolineum würde ebenfalls die PAK-Emissionen reduzieren;
e) Bewertung und danach gegebenenfalls Verwendung von Alternativen, wie diejenigen in Tabelle 9, sodass der Einsatz von PAK-basierten Produkten auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann.
76. Die Verbrennung von imprägniertem Holz setzt PAK und andere schädliche Stoffe frei. Erfolgt dennoch eine Verbrennung, soll dies in Anlagen geschehen, die mit geeigneten Techniken zur Emissionsminderung ausgestattet sind.
Tabelle 9
| Mögliche Maßnahmen | Risiken | |||
| Verwendung alternativer Materialien im Bauwesen | Es sind andere Umweltschutzprobleme zu bewerten: wie: | |||
| – | auf nachhaltige Weise produziertes Hartholz (Flussufer, Zäune, Tore); | – | Verfügbarkeit von auf geeignetem Wege produziertem Holz; | |
| – | Kunststoffe (Pfähle im Gartenbau); | – | durch die Herstellung und Entsorgung von Kunststoffen, insbesondere PVC, verursachte Emissionen. | |
| – | Beton (Eisenbahnschwellen); | |||
| – | Ersatz künstlicher Konstruktionen durch natürliche (Flussufer, Zäune usw.); | |||
| – | Verwendung von unbehandeltem Holz. | |||
| Verschiedene alternative Holzschutzverfahren, bei denen keine Imprägnierung mit Produkten auf PAK-Basis erfolgt, befinden sich in der Entwicklung. | ||||
Keine Verweise gefunden
Rückverweise
