Thermisches Oxidationsverfahren

Kopfschmerzen, Schwindelgefühl, Benommenheit – dies sind nur einige der Auswirkungen, die flüchtige organische Verbindungen (volatile organic compounds, kurz VOCs) auf den menschlichen Körper haben können. Auch für die Umwelt sind sie schädlich. Denn sie sind Vorläuferstoffe für die Bildung von Ozon und begünstigen somit die globale Erwärmung.

Daher hat die EU bereits im Jahr 2001 eine Richtlinie zur Begrenzung der VOC-Emissionen (die sog. VOC-Richtlinie) erlassen. In der VOC-Richtlinie von 2001 sind die zulässigen Grenzwerte für Emissionen von organischen Lösemitteln genau definiert. Sie liegen in einigen Bereichen so niedrig, dass Firmen zum Reinigen ihrer Abluft effiziente Abscheidesysteme besonders für kleine Konzentrationen benötigen. Beispielsweise kommen in der Farben-, Druck-, der pharmazeutischen und chemischen Industrie VOC-Emissionen von unter 0,5g/Nm3 vor, die dennoch außerhalb der Grenzwerte liegen. Dabei können bei ein- und demselben Verfahren gelegentlich auch größere Mengen auftreten, die es ebenso zu bewältigen gilt. Dabei sollte aus Kostengründen möglichst nur eine einzelne Anlage die unterschiedlichen Konzentrationen bewältigen können.
Treten VOCs in großen Mengen auf, werden sie meist verbrannt, da dies die günstigste Variante ist, um eine Reihe von Schadstoffen zu erfassen. In Anlagen, die VOCs in kleineren Mengen verarbeiten müssen, läuft die Verbrennung jedoch nur unter Zufuhr von Unterstützungsenergie ab, was zu einem erhöhten Kostenaufwand führt. Die auf lange Sicht gesehen wirtschaftlichere Variante ist der Einsatz von Verfahren, die auf einer Kombination von Adsorption und katalytischer Verbrennung beruhen.

Kleinstkonzentrationen in containergroßen Verbrennungsanlagen

Häufig sind diese Systeme kompakt konstruiert, so dass sie einfach zu transportieren und schnell durch Anschluss an eine Gasleitung, eine Druckluftleitung und das Stromnetz in die bestehenden Anlagen integriert werden können. Ein solches System findet beispielsweise in einem Frachtcontainer Platz und kann bis zu 30000m3 Abgas pro Stunde behandeln. Dabei werden die Gase zunächst durch einen Partikelfilter geleitet, der das adsorbierende Material schützen soll. Anschließend strömt die vorfiltrierte Luft durch einen rotierenden Zylinder, der aus sechs Sektoren besteht. Diese sind mit einem Adsorptionsmittel (Aktivkohle oder Zeolith) bestückt, das durch verschiedene Porengrößen für unterschiedliche Kohlenwasserstoffe geeignet ist.

Von den sechs Kammern befinden sich jeweils vier in der Adsorptionsphase, während die beiden anderen in der Regenerations- beziehungsweise der Kühlungsphase sind. Haben die VOC-Konzentrationen in einem Sektor ihren Maximalwert erreicht, rotiert der Zylinder, und der entsprechende Sektor wird vom Adsorptionsbereich in den Desorptionsbereich gedreht. Dort werden die hochkonzentrierten Emissionen in einen speziellen Apparat geleitet, der mit einem Edelmetallkatalysator gefüllt ist, und in diesem anschließend verbrannt.
Der Katalysator besitzt eine geometrische Struktur und seine spezifische Oberfläche ist tolerant gegenüber Katalysatorgiften. Nach der Verbrennung sind die Emissionen auf einem Niveau, das der EU-Richtlinie entspricht, und können abgeleitet werden. Die Wärme, die bei der Verbrennung im Katalysator entsteht und bei einer Temperatur von etwa 300 bis 350°C liegt, wird in der Anlage durch Wärmeübertrager abgeleitet und zum Vorwärmen des eingehenden VOC-Gases genutzt. Die Anlage benötigt daher einzig zum Starten des Regenerationsprozesses Unterstützungsenergie. So sollen auf lange Sicht Kosten gespart werden.[TW]