Messmethodensammlung Feinstaub: Methodenvorschlag zur Feinstauberfassung an Feuerungsanlagen für feste biogene Brennstoffe

Bereits lange vor der Debatte über den Umbau der Energieversorgung, hin zu mehr erneuerbaren Energien, wurde Holz für die Erzeugung von Wärme verwendet. Gegenwärtig werden knapp drei Viertel aller aus Erneuerbaren Energien bereitgestellten Wärme durch feste biogene Brennstoffe gedeckt (Musiol et al., 2012). Der überwiegende Teil (knapp die Hälfte) kommt dabei aus kleinen Holzfeuerungsanlagen. Die Verbrennung von Holz und anderen festen Brennstoffen biogener Herkunft trägt damit zu einem sehr großen Teil dazu bei, dass die von den Menschen benötigte Energie aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird. Die von der Bundesregierung verfolgten Klimaschutzziele sind auch deshalb, ohne die Verbrennung von Holz in Kleinfeuerungsanlagen nicht erreichbar. Die aktuelle Forschung zeigt allerdings auch, dass die Verbrennung von Holz in Kleinfeuerungsanlagen nennenswerte Emissionen, vor allem auch Feinstaubemissionen, verursacht und so maßgeblich zur Luftbelastung beiträgt (Birmili et al., 2008; Hausmann, 2010; Struschka et al., 2008). Die in der Luft verteilten Feinstäube können sich dabei auf sehr unterschiedliche Weise negativ auswirken. Es können sich bestimmte Komponenten, auf Grund ihrer chemisch-physikalischen Eigenschaften in der Luft anreichern. Die Gefahr diesen Komponenten ausgesetzt zu sein, erhöht unter anderem das Risiko für Atemwegserkrankungen (Dockery et al., 1993). Daher ist eines der Ziele des Förderprogramms zur Optimierung der energetischen Biomassenutzung des BMU, den vermeintlichen Zielkonflikt zwischen Klimaschutz bzw. Treibhausgasminderung und der Luftreinhaltung durch Projekte zur Minderung von schädlichen Emissionen zu lösen. Dieses Spannungsfeld aus Luftreinhaltung und Ausbau der thermochemischen Biomassekonversion wurde bereits in der Vergangenheit erkannt und es wurden erste Ansätze zur Emissionsminderung aufgezeigt (Lenz et al., 2010). Im Förderprogramm werden nun gezielt innovative Ansätze zur Emissionsminderung entwickelt. Allen diesbezüglich bearbeiteten Projekten ist gemein, dass Emissionen gemessen werden müssen. Dies betrifft neben den gasförmigen Emissionen insbesondere eben auch die Feinstaubemissionen. Hierbei gibt es in der Praxis eine Reihe unterschiedlicher Randbedingungen, die einen Einfluss auf das Messergebnis haben und die Vergleichbarkeit der Ergebnisse einschränken können (Typenprüfungen, Labormessungen, Feldmessungen, Schornsteinfegermessungen usw.). Auch die verwendeten Messgeräte und die eingesetzten Messprozeduren unterscheiden sich teilweise deutlich voneinander. Dass das Messen von Staubpartikeln und insbesondere die Beurteilung der Wirkung, die diese Stäube auf den Menschen und die Umwelt ausüben keine leichte Aufgabe ist zeigen regelmäßig vorgestellte Studien (Mudgal & Turbé, 2009; Orthen et al., 2007; Rödelsperger et al., 2009; UBA, 2008; Wiedensohler et al., 2012). Mit der Novellierung der 1. BImSchV im Jahr 2010 wurden die Emissionsanforderungen, die an kleine Holzfeuerungsanlagen gestellt werden, verschärft. Die Untersuchung und Einführung neuer und vor allem präziser Messverfahren gewinnt seit dem kontinuierlich an Bedeutung. Vor allem für die Weiterentwicklung von Feuerungstechniken mit außerordentlich niedrigen Staubemissionen ist der Einsatz von hochauflösender Messtechnik erforderlich. Die etablierte zeitlich aufwendige gravimetrische Bestimmung von Staubkonzentrationen ist hierbei nicht immer ausreichend. Die zeitaufgelöste Bestimmung der Staubkonzentrationen z. B. durch Zählung von einzelnen Partikeln rückt in den Fokus des Interesses. Verschiedene Anbieter vertreiben Geräte, die auf den ersten Blick verlässliche Messwerte generieren, die aber im Vergleich der Geräte untereinander erhebliche Abweichungen offenbaren. Zudem zeigen die Erkenntnisse der letzten Jahre, dass sich gerade Aerosole aus einer unvollständigen Verbrennung fester Biomasse, abhängig von den Umgebungsbedingungen, erheblich verändern können. Neben diesen eher akademisch-wissenschaftlichen Herausforderungen weist der Alltag der Staubmessung im Labor, aber insbesondere auch im Feld zusätzliche – häufig nicht unerhebliche – Herausforderungen auf, die eine Vergleichbarkeit der Messwerte zwischen verschiedenen Projekten weiter erschweren. Insofern erscheint es als eine der wesentlichen Herausforderungen eines Begleitprogramms für Projekte zur Minderung von Staubemissionen diese Zielgröße so gut es möglich ist unter vergleichbaren, reproduzierbaren und allgemein anerkannten Methoden zu ermitteln – dies insbesondere auch in dem Kontext zunehmender europäischer Bemühungen, vereinheitlichte Messverfahren festzulegen