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Schallpegeluebermittlungen zukuenftiger Strahlenantriebe und Untersuchungen ueber die Minderung des Abgaslaerms von Zweistromtriebwerken

Schmelzreaktor zur Aufarbeitung industrieller Reststoffe mit niedrigem Zinkgehalt

In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.

Verminderung geruchsintensiver und alkoholhaltiger Abgasemissionen aus der Herstellung von Keramikformen einer Feingiesserei durch Biofilter

Bei der Herstellung keramischer Formen werden beim Tauchen der Modelle zur Aushaertung alkoholhaltige Bindemittel eingesetzt, die im Verlauf des Haerteprozesses verdampfen. Die dabei entstehende Abluft enthaelt Ethanolkonzentrationen. Weitere organische Abgasbestandteile fuehren zur Geruchsbelastung. In einem Biofilter, der als Etagenfilter in Modulbauweise 166 m3= 3000 m3 Luft/h dividiert durch 180 m3 Filtermaterial errichtet und fuer eine spezifische Belastung von m3 Abgas pro Stunde und m3 Filtervolumen ausgelegt wird, sollen 30.000 m3 Abluft pro Stunde gereinigt werden. Das Filtermaterial besteht aus einem biologisch aktivem Kompost-Gemisch.

Effizienzsteigerung biologischer Abluftbehandlungsverfahren durch Kombination mit alternativen Verfahren zur Abluftreinigung von biologischen Abfallbehandlungsanlagen sowie mechanisch-biologischen Restabfallbehandlungsanlagen

Abluftemissionen von biologischen Abfallbehandlungsanlagen zum Zweck der Komposterzeugung werden über die TA Luft geregelt. Dabei hat sich die Kombination aus Wäscher und Biofilter zur Abluftbehandlung mit dem Ziel der Staubabscheidung und Geruchsminderung weitgehend bewährt. Hauptsächliches Augenmerk liegt dabei auf der Begrenzung von Geruchsemissionen. Neben Anforderungen an die Begrenzung von geruchsintensiven Stoffen wird die effektive Reduktion aller kritischen organischen Stoffe der Klassen 1 und 2 nach Nr. 3.1.7 TA Luft zur Einhaltung der festgeschriebenen Grenzwerte gefordert. Bei der mechanisch-biologischen Behandlung von Siedlungsabfällen hat sich in Untersuchungen und Praxiserfahrungen der letzten Jahre gezeigt, dass der Biofilter nicht ausreicht, um die Abluft zu reinigen und die Anforderungen der TA Luft an eine effektive Reduktion aller kritischen organischen Stoffe der Klassen 1 und 2 zu erfüllen. Mit in Kraft treten der 30. BImSchV sind für mechanisch-biologische Restabfallbehandlungsanlagen weitergehende bzw. alternative Abluftreinigungsverfahren notwendig, so dass sich ein neuer Stand der Technik auf dem Gebiet der Abluftreinigung abzeichnen wird. Untersucht werden alternative Abluftreinigungsverfahren zur Behandlung der Emissionen von biologischen Abfallbehandlungsverfahren sowie mechanisch-biologische Restabfallbehandlungsverfahren. Das Projekt wird in Kooperation mit einem Industriepartner durchgeführt. Neben der Bilanzierung der quantitativen Emissionen sollen deren potenzielle Umweltauswirkungen auf Basis einer ökobilanziellen Abschätzung ermittelt werden, um die unterschiedlichen Systeme miteinander vergleichen zu können.

Modellhafter Einsatz von 'gasbetriebenen Fahrzeugen'

Verminderung von schwermetallhaltigen Emissionen durch Gewebefilter der Herstellung von Leuchtstoffen. Der bei der Herstellung von Leuchtstoffen entstehende Abgasstrom, der Antimonverbindungen, anorganische Chlor- und Fluorsalze, Salzsaeure und Ammoniak enthaelt, wird ueber Materialabscheider zur Staubrueckgewinnung durch Abgassammelleitungen erfasst und zur Staubentfernung in Materialabscheider geleitet. Bedingt durch die verschiedenartige chemische Belastung der Abgase sowie durch die Tatsache, dass die Antimonverbindungen aufgrund ihrer hohen Fluechtigkeit durch das Filter sublimieren, ist eine Chemisorption vorgesehen. Als Additiv soll Calciumhydroxid eingesetzt werden. In einer zentralen Gewebefilteranlage werden die schwermetallhaltigen Abgase auf einen Reststaubgehalt von max. 2 mg/m3 gereinigt. Das Abgasreinigungskonzept fuehrt gleichzeitig zu einer Verminderung der Abluftmenge um mehr als 50 Prozent. Ausserdem werden Staubmessgeraete mit optischer und akustischer Alarmgabe eingebaut.

Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC)

<p>Der Ausstoß flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan konnte zwischen 1990 und 2023 um über 75 % gesenkt werden.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Von 1990 bis 2023 konnten die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠-Emissionen von 3,9 Millionen Tonnen (Mio. t) auf knapp unter 1 Mio. t gesenkt und somit um 75,3 % zurückgeführt werden (siehe Abb. „Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC) nach Quellkategorien“). Der Rückgang lässt sich in erster Linie mit der Entwicklung der Emissionen aus dem Straßenverkehr sowie bei den Lösemittelanwendungen im industriellen und gewerblichen Bereich erklären.</p><p>Entwicklungen im Verkehrssektor</p><p>Die Emissionen aus Antrieb und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verdunstung#alphabar">Verdunstung</a>⁠ (nur Ottokraftstoff) im Straßenverkehr wurden von 1,5 Millionen Tonnen (Mio. t) (1990) auf knapp 83.500 Tonnen (Tsd. t) (2023) gemindert. Durch die Einführung und Weiterentwicklung geregelter Katalysatoren und die Verringerung der Zahl der Zweitakt-Fahrzeuge in den neuen Ländern ist der Anteil der Emissionen des Straßenverkehrs von 39 % im Jahr 1990 auf unter 9 % im Jahr 2023 gesunken.</p><p>Die Menge der durch Verdunstung aus den Fahrzeugtanks freigesetzten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠ nahm – parallel zur Menge der verbrauchsbedingten Emissionen – zwischen 1990 und 2023 um fast 90 % ab. Ihr Anteil an den Emissionen des Straßenverkehrs stieg dabei von 13,9 auf 30,7 %. Gegenüber den deutschen NMVOC-Gesamtemissionen schrumpfte der Anteil fahrzeugseitiger verdunstungsbedingter Emissionen von rund 5,4 auf 2,5 %.</p><p>Die Verteilungsverluste von Kraftstoffen sanken - insbesondere durch die fortschreitende Ausstattung der Tankstellen mit Gaspendel- und Gasrückführungssystemen - von 87,8 auf rund 15,8 Tsd. t. Der Anteil der Verteilungsverluste an den NMVOC-Gesamtemissionen sank damit von rund 2,3 % im Jahr 1990 auf knapp 1,6 % im Jahr 2023.</p><p>Entwicklung in Industrie und Gewerbe</p><p>Die unter den Industrieprozessen berichteten Lösemittelanwendungen dominieren die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠-Emissionen in Deutschland. Die NMVOC-Emissionen durch die Verwendung von Lacken und Reinigungsmitteln konnten zwar mit geringerem Lösemittelgehalt beziehungsweise durch die teilweise Umstellung auf wasserbasierende Systeme vor allem in Lackierereien, Druckereien und Metallbe- und verarbeitenden Betrieben seit 1990 mehr als halbiert werden. Auch Maßnahmen zur Abgasbehandlung in der industriellen Fertigung und Änderungen in der Produktzusammensetzung beispielsweise von Klebstoffen und Beschichtungen trugen zu einer großen Abnahme der NMVOC-Emissionen bei.</p><p>Die Emissionen der gesamten industriellen Produktionsprozesse und Produktanwendungen sank in den letzten Jahren auf 0,48 Mio. t, was einer Abnahme um mehr als 60 % im Vergleich zu 1990 entspricht. Der Anteil an den NMVOC-Gesamtemissionen stieg dagegen von 1990 (33 %) bis 2023 (50 %) erheblich (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</p><p>Entwicklung in der Landwirtschaft</p><p>Die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠-Emissionen aus der Landwirtschaft stammen zu fast 97 % aus dem Wirtschaftsdünger-management (vornehmlich aus der Rinderhaltung) und werden in ihrer Dynamik maßgeblich durch die Entwicklung der Tierzahlen beeinflusst. Der verbleibende Rest wird von Getreidepflanzen emittiert.</p><p>Die Emissionen sind zwischen 1990 und dem Jahr 2006 von ca. 0,42 Mio. t auf 0,33 Mio. t gesunken, stiegen anschließend bis 2014 wieder leicht an und sanken dann bis zum Jahr 2023 deutlich unter das Niveau von 2006. Im Jahr 2023 betrugen die NMVOC-Emissionen aus der Landwirtschaft wieder 0,30 Mio. t, eine Reduktion um fast 29&nbsp;% seit 1990. Da die anderen großen NMVOC-Quellen deutlich stärker zurückgegangen sind, stieg der Anteil der Landwirtschaft an den Gesamtemissionen dennoch von rund 11 % in 1990 auf 31 % im Jahr 2023.</p><p>Wirkung von flüchtigen organischen Substanzen</p><p>Flüchtige organische Substanzen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=VOC#alphabar">VOC</a>⁠) umfassen eine Vielzahl von Stoffen, deren Molekülstruktur auf einem Kohlenstoffgrundgerüst aufbaut. Sie können die unterschiedlichsten Einwirkungen auf die Umwelt haben, etwa großräumig über die Bildung von Photooxidantien, lokal als Geruchsbelästigung oder sogar als krebserregende Substanzen (zum Beispiel Benzol). Allein aus der Gesamtemission kann daher nicht auf das Wirkungspotenzial geschlossen werden. Die Gesamtmenge der Emissionen ist jedoch in Hinblick auf die Rolle der VOC als Vorläufer sekundärer Luftverunreinigungen von Bedeutung: zusammen mit Stickstoffoxiden führen sie zur Bildung von bodennahem Ozon, zum Beispiel „Sommersmog“ (siehe<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/ozon-belastung">„Ozon-Belastung“</a>).</p><p>Verursacher</p><p>Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠) entstanden noch 1990 zu mehr als der Hälfte bei unvollständig ablaufenden Verbrennungsvorgängen, wovon wiederum gut zwei Drittel auf Kraftfahrzeuge entfielen. Neben dem Ausstoß von Abgasen stammen aus dem Verkehr auch Emissionen durch ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verdunstung#alphabar">Verdunstung</a>⁠ am Fahrzeug bei der Tankbelüftung, durch Undichtigkeiten (vor allem am Vergaser) sowie bei der Verteilung des leichtflüchtigen Ottokraftstoffes (Lagerung, Umschlag und Betankung). Bis heute ist der Anteil der verbrennungsbedingten Emissionen am Gesamtausstoß auf gut 16 % zurückgegangen. Auch bei industriellen Produktionsprozessen, dem Einsatz von Dünger in der Landwirtschaft und von Schmierstoffen sowie durch Kleinfeuerungsanlagen kommt es zu nennenswerten Emissionen. Größere Kraftwerksanlagen und Industriefeuerungen setzen hingegen nur sehr wenig NMVOC frei.</p><p>Die mit Abstand wichtigste Quellkategorie ist heute jedoch, bedingt durch den starken Rückgang der verkehrsbedingten Emissionen, die Verwendung von Lösemitteln und lösemittelhaltigen Produkten.</p><p>Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse</p><p>Im<a href="https://unece.org/environment/news/revision-gothenburg-protocol-under-unece-air-convention-will-strengthen-efforts">Göteborg-Protokoll</a>zur ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠-Luftreinhaltekonvention und in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NEC-Richtlinie#alphabar">NEC-Richtlinie</a>⁠ (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) der EU wird festgelegt, dass die jährlichen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠-Emissionen ab 2020 um 13 % niedriger sein müssen als 2005. Dieses Ziel wird für alle Jahre ab 2020 eingehalten.</p><p>Auf EU-Ebene legt die NEC-Richtlinie (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) auch fest, dass die jährlichen Emissionen ab 2030 28 % niedriger als im Jahr 2005 sein sollen. Auch dieses Ziel ist bereits erreicht.</p>

Schadstoffausbreitung in der Atmosphaere: Anwendung der Laseroptik

Problemfeld: Anwendung der Laseroptik im GKSS-Forschungszentrum bilden Fernmessverfahren zur Bestimmung von Luftverunreinigungen. Aufgabenstellung: Zwei Aufbauten sind gegenwaertig im Einsatz. Einer ist fuer die Bestimmung von SO2 und Stickstoffoxid ausgelegt, der andere gestaltet die Fernmessung von Chlorkohlenwasserstoff. Sie dienen zum einen zur Ueberwachung des Luftraums Hamburgs, zum anderen zur Messung von Abgasfahnen von Verbrennungsschiffen.

Transformation von partikelförmigen Kraftfahrzeugemissionen und deren Vorläufern im Nahfeld der Quelle

Es soll die Verdünnung des Abgases von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr und besonders die dabei erfolgende Transformation der Aerosolpartikel unter atmosphärischen Bedingungen untersucht werden. Um dieses Ziel zu realisieren, wird ein Kofferanhänger mit den notwendigen Messgeräten ausgestattet und von den zu untersuchenden Fahrzeugen gezogen. Der Aerosoleinlass an diesem Anhänger wird variabel angebracht sein, um Messungen in verschiedenen Abständen vom Auspuffrohr zu ermöglichen. Ziel ist es, gemessene Unterschiede zwischen Immissions- und Emissionsmessungen zu quantifizieren und damit beobachtete Differenzen zwischen Messungen am Motorprüfstand und solchen an einem Standort an der Straße soweit wie möglich zu erklären. Weiterhin soll der Einfluss der äußeren Bedingungen, wie meteorologische Parameter (Temperatur, relative Feuchte, etc.) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges quantifiziert werden. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei auch die Charakterisierung der Mischungs- und Verdünnungsprozesse zwischen Auspuff und Probennahme. Diese soll mit zeitlich hochaufgelösten Messungen von Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchte der Luft realisiert werden. Zusätzlich zu diesen experimentellen Arbeiten soll, wenn sinnvoll, im weiteren Verlauf des Projektes die Transformation der Partikel mit einem Modell simuliert werden.

Minimierung von Methanemissionen bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern

Unbehandelt gelagerte Gülle verursacht hohe Methanemissionen, höher als beispielsweise Gärreste aus der anaeroben Güllevergärung . Obwohl verstärkt Anreize geschaffen wurden, Wirtschaftsdünger einer anaeroben Vergärung zuzuführen und über diesen Weg die Emissionen zu senken, ist die Vergärung von Gülle nicht für alle Standorte ökonomisch realisierbar. Die fehlende Wirtschaftlichkeit der vorhandenen Förderungen zeigt sich in dem sehr verhaltenen Zubau in der Klasse der kleinen Anlagen ('75 kW'). Daher sind kostengünstige alternative Lösungen zu entwickeln. Das im Vorhaben zu untersuchende Konzept beinhaltet eine Fassung der entstehenden Emissionen und eine Oxidation des enthaltenen Methans. Die geringen und saisonal stark schwankenden Volumenströme mit teilweise niedrigen Methankonzentrationen stehen einer wirtschaftlichen energetischen Nutzung entgegen. Aus anderen Branchen sind verschiedene Technologien bekannt, die für die Behandlung von schwach methanhaltigen Gasen geeignet sind. Eine Übertragung dieser Technologien auf die Nachbehandlung von Abgasen aus der Güllelagerung erfordert jedoch detaillierte Daten bezüglich Menge und Qualität der Abgase und vor allem zum zeitlichen Verlauf dieser Größen. Das hier beschriebene Vorhaben hat zum Ziel, Emissionen aus Güllelagern unter Praxisbedingungen über mindestens einen kompletten Jahreszyklus zu ermitteln und mögliche Technologien für die Nachbehandlung der Abgase hinsichtlich der Kosten, der energetischen Effizienz, der Leistungsfähigkeit, der Emissionsminderung und den vorhandenen Betriebserfahrungen zu bewerten. Aufbauend darauf soll die Funktionalität geeigneter Technologien praktisch (biologischer Methanoxidationsfilter) und in Form einer Simulation (RTO) demonstriert werden.

Auswertung vorhandenen Datenmaterials ueber Art und Umfang bestimmter Abgasemissionen und ueber Geraeuschemissionen von Kraftfahrzeugen

Auswertung vorhandenen Datenmaterials ueber Art und Umfang der Abgas- und Geraeuschemissionen von Kraftfahrzeugen. Bei der Genehmigung von Kraftfahrzeugtypen fallen Daten ueber Art und Umfang bestimmter Abgasemissionen und Geraeuschemissionen von Kraftfahrzeugen an, wobei die Daten ueber die Abgasbestandteile und Geraeuschwerte auf Datentraeger uebernommen werden und fuer eine Auswertung zur Verfuegung stehen. Die Auswertung und Aufbereitung vorhandenen Datenmaterials erfolgt mit Ruecksicht auf die zur Verfuegung stehenden Mittel nur in begrenztem Rahmen.

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