Additive sind chemische Zusätze, die in geringen Konzentrationen dosiert einem Produkt Eigenschaften verleihen sollen, die aus regulatorischen, ökologischen oder anwendungstechnischen Gründen als notwendig oder sinnvoll erachtet werden. In der Mineralölindustrie werden solche Zusätze seit über einhundert Jahren eingesetzt. Die Vielfalt der Produkte hat sich über die Jahre durch fortlaufende Anpassung an umweltrelevante und technische Entwicklungen immer weiter vergrößert und stellt heute auch wirtschaftlich eine signifikante Komponente bei der Formulierung moderner Kraft- und Brennstoffe dar. Diese Studie soll den Markt der Kraftstoffadditivierung im Bereich der Straßenverkehrsanwendung und die Additive hinsichtlich ihrer Wirkung auf Emissionen, Abgasnachbehandlungssysteme, Umwelt und Gesundheit beleuchten sowie anwendungstechnisch zumindest einige der im Bericht getroffenen Aussagen anhand von Messungen an einem Referenzmotor überprüfen. Veröffentlicht in Texte | 03/2022.
Der derzeitige Umweltzustand der deutschen Küstengewässer ist mäßig bis schlecht. Die belasteten Abwässer bedeuten einen zusätzlichen Stressfaktor für die marinen Organismen in Nord- und Ostsee und den angrenzenden von Seeschiffen befahrenen Flussgebieten. Grundsätzlich ist die Nutzung sauberer flüssiger (Diesel) oder gasförmiger ( LNG ) Kraftstoffe einer Abgasnachbehandlung zur Schwefelreduktion vorzuziehen. Auf Grundlage rechtlicher und steuerungspolitischer Erwägungen erscheinen nach derzeitigem Kenntnisstand Einleitungsbeschränkungen von Scrubber-Abwässern grundsätzlich am besten geeignet, um potenzielle Schäden aus dem Einsatz von Scrubbern abzuwenden. Veröffentlicht in Texte | 83/2014.
Die Europäische Kommission hat im September 2016 einen Informationsaustausch mit den Mitglied-staaten sowie den Industrie- und Umweltverbänden über die besten verfügbaren Techniken zur Ab-gasbehandlung in der chemischen Industrie begonnen. Ziel des Informationsaustausches ist die Erar-beitung eines prozessübergreifenden BVT-Merkblattes zur Abgasbehandlung in der chemischen In-dustrie, auf Englisch ćBREF on Common Waste Gas Treatment in the Chemical Sector̮ (WGC BREF). Mit diesem Forschungsbericht trägt das Umweltbundesamt zum Informationsaustausch bei. Ziel des Vorhabens war es, luftseitige Emissionswerte aus den Anlagen der chemischen Industrie in Deutsch-land zu ermitteln und in Verbindung mit der eingesetzten Minderungstechnik zu bewerten. Der vorlie-gende Bericht analysiert 2.972 Messungen aus 1.209 Emissionsquellen der chemischen Industrie. Dazu wurden 550 Messberichte zu Einzelmessungen erhoben und ausgewertet, so dass etwa jede vierte der rund 2000 Anlagen der chemischen Industrie im Bericht ausgewertet wird. Die Messungen stammen überwiegend aus den Jahren 2012 bis 2015. Es wurden Mittelwerte ausgewertet, die meis-tens auf drei Einzelmessungen beruhen und in der Regel nacheinander am selben Tag unter normalen Betriebsbedingungen im Zustand der höchsten Emissionen durchgeführt wurden. Messberichte zu wiederkehrenden Kurzzeitmessungen beinhalten Informationen zum Kontext der Messung, z.B. zum Abgasreinigungssystem, den angeschlossenen Prozessen und teilweise zu eingesetzten Stoffen. Infor-mationen zu kontinuierlichen Messungen wurden in diesem Projekt nicht erhoben und betrachtet. Das Projekt ermittelte folgende Umweltindikatoren als wesentlich für die chemische Industrie, da sie bei Anwendung von besten verfügbaren Techniken ein europaweites Minderungspotenzial aufweisen: Table 2: Wesentliche Umweltindikatoren der chemischen Industrie Charakter Parameter Summenparameter Staub, TOC, NOx, SOx, PCDD/F, weitere CMR-Stoffe, halogenierte nicht als CMR eingestufte Stoffe, besonders schädliche organische Stoffe, Metalle (drei Klassen) Einzelsubstanzen Ammoniak, Chlorwasserstoff, Chlor, Fluorwasserstoff, Bromwasserstoff, Methanol, Toluol, Benzol, Formaldehyd, Essigsäure, Ethylenoxid, Chlormethan, Propylenoxid, Vinylchlorid, Phenol, Dichlorethan. Die Auswertung zeigte, dass Konzentrationswerte stets zusammen mit dem Massenstrom betrachtet werden sollten. Erhöhte Konzentrationen können geringe Umweltauswirkungen haben, wenn sie mit geringen Abgasvolumina verbunden sind und somit nur kleine Massenströme verursachen. Bei der Festlegung von maximalen Massenströmen als Alternative zu maximalen Konzentrationswerten müs-sen jedoch der Arbeitsschutz und der Schutz der Nachbarschaft mit berücksichtigt werden. Im Ergebnis zeigt die Studie, dass Gewebefilter im Allgemeinen mittlere Staubkonzentrationen unter 5 mg/Nm3 erreichen. Wäscher bewirken i.A. Staubkonzentrationen < 10 mg/Nm3. Wenn keine Abgas-reinigung für Staubemissionen installiert war, lagen mittlere Massenströme unter 150 g/h. Für die Emissionen von Gesamt-C zeigt die Studie, dass mit thermischer Oxidation (TNV, RNV) im Allgemeinen mittlere Konzentrationswerte unter 5 mgC/Nm3 erreicht werden. Wäscher erreichen im Allgemeinen mittlere Werte unter 40 mgC/Nm3. Wenn keine Abgasreinigung für Gesamt-C installiert war, lagen die Massenströme unter 150 g/h. Emissionen von CMR-Einzelstoffen lagen i. A. unter 0,5 mg/Nm3. Für Stickstoffoxid-Emissionen lagen nur wenige Werte nach SCR-Anlagen vor, deren Konzentrations-mittelwerte lagen unter 80 mg/Nm3. NOx-Werte nach thermischen Abgasreinigungen betragen 100 mg/Nm3; gleichzeitig sind CO-Konzentrationen < 60 mg/Nm3 und Gesamt-C-Konzentrationen < 5 mgC/Nm3 erreichbar. Der Ammoniak-Schlupf lässt sich im Allgemeinen auf 3 mg/Nm3 begrenzen. Der Bericht diskutiert alle in Tabelle 2 genannten Emissionswerte. Zusätzlich zu den mit einer Abgas-reinigungstechnik erreichbaren Konzentrationswerten werden Massenstromschwellen vorgeschlagen. Quelle: Forschungsbericht
Bei der Aufstellung eines Luftreinhalteplanes kommt der emissionsseitigen Verursacheranalyse eine besondere Bedeutung zu. Insbesondere in Anrainerstädten zu Flüssen mit großem Schifffahrtsaufkommen sind die Schiffsantriebe als Emittenten näher zu untersuchen. Neben der Güterschifffahrt sind auch Fahrgastschiffe (FGS) an den Emissionen beteiligt. Durch die hohe Lebensdauer von Schiffen sind auch häufig die Antriebsmotoren älteren Baujahres. Sie werden üblicherweise nach entsprechender Laufleistung technisch überholt und wieder eingesetzt. Die Nachrüstung mit Abgasnachbehandlungssystemen kann in dieser Situation eine vielversprechende Maßnahme zur Senkung der Emissionen aus Schiffsantrieben sein. Das hier beschriebene Projekt soll zum einen die Realemissionen des Fahrgastschiffes »Jan von Werth« im derzeitigen Zustand aufzeigen und anschließend, nach erfolgter Nachrüstung, die Abgasemissionen bei Verwendung moderner Abgasnachbehandlungsverfahren ermitteln. Das Demonstrationsprojekt soll aufzeigen, inwieweit Nachrüstmaßnahmen an Schiffen helfen können, die Schadstoffbelastungen in flussnahen Anrainerstädten zu reduzieren.
Eine der möglichen Maßnahmen in Luftreinhalteplänen zur Verbesserung der Immissionsbelastungen in hoch belasteten Innenstädten ist eine vorzeitige Umrüstung der Busflotten auf verschärfte Abgasnormen. Im Auftrag des LANUV NRW wurde ein Projekt durchgeführt, welches die Umrüstung zweier Busse bei der Rheinbahn in Düsseldorf mit einer Abgasnachbehandlung auf Basis einer Niederdruck-Abgasrückführung zum Thema hatte ( LANUV-Fachbericht 14 ). Um die Kenntnisse um ein weiteres Nachrüstsystem zu erweitern und um die besondere Situation bei der Hagener Straßenbahn, die ihre Busse mit Biodiesel betreibt, zu berücksichtigen, wurde ein weiteres Projekt in Hagen veranlasst. Hier wurde die Nachrüstung eines Gelenkbusses mit einem Abgasnachbehandlungssystem auf Basis eines SCR-Systems (Selectiv Catalytic Reduction) kombiniert mit einen CRT Partikelfilter (Continously Regenerating Trap) untersucht. Um speziell die Bedingungen des Busbetriebes in Hagen darzustellen, war ein Ziel die Entwicklung eines Fahrzyklus (»Hagener Zyklus«), der für eine Stadt mit den topographischen und verkehrstechnischen Bedingungen, die man in Hagen vorfindet, repräsentativ ist, um die Möglichkeit zu eröffnen, vergleichende Untersuchungen auf einem Motorprüfstand durchzuführen.
Der Luftreinhalteplan für Düsseldorf-Südliche Innenstadt sieht unter den zahlreichen Maßnahmen zur Reduzierung der NO2-Belastung auch die schrittweise Umstellung der gesamten Busflotte der Rheinbahn auf emissionsarme Antriebsarten vor. Dies soll durch Neubeschaffung von modernen Bussen und durch Umrüstung der vorhandenen Busse auf fortschrittliche Abgasnachbehandlungssysteme erfolgen. Der vorliegende Fachbericht ist der Abschlussbericht eines Projektes, in dem die Nachrüstung zweier Busse mit Abgasnachbehandlungssystemen und die damit erzielten Ergebnisse untersucht wurden. Berechnungen des LANUV haben gezeigt, dass mit der derzeitigen Buspopulation eine deutliche Absenkung der Stickoxidemission der Busse des öffentlichen Nahverkehrs notwendig ist, um die Situation in der südlichen Innenstadt von Düsseldorf zu verbessern. Die Absenkung sollte hierbei zumindest die Euro V Grenzwerte (2 g/kWh), besser noch 1 g/kWh erreichen. Mit einer solchen, deutlichen Absenkung der Stickoxidemissionen wurde auch eine entsprechende Verminderung der NO2-Emission erwartet. Um diese Ziele zu erreichen, müssten die vorhandenen Euro III Busse mit Nachrüsttechnologien ausgestattet werden, die die vorhandenen Stickoxidemissionen um deutlich mehr als 50% reduzieren. Zielsetzung des Projektes war der grundsätzliche Nachweis, dass das gewählte Nachrüstungssystem das Potential besitzt, die bestehenden NOx-Emissionen auf die gewünschten Zielwerte abzusenken. Darüber hinaus sollte gezeigt werden, inwieweit die erreichte Emissionsreduktion im Realbetrieb der Busse dargestellt werden kann. Um speziell die Bedingungen des Busbetriebes in Düsseldorf darzustellen, war ein weiteres Ziel die Entwicklung eines Fahrzyklus (»Düsseldorfer Zyklus«), der für eine Stadt mit den topographischen und verkehrstechnischen Bedingungen, die man in Düsseldorf vorfindet, repräsentativ ist. Damit ist die Möglichkeit eröffnet, vergleichende Untersuchungen auf einem Motorprüfstand durchzuführen. Um Alternativen zu den dieselbetriebenen Bussen mit in den Vergleich einzubeziehen, wurde auch ein Gasbus, der dem derzeitigen Stand der Technik entspricht, auf den gleichen Strecken wie die Dieselbusse vermessen.
Die periodische Abgasuntersuchung (AU) leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Luftqualität. Durch die AU können hoch emittierende Fahrzeuge detektiert und eine Reparatur bzw. Stilllegung angeordnet werden. Aufgrund neuartiger Abgasreinigungssysteme muss die AU allerdings an den aktuellen Stand der Technik angepasst werden, um ihre Qualität und Aussagekraft zu optimieren. In diesem Bericht wird untersucht, welche Messverfahren geeignet sind, um defekte und/oder manipulierte stickstoffoxidemissionsmindernde Bauteile und Systeme im Rahmen einer AU an Dieselfahrzeugen erkennen zu können. Stickstoffoxide (NOx) entstehen im Dieselmotor insbesondere unter Last. Daher können NOx-mindernde Systeme am aussagekräftigsten unter Aufbringung einer externen Last überprüft werden. Es werden die beiden Messmethoden Rollenprüfstand und Straßenfahrt näher untersucht. Für eine transparente und reproduzierbare NOx-Messung ist die Einhaltung von Umgebungsparametern wie z.B. einer definierten Temperatur der Abgasnachbehandlungssysteme elementar. Eine sichere Aussage über die Funktion dieser Systeme ist nur möglich, wenn diese bei der Prüfung in Ihrem Arbeitsbereich betrieben werden. Um diese Parameter zu überprüfen ist ein Zugang zu erweiterten OBD-Informationen erforderlich. Es wird eine Nutzen-Kosten-Analyse (NKA) zur ökonomischen Bewertung einer AU mit neuem Messverfahren durchgeführt. Auch wenn verschiedene Parameter aufgrund noch nicht vorhandener Daten abgeschätzt werden mussten, spricht das Ergebnis der NKA ökonomisch für die Einführung eines neuen Messverfahrens im Rahmen der AU. Quelle: Forschungsbericht
Als Folge von zur Zeit noch sehr hohen Investitionskosten bei der Nachrüstung von Schiffen mit moderner Technologie zur Abgasnachbehandlung sind für eine nachhaltige Senkung der Abgasbelastung andere Technologien zu suchen, die bei geringem Investitionsaufwand maximale Reduzierungen der Luftschadstoffe PM und NOX/NO2 bieten. Die Verwendung von Emulsionskraftstoffen, deren Anwendung in den letzten Jahren intensiv weiterentwickelt wurde, ist hierbei eine vielversprechende Technologie. In dem hier beschriebenen Projekt wurde das Containerschiff "MS Aarburg" mit einer entsprechenden Anlage ausgerüstet.
Eine der möglichen Maßnahmen in Luftreinhalteplänen zur Verbesserung der Immissionsbelastungen in hoch belasteten Innenstädten ist eine vorzeitige Umrüstung der Busflotten auf verschärfte Abgasnormen. Im Auftrag des LANUV NRW wurde ein Projekt durchgeführt, welches die Umrüstung zweier Busse bei der Rheinbahn in Düsseldorf mit einer Abgasnachbehandlung auf Basis einer Niederdruck-Abgasrückführung zum Thema hatte (LANUV-Fachbericht 14). Um die Kenntnisse um ein weiteres Nachrüstsystem zu erweitern und um die besondere Situation bei der Hagener Straßenbahn, die ihre Busse mit Biodiesel betreibt, zu berücksichtigen, wurde ein weiteres Projekt in Hagen veranlasst. Hier wurde die Nachrüstung eines Gelenkbusses mit einem Abgasnachbehandlungssystem auf Basis eines SCR-Systems (Selectiv Catalytic Reduction) kombiniert mit einen CRT Partikelfilter (Continously Regenerating Trap) untersucht. Um speziell die Bedingungen des Busbetriebes in Hagen darzustellen, war ein Ziel die Entwicklung eines Fahrzyklus (»Hagener Zyklus«), der für eine Stadt mit den topographischen und verkehrstechnischen Bedingungen, die man in Hagen vorfindet, repräsentativ ist, um die Möglichkeit zu eröffnen, vergleichende Untersuchungen auf einem Motorprüfstand durchzuführen
Additive sind chemische Zusätze, die in geringen Konzentrationen dosiert einem Produkt Eigenschaften verleihen sollen, die aus regulatorischen, ökologischen oder anwendungstechnischen Gründen als notwendig oder sinnvoll erachtet werden. In der Mineralölindustrie werden solche Zusätze seit über einhundert Jahren eingesetzt. Die Vielfalt der Produkte hat sich über die Jahre durch fortlaufende Anpassung an umweltrelevante und technische Entwicklungen immer weiter vergrößert und stellt heute auch wirtschaftlich eine signifikante Komponente bei der Formulierung moderner Kraft- und Brennstoffe dar. Diese Studie soll den Markt der Kraftstoffadditivierung im Bereich der Straßenverkehrsanwendung und die Additive hinsichtlich ihrer Wirkung auf Emissionen, Abgasnachbehandlungssysteme, Umwelt und Gesundheit beleuchten sowie an-wendungstechnisch zumindest einige der im Bericht getroffenen Aussagen anhand von Messungen an einem Referenzmotor überprüfen. Erfordernisse sowie Vorzüge und Nachteile des Einsatzes von Kraftstoffadditiven werden umfänglich in der Literaturrecherche erörtert. Sie beinhalten in den Einschätzungen auch eine Vielzahl von praktischen Erprobungsergebnissen der Hersteller, die während der Genehmigungs- und Zulassungsverfahren für Kraftstoffzusätze bereits vor Markteinführung zu erbringen sind. Theoretisch ist es denkbar, aus einem Rohöl und zugelassenen biogenen Komponenten einen normkonformen Kraftstoff ohne jegliche zusätzlichen Additive herzustellen. Praktisch setzen alle Raffinerien allerdings Additive ein, um in ihren Produktströmen die Normkonformität sicherzustellen. Die über diese sogenannte "Raffinerie-Additivierung" hinausgehende "Premium-Additivierung" hat im Langzeiteinsatz positive Auswirkungen auf die Motorfunktion und kann dadurch das Emissionsverhalten positiv beeinflussen. Von einer signifikanten Gefährdung von Umwelt und Gesundheit durch den Einsatz von Additiven ist nach aktuellem Stand des Wissens nicht auszugehen. Quelle: Forschungsbericht
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| Zivilgesellschaft | 2 |
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