AiF-FV-Nummer 15975 N

Untersuchungen zum Verhalten von Quecksilber in der Gaswäsche II - weiterführende Arbeiten zur anwendungsorientierten Nutzung des theoretischen Modells

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.02.2009 bis 31.05.2011

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ziel des Vorhabens war, die komplizierten Zusammenhänge des Verhaltens von Quecksilber in absorptiven Abgasreinigungssystemen detailliert zu untersuchen. Damit sollten die in diesem Bereich tätigen kmU in die Lage versetzt werden, technische Lösungen anbieten zu können, die auch verschärften gesetzlichen Grenzwerten im Bereich von wenigen µg/m³ genügen. Ein wesentlicher Aspekt des Vorhabens war dabei die Messung der unterschiedlichen Quecksilberspezies mit alternativen Messmethoden. Das theoretische Modell zum Verhalten von Quecksilber in Wäschersystemen konnte bestätigt und präzisiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass zunächst nur Chlorid, Bromid und (bei Kohle nur wenig) Iodid als „native Liganden“ im Modell Berücksichtigung finden müssen. Damit eröffnet sich die Option, andere starke Liganden wie z. B. Cyanid als Additiv zur Verbesserung der Abscheidung einzusetzen. Die Präzisierung des theoretischen Modells liefert eine Erhöhung der Planungssicherheit bei der Auslegung von Maßnahmen und die Basis zur Entwicklung neuer, innovativer Konzepte zur Quecksilberabscheidung. Ertüchtigungsmaßnahmen können besser geplant und Lösungen effektiver erarbeitet und zur Anwendungsreife gebracht werden. Dadurch werden kostspielige Entwicklungen ungeeigneter Konzepte systematisch vermieden. Die konsequente Umsetzung der sich aus den Forschungsergebnissen ergebenden Schlussfolgerungen kann von den betroffenen kmU (Betreiber, Anlagenbauer, Ingenieurbüros) genutzt werden, das Potential vorhandener Anlagen im Hinblick auf Luftreinhaltung und Qualitätssteigerung von Nebenprodukten auszuschöpfen. Über den sich aus dem Kenntniszuwachs ergebenden Know-how-Vorsprung können diese Unternehmen ihre Position im globalisierten Markt ausbauen. Die Evaluierung von für die Modellrechnungen erforderlichen Stoffdaten machte deutlich, dass der Vorhersagekraft des Modells Grenzen v. a. durch Fehlen belastbarer thermodynamischer Basisdaten gesetzt sind. Dieses wurde durch messtechnische Untersuchungen des Hg(II)-Partialdruck über Lösungen verschiedener Zusammensetzung bestätigt. Hier besteht weiterer Handlungsbedarf. In der Kombination GC-MS erwies sich die gaschromatographische Trennung von Organoquecksilberverbindungen insbesondere für HgCl2 als Problem. Durch ICP-MS-Messungen des Headspace über Quecksilberhalogenid-Lösungen ohne vorgeschaltete Trennsäule gelang die Bestätigung des Ligandenaustausches. Ein schnelles Screening von potentiellen Additiven zur Hg(II)-Dampfdruckabsenkung mit geringen Substanzmengen ist damit möglich. In Rauchgasen von industriellen Verbrennungsanlagen gelang die Identifizierung von Hg(II)-Halogeniden nicht. Indizien für die Anwesenheit anderer Hg-Verbindungen wurden aber gefunden. Die Forschungsergebnisse machen deutlich, wie schwierig und letztlich fehlerbehaftet die Quecksilbermessung mit den zugelassenen Methoden ist. Eine Absenkung der gesetzlichen Grenzwerte in den Bereich von wenigen µg/m³ beinhaltet eine deutliche Absenkung des zulässigen Messfehlers. Damit besteht Handlungsbedarf zur Weiterentwicklung der bestehenden Messtechnik. Die Forschungsergebnisse zeigen das Potential für die messtechnische Erfassung der unterschiedlichen Quecksilberspezies und für die Entwicklung innovativer Messwerterfassungssysteme auf. Hier ist der Nutzen für kmU besonders ausgeprägt, da es sich bei den Herstellern von Messgeräten überwiegend um kleine und mittelständische Unternehmen handelt.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente