Die Förderung von Biobrennstoffen zur Energieerzeugung

Das CATDEACT-Projekt richtete sich auf die weit verbreitete Nutzung von Biobrennstoffen zur Energieerzeugung und untersuchte die Einflüsse der (Co-)Verbrennung von Biobrennstoffen auf die Katalysatoren in Kohlekraftwerken.

Biobrennstoff ist eine erneuerbare Energiequelle, die aus Biomasse gewonnen wird und in entsprechenden Anlagen als einziger Brennstoff oder bei der Kohleverbrennung als Sekundärbrennstoff genutzt wird. Im Gegensatz zu anderen Brennstoffen natürlichen Ursprungs wie Erdöl führt seine Verbrennung nicht zu einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre. Seine Nutzung ist jedoch auch mit einigen Nachteilen in Bezug auf die Beschleunigung der Deaktivierung spezieller Katalysatoren im Abgasreinigungssystem der Kraftwerke verbunden.

Die Selektive Katalytische Reduktion (SCR – Selective Catalytic Reduction) von Stickoxiden (NOx) ist eine weithin anerkannte, höchst effektive und technologisch bewährte Methode zur Entfernung eines hohen Prozentsatzes an NOx aus den Abgasen. Die Deaktivierung der SCR-DeNOx-Katalysatoren führt nicht nur zu einer höheren Emission von NOx und Spurenelementen, sondern ist auch mit extrem hohen Folgekosten verbunden. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen des CATDEACT-Projekts die Hauptvorgänge in SCR-DeNOx-Katalysatoren während der (Co-)Verbrennung von Brennstoffen aus Biomasse und Bioabfällen untersucht.

Ein Teil der Projektarbeit umfasste Deaktivierungstests mit gasförmigen Alkaliverbindungen im Abgas zum Verständnis des Deaktivierungsverhaltens verschiedener Alkaliverbindungen. Alkalimetalle gelten bereits als einer der stärksten Giftstoffe für SCR-Katalysatoren, da sie den Deaktivierungsgrad steigern. Der Testdurchlauf zeigte, dass Kalium, welches normalerweise in Form von Chloriden und Sulfaten in Strohverbrennungsanlagen auftritt, äußerst schädlich ist und zu einer noch stärkeren Deaktivierung führen kann.

Die Studien zeigten außerdem, dass hohe Konzentrationen von Kalium, Phosphor, Natrium und Kalzium zur einer schnelleren Deaktivierung des Katalysators während der Co-Verbrennung beitragen können. Darüber hinaus könnten Erdkalimetalle, die am Katalysator reagieren, zu einer Oberflächenabdeckung des Katalysators führen, welche die Ausbreitung der Reaktionspartner in die innere Oberfläche des Katalysators hinein hemmen. Das Verständnis der Deaktivierungsmechanismen verschiedener Elemente soll erwartungsgemäß zur Entwicklung geeigneter Gegenmaßnahmen führen. Diese können entweder primärer Natur, wie Kraftstoffzusätze, oder sekundäre Maßnahmen, wie zum Beispiel die Regeneration von Katalysatoren, sein.