Dem Feinstaub auf der Spur

Seit einigen Jahren nutzen Verbraucher Holz immer häufiger als Brennstoff. Steigende Preise für Heizöl und Erdgas sind einer der Gründe. Zudem erfreuen sich »Komfortfeuerstätten« immer größerer Beliebtheit – offene Kamine, Kachel- und Kaminöfen machen einen Raum behaglich.

Allerdings birgt das Heizen mit Holz auch einen Nachteil: Beim Verbrennen von Pellets, Holzscheiten und Holzbriketts wird gesundheitsschädigender Feinstaub freigesetzt. Dieser erzeugt Husten, belastet das Herz-Kreislaufsystem und steht im Verdacht, krebserregend zu sein. Nach Studien der WHO verkürzt Feinstaub die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland um etwa zehn Monate.

Laut dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sind derzeit 14 Millionen Einzelraumfeuerungsanlagen in Deutschland installiert – Tendenz steigend. Die private Holznutzung ist seit 2000 um 60 bis 80 Prozent gestiegen. 2004 übertrafen die Emissionen aus Haushaltsheizungen erstmals die des Straßenverkehrs. Um der zunehmenden Schadstoffbelastung entgegenzuwirken, hat die Bundesregierung die erste Bundesimmissionsschutzverordnung novelliert. Seit Ende März dieses Jahres gelten neue Grenzwerte für Kleinfeuerungsanlagen, also sowohl für Kaminöfen als auch für Holzheizkessel. Neu ist unter anderem, dass Schadstoffgrenzwerte nun auch für Heizungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung ab vier Kilowatt gelten. Bislang waren nur Anlagen mit einer Leistung ab 15 Kilowatt betroffen. Die Anzahl der Öfen, die hinsichtlich ihrer Staubemission von einem Schornsteinfeger überprüft werden müssen, wird demnach deutlich steigen.

Ein Messgerät, das den Feinstaubausstoß direkt an den Holzöfen ermittelt, haben jetzt Experten des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover und des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik der TU Clausthal gemeinsam mit der Firma Vereta entwickelt. Gefördert wurde das Projekt von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung. »Bislang gibt es kein validiertes Messverfahren, um den Staubgehalt im Abgas zu bestimmen. Das für Ölheizungen genutzte Bosch-Zahlverfahren kann nicht verwendet werden, da es primär auf Rußpartikel anspricht. Doch bei Holzfeuerungsanlagen macht der Ruß nicht den Hauptbestandteil der Emission aus. Mit unserem Gerät können wir die Feinstaubkonzentration messen. Dafür stecken wir eine von uns entwickelte Probenahmesonde in das Ofenrohr«, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Koch, Abteilungsleiter am ITEM. Die Sonde saugt das Abgas ab, das an der Probenahmespitze mit aufbereiteter Luft verdünnt und in einer Konditioniereinheit abgekühlt wird. Das konditionierte Abgas wird durch zwei auf unterschiedlichen Messverfahren basierende optoelektronische Sensoren geleitet: der vom ITEM entwickelten Aerosolstreulichtphotometrie und der Aerosolphotoemission der TU Clausthal. Ein Algorithmus kombiniert die elektrischen Signale beider Sensoren.

»Einen Prototyp des Messgeräts haben wir erfolgreich getestet. In zahlreichen Versuchen an Holzöfen, die mit unterschiedlichen Brennstoffen betrieben wurden, konnten wir einen linearen Zusammenhang zwischen dem berechneten Signal des Geräts und der gleichzeitig mit einem Filterverfahren gemessenen Massenkonzentration nachweisen. Mit der neuen Technik erhält der Heizungsfachmann ein kostengünstiges Werkzeug, mit dem er exakt feststellen kann, wie hoch die Feinstaubkonzentration ist«, sagt Prof. Dr. Alfred Weber von der TU Clausthal. Das neue Messverfahren haben die Forscher zum Patent angemeldet. Die Firma Vereta, die die sensorgestützte elektronische Regelungstechnik liefert, lässt das Messsystem vom TÜV prüfen.