Erst viel zu früh und dann ganz sauber

Biogas Hiltpoltstein Foto: ebenda

Klaus Böhm ist vom Typ her kein Daniel Düsentrieb, sondern ehr ein typischer gewissenhafter Ingenieur, der lieber fünfmal zusätzlich misst, als einmal zu wenig. Seine Ausbildung hat er als Diplom-Ingenieur für Umwelttechnik und Medizintechnik abgeschlossen. Damit gehörte er zu den Pionieren, die eigentlich niemand haben wollte: Um 1980 wurden die ersten Umweltschutzingenieure auf die Industrie „losgelassen“. Die aktuellen Themen, bis auf die CO2 Diskussion, waren schon damals Lehrstoff. Asbest und Radioaktivität im Alltag waren die Schwerpunkte. Leider konnten nur ganz wenige Ingenieure in der Industrie Fuß fassen. Der Grund war einfach: Umweltingenieure im Betrieb kosten Geld, machen Ärger und verursachen auch noch Zusatzkosten.

Böhm machte eine Zusatzausbildung und versuchte es erneut und hat sich dann trotzdem seine Sporen in der deutschen Industrie verdient: Von der Dornier Medizintechnik, über Tutogen Medical GmbH Biologische Implantate, Neunkirchen bis zur Bio-Gate AG in Nürnberg/Bremen.

BHK der Naturstrom AG

Bisheriger Höhepunkt seiner Karriere: Von 2011 bis 2017 verantworte er als Alleingeschäftsführer den Verband Radiologischer Nuklearmediziner Praxen, VRNZ“, das größte deutsche Netzwerk für Radiologen in Deutschland. Seine heutige Tätigkeit bei der Catalytic Solution, hier ist er verantwortlich für die Katalysatortechnik zur Abgasreinigung, hat er zu Beginn eigentlich nur nebenbei betrieben. Es zeigte sich aber, dass dieses Thema deutlich mehr Einsatz forderte. Der Bedarf war da und die Nebensache würde zum Hauptanliegen:

Herr Böhm: Was ist ein katalytische Schadstoffverbrennung?

Um gasförmige organische Kohlenwasserstoffe und Verbindungen, wie z.B. Lösemittel, Wachse, Öle, Formaldehyd usw. in Abgasen für die Umwelt unschädlich zu machen, müssen diese Substanzen zu Kohlendioxid und Wasserdampf oxidiert werden.

Katalytische Nachverbrennungsanlage Foto: CS Catalytic Solutions GmbH

Diese Oxidation läuft ab einer Temperatur der Abluft bzw. der Motorabgase von ca. 220°C. Bei katalytischen Reinigungsverfahren –KNV- entstehen im Gegensatz zur thermischen Nachverbrennung mit Brennstoff- TNV-, weniger schädlichen Reaktionsprodukte wie Stickoxide und zusätzliches Kohlendioxid.

Und wo lassen sich Ihre Katalysatoren noch einsetzen?

Unser Katalysator findet überall dort seine Anwendung, wo prozessbedingt kohlenwasserstoffhaltige Abluft anfällt. Neben dem Biogasbereich betrifft dies vor allem Wärmebehandlungsprozesse in der Industrie, aber auch z.B. bei Räuchereiprozessen im Lebensmittelbereich.

Beispiele für Wärmebehandlungsprozesse in der Industrie sind z.B. Herstellung keramischer Produkte, wie Haushaltskeramik, Industriekeramik, Dentalkeramik und bei Lösungsmittelanwendung
Labor, Pharmazie, Farben, Lacke, Druckereien, Reinigungen, Klebemittel, Bindemittel, bei Schmelz- und Formanwendungen, Glas, Parrafine und zu guter Letzt im Bereich kommunal, privat und industriell betriebener Biogasanlagen zur Reduktion des krebserregenden Schadstoffes Formaldehyd, welches beim Prozess der Verstromung von Biogas in Blockheizkraftwerken, entsteht.

Wie sind Sie eigentlich auf die Idee gekommen, einen speziellen Katalysator für Biogasanlagen zu entwickeln?

Auf die Idee gekommen sind wir, als ein verbundenes Unternehmen im Betrieb der Biogasanlagen Probleme mit Formaldehyd im Abgas hatte. Mit unseren Erfahrungen aus der Industrie haben wir uns dann auf die Suche nach geeigneten Katalysatoren gemacht, passende Technik gefunden und diese so modifiziert, dass sie für den Einsatz in den Biogasanlagen geeignet ist.

Klaus Böhm Foto: CS Catalytic Solutions GmbH

Das Problem mit dem Formaldehyd haben wir somit in den Griff bekommen, teilweise bis unter die Nachweisgrenze. Und gleichzeitig haben wir auch noch das Problem mit dem Katalysatorgift – Schwefel lösen können. Müssen herkömmliche Katalysatoren mit Aktivkohle-Systemen aufwändig vor diesem Katalysatorgift geschützt werden – also der Schwefel und seine Verbindungen vorabgefiltert werden, braucht unser CS-Green-Kat diese Vorstufe nicht, denn sie ist nahezu schwefelresistent.

Aber gibt es nicht schon seit längerer Zeit Katalysatoren für Biogasanlagen?

Ja, das ist richtig, aber es handelt sich dabei meist um herkömmliche Edelmetall-Katalysatoren aus dem mobilen Motorensektor wie sie z.B. auch bei LKW´s eingesetzt werden. Diese erfüllen im Einsatzbereich Biogas, die Minimalanforderungen und haben in Zusammenhang mit dem Katalysatorgift – Schwefel, ohne aufwändige Technologie zum Schutz des Katalysators, in der Regel nur eine sehr kurze Funktionszeit.

Was zeichnet Ihre neue Technologie aus?

Unser CS-Green-Katalysator ist mittlerweile fast 10 Jahren erfolgreich im Einsatz unserer Biogas-Pilotanlage in Hiltpoltstein. Bei niedrigen Temperaturen von 270 bis 550°C werden durch exotherme Prozesse die Schadstoffe erfolgreich in die natürlichen Bestandteile der Luft – CO2, N2, H2O – zersetzt. Unseren Katalysator zeichnet im Rahmen dieser katalytischen Umwandlungsprozesse, seine hohe Robustheit gegenüber Katalysatorgiften im Allgemeinen und im Bereich Biogas, insbesondere gegenüber Schwefel, aus.

Der geöffnete Katalysator Foto: CS Catalytic Solutions GmbH

Das spart teure Investitionen für den Schutz des Katalysators durch eine sogenannte Vorentschwefelung und bewirkt gleichzeitig überdurchschnittlich lange Lebenszeiten von durchschnittlich 2 – 4 Jahren. Die Lebenszeit bei Industrieanwendungen kann dabei durchaus bei 8 und 10 Jahren liegen.

Und welche weiteren Vorteile hat dies Technik gegenüber herkömmlichen Nachverbrennungsanlagen?

Bei uns entsteht vor allem kein zusätzliches klimaschädliches Treibhausgas CO2 durch Verbrennung mit Gas oder Öl. Darüber hinaus haben wir nachweislich weniger schädlichen Reaktionsprodukte wie NOx und, wie schon erwähnt, der Grenzwert Formaldehyd im Abgas von 20mg/m³ wird ganzjährig unterschritten.

Wie hoch darf der Schwefelgehalt im Rohbiogas sein, ohne dass eine Vorentschwefelung zum dauerhaften Betrieb des CS Green Kat notwendig wird?

Nach unseren Betriebserfahrungen an der Pilotanlage können wir davon ausgehen, dass bei einem Schwefelwasserstoffgehalt (H2S) bis zu 200 ppm, also etwa 250 mg/Nm³ Abgas, der Katalysator langfristig stabil arbeiten kann.

Welche Lebenserwartung hat der CS Green Kat?

Der CS Green Kat besteht aus einem Gehäuse, einer sogenannten katalytischen Opfer-Wabenlage und einer Wabenlage zur katalytischen Hauptreinigungen. Nach unseren Betriebserfahrungen an unserer Pilotanlage wissen wir, dass die Opfer-Wabenlage 2 – 3 Jahre erfolgreich arbeitet, die Oxidations-Hauptlage, deutlich länger.

In welchen Temperaturbereichen arbeitet der CS Green Kat?

Der CS Green Kat kann Temperaturen bis zu 550 °C dauerhaft arbeiten, eine Reinigungswirkung ist bereits ab 270°C nachgewiesen. Grundsätzlich gilt: Bei höheren Temperaturen (ideal ca. 400 °C) ist die Reinigungswirkung optimal, aber auch bei 270°C können bereits die Grenzwerte der TA Luft eingehalten werden.

Mit welchen Betriebskosten muss bei Ihrem Katalysator gerechnet werden und wie stehen diese im Vergleich zu anderen Reinigungssystemen?

Neben den Kosten für Anschaffung und Einbau des Katalysators fallen lediglich die Kosten für die Messstelle nach § 26 BImSchG an. Erst nach ca. 2 bis 4 Jahren muss die katalytische Opfer-Wabenlage getauscht werden. Die Kosten hierfür liegen insgesamt deutlich unter den Betriebskosten, welche für die Schutzsysteme von konventionellen Edelmetall-Katalysatoren durch den jährlichen Tausch von Aktivkohle, oder bei TNV-Anlagen für den Verbrauch des Aufheizbrennstoffes Gas und Öl, aufgewendet werden muss.

Die jährlichen Messkosten sind relativ teuer. Welche Erfahrungen haben Sie, um vor einer solchen Messung einer offiziellen Messstelle festzustellen, ob mein CS Green Kat noch ausreichend gut arbeitet?

Die Messung von Formaldehyd ist schwierig und daher auch teuer. Als guter Indikator hat sich allerdings Kohlenmonoxid (CO)erwiesen. Es gibt zwar keinen linearen Zusammenhang, aber ein deutliches Ansteigen des CO-Wertes hinter dem Katalysator bedeutet auch, dass der Wert für Formaldehyd sich deutlich verschlechtert hat. Der CO-Wert wird bei Wartungen durch den BHKW-Motorenhersteller auf Wunsch mitgemessen.

Was passiert mit schadhaften Katalysatoren?

Arbeitet der Katalysator nicht mehr ordnungsgemäß, so ist wahrscheinlich nur eine Schicht innerhalb des Katalysators betroffen. Diese kann einzeln von CS, einer durch die CS lizensierten Firma oder geschulten Betriebspersonal ausgetauscht werden, und dauert ca. 1 bis 2 Stunden. Die ermüdete Lage kann von CS vollständig aufbereitet werden, ohne dass Abfälle entstehen oder die Umwelt belastet wird.