Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Absorptions- und Reemissionsvorgänge von Quecksilber in Wäschern zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen

Gasförmige Quecksilberverbindungen werden aufgrund ihrer hohen Wasserlöslichkeit im Gegensatz zu elementarem Quecksilber gut absorptiv in Abgaswäschern abgeschieden. Gerade in Wäschern zur Entschwefelung von Verbrennungsgasen kommt es jedoch zu bisher nicht vollständig beherrschbaren Freisetzungen von elementarem Quecksilber aus der Waschlösung. Angesichts einer gravierenden Verschärfung der Grenzwerte fordern Betreiber dieser Anlagen von den beratenden Ingenieurbüros, Anlagenbauern und Betriebsmittellieferanten belastbare Handlungsempfehlungen ein. Diese können auf Basis des Standes der Technik und des Grundlagenwissens nicht gegeben werden. Aufgrund der Komplexität der Zusammenhänge können die überwiegend mittelständischen Unternehmen den benötigten Forschungsbedarf nicht alleine decken.

Die stabile Einbindung der, aus dem Abgas in die Waschlösung absorbierten, Quecksilberverbindungen hängt von einer Vielzahl von Parametern ab, die teilweise ebenfalls voneinander beeinflusst werden. Die wichtigsten Parameter sind die Ligandenkonzentration, der pH Wert und das Redoxpotenzial.

Ziel des Vorhabens ist es über systematische Parameterstudien die Absorption des Quecksilbers und die unterschiedlichen Reaktionspfade des gelösten Quecksilbers in Abhängigkeit der betrieblichen Parameter zu charakterisieren. Die dafür notwendigen experimentellen Untersuchungen werden durch theoretische Studien in Form eines Simulationsmodells unterstützt. Die Modellierung trägt zur Reduzierung des Versuchsaufwandes bei und ermöglicht ein Scale-up von den verwendeten Labor- und Technikums-REA-Anlagen auf den industriellen Prozess. Darauf aufbauend können individuelle Handlungsempfehlungen für eine stabile Einbindung des Quecksilbers in die Waschlösung abgeleitet werden.

Von den Ergebnissen profitieren z. B. mittelständische Engineering-Dienstleister, Anlagen(zu)lieferanten, Anbieter von Additiven (zumeist aus der Branche Abwasseraufbereitung) und Unternehmen der Gips-verarbeitenden Industrie.

Das Innovationspotenzial des Vorhabens wird als hoch eingeschätzt. Die Komplexität der Quecksilberchemie ist bekannt und stellt eine große Herausforderung für dieses Vorhaben dar.

Auch wenn Großkraftwerksbetreiber am meisten von den Ergebnissen profitieren werden, sind auch alle anderen Betreiber von Industrieanlagen mit nachgeschalteten Wäschern ebenso hiervon begünstigt wie auch der Anlagenbau, der Wäscher liefert, sowie Planungsbüros usw. Damit dürfte auch der Vorteil auf Seiten der KMU als hoch einzuschätzen sein.

Ergebniszusammenfassung:

Durch die Untersuchungen konnten die Wechselwirkungen auf die Reaktionen mit Quecksilber in einer REA-Suspension beschrieben und in eine Simulation übertragen werden. Außerdem zeigte sich, dass Quecksilber vorrangig in einer Verbindung als Feststoff am Gips vorkommt. Die Suspensionszusammensetzung hat entscheidenden Einfluss auf die Quecksilberkonzentration im Feststoff.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens haben einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung der Wirkungen unterschiedlicher Parameter auf die Verteilung des Quecksilbers auf die Pfade gasförmig, gelöst und fest innerhalb einer REA-Anlage geliefert. Dies ist die Grundlage für:

• Die Identifizierung von Maßnahmen zur Minderung der Hg-Emissionen.

• Die Konzeptionierung zur gezielten Einbindung von Quecksilber in sichere Senken.

• Die Grundlage für die Entwicklung von Maßnahmen zur sicheren Einbindung des Quecksilbers in den Feststoff bzw. zur Verhinderung dessen.

Neben den Betreibern von nassen Abgasreinigungsanlagen sind die Ergebnisse von besonderem Interesse für Ingenieurbüros und Anbietern von Additiven (zumeist aus der Branche Abwasseraufbereitung). Diese Branchen sind vorrangig aufgefordert, Problemlösungen bei Auftreten von Grenzwertüberschreitungen anzubieten.

Außerdem liefern die Ergebnisse des Vorhabens die Grundlagen für die gipsverarbeitende Industrie, um Hg-Einträge in den Gips gezielt zu beeinflussen, ggf. Maßnahmen zur Behandlung des Rohmaterials zu definieren und damit die Qualität von Gipsprodukten zu verbessern.

Darüber hinaus haben die Forschungsergebnisse aber auch aufgezeigt, dass die Minderung von Quecksilber in REA-Systemen eine hochkomplexe Aufgabe ist. Die Quecksilberpfade müssen sauber definiert werden, damit Maßnahmen zum Schutz des einen Kompartimentes nicht zur Erhöhung der Quecksilberkonzentration in den anderen Kompartimenten führen. Diesbezüglich sind die Forschungsergebnisse von besonderem Interesse für Aufsichts- und Genehmigungsbehörden.