Feinstaub aus Pelletverbrennung unter der Lupe
Holz und andere nachwachsende Energieträger sind beliebt. Im Jahre 2010 wurde in Deutschland genau die Hälfte der insgesamt 135 Mio. geernteten Holzfestmeter als Biowärme genutzt. Doch darüber, wie sich die Verbrennung auf die Gesundheit von Mensch und Tier auswirkt, ist noch recht wenig bekannt. Im Forschungsprojekt „Biocombust“ wollen die Uni Freiburg und ihre Partner dieser Frage jetzt nachgehen.
Holzschnitze für ein Holzkraftwerk werden angeliefert.
Foto: Amt für Industrielle Betriebe AIB Liestal
Freiburg im Breisgau – von hier ist es nicht weit nach Frankreich oder in die Schweiz. Es ist eine waldreiche Region. Und mittendrin: die Müllverbrennungsanlage Trea Breisgau, die die meisten Reststoffe aus dem halben Schwarzwald verbrennt. Zudem gibt es hier einige Holzheiz- und Holzkraftwerke. Hinzu kommen jede Menge kleinere und größere Gebäude, in denen Hackschnitzel- oder Holzpelletheizungen ihren Wärmedienst tun. In die Schwarzwaldluft gelangen also genügend Verbrennungsrückstände.
Biomasse gilt bislang als ökologisch korrekte, attraktive Energiequelle: Kraftwerksbetreiber und Privathaushalte verbrennen regional erzeugte, nachwachsende Rohstoffe, um Strom und Wärme zu erzeugen. Dabei gelangen jedoch Aschepartikel in die Atmosphäre, die möglicherweise giftig sind, das Erbgut verändern oder Krebs auslösen.
Europäisches Forschungsprojekt „Biocombust“
Wie genau sich Staub und Feinstaub, die bei der Verbrennung von Biomasse entstehen, auf Luftqualität und die Gesundheit des Menschen auswirken, will ein Team um Reto Gieré von der Universität Freiburg im europäischen Forschungsprojekt „Biocombust“ klären.
Bisher bestehe „kaum ein Bewusstsein über die richtige Verbrennung“, sagt Christoph Maschowski, Doktorand am Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften der Uni Freiburg. Etwa 20 Wissenschaftler aus mehreren Einrichtungen wollen hier in den nächsten zweieinhalb Jahren viel Aufklärungsarbeit leisten.
Dabei schauen die Forscher ganz konkret auf die Bioenergiesituation der Region Oberrhein. „Wir wollen zum Ausbau der Energiequelle Holz beitragen. Aber nicht um jeden Preis, sondern auf verantwortliche Weise“, stellt Projektleiter Gieré klar.
Partikelforschung noch im Grundlagenstadium
Derzeit befände sich die Partikelforschung allerdings noch im Grundlagenstadium, konstatiert das Biocombust-Team. Nur wenige Ergebnisse lägen bisher vor, bestätigt auch die von der Bundesregierung ins Leben gerufene Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) in Gülzow/Mecklenburg. Sie koordiniert Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte im Bereich nachwachsender Rohstoffe.
Das Projektarchiv der FNR listet vor allem Forschungen auf, wie durch technische Maßnahmen die verschiedenen Verbrennungsemissionen reduziert werden können. Mit dem, was nach der Verbrennung übrig bleibt, habe sich bisher nur der „Abschlussbericht Toxische Wirkung von Nanopartikeln aus Biomassenverbrennung“ des Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Instituts (NMI) an der Universität Tübingen aus dem Jahr 2010 befasst.
In den Tübinger Versuchen wurden die Gase auf 37 °C gekühlt und auf Lungenzellen geleitet. „Möglicherweise ist aber die Konzentration beim Auftreffen auf die Zellen zu niedrig“, vermutet NMI-Projektleiter Werner Dreher. Denn „im Moment haben wir noch keine signifikanten toxischen Wirkungen bei diesen Zellkulturen“. Zudem könnten diese auch anders reagieren als „echte“ Lungen, selbst wenn „wir der realistischen Situation schon sehr nahe sind“, gibt Dreher zu bedenken.
Noch realitätsnäher forschen
Die Freiburger wollen deshalb jetzt noch realitätsnäher forschen – und zwar genau mit den Nanopartikeln, die die dortigen Bioheizungen ausstoßen. Dafür untersuchen sie die Asche, die bei der Verbrennung von Holz und Elefantengras der Gattung Miscanthus aus der Region übrigbleibt.
„Um die biologischen Effekte zu bestimmen, setzen wir im Reagenzglas menschliche Lungenzellen den nach Größe und chemischer Beschaffenheit getrennten Teilchen in verschiedenen Konzentrationen aus“, erklärt Projektleiter Gieré. Und Kollege Maschowski ergänzt: „Für die Laborversuche benutzen wir vor allem Holz- und Miscanthus-Pellets. Denn bei Pellets ist der Brennstoff immer gleich. Im Labor testen wir zudem noch Miscanthus-Stroh.“
Die Biocombust-Forschungen laufen fächer- und fakultätsübergreifend an der Uni Freiburg sowie mit Partnern am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und dem Deutschen Wetterdienst. Das deutsch-französisch-schweizerische „Trion – Netzwerk für Energie und Klima der Metropolregion Oberrhein“ macht ebenfalls mit. Die EU steuert die Hälfte des Budgets in Höhe von 2,5 Mio € aus dem Topf „Interreg IV Oberrhein“ bei, der die grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Dreiländereck fördert.
Und auch der Schweizer Zementhersteller Holcim AG ist bei Biocombust dabei: Der möchte testen, wie „die anfallenden Aschen als sekundäre CO2-neutrale Rohstoffe zu verwerten sind“, heißt es im Förderantrag.
Am Ende wollen die Forscher eine Liste dazu präsentieren, welche Biorohstoffe sich besser und welche sich schlechter für die Verbrennung eignen welche der Gesundheit mehr schaden und welche weniger. „Wir werden eine öffentliche Datenbank auf die Webseite stellen und laufend ergänzen, da wird sich viel tun“, ist Maschowski sicher.
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