Entwicklung und Bewertung eines Probenahmeverfahrens für Benzol in Holzvergasungsanlagen

Die Umstellung des derzeitigen Energiesystems auf nachhaltige Energieträger, deren effiziente Nutzung und ein sparsamer Einsatz von Energie sind die zentralen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Das 'Gesetz für den Vorrang erneuerbarer Energien' (EEG) ist dabei maßgeblich dafür verantwortlich, dass erneuerbare Technologien weiterentwickelt, aber auch alte Ideen wieder aufgegriffen werden können. So wird auch an der Entwicklung einer Holzvergasungsanlage gearbeitet, der das größte ökonomische und ökologische Potential eingeräumt wird.
Der kommerzielle Durchbruch der Holzvergasungstechnologie ist, trotz zahlreicher Vorteile, bis heute ausgeblieben. Anlagen zur Stromerzeugung existieren derzeit, abgesehen von einigen Kleinanlagen, nur als Demonstrationsprojekte im Rahmen entsprechender Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Dies liegt daran, dass es noch erhebliche technische Probleme insbesondere im Bereich der Gasreinigung gibt. Auf die Lösung dieser Probleme konzentriert sich derzeit die Forschung und Entwicklung im Bereich Biomassevergasung. Durch die ab 1998 entwickelte Vornorm DIN CEN/TS 15439, auch 'Tar-Guideline' genannt, sollte es möglich werden, dem zum Teil ungeklärten Phänomen der Teer- und Benzolbildung näher zu kommen und wichtige Grundlagenuntersuchungen durchzuführen, welche Rückschlüsse für den Betrieb von Reaktoren und die Auslegung von Gasreinigungs-Systemen erlauben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Vornorm nicht praxistauglich ist. Speziell für die Probenahme von Benzol ist die Wiederfindung unzureichend.
Ziel der vorliegenden Studie ist es deshalb, ein vereinfachtes Probenahmeverfahren für Benzol zu entwickeln. Soll das Verfahren eine entscheidende Verbesserung gegenüber den bestehenden Verfahren darstellen, so müssen im Vorfeld Mindestanforderungen definiert werden. Die zentrale Anforderung ist hierbei, dass die Methode in einem vorgegebenen Arbeitsbereich eine hohe Präzision und Genauigkeit hinsichtlich der Benzol-Konzentrationen liefert. Diese Vorgabe soll auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen gegeben sein.
Betrachtet man den gesamten Vergasungsprozess, so wird deutlich, dass die Benzol-Konzentrationen im Prozessverlauf sehr unterschiedlich sind. Im Idealfall liefert das Probenahmeverfahren folglich für einen Arbeitsbereich von 1 bis 2000 mg/m³ Benzol verlässliche, vergleichbare und präzise Ergebnisse. Unverzichtbare Grundlage zur Bewertung eines solchen neuen Verfahrens im Rahmen der Holzvergasung ist die Richtigkeit bzw. Vergleichbarkeit der erhobenen Daten. Deshalb soll das Verfahren im Rahmen einer systematischen Validierung auf ihre Tauglichkeit im Laborbetrieb getestet werden.