Die Spürnase im Koffer
Neues Messgerät misst feinste Feinstaubkonzentrationen
Die erste Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) begrenzt die Feinstaubemissionen aus privaten Feuerungsanlagen, eine Novelle trat Ende März 2010 in Kraft. Wie der Schornsteinfeger die Einhaltung der anspuchsvollen, ab 2015 geltenden Grenzwerte überprüfen soll, ist noch offen, denn die Messgeräte müssen extrem genau sein. Erste Lösungen gibt es schon, wie den Messkoffer, den das Fraunhofer ITEM und die TU Clausthal gemeinsam mit der Firma Vereta entwickelt haben.
Das Ziel ist weniger Feinstaub. Dieselfahrzeuge müssen eine Plakette tragen, um zu zeigen, ob sie zu den "Guten" oder den "Bösen" gehören. Anhand von Baujahr und Motortyp ist schnell zu ermitteln, wie vielgesundheitsgefährdenden Feinstaub ein Auspuff in die Luft bläst und wer nachrüsten muss oder bestimmte Zonen gar nicht mehr befahren darf. Der Straßenverkehr ist aber nicht die einzige Feinstaubquelle. Annähernd gleich hoch ist der Anteil der Kleinfeuerungsanlagen, die zur Staubbelastung der Luft beitragen und die in diesem Winter lange auf Hochtouren liefen. Grund genug, etwas gegen den Qualm zu unternehmen.
Nun lassen sich Heizungen nicht so einfach in Schadstoffklassen einteilen wie Autos. Ad hoc lässt sich ein "Aus" für die Feinstaubschleudern, die im Wesentlichen aus den mehr als 20 Jahre alten Scheitholzfeuerungsanlagen oder neueren Öfen mit schlechter Feuerungstechnik bestehen, nicht verordnen. So wird mithilfe der novellierten 1. BImSchV an der Quelle gemessen und aussortiert. Welche Anlage drinbleiben darf und welche zum Alteisen gehört oder nachgerüstet werden muss, hängt von den Feinstaub- und den Kohlenmonoxidwerten (CO) ab, die der Schornsteinfeger ermitteln soll. So weit die Theorie.
Klar ist: Die "Feinstaubverordnung" gibt den Schornsteinfegern neue Mess- und Überwachungsaufgaben auf, peinlich genau festgeschrieben in 28 Paragraphen. CO ist Routine, aber: Ein Messverfahren, das es mit geringen Feinstaubmengen im Abgas von Festbrennstoffheizungen offiziell aufnehmen kann, gibt es noch nicht. Feinstaub in höheren Konzentrationen über 50mg/m³ zu prüfen, ist kein Problem, das macht der Schornsteinfeger schon lange gravimetrisch. Eine Filterpatrone wird im Rauchgas beladen und zur Laboruntersuchung nach Sankt Augustin zum Bundesverband des Schornsteinfegerhandwerks geschickt. Ein recht großer Aufwand für eine Messung, deren Reichweite nun an Grenzen stößt. Mit den neuen Feinstaubgrenzen müssen Messverfahren her, die eine viel größere Genauigkeit haben als die bisherigen und die zudem anwendertauglich sind. "Das Gerät soll kurzfristig Ergebnisse liefern, transportabel und kostengünstig sein", wünscht sich Herbert Wazula vom Zentralinnungsverband der Schornsteinfeger (ZIV).
Tüfteln an neuen Geräten
Ohne Gerät keine Feinstaubmessung? Diese technische Lücke haben Forscher, Gerätehersteller und das Umweltbundesamt (UBA) erkannt. Mit Hochdruck wird von verschiedenen Seiten und auf unterschiedlichen Wegen getüftelt. Gravimetisch, photometrisch - egal, Hauptsache, ein zuverlässiger Staubmesser kommt heraus, der die Eignugsprüfung besteht und dann als anerkanntes Messverfahren bekannt gegeben werden kann. Das klingt einfach, jedoch ist die Eignungsprüfung die eigentliche Feuerprobe. Sie wird für die 1.BImSchV-Messgeräte vom TÜV Süd durchgeführt - und zwar auf der Grundlage der VDI-Richtlinie 4206 Blatt 2, die genaue Anforderungen an Messgeräte formuliert, die die gesetzlichen Werte von maximal 20mg/m³ messen sollen. Ein bestimmtes Verfahren für die Messung schreibt sie nicht vor. Jedes Gerät muss durch dieses Nadelöhr und das kann - nach Auffassung von Insidern - durchaus dauern. Dennoch scharrt das Schornsteinfegerhandwerk quasi schon mit den Hufen. Neue Heizkessel zwischen 4 und 15kW sollten der Verordnung nach gemessen werden, sobald sie installiert sind. Momentan wird darauf verzichtet, weil noch kein Messverfahren grünes Licht hat. Der Luftreinhalteexperte des UBA, Hans Joachim Hummel, sieht das gelassen: "Wenn wir 2015 noch kein Verfahren haben, um die 20mg/m³ zu messen, werden die Grenzwerte auch nicht überwacht." Allerdings ist er zuversichtlich, dass es im nächsten Jahr Eignungsbekanntgaben für Geräte geben wird.
Einen Messkoffer schickt nun die Firma Vereta als erste ins Rennen: Entwickelt innerhalb von drei Jahren in einem Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover und der TU Clausthal, gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium. Vereta, Spezialist für Rauchgasanalysen, sorgte für die Sensorik und die Regelungstechnik, die Forschung lieferte die Messmethode. Der technische Clou: Das neue Gerät kombiniert zwei optische Verfahren: Aerosolstreulichtphotometrie und Aerosolphotoemission. Den Streulicht-Part lieferte das Fraunhofer ITEM. Eine Laserdiode misst die gestreute Lichtmenge in der Staubphase, die ein Maß für die Konzentration ist. Wolfgang Koch, der im Hannoverschen ITEM eine Gruppe leitet, die sich mit der Physik und Chemie von Aerosolen und deren Messung beschäftigt, und der das Gerät mitentwickelt hat, erläutert dazu: "Mit zunehmender Partikelgröße wird die Streulichtausbeute höher." Das bedeutet, das Verfahren bewertet die größeren Teilchen mehr als die kleineren.
Um dieses Verhalten auszugleichen, braucht es ein gegenläufiges Verfahren. Part zwei kommt aus der Clausthaler Uni und beruht auf dem Prinzip der Ladungsmessung. Der Staub wird an einer UV-Lampe vorbeigeleitet, dadurch erhalten die Partikel eine Ladung, die man messen kann. Die Empfindlichkeit der Ladungszählung nimmt ab, je voluminöser die Teilchen werden. Beide Methoden zusammen liefen ein Signal, das unabhängig von der Größe der Staubteilchen ein der Feinstaubmassenkonzentration proportionales Signal gibt. Die Idee, die bereits bekannten Verfahren auch für Holz- und Pelletsheizungen auszuprobieren, kam den Professoren Koch und Weber (TU Clausthal) anlässlich der heißen Diskussionen um die 1.BImSchV vor ein paar Jahren. "Wir haben vermutet, dass sich die zwei unterschiedlichen Verfahren zur Messung von Feinstäuben gut ergänzen könnten", berichtet Koch.
Koffer mit inneren Werten
Das Produkt dieser Koorperation ist ein 10-kg-Alukoffer, von der Größe eines Pilotenkoffers, der ein Minilabor beherbergt. Eine kupferdrahtumwickelte Spule, eine quadratische Platine, Gasleitungen, silberne Kartuschen und bunte Kabel sind fest installiert am Kofferboden. Eine Sonde holt sich einen Atemzug direkt aus dem Ofenrohr. Die Staubprobe wird verdünnt, abgekühlt, getrocknet, von Säurebestandteilen befreit und schließlich werden die Staubteilchen gezählt mit zwei Sensoren, die beide auf den Gehalt an Staub reagieren. Die Ergebnisse werden kombiniert und heraus kommt ein Wert, der direkt auf einem Display abgelesen wird. Wer das Messprotokoll schwarz auf weiß haben will, kann auch einen Drucker anschließen. Zusätzlich haben die Erfinder eine CO-Messzelle eingebaut, die CO-Gehalte bis 20.000ppm erfasst.
Mieten statt kaufen
Wie alle anderen Messapparate wird auch der Staubkoffer in bestimmten gesetzlich festgelegten Abständen gewartet werden müssen, ein Nachkalibrieren hält Koch nicht für erforderlich, weil sich an der Optik wenig ändert. Das Vereta-Gerät wird gerade den Umfangreichen Eignungstests beim TÜV unterzogen. Der Hersteller hofft, das er schon in wenigen Wochen sagen kann, ab wann der Staubmesser einsatzbar ist. Eine weitere Nuss gibt es für Vereta noch zu knacken: Um dem Schornsteinfeger keine Investition im fünfstelligen Bereich zuzumuten, arbeitet der Anbieter an einem Gebührenmodell. "Eine Mietversion soll es ermöglichen, für eine geringe Monatsmiete und einen Obolus pro Messung, die Kosten niedrig zu halten", sagt Bodo Rengshausen-Fischbach, Geschäftsführer von Vereta.
Die Konkurrenz schläft nicht. Der Messgerätehersteller Wöhler und die Uni Stuttgart arbeiten gemeinsam an einem gravimetischen Online-Verfahren, das ohne Umwege direkt die Masse in Milligramm aus dem Abgas bestimmt. Unterstützt werden sie vom UBA, das zum einen im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein Verfahren bis zur Eignungsprüfung begleiten will und gleichzeitig die Kriterien der noch druckfrischen VDI-Richtlinie verifizieren möchte. Wer also in Zukunft dem Schornsteinfeger die Tür öffnet, wird noch mehr entdecken als die lässig geschulterte Rußbürste und Geräte zur Bestimmung verschiedener Abgaskomponenten und der Abgasverluste. Der Mann in schwarz wird ein zusätzliches Staubmessgerät dabeihaben, wenn er zur Kontrolle der Heizung kommt. Ob es ein Messkoffer von Vereta sein wird, ein Analysegerät von Wöhler oder etwas anderes, bleibt abzuwarten.
Quelle: Pellets (April 2011), Seite 28ff.