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Eindüsung der Mikroemulsion in den Abluftkanal

Geruchsmessungen gehören heute schon bei vielen Gießereien, wie zum Beispiel bei der Eisengießerei Fritz Winter, zur Routine

Erschienen in Ausgabe 03/2009 der Zeitschrift "Giesserei", Autor Frau Herta Schießl, SKH GmbH

Geruchsprobleme und daraus resultierende Konflikte gehören zum Alltag vieler Gießereien. Dabei fehlt es nicht - auch nicht in Gießereien - an technischen Möglichkeiten, um Gerüche zu beseitigen. Das Spekrum reicht vom Biofilter über thermische Abluftbehandlung und Aktivkohlefilter bis hin zu den verschiedensten Wäschertypen. Letztlich entscheidet aber der Standort darüber, ob überhaupt eine Geruchsbehandlung erforderlich ist. Das heißt, dort wo niemand unter Geruchsproblemen leidet, stellt sich auch die Frage nach der richtigen Technik in der Praxis erst gar nicht - unabhängig davon, wie groß die Geruchsemissionen tatsächlich sind.

Da die Geschichte deutscher Gießereien aber oftmals Jahrzehnte, wenn nicht gar Jahrhunderte, zurückreicht, hat die rasante Siedlungsentwicklung dafür gesorgt, dass viele Standorte heute in unmittelbarer Nachbarschaft dicht besiedelter Wohngebiete liegen. Konflikte sind damit vorprogrammiert, auch wenn die Beantwortung der Frage "Wer war zuerst da?" eindeutig zugunsten der Gießerei ausfällt.

Die Besonderheit der Geruchsproblematik in Gießereien liegt darin, dass sehr große Abluftmengen eine vergleichsweise kleine Menge geruchsintensiver Stoffe enthalten. Mit den herkömmlichen Abluftreinigungsanlagen in Gießereien lassen sich zwar alle Schadstoffgrenzwerte einhalten, die Geruchsintensität der Abluft verändert sich dabei aber meist nur unwesentlich. Zusätzliche technische Lösungen allein zur Verbesserung der Geruchssituation stehen dann oftmals in keinem vernünftigen Verhältnis zum finanziellen Aufwand. Auch stellt sich die Frage, ob es ökologisch vertretbar ist, mit hohem Energieaufwand eine im Verhältnis verschwindend kleine Menge an Geruchsmolekülen zu beseitigen.

Diese unbfriedigende Ausgangssituation hat Forscher der Universität Regensburg dazu bewogen, nach energiesparenden, technisch weniger aufwendigen, aber dennoch effektiven Alternativen zu suchen.

Emulsion gegen Geruch

Am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Regensburg wurde eine Mikroemulsion entwickelt, deren geruchsneutralisierende Wirkung auf bestimmte, in Gießereien gehäuft auftretende Geruchsstoffe, zunächst im Labormaßstab nachgewiesen werden konnte. Die Weiterentwicklung zum praxistauglichen Verfahren erfolgte in der SKH GmbH, einem An-Institut der Universität Regensburg, in das die R. Scheuchl GmbH Ortenburg, das unverzichtbare gießerei- und verfahrenstechnische Know-how eingebracht hat.

Die technische Umsetzung ist entscheidend für den Erfolg des Verfahrens. Denn nur, wenn bei Eindüsung der verdünnten Lösung eine optimale Verteilung und Durchmischung im Abluftkanal sichergestellt wird, kann sich die geruchsneutralisierende Wirkung entfalten.

Inzwischen ist das SKH-Verfahren in mehreren Gießereien im Einsatz, wie zum Beispiel bei der Aluminium Werke GmbH Villingen (AGVS). AGVS ist eine auf Spezialguss mit hohem Kernanteil ausgerichtete Aluminium-Sandgießerei mit einer jährlichen Schmelzleistung von ca. 6000t Aluminium. Dort wurde zwischen Nasswäscher und Schalldämpfer eine Anlage zur Geruchsbehandlung eingebaut.

Das Herstellen der Kerne geschieht bei AGVS im Cold-Box-Verfahren unter Zugabe von Dimetylisopropylamin. Von der Gießerei wurde ein umfassendes Geruchsgutachten in Auftrag gegeben, in dem die vom Werk ausgehenden Geruchsemissionen und -immissionen aufgezeigt wurden. Die vom Institut iMA Richter & Röckle, Freiburg, durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass für eine Verbesserung der Geruchssituation in erster Linie im Bereich der Auspackstellen in der Gießhalle angesetzt werden sollte.

Da auch diffuse Gerüche auftraten, musste zunächst eine Optimierung der Absaugung an den Auspackstellen vorgenommen werden. Die abgesaugte Luft wird einem Nassabscheider zugeführt und über einen 21m hohen Kamin ausgeblasen (ca. 80.000m³/h). Vom Geruchslabor wurde am Abluftkamin eine Geruchsbelastung von 2200 Geruchseinheiten (GE) gemessen. Nach Installation der Anlage zur Geruchsbehandlung sank der Wert im Mittel auf 850 GE, der günstigste Wert lag bei 550 GE. Dies entspricht einer Verringerung der Geruchsemissionen im Durchschnitt um ca. 60% an dieser Quelle.

Neben Aluminiumgießereien arbeiten inzwischen auch Eisengießereien mit dem SKH-Vefahren. In einer großen Eisengießerei wird beispielsweise der Abluftstrom aus dem Gusskühler mit ca. 110.000m³/h mithilfe einer vollautomatischen Einsprühanlage behandelt. In mehreren anderen Gießereien wird die Abluft aus dem Kupolofen erfolgreich einer Geruchsbehandlung unterzogen. Diffuse Gerüche in Gießereihallen werden außerdem mit einem speziell dafür entwickelten Ventilatorsystem behandelt, das beispielsweise über der Gießstrecke angebracht ist.

Das SKH-Verfahren

Bei dem an der Universtität Regensburg entwickelten Verfahren werden Substanzen eingesetzt, die ihre Wirkung in einem mehrstufigen Prozess entfalten: eine wässrige Lösung wird mittels eines optimierten und den jeweiligen Gegebenheiten angepassten Düsensystems in den Abluftkanal eingesprüht. Die so erzeugte Wäschereieigenschaft sorgt dafür, dass wasserlösliche oder suspendierbare Moleküle sowie Staubteilchen gebunden werden. Durch spezielle, leistungsstarke, in der Lösung enthaltene Lösungsvermittler werden auch organische Moleküle schnell in Lösung gebracht. Wasserunlösliche Moleküle und Partikel werden somit effektiv gelöst. Durch in der Lösung enthaltene tensidische Strukturbildner werden Reservoire geschaffen, in denen Reaktanden eingekapselt sind, die mit Geruchsstoffen reagieren. Die Geruchsstoffe werden durch Lösungsvermittler ihrerseits in diese Reservoire transportiert und von den Wirkstoffen durch chemische Reaktionen zerstört. Die in den Reservoiren zusätzlich gelösten Duftstoffe werden ihrerseits freigesetzt. Das Reservoirprinzip sorgt dafür, dass die dem Mittel eigenen Geruchsstoffe nur in geringsten Mengen freigesetzt werden. Eventuell noch vorhandene Restgerüche werden dadurch nicht mehr wahrgenommen.

Die Wirkung der SKH-Antigeruchs-Substanzen beruht - neben dem effizienten Auflösen der Geruchsstoffe im wässrigen Nebel - größtenteils auf der Reaktivität der Bestandteile bestimmter ätherischer Öle. Es ist bekannt, dass ätherische Öle aufgrund ihres Eigengeruchs vor allem in der Parfümindustrie Verwendung finden. Weniger bekannt ist dagegen, dass bestimmte ätherische Öle in der Lage sind, unangenehme Geruchsstoffe (zum Beispiel Ammoniak, Amine, Thiole) zu neutralisieren. Je nach Struktur und Funktionalität der Ölbestandteile reagieren sie auch zu unterschiedlichen, neutral riechenden Substanzen. Beispiele hierfür sind die Reaktionen von Aminen mit organischen Säuren zu organischen Salzen oder die Bildung stabiler Addukte.

An der Universität Regensburg wurden die Reaktionsverläufe einzelner Antigeruchskomponenten sowie des vollständigen SKH-Antigeruch-Konzentrats untersucht. Als Modellsubstanzen für die zu eliminierenden Gerüche dienten unter anderem verschiedene Amine. Zu je 1 ml des SKH-Antigeruch-Konzentrats bzw. entsprechender Lösungen der Einzelkomponenten wurden definierte Mengen der Testsubstanzen gegeben. Die Bildung der Reaktionsprodukte wurde anhand von Farbreaktionen spektrophotometrisch verfolgt.

Das SKH-Verfahren stellt einen pragmatischen Ansatz im Umgang mit Geruchsproblemen im Umfeld von Gießereien dar. Da Gerüche - im Gegensatz zu Schadstoffen - im wesentlichen ein subjektives Konfliktpotential darstellen, kommt es nicht in erster Linie darauf an, die in der Abluft enthaltenen Geruchsmoleküle zu 100% zu eliminieren. "Erfolgreich" ist eine Geruchsbehandlung vielmehr dann, wenn die Geruchsbelastung in der Abluft so weit reduziert wird, dass sich niemand mehr dadurch belästigt fühlt. Anders ausgedrückt: wenn es keine Beschwerden aus der Nachbarschaft mehr gibt, kann ein Geruchsproblem grundsätzlich als gelöst betrachtet werden. Dafür reicht es in der Regel aus, wenn die Gerüche deutlich reduziert werden, so wie dies mit dem SKH-Verfahren möglich ist.