Sonntagsingenieur: So Funktioniert Ein Katalysator

[Lawver Gale]

BASF entwickelt derzeit eine Lösung, die den Einbau eines zusätzlichen Partikelfilters vermeiden soll: Der Partikelfilter wird mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung überzogen, die wie ein konventioneller Dreiwegekatalysator wirkt. Das neue Angebot für den klugen Überblick: Die wichtigsten Nachrichten und Kommentare der letzten Zeitabstand - aus der Redaktion der F.A.Z. Der so entstehende „Vierwegekatalysator“ kostet aufgrund des geringeren Gegendrucks annähernd Motorleistung als ein separater Partikelfilter im Unterboden. Der Dieselmotor hat es schwerer als Bruder Otto, da der Dreiwegekat nur bei einem genau definierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet. Daher kommen für die Stickoxidminderung vermehrt sogenannte SCR-Katalysatoren zum Einsatz. Die Lösung, die unter dem Namen „Adblue“ vermarktet wird, muss der Autofahrer regelmäßig nachfüllen. Den für chemische Prozesse benötigten Energieeinsatz zu mindern, ist das wichtigste Ziel der Katalyseforschung. SCR steht für „Selective Catalyst Reduction“, eine Reaktion, die nur durch den Zusatz einer wässrigen Harnstofflösung funktioniert. Künftig könnten Katalysatoren sogar eine wichtige rolle dabei spielen, Kohlendioxid direkt als Rohstoff für die Kunst- und Treibstoffproduktion zu nutzen. Denn bislang ist CO2 trotz des enthaltenen Kohlenstoffs kaum wirtschaftlich zu verwerten, der Energieeinsatz steht in keinem Verhältnis zum Ertrag.

Und wenn Du mal einen Rat brauchst, komm baldmöglichst vorbei. „Wir wollen Euch keine Vorgaben machen, wo Ihr sparen müsst. Freiwilligkeit ist die wichtigste Zutat für Antrieb und Umschwung. Und dann lädt er seine Leute ein, wie die Profiler nach Einsparmöglichkeiten zu fahnden. Und blank steht der „Mein-Baby-Effekt”: Was man selbst geschaffen hat, lässt man nimmer im Stich. Dann tun wir etwas nicht, weil wir es müssen, sondern weil wir es wollen. Dabei trägt man auch beschwerliche Maßnahmen mit und setzt sie engagiert um. Bei einem Katalysator gibt es kein zögerliches Abwarten, kein zaghaftes Um-Erlaubnis-bitten, keine langwierigen Freigabeprozesse und kein umfängliches Absichern nach allen Seiten. Iterative Prozesse und regelmäßige Feedback-Schleifen sichern das zügige Voranschreiten der Projekte und Initiativen. Was wurde seit dem letzten Mal geschafft? Was hat besonders gut geklappt? Was sind die nächsten Schritte? Es drauf haben wir beim nächsten Mal verbessern? Welche Hindernisse sind aufgetaucht? Eine der wichtigsten Werkzeuge eines Katalysators sind kluge Fragen. Damit lässt sich sein Wechselspiel aus Nähe und Distanz gut austarieren. Ein zweites Werkzeug ist das Monitoring.

Die Firma Olsberg im Sauerland bietet ihn in zwei Nachrüstsätzen für deren Feuerungen HK8 und Quadro an. Diese Feuerungen haben die Sauerländer in den Jahren von 1989 bis 2004 vermarktet. Allerdings ist beim Verwenden der Nachrüstsets einiges zu beachten, betont Hersteller Blue Fire. Da sie im Abgasweg der Kaminöfen platziert werden, sind sie Bestandteil der Feuerung. Im Falle der Olsberg-Feuerungen https://www.atoallinks.com/2021/neues-verfahren-zur-ruckgewinnung-von-platinmetallen-320-grad-2/ hat die Feuerstättenprüfstelle Kahl in Castrop-Rauxel diese im März 2017 vorgenommen. Solch eine Nachrüstung erfordert die Typenprüfung durch eine Feuerstättenprüfstelle. Ein Set kostet etwa 500 € und kann anhand einer Anleitung selbst eingebaut werden. Dank der Nachrüstsets können viele tausend alte Olsberg-Feuerungen staubarm betrieben werden. Vor Inbetriebnahme muss jedoch der Bezirksschornsteinfegermeister den ordnungsgemäßen Einbau begutachten und eine Freigabe erteilen. Danach gibt es keine weitere Einschränkung für die alte Feuerung. Eine solche Möglichkeit zum Nachrüsten kann Ende 2020 wichtig werden. Denn die erste Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV), also die Kleinfeuerungsanlagenverordnung, führt auch für alte Kaminöfen schrittweise den Staubgrenzwert von 150 mg/m3 ein. Ende diesen Jahres steht bereits die erste Frist an. Von 2018 an dürfen Kaminöfen, die zwischen 1975 und 1984 in betrieb genommen wurden, höchstens noch feuern, wenn sie weniger als 150 mg Staub/m³ emittieren - nachzuweisen durch Unterlagen der Typenprüfung, die der Feuerungshersteller bereithält. Noch hat außer Olsberg kein weiterer Hersteller solcher älteren Modelle eine Typprüfung beantragt. Sprich: Wer solch einen Ofen besitzt und ihn behalten will, muss weiterhin auf einen Filter zurückgreifen.

Dem Fahrzeugkatalysator ist es zu verdanken, dass trotz steigendem Verkehrsaufkommen, die Schadstoffbelastung durch Autos nicht besonders zugenommen hat. Seine Notwendigkeit erklärt sich indem die Verbrennung im Motor nie dem theoretischen Optimum entsprechen kann, sodass die Kohlenwasserstoffmoleküle nicht nur in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt werden. Stattdessen entstehen unter realen Bedingungen auch Kohlenmonoxid und Stickoxide, die umwelt- und gesundheitsschädlich sind. Außerdem kann physikalisch nie der gesamte Kraftstoff auf dem scheiterhaufen sterben, weil selbst bei kleinsten Kraftstofftröpfchen, die äußere Hülle zuerst reagiert und der notwendige Sauerstoff selbst bei einem homogenen Gemisch die innenliegenden Kohlenwasserstoffmoleküle nicht erreicht. Ein Katalysator besteht aus einem Wabenkörper, durch dessen Luftkanäle das Abgas hindurch strömt. Dieser sogenannte Monolith wir mit temperaturresistenter Stein- oder Metallwolle unzertrennlich Gehäuse gelagert, damit er trotz Ausdehnung des Metalls nicht anfängt zu klappern. Wie funktioniert der Katalysator? Auf dem Wabenkörper selbst ist die katalytische Schicht aufgebracht, die verschiedene Edelmetalle enthält. Dazu gehören weiterhin Rhodium, Palladium und Platin.