Das Verbrennen von Holz im Kamin oder der Holzheizung setzt inzwischen mehr Feinstaub frei als der Straßenverkehr. Den genauen Beitrag zur regionalen Feinstaubbelastung und die Zusammensetzung der Abgase haben Forscher jetzt ermittelt. Dabei entdeckten sie auch eine Substanz, die sich zukünftig als Indikator für Feinstaub aus Biomesseverbrennung nutzen lässt.
Die Verbrennung von Biomasse – egal ob durch natürliche Waldbrände oder vom Menschen verursacht – erzeugt eine große Menge an Gasen und Partikeln. Mehrere Hundert chemische Verbindungen wurden dabei bisher beobachtet. Sie stehen im Verdacht, ein gesundheitliches Risiko zu sein, weil sie toxisch, erbgutverändernd und krebsauslösend wirken können. Da Holzheizungen jedoch als CO2-neutral gelten und eine kostengünstige Alternative zu anderen Brennstoffen sein können, hat ihre Anzahl in den letzen Jahren stark zugenommen. Seit 2004 stoßen über 15 Millionen Öfen und Kamine in privaten Haushalten bereits mehr Feinstaub aus als der Straßenverkehr.
Luftanalysen in Gebiet mit vielen Holzheizungen
Um gesetzliche Auflagen für die Emissionen aus der Biomasseverbrennung erlassen zu können, sind jedoch detaillierte Informationen über die freigesetzten chemischen Verbindungen notwendig. Um mehr über die Zusammensetzung der Abluft zu erfahren, sammelten Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (IfT) im Auftrag des Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) Feinstaubproben im Ort Seiffen. Der für seine Handwerkskunst bekannte Ort liegt in einem Tal des Erzgebirges unweit der Grenze zu Tschechien. Neben Ferntransport aus dem Industriegebiet Litvinov in Nordwest-Böhmen und Abgasen des Straßenverkehrs tragen vorallem die Heizungen im Winter zur Emissionsbelastung bei.
Von Oktober 2007 bis März 2008 entnahmen sie dafür täglich Luftproben aus einem Wohngebiet, in dem vor allem mit Holz geheizt wird. „Dass die Holzverbrennung zu organischen Aerosolpartikeln führt und damit Einfluss auf die Wolkenbildung hat, ist schon lange bekannt. Es gibt aber bisher nur wenige Studien, die die indirekten Auswirkungen auf die chemischen Reaktionen in der Luft beleuchten“, erklärt Professor Hartmut Herrmann vom IfT. Das Ergebnis der Studie wurde im Fachmagazin „Environmental Science & Technology“ veröffentlicht.
Neuer Indikator für Biomasse-Feinstaub entdeckt
So gennante Tracerverbindungen helfen den Chemikern dabei, den Ursprung der Stoffe zu bestimmen. Bisher wurde Levoglocosan als Indikator für Biomasseverbrennung genutzt. Es entsteht bei der Verbrennung von Zellulose. Durch die neu bestimmten chemischen Verbindungen wird es in Zukunft möglich sein, die Spuren von Verbrennungsprodukten aus Biomasse in der Luft noch besser zu verfolgen.
Durch die Untersuchungen konnten die Wissenschaftler nun zeigen, dass dabei auch nitrierte aromatische Verbindungen (C7H7NO4) eine Rolle spielen. „Diese verschiedenen Methyl-Nitrokatechol-
Verbindungen wurden als partikuläre Bestandteile der Emissionen aus der Holzverbrennung detektiert und können in Zukunft als Tracer genutzt werden“, erklärt Yoshiteru Iinuma vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung. Dieses so genannte zweite organische Aerosol (SOA) entsteht bei der Oxidation von leicht flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) aus der Biomasseverbrennung. (Aerosols. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 8453–8459)
(Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, 07.02.2011 – NPO)
