Rauchgasreinigung erklärt: Staub, SO2, NOx und Quecksilber
Wie Kraftwerke Staub, Schwefeldioxid, Stickoxide und Quecksilber aus dem Abgas holen: Elektrofilter, REA, SCR und BVT-Schlussfolgerungen verständlich erklärt.
Strom & NetzVeröffentlicht
Die Rauchgasreinigung umfasst alle Verfahren, die Schadstoffe aus dem Abgas eines Kraftwerks entfernen, bevor es den Schornstein verlässt. In einem modernen Kohle-, Biomasse- oder Müllheizkraftwerk durchläuft das Rauchgas mehrere Stufen nacheinander: für Staub, für Schwefeldioxid, für Stickoxide und bei Bedarf für Quecksilber und andere Schwermetalle.
Was im Rauchgas steckt
Beim Verbrennen entsteht nicht nur Wärme. Je nach Brennstoff enthält das Rauchgas:
| Schadstoff | Herkunft | Warum er stört |
|---|---|---|
| Staub (Feinstaub) | Asche im Brennstoff | belastet die Lunge, trägt Schwermetalle |
| Schwefeldioxid (SO2) | Schwefel in Kohle und Öl | saurer Regen, Atemwegsreizung |
| Stickoxide (NOx) | Stickstoff aus Luft und Brennstoff bei hoher Temperatur | Sommersmog, Versauerung, Atemwegsreizung |
| Quecksilber, Schwermetalle | Spurenelemente in Kohle und Abfall | giftig, reichern sich in Nahrungsketten an |
| Chlor- und Fluorwasserstoff | Chlor und Fluor in Abfall und Kohle | sauer, korrosiv |
| Kohlendioxid (CO2) | Kohlenstoff in jedem fossilen Brennstoff | Klimawandel |
Die Rauchgasreinigung kümmert sich um die ersten fünf. Zum CO2 am Ende mehr.
Stufe 1: Entstaubung
Elektrofilter laden Staubteilchen zwischen Elektroden elektrisch auf. Die geladenen Partikel wandern zu Niederschlagsplatten, werden dort abgeklopft und als Flugasche gesammelt. Elektrofilter bewältigen sehr große Gasmengen mit geringem Druckverlust.
Gewebefilter, auch Schlauchfilter genannt, leiten das Gas durch Reihen von Filterschläuchen. Der Staub bleibt am Gewebe hängen und wird mit Druckluftstößen abgereinigt. Gewebefilter halten auch sehr feine Partikel gut zurück und sind in Biomasse- und Müllheizkraftwerken verbreitet.
Flugasche aus Kohlekraftwerken wird seit Jahrzehnten in Zement und Beton eingesetzt.
Stufe 2: Entschwefelung
Am weitesten verbreitet ist die Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) mit Kalksteinwäsche. Das Rauchgas steigt durch einen Sprühnebel aus Kalksteinsuspension. Das Schwefeldioxid reagiert mit dem Kalkstein, nach Oxidation entsteht Gips. Große Anlagen liefern einen stetigen Gipsstrom, der zu Gipskartonplatten verarbeitet wurde.
Daneben gibt es trockene und quasi-trockene Verfahren: Kalk oder Natriumbicarbonat wird ins Rauchgas eingeblasen, das Reaktionsprodukt landet im Staubfilter. Sie brauchen weniger Wasser und kommen oft in kleineren Anlagen und Müllverbrennungsanlagen zum Einsatz.
Stufe 3: Entstickung
Ein Teil der Stickoxide wird schon bei der Verbrennung vermieden, mit NOx-armen Brennern und gestufter Verbrennung, die Flammentemperatur und Sauerstoffangebot begrenzen. Den Rest entfernen chemische Verfahren:
- Selektive katalytische Reduktion (SCR). Ammoniak oder Harnstoff wird eingedüst, danach strömt das Gas über einen Katalysator. Die Stickoxide werden zu Stickstoff und Wasserdampf, beides natürliche Bestandteile der Luft.
- Selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR). Das Reduktionsmittel wird ohne Katalysator direkt in eine heiße Zone des Kessels eingedüst. Das ist günstiger, entfernt aber einen geringeren Anteil.
Das Prinzip kennen viele vom Auto: Auch moderne Diesel-Pkw nutzen SCR mit Harnstofflösung.
Stufe 4: Quecksilber und Schwermetalle
Einen Teil des Quecksilbers halten Staubfilter und REA ohnehin zurück. Reicht das nicht, wird Aktivkohle in das Rauchgas eingeblasen. Quecksilber bindet sich an die Kohle, die im Filter landet. Müllverbrennungsanlagen kombinieren Aktivkohle häufig mit Gewebefiltern, um auch Dioxine abzuscheiden.
Der europäische Rahmen
Große Feuerungsanlagen ab einer bestimmten Feuerungswärmeleistung brauchen in der EU eine Genehmigung nach der Industrieemissionsrichtlinie. Für jede Branche erarbeitet die EU in einem Austausch zwischen Behörden, Industrie und Umweltverbänden ein Merkblatt über die besten verfügbaren Techniken (BVT-Merkblatt, englisch BREF). Sein Kern sind die BVT-Schlussfolgerungen mit den Emissionswerten, die mit den besten verfügbaren Techniken erreichbar sind.
Für Großfeuerungsanlagen wurden sie 2017 mit dem Durchführungsbeschluss (EU) 2017/1442 beschlossen. Sie betreffen Staub, Schwefeldioxid, Stickoxide, Quecksilber und weitere Stoffe für Anlagen mit Kohle, Braunkohle, Biomasse, Öl und Gas. Die Behörden mussten die Genehmigungen innerhalb von vier Jahren anpassen. In Deutschland ist die Umsetzung in der Verordnung über Großfeuerungs-, Gasturbinen- und Verbrennungsmotoranlagen (13. BImSchV) verankert; Hintergründe erläutert das Umweltbundesamt. Die Richtlinie selbst wurde 2024 überarbeitet.
Was die Rauchgasreinigung nicht kann
Die Rauchgasreinigung macht Verbrennung für Gesundheit und Umwelt deutlich verträglicher, entfernt aber kein Kohlendioxid. Dafür bräuchte es eine CO2-Abscheidung, die bisher nur in wenigen Anlagen installiert ist. Der wichtigste Hebel für weniger CO2 aus der Stromerzeugung war in Europa ein anderer Strommix: weniger Kohle, mehr Wind und Sonne. Wie weit das gekommen ist, zeigt der Strommix in Europa.
Wie alles zusammenhängt
Die Reinigungsstufen sitzen zwischen Kessel und Schornstein des Kraftwerks, das wir unter Wie Wärmekraftwerke funktionieren beschreiben. Je sauberer der Brennstoff, desto einfacher die Reinigung: Ein Gaskraftwerk braucht vor allem Maßnahmen gegen Stickoxide, Kohle- und Müllheizkraftwerke alle Stufen.
Ein Solarmodul erzeugt überhaupt kein Rauchgas. Auch deshalb zählt jeder Anteil Solarstrom, bis hin zum Balkonkraftwerk, für die Luftqualität ebenso wie für das Klima.
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Häufige Fragen
Entfernt die Rauchgasreinigung auch CO2?
Nein. Filter, Wäscher und Katalysatoren zielen auf Staub, Schwefeldioxid, Stickoxide und Schwermetalle. Für Kohlendioxid wäre eine eigene Abscheidetechnik nötig, die in Kraftwerken bisher selten ist.
Was passiert mit dem REA-Gips?
Gips aus der Rauchgasentschwefelung wird seit Langem für Gipskartonplatten und andere Baustoffe verwendet. Mit dem Kohleausstieg schrumpft diese Quelle, weshalb die Baustoffindustrie nach Ersatz sucht.
Was sind BVT-Schlussfolgerungen?
Dokumente der EU, die für eine Branche die besten verfügbaren Techniken und die damit erreichbaren Emissionswerte beschreiben. Die Genehmigungsbehörden legen sie den Auflagen für jede einzelne Anlage zugrunde.
Gilt das auch für Kaminöfen?
Kleine Feuerstätten fallen nicht unter die Industrieemissionsrichtlinie, sondern in Deutschland unter die Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (1. BImSchV). Mehrstufige Rauchgasreinigung gibt es dort nicht, teils aber Katalysatoren oder Staubabscheider.