Emissionsarme Ethanol-Kamine

Projekt

© pixabay | Antoine Belverge
Herkömmliche Ethanol-Kamine besitzen bisher kein Abgasreinigungssystem.
© Fraunhofer IKTS
Katalysatorträger aus Cordierit-Schaumkeramik mit Katalysator-Washcoatbeschichtung.

Ethanol-befeuerte Kamine sind beliebt, da sie im häuslichen Bereich im Prinzip ohne Schornstein oder sonstige Abzugssysteme betrieben werden können. Zudem erfordern sie wenig Platz und sind recht kostengünstig. Da Ethanol-Kamine momentan kein integriertes Abgasreinigungssystem besitzen, sind Nutzer direkt den emittierten Schadstoffen wie Benzol, Formaldehyd, Kohlenmonoxid und Stickoxide ausgesetzt. Dies kann potenziell zu Gesundheitsschäden führen. Hinzu kommen die Gefahren in Zusammenhang mit dem Befüllen des Brenners im noch heißen Zustand. Das führte in der Vergangenheit wiederholt zu gefährlichen Verpuffungen beim Nachfüllen bzw. Zünden des Kamins.

Im Rahmen des Projekts »Clean EtOH-fire« (Entwicklung eines emissionsminimierten Verbrennungssystems für (Bio-) Ethanol) wurde daher gemeinsam mit Industriepartnern an einem System zur schadstofffreien und bedienungssicheren Ethanolverbrennung gearbeitet. Dies kann nicht nur im häuslichen oder gewerblichen Bereich (Gaststätten, Beherbergungs- und Eventbetriebe) eingesetzt werden, sondern perspektivisch auch als ergänzende CO2-neutrale kamingeführte Beheizung in Niedrigenergiehäusern.

Das Fraunhofer IKTS hat hierfür auf Grundlage seines umfangreichen Know-hows im Bereich der motorischen und industriellen Abgasreinigung ein Katalysatorkonzept entwickelt. Dies ermöglicht einerseits eine Schadstoffreduktion bei sehr niedrigen Reaktionstemperaturen und andererseits eine optimale Strömungsverteilung der Reaktionsgase im Katalysatorträger. Darüber hinaus benötigt es keine zusätzliche Hilfsenergie und weist eine lange Lebensdauer auf.

Der Katalysatorträger basiert dabei auf zellulären Keramiken, die im Gegensatz zu Katalysatorschüttungen nur niedrige Gegendrücke aufweisen. Gleichzeitig erlaubt die netzwerkartige Struktur hohe Verweilzeiten der Schadstoffe am Katalysator, was einen großen Vorteil gegenüber Katalysatorwaben darstellt. Die Herstellung von offenzelligen Schaumkeramiken erfolgt durch Abformung von retikulierten Polymerschäumen nach dem sogenannten Schwartzwalder-Verfahren.

Die Katalysatoren sind auf die speziellen Betriebsbedingungen von Ethanol-Brennern sowie den Katalysatorträger abgestimmt, um unter den gegebenen Temperatur- und Abgasbedingungen hohe Konvertierungsraten zu erreichen. Dies umfasst sowohl die Synthese und Funktionalisierung der Katalysatormaterialien als auch deren Verarbeitung zu Suspensionen, mit denen sich homogene und rissfreien Schichten auf den Katalysatorträgern realisieren lassen. Im Ergebnis können Benzol-, Formaldehyd- und CO-Emissionen beim Kontakt des Abgases mit dem Katalysator gleichzeitig abgebaut werden.

 

Leistungs- und Kooperationsangebot

 

  • Entwicklung geeigneter Katalysatorträger aus zellulären Keramiken
  • Synthese von Katalysatoren und Verfahrensentwicklung zur katalytischen Beschichtung
  • Durchführung von Labortests zu den Anwendungseigenschaften beschichteter Trägermaterialien und Bewertung des katalytischen Verhaltens und Langzeitstabilität (Katalyseprüfstände)

 

Danksagung

 

Wir danken dem Sächsischen Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) für die finanzielle Unterstützung des Projekts »Clean EtOH-fire« aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und aus Steuermitteln auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.


Projekt: Entwicklung eines emissionsminimierten Verbrennungssystems für (Bio-) Ethanol (Clean EtOH-fire)

Laufzeit: 01.07.2018 bis 31.12.2020

Projektträger / Fördermittelgeber: Sächsische Aufbaubank (SAB)/ SMWA (EFRE)

Förderkennzeichen: 100310615

Gefördert durch