Abgas: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:Muellverbrennungsa. BI IMG 9031.JPG|thumb|250px|Müllverbrennungsanlage in Bielefeld<br/>Foto: [[Michael Wöstheinrich]]; [[Rainer Schwarz]]]]
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'''Abgase''' sind die bei einem Stoffumwandlungsprozess anfallenden, nicht mehr nutzbaren [[gasförmig]]en Abfallprodukte. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden sie als '''Verbrennungsabgase''' bezeichnet, also die Abgase aus einer [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]].


'''Abgase''' im allgemeinen Sinne sind die bei einem Stoffumwandlungsprozess anfallenden, nicht mehr nutzbaren gasförmigen Abfallprodukte. Im allgemeinen Sprachgebrauch sind meist Verbrennungsabgase gemeint, d. h. das Abgase aus einer Verbrennung. Je nach Zusammenhang (s. u.) werden diese auch als Rauchgase, Rauch, Brandgase oder Abluft bezeichnet.
Die DIN EN 1443 definiert Abgase so, dass diese nur ''gasförmige Verbrennungsprodukte'' enthalten, ohne festen [[Ruß]] (korrekt [[Glanzruß]]) und flüssiges [[Wasser]].<br/>
''[[Rauch|Rauchgas]]'' und ''[[Rauch]]'' enthalten [[Ruß]]&shy;beimengungen.<ref>[http://www.duden.de/rechtschreibung/Rauchgas Duden:Rauchgas]</ref> Der alles umfassende Begriff wäre ''flüchtige Verbrennungsprodukte''. Je nach dem textlichen Zusammenhang werden zudem die Bezeichnungen '''Brandgase''' oder selten '''Abluft''' verwendet.
Chemisch betrachtet sind Abgase ein [[Aerosol]], also eine [[Dispersion (Chemie)|Dispersion]] (ein [[Heterogenität (Naturwissenschaft)|heterogenes]] [[Gemisch]]) aus festen oder flüssigen [[Schwebeteilchen]] in [[Gas]]en.  


Da solche Abgase zumeist schädlich für Mensch und Umwelt sind, ist eine Abgasreinigung üblich bzw. gesetzlich verbindlich.
Die meisten Abgase sind für Mensch und Umwelt schädlich und gefährdend. Für technische und industrielle Anlagen ist die [[Abgasreinigung]] üblich und anlagenbezogen auch gesetzlich verbindlich vorgeschrieben.
<br/>
<br/>
Damit ein sicherer Abzug der Abgase gewährleistet bleibt, werden [[Schornstein]]e durch den [[Schornsteinfeger]] überprüft, die [[Abgasmessung]] und eine Reinigung durchgeführt.  




'''Umwelt- und Gesundheitsschäden'''  
'''Abgase nach Herkunft'''


Hauptartikel:
'''Abgase aus Verbrennungskraftmaschinen'''
* Luftverschmutzung,
* Luftreinhaltung,
* [[Feuer (Umweltfaktor)]]
* Abgasreinigung


Abgase enthalten ohne Reinigung in der Regel luftverunreinigende, umwelt- und gesundheitsschädliche Schadstoffe. Aus Gründen des Umweltschutzes bestehen je nach Land gesetzliche Vorschriften, die Schadstoffe zu begrenzen. In Deutschland ist die Abgabe solcher Emissionen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) mit den entsprechenden Durchführungsverordnungen (BImSchV), und/oder der Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) reglementiert. Häufig ist zum Erreichen der in diesen Regularien festgelegten maximalen Grenzwerte eine Abgasreinigung erforderlich. Durch einen hohen Schornstein kann zudem die Ausbreitung der Emissionen gesteuert und eine Verdünnung erreicht werden.
Der Begriff „Abgas“ ist vor allem bei [[Verbrennungskraftmaschine]]n ([[Verbrennungsmotor]]en und [[Gasturbine]]n) üblich. Bei Kraftfahrzeugen ist als kompakte [[Abgasreinigung]]sanlage ein [[Fahrzeugkatalysator|Katalysator]] üblich und in vielen Ländern verbindlich vorgeschrieben; zudem haben alle neuen Diesel-Kfz einen [[Dieselpartikelfilter]].  


Die Strömungsenergie der Abgase von Verbrennungsmotoren kann genutzt werden für den Antrieb eines [[Turbolader]]s, der die Verbrennungsluft des Motors vorverdichtet und so eine erhöhte Zufuhr des [[Kraftstoff]]-Luftgemischs und damit eine höhere [[Leistung (Physik)|Motorleistung]] und einen verbesserten [[Wirkungsgrad]] des Motors erlaubt.


Die wichtigsten Schadstoffe in Abgasen und deren Wirkung sind:
Um die Wärmeenergie der Abgase von großen Verbrennungsmaschinen, z.&nbsp;B. auf Schiffen, zu nutzen, kommen sog. [[Abgaskessel]] zum Einsatz.


'''Schadstoff - Wirkung'''
Eine Minderung von Schadstoffemissionen kann bei Verbrennungskraftmaschinen vor allem durch eine optimale Verbrennungsführung in Bezug auf Temperatur und Luftverhältnis erreicht werden.
*Kohlendioxid (CO2); Treibhauseffekt (Klimaerwärmung)
*Schwefeloxide (SOx)
*Salzsäure (HCl); saurer Regen (→ Waldsterben, Rauchgasverwitterung)
*Stickstoffoxide (NOx); saurer Regen, Eutrophierung, giftig
*Kohlenmonoxid (CO); giftig
*Schwermetalle; giftig und krebserregend
*Dioxine; giftig
*NMVOC; Ozon-Bildung (→ Smog)
*Feinstaub, Ruß, Flugasche Smog; krebserregend
*Träger von Schwermetallen (s. o.)




*Abgastypen nach Herkunft
'''Zusammensetzung'''


*Abgase aus Verbrennungskraftmaschinen
{| class="wikitable" border="1"
|-
*Abgase eines Kraftfahrzeugs
!
! [[Kohlenwasserstoffe|HC]] [g/km]
! [[Kohlenmonoxid|CO]] [g/km]
! [[Stickoxide|NO<sub>x</sub>]] [g/km]
! [[Feinstaub|PM]] [g/km]
! [[Kohlendioxid]] [g/km]
|-
|Reale Emissionen 1970<ref>{{Literatur|Autor=|Titel=Environment: Senate wins Clean Car Race|Sammelwerk=[[Nature]]|Band=228|Nummer=5266|Jahr=1970|Monat=10|Seiten=11–12|DOI=10.1038/228011b0|Online=[http://www.nature.com/nature/journal/v228/n5266/pdf/228011b0.pdf PDF]}}</ref>
|9
|72,3
|2,5
|0,25
|
|-
|Reale Emissionen 2000<ref>{{cite web | url = http://www.epa.gov/otaq/consumer/f00013.pdf | title = Average Annual Emissions and Fuel Consumption for Passenger Cars and Light Trucks | publisher = United States Environmental Protection Agency | work = Transportation and Air Quality}}</ref>
|1,75
|13,06
|0,87
|
|258
|-
|Vergleich: Euro-4-Standard (Ottomotor)
|0,1
|1
|0,08
|
|
|}
 
 
'''Abgase aus technischen Verbrennungsanlagen'''
 
Abgase aus großtechnischen, ortsfesten [[Feuerung]]en und Verbrennungsanlagen (zum Beispiel [[Kraftwerk]]en) werden üblicherweise als [[Rauchgas]]e bezeichnet, auch dann, wenn das Abgas keinen nennenswerten „[[Rauch]]“ im klassischen Sinne ([[Ruß]]- und Staubpartikel) enthält, etwa das praktisch staubfreie Abgas aus [[Gasfeuerung]]en oder das Abgas nach [[Rauchgasreinigung]] ([[Entstaubung]]).
 
Verbrennungsrechnungen mit den entsprechenden Abgaszusammensetzungen sind mit einem Rechenalgorithmus nach [[Werner Boie (Ingenieur)|Boie]] für den Anwendungsbereich [[Heizungstechnik]] besonders effizient möglich.<ref>[http://www.berndglueck.de/stoffwerte.php Bernd Glück: „Stoffwerte und Verbrennungsrechnung“].</ref>
 
 
'''Abgase aus Feuerstellen und Bränden'''
 
„Brandgase“, also Abgase aus offenen [[Feuer]]n, kleineren Feuerstellen wie [[Lagerfeuer|Lager-]] oder [[Grillen|Grillfeuern]] und insbesondere [[Brand|Bränden]] werden üblicherweise als [[Rauch]], seltener auch als Rauchgase bezeichnet.




Der Begriff „Abgas“ ist vor allem bei Verbrennungskraftmaschinen (Verbrennungsmotoren und Gasturbinen) üblich. Bei Kraftfahrzeugen ist als kompakte Abgasreinigungsanlage ein Katalysator üblich und in vielen Ländern verbindlich vorgeschrieben.
'''Kalte Abgase, die nicht bei Verbrennungen entstehen'''


Die Strömungenergie der Abgase von Verbrennungsmotoren kann genutzt werden für den Antrieb eines Turboladers, der die Verbrennungsluft des Motors vorverdichtet und so eine erhöhte Kraftstoffzufuhr und damit eine höhere Motorleistung und einen verbesserten Wirkungsgrad des Motors erlaubt.
Kalte Abgase (<&nbsp;100&nbsp;°C), die nicht aus einer Verbrennung, sondern aus einem sonstigen Prozess stammen und die hauptsächlich aus Luft bestehen, werden auch als „[[Abluft]]“ bezeichnet. Solche Abluft kann je nach Prozesstyp ebenfalls erheblich mit Schadstoffen belastet sein, insbesondere Stäuben, Dämpfen, flüchtige organische Verbindungen, etc.


Eine Minderung von Schadstoffemissionen kann bei Verbrennungskraftmaschinen vor allem durch eine '''optimale''' Verbrennungsführung in Bezug auf Temperatur und Luftverhältnis erreicht werden.


'''Umwelt- und Gesundheitsschäden'''


'''Abgase aus technischen Verbrennungsanlagen [[Rauchgase]]'''
Abgase enthalten ohne Reinigung in der Regel [[Luftverschmutzung|luftverunreinigende]], umwelt- und gesundheitsschädliche [[Schadstoff]]e. Aus Gründen des Umweltschutzes bestehen je nach Land gesetzliche Vorschriften, die Schadstoffe zu begrenzen. In Deutschland ist die Abgabe solcher Emissionen nach dem [[Bundes-Immissionsschutzgesetz]] (BImSchG) mit den entsprechenden Durchführungsverordnungen (BImSchV), und/oder der [[Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft|Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft]] (TA Luft) reglementiert. Häufig ist zum Erreichen der in diesen Regularien festgelegten maximalen Grenzwerte eine Abgasreinigung erforderlich. Durch einen hohen [[Schornstein]] kann zudem die Ausbreitung der Emissionen gesteuert und eine Verdünnung erreicht werden.


Abgase aus großtechnischen, ortsfesten Verbrennungsanlagen (zum Beispiel Kraftwerken) werden üblicherweise als [[Rauchgase]] bezeichnet, auch dann, wenn das Abgas keinen nennenswerten „Rauch“ im klassischen Sinne (Ruß- und Staubpartikel) enthält, etwa das praktisch staubfreie Abgas aus Gasfeuerungen oder das Abgas nach Rauchgasreinigung (Entstaubung). Bei fast allen Kraftwerken kommt das Abgas nicht aus dem Kühlturm, sondern aus dem Schornstein.
{| class="wikitable"
|+ Schadstoffe in Abgasen
! Schadstoff
! Quelle
! Wirkung
|-
| [[Kohlenstoffdioxid]] (CO<sub>2</sub>)  
| fossile Brennstoffe, organische Substanzen
| bringt durch den [[Treibhauseffekt]] einen Beitrag zur [[Klimaerwärmung]]; als einer der Hauptbestandteile der Verbrennungsabgase kann bei hohem Aufkommen die sauerstoffhaltige Luft verdrängen und damit [[Erstickung]] verursachen
|-
| [[Schwefeloxid]]e (SO<sub>x</sub>)
| schwefelhaltiges Erdöl, Eiweißstoffe
| durch Bildung von [[Schwefelsäure]] entsteht [[saurer Regen]], der zum [[Waldsterben]] und der [[Rauchgasverwitterung]] führt; mitverursacht Schäden an Bauwerken.
|-
| [[Salzsäure]] (HCl)
| vorwiegend aus PVC-Abbrand
| bei entsprechender Heizungsführung entstehen [[Gift|giftige]] [[Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane|Dioxine und Furane]]
|-
| [[Stickstoffoxide]] (NO<sub>x</sub>)  
| durch die Heizungsleistung wird Luftstickstoff eingebunden, ohne Katalysator in Autoabgasen
| Nitrose Gase sind [[Gift|giftig]], durch den [[Saurer Regen|sauren Regen]] kommt es zu Stickstoffgaben im Boden und somit zur [[Eutrophierung]]; das Folgeprodukt [[Salpetersäure]] mitverursacht Schäden an Bauwerken.


|-
| [[Kohlenstoffmonoxid]] (CO)
| unvollständige Verbrennungen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen
| [[Gift|giftig]]
|-
| [[Kohlenwasserstoffe]] (C<sub>m</sub>H<sub>n</sub>)
| unvollständige Verbrennungen von kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen, bzw. deren Erhitzen
| [[Karzinogen]]
|-
| [[Schwermetall]]e
| durch Blei im Benzin, durch behandelte Hölzer
| [[Gift|giftig]], [[krebserregend]]
|-
| [[Flüchtige organische Verbindungen|NMVOC]]
|
| [[Ozon]]-Bildung (→ [[Smog]])
|-
| [[Feinstaub]]
|
|
|-
| [[Ruß]]
|
|
|-
| [[Flugasche]]
|
|
|}


Abgase aus [[Feuerstellen]] und Bränden („Rauch“, „Brandgase“) 


Abgase aus offenen [[Feuer]]n, kleineren Feuerstellen und insbesondere Bränden werden üblicherweise als [[Rauch]], seltener auch als [[Rauchgase]] oder [[Brandgase]] bezeichnet.
Siehe auch:


* [[Abgasnorm]]
* [[Abgasrückführung]]
* [[Isokinetische Probenahme]]
* [[Rauchgaskondensation]]


Kalte Abgase, nicht aus Verbrennung (auch „Abluft“)


Kalte Abgase (< 100 °C), die nicht aus einer Verbrennung, sondern aus einem sonstigen Prozess stammen und die hauptsächlich aus Luft bestehen, werden auch als „Abluft“ bezeichnet. Solche Abluft kann je nach Prozesstyp ebenfalls erheblich mit Schadstoffen belastet sein, insbesondere Stäuben, Dämpfen, flüchtige organische Verbindungen, etc.
'''Literatur'''


Abgasreinigung / Rauchgasreinigung / Abgasfilter
* Bernhard Mittermaier, Dieter Klemp: ''Messung wichtiger Abgaskomponenten am fahrenden PKW im realen innerstädtischen Straßenverkehr''. [[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft]] 64 (11/12), S. 487–493 (2004), {{ISSN|0949-8036}}




Version vom 30. Oktober 2015, 19:10 Uhr

Luftbild Nähe Beckum
Luftdruck 1030 mb
Foto: Rainer Schwarz 11.12.2013
Schornstein in Langenberg. Weißer Rauch, also wenig Verschmutzung.
Rainer Schwarz 0609
Müllverbrennungsanlage in Bielefeld
Foto: Michael Wöstheinrich; Rainer Schwarz

Abgase sind die bei einem Stoffumwandlungsprozess anfallenden, nicht mehr nutzbaren gasförmigen Abfallprodukte. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden sie als Verbrennungsabgase bezeichnet, also die Abgase aus einer Verbrennung.

Die DIN EN 1443 definiert Abgase so, dass diese nur gasförmige Verbrennungsprodukte enthalten, ohne festen Ruß (korrekt Glanzruß) und flüssiges Wasser.
Rauchgas und Rauch enthalten Ruß­beimengungen.<ref>Duden:Rauchgas</ref> Der alles umfassende Begriff wäre flüchtige Verbrennungsprodukte. Je nach dem textlichen Zusammenhang werden zudem die Bezeichnungen Brandgase oder selten Abluft verwendet.

Chemisch betrachtet sind Abgase ein Aerosol, also eine Dispersion (ein heterogenes Gemisch) aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in Gasen.

Die meisten Abgase sind für Mensch und Umwelt schädlich und gefährdend. Für technische und industrielle Anlagen ist die Abgasreinigung üblich und anlagenbezogen auch gesetzlich verbindlich vorgeschrieben.


Abgase nach Herkunft

Abgase aus Verbrennungskraftmaschinen

Der Begriff „Abgas“ ist vor allem bei Verbrennungskraftmaschinen (Verbrennungsmotoren und Gasturbinen) üblich. Bei Kraftfahrzeugen ist als kompakte Abgasreinigungsanlage ein Katalysator üblich und in vielen Ländern verbindlich vorgeschrieben; zudem haben alle neuen Diesel-Kfz einen Dieselpartikelfilter.

Die Strömungsenergie der Abgase von Verbrennungsmotoren kann genutzt werden für den Antrieb eines Turboladers, der die Verbrennungsluft des Motors vorverdichtet und so eine erhöhte Zufuhr des Kraftstoff-Luftgemischs und damit eine höhere Motorleistung und einen verbesserten Wirkungsgrad des Motors erlaubt.

Um die Wärmeenergie der Abgase von großen Verbrennungsmaschinen, z. B. auf Schiffen, zu nutzen, kommen sog. Abgaskessel zum Einsatz.

Eine Minderung von Schadstoffemissionen kann bei Verbrennungskraftmaschinen vor allem durch eine optimale Verbrennungsführung in Bezug auf Temperatur und Luftverhältnis erreicht werden.


Zusammensetzung

HC [g/km] CO [g/km] NOx [g/km] PM [g/km] Kohlendioxid [g/km]
Reale Emissionen 1970<ref>Vorlage:Literatur</ref> 9 72,3 2,5 0,25
Reale Emissionen 2000<ref>Vorlage:Cite web</ref> 1,75 13,06 0,87 258
Vergleich: Euro-4-Standard (Ottomotor) 0,1 1 0,08


Abgase aus technischen Verbrennungsanlagen

Abgase aus großtechnischen, ortsfesten Feuerungen und Verbrennungsanlagen (zum Beispiel Kraftwerken) werden üblicherweise als Rauchgase bezeichnet, auch dann, wenn das Abgas keinen nennenswerten „Rauch“ im klassischen Sinne (Ruß- und Staubpartikel) enthält, etwa das praktisch staubfreie Abgas aus Gasfeuerungen oder das Abgas nach Rauchgasreinigung (Entstaubung).

Verbrennungsrechnungen mit den entsprechenden Abgaszusammensetzungen sind mit einem Rechenalgorithmus nach Boie für den Anwendungsbereich Heizungstechnik besonders effizient möglich.<ref>Bernd Glück: „Stoffwerte und Verbrennungsrechnung“.</ref>


Abgase aus Feuerstellen und Bränden

„Brandgase“, also Abgase aus offenen Feuern, kleineren Feuerstellen wie Lager- oder Grillfeuern und insbesondere Bränden werden üblicherweise als Rauch, seltener auch als Rauchgase bezeichnet.


Kalte Abgase, die nicht bei Verbrennungen entstehen

Kalte Abgase (< 100 °C), die nicht aus einer Verbrennung, sondern aus einem sonstigen Prozess stammen und die hauptsächlich aus Luft bestehen, werden auch als „Abluft“ bezeichnet. Solche Abluft kann je nach Prozesstyp ebenfalls erheblich mit Schadstoffen belastet sein, insbesondere Stäuben, Dämpfen, flüchtige organische Verbindungen, etc.


Umwelt- und Gesundheitsschäden

Abgase enthalten ohne Reinigung in der Regel luftverunreinigende, umwelt- und gesundheitsschädliche Schadstoffe. Aus Gründen des Umweltschutzes bestehen je nach Land gesetzliche Vorschriften, die Schadstoffe zu begrenzen. In Deutschland ist die Abgabe solcher Emissionen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) mit den entsprechenden Durchführungsverordnungen (BImSchV), und/oder der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) reglementiert. Häufig ist zum Erreichen der in diesen Regularien festgelegten maximalen Grenzwerte eine Abgasreinigung erforderlich. Durch einen hohen Schornstein kann zudem die Ausbreitung der Emissionen gesteuert und eine Verdünnung erreicht werden.

Schadstoffe in Abgasen
Schadstoff Quelle Wirkung
Kohlenstoffdioxid (CO2) fossile Brennstoffe, organische Substanzen bringt durch den Treibhauseffekt einen Beitrag zur Klimaerwärmung; als einer der Hauptbestandteile der Verbrennungsabgase kann bei hohem Aufkommen die sauerstoffhaltige Luft verdrängen und damit Erstickung verursachen
Schwefeloxide (SOx) schwefelhaltiges Erdöl, Eiweißstoffe durch Bildung von Schwefelsäure entsteht saurer Regen, der zum Waldsterben und der Rauchgasverwitterung führt; mitverursacht Schäden an Bauwerken.
Salzsäure (HCl) vorwiegend aus PVC-Abbrand bei entsprechender Heizungsführung entstehen giftige Dioxine und Furane
Stickstoffoxide (NOx) durch die Heizungsleistung wird Luftstickstoff eingebunden, ohne Katalysator in Autoabgasen Nitrose Gase sind giftig, durch den sauren Regen kommt es zu Stickstoffgaben im Boden und somit zur Eutrophierung; das Folgeprodukt Salpetersäure mitverursacht Schäden an Bauwerken.
Kohlenstoffmonoxid (CO) unvollständige Verbrennungen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen giftig
Kohlenwasserstoffe (CmHn) unvollständige Verbrennungen von kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen, bzw. deren Erhitzen Karzinogen
Schwermetalle durch Blei im Benzin, durch behandelte Hölzer giftig, krebserregend
NMVOC Ozon-Bildung (→ Smog)
Feinstaub
Ruß
Flugasche


Siehe auch:


Literatur




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