Projekt

In den Jahren von 1992 bis 1995 hat das Umweltbundesamt ein Dioxinuntersuchungsprogramm im Bereich der Metallindustrie durchgeführt. Dabei wurden u. a. Schmelzanlagen in Eisen-, Temper- und Stahlgießereien untersucht.
Insgesamt wurden vier Schmelzanlagen durchgemessen. Die Untersuchungen umfassten Dioxin- und Furanbestimmungen an zwei Kaltwindkupolöfen, einem Heißwindkupolofen mit einer Schmelzleistung von < 20 t/h und einer Elektrolichtbogenofenanlage zur Stahlgusserzeugung. Ziel dieser Untersuchung war es, festzustellen, in welcher Höhe die Emissionen an PCDD/F bei Schmelzanlagen in Gießereien liegen.

Ermittelt werden sollten die Massenkonzentration, der Massenstrom an PCDD/F, Gesamtkohlenstoff und Gesamtstaub im Reingas und die Gehalte an PCDD/F im abgeschiedenen Staub. Zur Abschätzung der Emissionsfrachten von Dioxinen und Furanen sollten die Prozessbedingungen erfasst werden. Dieser Bericht enthält anonymisiert die Einzeldarstellung der Anlagen und die Messergebnisse auszugsweise aus den Messberichten.Dioxin- und Furanemissionen aus Gießereischmelzanlagen

Untersuchung in Eisen-, Temper- und Stahlgießereien

Polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane (PCDD/PCDF) kommen ubiquitär in der Umwelt vor. Sie sind persistent, akkumulierend, ökotoxisch und humantoxisch. Dioxine und Furane werden nicht gezielt hergestellt. Sie entstehen ausschließlich als unerwünschte Nebenprodukte vor allem bei Verbrennungsprozessen und anderen thermischen Prozessen in Anlagen, die den Anforderungen der TA Luft unterliegen. Die TA Luft enthält in Nr. 3.1.7 Abs. 7 ein generelles Minimierungsgebot hinsichtlich der Emissionen an besonders persistenten und toxischen Stoffen.

Metallerzeugung und -verarbeitung als Dioxin-/Furanemissionsquellen

Jahrelang standen die Verbrennungsanlagen für Abfälle im Mittelpunkt des Interesses. Aufgrund der Anforderungen der 17. BImSchV wurden die Dioxin-/Furanemissionen bei Verbrennungsanlagen für Abfälle von etwa 400 Gramm TE (toxische Äquivalente) 1988 bis zum Jahr 1995 auf etwa 30 Gramm TE pro Jahr vermindert. Ende 1996 - nach Umrüstung aller bestehenden Verbrennungsanlagen - wird die Dioxin-/Furanemission auf unter vier Gramm TE pro Jahr liegen, d.h. es wird dann eine Reduktion um mehr als 99 Prozent erreicht werden.

Damit treten andere thermische Prozesse stärker in den Vordergrund. Beispielhaft sind zu nennen:

• 
  Eisenerzsinteranlagen,
• Elektrolichtbogenöfen,
• Anlagen der Kupfer-, Blei- und Zinkerzeugung,
• Aluminiumschmelzanlagen für den Einsatz verunreinigter Schrotte,
• Gießereischmelzanlagen.

Anforderungen an die Emissionsbegrenzung

Eine Arbeitsgruppe des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI) unter Leitung des Umweltbundesamtes hat für industrielle Quellen vorliegende Ergebnisse in dem Bericht "Erarbeitung von Anforderungen zur Emissionsbegrenzung von Dioxinen und Furanen" zusammengestellt und der 43. Umweltministerkonferenz (UMK) am 24./25. November 1994 in Chemnitz vorgelegt. Die Arbeitsgruppe kommt zu dem Ergebnis, dass viele der betrachteten industriellen und gewerblichen Anlagen einen Dioxin/Furanemissionswert von 0,1 ng TE/m³ unterschreiten. Für Anlagen im Bereich der Metallerzeugung und -verarbeitung, bei denen nicht selten höhere Emissionen auftreten können, wurde ein gestuftes Anforderungskonzept erarbeitet, um diesen Zielwert zu erreichen. Die UMK hat auf ihrer Sitzung die Anwendung des gestuften Anwendungskonzeptes empfohlen.

Untersuchungsprogramm im Metallbereich

Parallel zu den Arbeiten der Arbeitsgruppe wurde vom Umweltbundesamt das Untersuchungsprogramm "Dioxine und Furane aus thermischen Prozessen" in Auftrag gegeben und mit Mitteln des Bundesumweltministeriums gefördert. Im Rahmen dieses Untersuchungsprogramms wurden neun Einzelvorhaben im Metallbereich durchgeführt. Mehrere Einzelvorhaben derselben Branche werden zusammengefasst und in gemeinsamen Veröffentlichungen dargestellt. Im folgenden Beitrag wird über Dioxin- und Furanuntersuchungen an zwei Kaltwindkupolöfen, einem Heißwind-Kuponofen mit einer Schmelzleistung von unter 20 Tonnen pro Stunde und einer Elektrolichtbogenofenanlage zur Stahlgusserzeugung in Eisen-, Temper- und Stahlgießereien berichtet.

Ziel dieser Untersuchung war es, festzustellen, in welcher Höhe die Emissionen an PCDD/F bei den zuletzt genannten vier Schmelzanlagen in Gießereien liegen. Ermittelt werden sollten die Massenkonzentrationen, die Massenströme an PCDD/F, Gesamtkohlenstoff und Gesamtstaub im Reingas und die Gehalte an PCDD/F im abgeschiedenen Staub. Zur Abschätzung der Emissionsfrachten von Dioxinen und Furanen sollten die Prozessbedingungen erfasst werden. Die Untersuchungen wurden in den Jahren 1993 und 1994 durchgeführt. Die Dauer der Probenahme bei der PCDD/F-Messung betrug im Durchschnitt sechs Stunden.

Ergebnisse des Messprogramms

In der Tabelle sind die Anlagen- und Emissionsdaten der Dioxin- und Furanuntersuchungen dargestellt. Sie enthält die Mittelwerte aus - in der Regel - drei Einzelwerten.

Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• 
  Bei modernen Heißwindkupolöfen mit umfassender Abwärmenutzung und schneller Abkühlung der Abgase, bei Elektrolichtbogenöfen zur Stahlgusserzeugung sowie bei Induktionsöfen liegen die Emissionen von Dioxinen und Furanen in der Regel unter 0,1 ng TE/m³. Die Flüssigeisenerzeugung dieser Anlagen liegt bei ca. 75 Prozent der Gesamtflüssigeisenerzeugung in Deutschland. Bei der Annahme, dass im Mittel diese Anlagen 0,1 ng TE/m³ einhalten, ergibt sich für 1994 eine Dioxin-/Furanemission von 0,8 g TE aus diesen Anlagen.
• Besonders bei Kaltwindkupolöfen können deutlich erhöhte Dioxin- und Furanemissionen auftreten. Da Emissionswerte von vergleichbaren Anlagen nicht vorliegen, werden aufgrund dieser Ergebnisse weitere Untersuchungen insbesondere an Kaltwindkupolöfen notwendig sein, um festzustellen, mit welchen primären und sekundären Maßnahmen bei einem möglichst geringen Aufwand eine wirksame Minderung der Dioxin- und Furanemissionen erzielbar ist. Unter der Annahme, dass diese Anlagen im Mittel 0,5 ng TE/m³ einhalten und einen Anteil von ca. 25 Prozent an der Gesamtflüssigeisenerzeugung haben, ergibt sich für diese Anlagen eine Dioxin-/ Furanemission für 1994 von 1,3 g TE.
• Aufgrund der Jahresfracht an Dioxinen und Furanen bei Kaltwindkupolöfen sind sekundäre Minderungsmaßnahmen im Wege einer Einzelfallprüfung zu erwägen. Dieses Vorgehen entspricht auch dem gestuften Anforderungskonzept in der Empfehlung der 43. Umweltministerkonferenz: "Bei Anlagen die weniger als etwa 0,5 ng TE/m³ und mehr als 0,1 ng TE/m³ emittieren, ist unter Berücksichtigung
  • 
    
    der Dioxinfracht (Jahresemission),
  • von Reststoffverwertungsmöglichkeiten und
  • des Aufwandes für Minderungsmaßnahmen
  • im Einzelfall zu prüfen, ob die Festlegung einer Emissionsbegrenzung von 0,1 ng TE/m3 als Zielwert geboten ist".

Quelle: BMU-Umwelt 05/96, S. 196