Forschungs- und Innovationsprojekt
Qualitätssicherungsmaßnahmen zur Verringerung der mineralischen Verschmutzung und zur Verbesserung der Verbrennung von Holzbrennstoffen (Projekt N13)

Ob bzw. wie stark ein Brennstoff mit Mineralboden verschmutzt ist, ist bei einer visuellen Betrachtung nicht immer auf den ersten Blick erkennbar. Hohe Gehalte an verbrennungskritischen Inhaltsstoffen können auch in der grünen Biomasse (Nadeln, Blätter) und in der Rinde gespeichert sein. Eine richtige Einschätzung der chemischen Brennstoffqualität ist daher rein durch die Betrachtung des Brennstoffes kaum möglich. Um die Verunreinigung zu erkennen, wurden daher im Projekt „Optimale Bereitstellungsverfahren für Holzhackschnitzel“ Indizes entwickelt, die auf dem Eisen-Manganverhältnis und dem Aluminiumgehalt der Brennstoffe beruhen. Diese Verschmutzungsindizes ermöglichen eine Beurteilung der Verunreinigung der Brennstoffe mit Mineralboden. Allerdings müssen hierfür zeitlich aufwendige chemische Analysen durchgeführt werden.

Ziel dieses Forschungs- und Innovationsprojekts ist die Entwicklung einer schnellen Qualitätssicherungsmethode zur Identifizierung von mit Mineralboden verunreinigten Brennstoffen sowie praxistaugliche Integration der Methode in die Bereitstellungskette für Holzhackschnitzel. Im Rahmen des Projekts werden kritische Verschmutzungsgrade von biogenen Festbrennstoffen (Hackschnitzel, Pellets) ermittelt, ihre Wirkung auf die Verbrennung und die damit verbundenen potenziellen Schäden an der Anlage (Schlackebildungen, Korrosion) sowie deren Umweltwirkungen (z.B. Emissionen) bewertet.

Bisher gibt es zur Einordnung der chemischen Qualität von Holzhackschnitzeln kein etabliertes Schnellbestimmungsverfahren. Mit der sogenannten „energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse“ (ED-RFA) beschreitet die LWF Neuland in der Analysemethodik von Holzhackschnitzeln. Die RFA ermöglicht eine schnelle Bestimmung von Elementgehalten aus Proben in fester oder flüssiger Form bei relativ geringem Aufwand der Probenpräparation. Aus diesem Grund wird die RFA in vielen Anwendungsbereichen zur Qualitätssicherung eingesetzt. Diese umfassen unter anderem die Metall-, Polymer- und Lebensmittelindustrie sowie die Recyclingbranche (Wertstoffhöfe etc.). Im Projekt liegt der Fokus auf der Bestimmung von Aluminium, Eisen und Mangan für die Berechnung der Verschmutzungsindizes. Von Interesse sind zudem Natrium und Kalium zur Beurteilung der möglichen Feinstaubbildung sowie Magnesium, Kalzium und Silizium zur Beurteilung der Schlackebildung bei der Verbrennung. An weiteren Inhaltstoffen werden unter anderem die Gehalte an Schwermetallen und Chlor bestimmt.

Aus dem Wald zur Analyse: Nach dem Hacken des Waldrestholzes (1) werden die Hackschnitzel (2) getrocknet und zu einem feinen Pulver vermahlen (3). Für die Messung der Elementgehalte mit dem Röntgenfluoreszenzspektrometer (5) wird das Hackschnitzelpulver in ein spezielles Messgefäß gefüllt (4). Als Ergebnis erhält man ein Spektrum mit mehreren Peaks (6). Diese entsprechen einzelnen Elementen. Ihre Höhe wird genutzt, um die Gehalte der Elemente in der Probe zu ermittelt.