Minderung von Stickstoffoxiden
Beim Klinkerbrennprozess kommt es zur Bildung von Stickstoffoxiden (NOx). Man unterscheidet zwischen thermischem NO, das bei den hohen Gastemperaturen im Drehofen aus Luftstickstoff gebildet wird, und dem Brennstoff-NO, das bei niedrigeren Temperaturen aus dem Brennstoffstickstoff entsteht. Ca. 95 % der Stickstoffoxide werden in Form von NO emittiert, ca. 5 % in Form von NO2.
Entsprechend den Regelungen der TA Luft und der 17. BImSchV sind Emissionsgrenzwerte für NOx (angeg. als NO2) einzuhalten. Dazu ist in vielen Fällen die Anwendung von Emissionsminderungsmaßnahmen erforderlich. Mittels so genannter Primärmaßnahmen, d.h. betrieblichen und feuerungstechnischen Maßnahmen, soll bereits die Bildung von NOx vermindert werden. Als Beispiele seien der Einsatz von LowNOx-Brennern sowie allgemeine Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des Ofenbetriebes und zum Abbau von Temperaturspitzen genannt.
Bei der Anwendung von Sekundärmaßnahmen wird bereits gebildetes NOx wieder abgebaut. Als effektive und wirtschaftliche Minderungsmaßnahme gilt das SNCR-Verfahren (selective non-catalytic reduction), während eine großtechnische SCR-Anlage (selective catalytic reduction) erst in einem Zementwerk installiert wurde. Sowohl bei der katalytischen als auch bei der nicht-katalytischen Reduktion wird durch Eindüsung eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels (meist wässrige Ammoniak-Lösung) ein Abbau von NO zu den umweltneutralen Produkten N2 und H2O erreicht. Während der SNCR-Prozess bei hohen Temperaturen zwischen 850 und 1.050°C ("Temperaturfenster") abläuft (siehe Bild 1), wird beim SCR-Verfahren durch Einsatz eines Katalysators die Minderungsreaktion in einen Temperaturbereich zwischen 300 und 400°C verschoben.
Seit vielen Jahren werden vom FIZ Forschungsvorhaben zur NOx-Minderung durchgeführt und durch den VDZ-Arbeitskreis "NOx-Minderung" begleitet. Die Projekte werden mit öffentlichen Mitteln (z.B. AiF, EU, BMBF) oder über die VDZ-Gemeinschaftsforschung finanziert. Einen breiten Raum nehmen dabei die Untersuchungen zum SNCR-Verfahren ein, z.B. Versuche zum Minderungspotential oder zur Anwendung dieser Sekundärmaßnahme an Ofenanlagen mit gestufter Zweitfeuerung (siehe Bild 2).