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Abscheidegrad für Staub und organische Verbindungen bei der Abgasbehandlung: Erkenntnisse aus instrumentellen Schornsteinmessungen

Artur Cokaj · 6. Oktober 2026 · Aktualisiert am 21. Oktober 2026

Analyse von Schornsteinprüfberichten zu drei Behandlungskonfigurationen (nur Nassabscheider, Filtration, Filtration mit Elektrofilter): UNI-Verfahren, prozentuale Abscheidung nach Konzentration und Massenstrom, Grenzen und Rechtsrahmen.

Zusammenfassung

Zweck. Bewertung der Abscheidung von Staub und organischen Verbindungen in drei Gruppen instrumenteller Schornsteinprüfungen, gegliedert nach Behandlungskonfiguration: nur Nassabscheider (Gruppe A), Filtration und Filtration mit Elektrofilter an einem Röstprozess (Gruppen B und C) sowie Grillgaren mit Behandlung (Gruppe D).

Verfahren. Isokinetische Probenahmen mit Pitotrohr, gravimetrische Staubbestimmung (UNI EN 13284-1), gesamter organischer Kohlenstoff mittels Flammenionisationsdetektor (UNI EN 12619), organische Speziierung (UNI CEN/TS 13649), Volumenströme nach UNI 10169 und UNI EN ISO 16911-1, Ozon nach OSHA 214. Die Abscheidung wird anhand von Konzentration und Massenstrom berechnet.

Ergebnisse. Mit dem Nassabscheider allein sank der Staub von 516,5 auf 24,8 mg/Nm³ (95,2 % nach Konzentration, 93,6 % nach Masse). Bei Filtration betrug die Abscheidung gegenüber dem unbehandelten Versuch 42-72 % für Staub und 73-79 % für COT; die Konfiguration mit Kühlung, Filter und Elektrofilter ergab 2,3 mg/Nm³ Staub und 10,8 mg/Nm³ COT. In Gruppe D: Staub 3,2 mg/Nm³, organische Verbindungen 17 mg/Nm³, Ozon <0,05 mg/Nm³.

Schlussfolgerungen. Die Behandlung verringert beide Schadstoffklassen messbar, mit Unterschieden zwischen den Konfigurationen. Nur eine Probenahme je Konfiguration und zeitlich versetzte Probenahmen begrenzen die Aussagekraft; der Vergleich mit regionalen und örtlichen Grenzwerten hängt vom Sauerstoffbezug der Genehmigung ab.

Schlüsselbegriffe: Nassabscheider, Elektrofilter, Staub, flüchtige organische Verbindungen, Emissionen in die Atmosphäre, Röstung, Abscheidegrad.

1. Einleitung

Die Wirksamkeit eines Abscheidesystems lässt sich nur durch Schadstoffmessungen vor und nach der Behandlung mit genormten Verfahren und dokumentierten Prüfberichten belegen. Diese Arbeit sammelt drei Gruppen von Schornsteinprüfberichten externer Labore aus den Jahren 2014 bis 2024, ordnet sie nach Technologie und berechnet die prozentuale Abscheidung nach Konzentration und Massenstrom.

Die Messungen betreffen zwei Abgasarten: mit einem Nassabscheider behandelte Verbrennungsabgase und mit Filtern sowie einem Elektrofilter behandelte Abgase eines Kaffeeröstofens. Die Prüfungen werden nur durch Berichtsnummer und angewandte Normen identifiziert; Beteiligte und Orte werden nicht genannt.

Die Arbeit hat vier Ziele: Daten mit zugehöriger Methode wiedergeben, Abscheidung berechnen, Grenzen möglicher Vergleiche diskutieren und Werte in den für diese Tätigkeit geltenden Emissionsrechtsrahmen einordnen.

2. Materialien und Methoden

Alle Messungen wurden am Schornstein durch externe Prüflabore nach den in den Berichten genannten UNI-EN-, UNI- und OSHA-Verfahren vorgenommen. Die Tabelle ordnet jedem Parameter das Verfahren und die jeweiligen Gruppen zu.

2.1 Probenahmebedingungen

Gruppe A. Runder Probenahmequerschnitt mit 0,30 m Durchmesser (0,070 m²), Anlage unter normalen Betriebsbedingungen. Zwei Probenahmen von 30 Minuten am selben Tag (02/12/2014), vor dem Abscheider (14:53-15:23, 0,565 Nm³ abgesaugt) und danach (15:33-16:03, 0,508 Nm³).

Gruppen B und C. Runder Querschnitt mit 0,20 m Durchmesser (0,031 m²), Probenahmen vom 19/07/2024 bei Volllast (100 %) und konstanten Betriebsbedingungen mit isokinetischer Sonde und S-Pitotrohr. Die Geschwindigkeit wird an drei Punkten gemessen (Eintauchtiefe 5, 10 und 18 cm). COT wird kontinuierlich mit FID-Analysator, Verbrennungsgase mit gesondertem Analysator und organische Verbindungen auf Thermodesorptionsröhrchen bestimmt (2-5 L Probenvolumen). Die vier Prüfungen decken 11:35-16:10 desselben Tages ab. Als gesetzliche Referenz wird D.Lgs. 152/2006 angegeben.

Gruppe D. Runder Querschnitt mit 0,30 m Durchmesser, Probenahme am 07/06/2019 von 10:30 bis 13:10 unter den stärksten Betriebsbedingungen (Grillgaren bei maximaler Nutzung).

2.2 Konfiguration der Röstprüfungen

Bericht 241972.001 enthält einen Widerspruch: Die Überschrift nennt „ohne Elektrofilter“, während das Feld „Abscheideanlage“ „Filter + Elektrofilter“ angibt. Wegen dieser unvereinbaren Angaben lässt sich die Prüfungskonfiguration nicht sicher zuordnen. Die Daten werden zur Kennzeichnung des Dokumentationsproblems wiedergegeben; der Vergleich allein belegt keinen zusätzlichen Beitrag des Elektrofilters.

2.3 Berechnung der Abscheidung

Die konzentrationsbezogene Abscheidung ist die prozentuale Verringerung gegenüber dem Eintrittswert. Die massenstrombezogene Abscheidung berücksichtigt auch den trockenen Normvolumenstrom an jedem Punkt, weil ein größerer Austrittsvolumenstrom die Konzentration verdünnt, ohne die emittierte Masse zu verringern.

Bei Gruppe A sind Cin und Cout die Konzentrationen vor und nach der Behandlung. Bei den Gruppen C ist Cin die Konzentration der unbehandelten Prüfung (241972.003). Die auf einen Bezugssauerstoffgehalt umgerechnete Konzentration ergibt sich aus folgender Beziehung.

Die Berichte der Gruppe A nennen die erweiterte Staubmessunsicherheit (k = 2, Vertrauensniveau 95 %), mit der das Abscheidungsintervall im ungünstigsten und günstigsten Fall berechnet wurde. Die Berichte von 2024 erklären, dass Unsicherheit auf Anfrage bereitgestellt wird und die Konformität anhand des berichteten Werts ohne deren Berücksichtigung beurteilt wird; deshalb werden die Werte der Gruppen B und C ohne Intervall angegeben.

3. Ergebnisse der Gruppe A: Nassabscheider

Der Gesamtstaub sinkt von 516,5 auf 24,8 mg/Nm³, entsprechend 95,2 % Abscheidung nach Konzentration und 93,6 % nach Massenstrom. Die Messwerte stehen in der Tabelle; berechnete Größen sind als solche gekennzeichnet.

Der tatsächliche Volumenstrom ist das Produkt aus mittlerer Geschwindigkeit und 0,070 m² Querschnitt. Mit Temperatur, Feuchtigkeit und Druck aus den Berichten auf Normbedingungen umgerechnet, stimmt er innerhalb von 2 % mit dem angegebenen trockenen Volumenstrom überein (ungefähr 688 gegenüber 700 Nm³/h am Eintritt, 923 gegenüber 930 am Austritt).

Der Temperaturrückgang um 41 °C entspricht der kühlenden und waschenden Wirkung des Wassers auf den Strom. Die Differenz der beiden Abscheidegrade von 1,6 Prozentpunkten hängt allein vom höheren gemessenen Austrittsvolumenstrom ab (+32,9 % in trockenen Nm³/h, +19,5 % in tatsächlichen m³/h); mögliche Ursachen werden in der Diskussion untersucht.

4. Ergebnisse der Gruppen B und C: Röstung ohne Behandlung, mit Filtern und mit Elektrofilter

Im rechnerischen Vergleich mit der unbehandelten Prüfung zeigt der Filterversuch eine Verringerung von 42 % bei Staub und 73 % bei COT; Bericht 241972.001 zeigt Verringerungen von 72 % und 79 %. Die Konfiguration der letztgenannten Prüfung ist wegen des in Abschnitt 2.2 beschriebenen Dokumentationswiderspruchs ungewiss: Der Vergleich belegt nicht die Wirkung eines zusätzlichen Elektrofilters. Die Prüfungen erfolgten am 19/07/2024 am selben Schornstein; die Tabelle enthält die Messwerte.

4.1 Abscheidung gegenüber der unbehandelten Prüfung

Die rechnerische Differenz zwischen den für beide Prüfungen berechneten Verringerungen beträgt 29,4 Prozentpunkte bei Staub, 6,4 bei COT und 14,1 bei speziierten Verbindungen. Der Konfigurationswiderspruch in Bericht 241972.001 verhindert die Zuordnung dieser Differenzen zum Elektrofilter. Der Massenstrom des Versuchs C2 wird mit 210 Nm³/h berechnet, 14 % mehr als bei den Versuchen 241972.002 und 241972.003.

4.2 Speziierung organischer Verbindungen (mg/Nm³)

Der Strich bezeichnet eine im jeweiligen Prüfbericht nicht angegebene Verbindung. Bei den drei Röstprüfungen erscheinen die drei Aldehyde (Acetaldehyd, 2-Methylpropanal, 2-Methylbutanal) und 2-Furfurylthiol nur ohne Behandlung. Die Speziierungsproben umfassen 2-5 Liter: Die Angaben identifizieren die vorhandenen Verbindungen und geben deren Größenordnung an.

4.3 Verbrennungsgase und Kühlversuch

CO und NOx sind bei allen Prüfungen sehr niedrig: CO von 1,4 bis 4,5 mg/Nm³ und NOx von 0,1 bis 0,6 mg/Nm³, ohne behandlungsbezogenen Verlauf. Der gemessene Sauerstoff von 20,3-20,4 % zeigt ein stark verdünntes Abgas nahe der Umgebungsluftzusammensetzung. CO2, SOx und Säuren wurden nicht bestimmt.

Versuch 241972.004 betrifft die Kühlphase mit 2100 Nm³/h und 23 m/s: Er ist mit den ersten drei nicht vergleichbar. Seine niedrigeren Konzentrationen beruhen teilweise auf Verdünnung. Tatsächlich ist der COT-Massenstrom (22,7 g/h) trotz geringerer Konzentration höher als in den Versuchen 241972.001 und 241972.002 (7,69 und 8,84 g/h).

5. Ergebnisse der Gruppe D: Ozon, Staub und VOC an der Emissionsstelle

An der Emissionsstelle eines Rauch- und Geruchsbehandlungssystems lag Ozon unter der Bestimmungsgrenze des Verfahrens von 0,05 mg/Nm³. Staub und flüchtige organische Verbindungen wurden in derselben Probenahme bestimmt, wie die Tabelle zeigt.

Das Zeichen "<" bezeichnet einen Wert unterhalb der Bestimmungsgrenze: Der angegebene Massenstrom (0,000043 kg/h) ist das Produkt dieser Grenze mit dem trockenen Volumenstrom, 0,05 mg/Nm³ × 865 Nm³/h. Das Ergebnis bedeutet daher "nicht quantifizierbar", nicht "nicht vorhanden". Die Grenze entspricht ungefähr 0,023 ppm unter Normbedingungen (0 °C, 1 atm).

Die Messung ist eine Schornsteinanalyse nach OSHA 214:1995 an einer Emissionsstelle. Sie ist keine Ozonausstoßprüfung eines Geräts in einer Prüfkammer nach UL 867 mit anderer Geometrie, anderem Volumen und anderem Grenzwert (0,050 ppm in der Prüfumgebung).

In dieser Gruppe gibt es nur eine Probenahmestelle nach dem System: Die Berichte enthalten keinen Eintrittswert, weshalb keine prozentuale Abscheidung berechnet werden kann.

6. Diskussion

Die Daten zeigen Abscheidungen zwischen 42 % und 95 %, doch jeder Vergleich wird durch die Messorganisation begrenzt. Dieser Abschnitt benennt Ursachen und deren Einfluss auf die Ergebnisse.

6.1 Zeitlich versetzte Probenahmen und Volumenstrom (Gruppe A)

Die Probenahmen vor und nach der Behandlung erfolgten in zwei aufeinanderfolgenden Phasen (14:53-15:23 und 15:33-16:03) mit zehn Minuten Abstand. Die zeitliche Versetzung ist die wahrscheinlichste Erklärung für die Volumenstromdifferenz (700 und 930 trockene Nm³/h), weil sich die Anlagenbedingungen zwischen den Phasen verändern können. Dafür spricht die Überschneidung der Unsicherheiten der feuchten Volumenströme (±150 und ±200 Nm³/h): 780 + 150 = 930 Nm³/h am Eintritt und 1060 − 200 = 860 Nm³/h am Austritt.

Eine tatsächliche Volumenstromzunahme stünde im Widerspruch zur Abkühlung: Bei 43 °C statt 84 °C nimmt dieselbe Gasmasse 88,5 % des Volumens ein ((273+43)/(273+84)), während die Geschwindigkeit um 19,5 % stieg. Die emittierte Masse steigt in keinem Fall: 361,6 g/h am Eintritt und 23,1 g/h am Austritt. Der Volumenstromeinfluss auf das Ergebnis ist auf 1,6 Prozentpunkte begrenzt (95,2 % nach Konzentration, 93,6 % nach Masse).

6.2 Auch in den Gruppen B und C eine zeitlich versetzte Referenz

Die unbehandelte Prüfung (241972.003) und die behandelten Prüfungen erfolgten zu verschiedenen Zeiten zwischen 11:35 und 15:34. Die Emission eines Röstofens variiert mit Zyklusphase und Charge; die Berichte nennen die Phase der einzelnen Probenahmen nicht. Die Differenz umfasst daher den Behandlungseffekt und in nicht quantifizierbarem Umfang die Prozessvariabilität. Nur eine Probenahme je Konfiguration verhindert eine Abschätzung der Wiederholbarkeit.

6.3 Staub, gesammelte Masse und Unsicherheit

Die Filtermassenzunahme beträgt 0,7-2,5 mg bei 0,05-0,32 Nm³ Probenvolumen. Bei so kleinen Massen ist die relative Staubmessunsicherheit höher als bei COT; die prozentualen Staubabscheidungen weisen daher eine größere Spanne als die übrigen Werte auf. Die Berichte nennen für diese Prüfungen keine Unsicherheit.

6.4 Bezugssauerstoff

Der bei den Röstprüfungen gemessene Sauerstoff beträgt 20,3-20,4 %: Das Abgas ist stark verdünnt. Wird beispielhaft auf 17 % O2 umgerechnet, ergeben sich Faktoren von ungefähr 5,7 bei 20,3 % O2 und 6,7 bei 20,4 % O2. Es sind unterschiedliche Faktoren: Ändert sich der gemessene Sauerstoffgehalt, müssen die aus korrigierten Konzentrationen berechneten Prozentsätze neu berechnet werden. Der für einen Emissionsgrenzwertvergleich geltende Bezug ist im einschlägigen Anlagenrechtsakt zu prüfen.

6.5 Was die Daten nicht messen

Kein Bericht enthält eine olfaktometrische Messung (UNI EN 13725), eine Staubgrößenverteilung, SOx, Säuren, Metalle oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Die Geruchsminderung wird durch diese Prüfungen daher nicht belegt, ebenso wenig das Langzeitverhalten des Systems (Filtersättigung, Reinigung, Leistungsdrift). Ozon (Gruppe D) wurde nur an einer Stelle und ohne Eintrittswert gemessen.

7. Rechtsrahmen und Grenzwertvergleich

7.1 Nationale Ebene

Die Emissionen von Produktionsanlagen in die Atmosphäre werden durch Teil Fünf des D.Lgs. 152/2006 geregelt. Kaffeeröstereien mit höchstens 450 kg/Tag Produktion gehören zu den unter die Sonderregelung von Art. 272 und Anhang IV fallenden Tätigkeiten und unterliegen einer allgemeinen oder spezifischen Genehmigung. Das Dekret legt für diese Tätigkeit keinen einheitlichen Grenzwert fest: Grenzwerte, Sauerstoffbezüge und Kontrollhäufigkeit werden von Regionen und zuständigen Behörden in ihren Rechtsakten bestimmt.

7.2 Beispiele konsultierter regionaler und örtlicher Grenzwerte

Die folgenden Werte wurden in den unter den Referenzen angegebenen öffentlichen Dokumenten gelesen und dienen als Beispiele. Sie beschreiben keine konkrete Anlage und ersetzen den anwendbaren Genehmigungsakt nicht.

Die in der Tabelle genannten Rechtsakte sehen unterschiedliche Bedingungen und Vorgaben vor. Auch die genannten Intervalle stimmen nicht überein: Die Tabelle nennt für Messina zweijährliche und für den Fall Lecce jährliche Kontrollen. Diese Beispiele legen keine allgemeine Häufigkeit für andere Tätigkeiten oder Anlagen fest.

7.3 Orientierender Vergleich mit den Messwerten

Sämtliche Prüfwerte wurden ohne Sauerstoffkorrektur gemessen. Die Tabelle enthält auch auf 17 % O2 bezogene Werte mit dem Faktor (21−17)/(21−gemessenes O2), also 5,7 bei 20,3 % O2 und 6,7 bei 20,4 % O2.

Der Vergleich ist unter drei Vorbehalten zu lesen.

1. Sauerstoffbezug. Die Korrektur auf 17 % ist für Verbrennungsgase eines direkt beheizten Rösters sinnvoll. Die Prüfungen der Gruppen B und C messen ein Abgas mit 20,3-20,4 % O2, nahezu Umgebungsluft; der anwendbare Genehmigungsakt kann für diesen Strom eine Korrektur vorsehen oder nicht. Ohne Korrektur liegen die Werte der Konfiguration mit Kühlung (2,3 und 10,8 mg/Nm³) unter sämtlichen Beispielgrenzwerten; mit Korrektur bleibt der Staub dieser Konfiguration (13 mg/Nm³) nahe den niedrigsten Grenzwerten, während COT (62 mg/Nm³) den Wert von 50 mg/Nm³ überschreitet.
2. Probenahmestelle. Ein Grenzwert gilt für den in der Genehmigung genannten Schornstein. Die hier beschriebenen Prüfungen bewerten die Abscheidung; ihr Ergebnis ist keine Konformitätskontrolle einer Anlage.
3. Nur eine Probenahme je Konfiguration. Eine Konformitätskontrolle erfordert in der Regel mehrere Probenahmen unter repräsentativen Bedingungen und den Vergleich mit der Messunsicherheit.

Diese Studie erklärt deshalb keine Grenzwertkonformität. Festgestellt wird, dass die Werte der Konfiguration mit Kühlung, Filter + Elektrofilter deutlich unter denen der übrigen Gruppen liegen und dass der abschließende Vergleich vom durch die zuständige Behörde gewählten Sauerstoffbezug abhängt.

7.4 Ozon

Die konsultierten Dokumente nennen für diese Tätigkeiten keinen Grenzwert für Ozonemissionen am Schornstein. Die Messung der Gruppe D (<0,05 mg/Nm³, Bestimmungsgrenze des Verfahrens) ist eine Emissionsangabe. Der Wert 0,050 ppm aus UL 867 betrifft eine andere, in einer Kammer am Produkt ausgeführte Prüfung und darf nicht mit einer Schornsteinmessung verglichen werden.

8. Schlussfolgerungen

Die in dieser Studie analysierten instrumentellen Schornsteinprüfungen zeigen eine messbare Verringerung von Staub und organischen Verbindungen durch die Abgasbehandlung und eine Abhängigkeit des Ausmaßes von der Konfiguration.

Mit dem Nassabscheider allein (Gruppe A) sank die Staubkonzentration von 516,5 auf 24,8 mg/Nm³, entsprechend 95,2 % Abscheidung nach Konzentration und 93,6 % nach Massenstrom. Bei den Filtrationskonfigurationen (Gruppen B und C) beträgt die konzentrationsbezogene Staubabscheidung gegenüber dem unbehandelten Versuch zwischen 42 % und 72 %, die Verringerung gesamter organischer Verbindungen zwischen 73 % und 79 %; die Konfiguration mit Kühlung, Filter und Elektrofilter ergab die niedrigsten Absolutwerte (Staub 2,3 mg/Nm³, COT 10,8 mg/Nm³). Beim Grillversuch (Gruppe D) lagen Staub und organische Verbindungen bei 3,2 beziehungsweise 17 mg/Nm³, Ozon blieb unter der Bestimmungsgrenze (<0,05 mg/Nm³).

Die Ergebnisse sind unter den in Abschnitt 6 genannten Grenzen zu lesen: nur eine Probenahme je Konfiguration, zeitlich versetzte Ein- und Austrittsproben, fehlende Staubmessunsicherheit in Gruppen B und C und keine olfaktometrische oder granulometrische Messung. Der regionale und örtliche Grenzwertvergleich hängt vom in der Genehmigung festgelegten Sauerstoffbezug ab; diese Studie erklärt für keine Anlage Konformität.

Zur Bestätigung der Ergebnisse und Quantifizierung der Wirkung einzelner Filterstufen sind Messkampagnen mit gleichzeitigen, wiederholten Probenahmen, Aufzeichnung der Röstzyklusphase und olfaktometrischen Messungen erforderlich.

9. Referenzen

Technische Normen

UNI 10169:2001, Emissionsmessungen – Bestimmung von Geschwindigkeit und Volumenstrom geführter Ströme.

UNI EN ISO 16911-1:2013, Emissionen aus stationären Quellen – Manuelle und automatische Bestimmung von Geschwindigkeit und Volumenstrom in Abgaskanälen. Teil 1: Manuelles Referenzverfahren.

UNI EN 13284-1:2003 und UNI EN 13284-1:2017, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Staubmassenkonzentration bei geringen Konzentrationen. Teil 1: Manuelles gravimetrisches Verfahren.

UNI EN 12619:2013, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration des gesamten gasförmigen organischen Kohlenstoffs bei geringen Konzentrationen.

UNI CEN/TS 13649:2015, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration einzelner gasförmiger organischer Verbindungen.

UNI EN 14792:2017, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration von Stickoxiden (NOx).

UNI EN 15058:2017, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration von Kohlenmonoxid (CO).

UNI EN 14789:2017, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung der Volumenkonzentration von Sauerstoff (O2).

UNI EN 14790:2006, Emissionen aus stationären Quellen – Bestimmung von Wasserdampf in Abgaskanälen.

OSHA Method ID-214:1995, Ozone in workplace atmospheres (Referenzverfahren für Ozon).

UL 867, Standard for Electrostatic Air Cleaners (Grenzwert von 0,050 ppm Ozon in der Prüfkammer).

Gesetze und Verwaltungsakte

D.Lgs. vom 3. April 2006, Nr. 152, Teil Fünf (Art. 267-298), insbesondere Art. 272 und Anhang IV.

Metropolitanstadt Messina, Röstung von Kaffee und anderen Röstprodukten, allgemeine Genehmigung 2020.

Region Kalabrien, Technische Anhänge, Dekret Nr. 6852 vom 02/07/2021, Blatt Nr. 9 Kaffeeröstung.

Stadt Lecce, Erteilung der AUA, Verwaltungsverfügung von 2016.