Holzpellets sind Musterbeispiele für die erfolgreiche Etablierung eines nachwachsenden Energieträgers. Der Markt erfährt seit fast 30 Jahren ungebrochen zweistellige Wachstumsraten und eine stetige Internationalisierung. Unter solchen Bedingungen sind Investitionen in die Grundlagenforschung notwendig, um auf dem globalen Parkett gegenüber etablierten Energieträgern, wie Gas oder Öl, konkurrenzfähig zu sein. Gefragt sind Messmethoden für alle relevanten Produktmerkmale.
Trotz der langjährigen internationalen Normungsarbeit gibt es noch ungelöste Fragen bei der Qualitätsprüfung von Holzpellets. Die Messung von VOC- und CO-Emissionen während der Lagerung gehört hier zu den noch offenen Punkten. Die Fertigstellung der „ISO 20048 – Off-gassing and Oxygen Depletion“ musste Mitte 2018 aus Mangel an industrieller Beteiligung de facto auf Eis gelegt werden.
Bisherige Messmethoden
Diverse Forschergruppen haben bereits Methoden entwickelt, mit denen die Ausgasungsraten von CO und VOC in Pelletsproben bestimmt werden können. Teilweise gibt es bereits vergleichende Untersuchungen unterschiedlichster Methoden. Diese basieren vor allem auf dem Prinzip der Emissionsanreicherung in einem geschlossenen Behälter, wobei nach einer festgelegten Zeit die Konzentration des Emittenten in der Luft des Behälters gemessen wird. Dabei kann ebenfalls die Abnahme der Sauerstoffkonzentration ermittelt werden, was einen wichtigen Rückschluss auf Gefahren bei der Lagerung des Brennstoffes gibt. Ein Nachteil dieser Methoden ist, dass die Messung bei einer Probe meist mehrere Tage bis Wochen in Anspruch nimmt. Dynamische Veränderungen der Emissionsrate während des Messzeitraumes können dabei nicht eruiert werden.
Kontinuierliche Ausgasungsmessung
Pellets verschiedener Rohstoffzusammensetzungen zeigen unterschiedliche Ausgangsdynamiken © Holzforschung Austria
Die Holzforschung Austria (HFA) hat für die Messung von CO-Emissionsraten aus Holzpellets eine Methode etabliert, welche empfindlich genug ist, um an Pelletsproben von 500 g eine kontinuierliche Messung der Emissionsrate zu realisieren. Mittels FTIR-Spektroskopie, eines speziellen Messgerätes für die Infrarotspektroskopie, kombiniert mit einer Gaszelle von 5 m Gasschichtdicke, können CO-Konzentrationen ab circa 1 ppm und Emissionsraten ab circa 0,2 mg/kg*d gemessen werden. Der Messzeitraum beträgt dabei nach einer Konditionierphase etwa eine Stunde und kann beliebig ausgedehnt werden, um dynamische Veränderungen zu erfassen. Durch die Probenlagerung in einer temperierten Küvette (siehe Bild 1) ist eine genaue Temperierung der Probe zwischen 5 und 50° C möglich, wodurch weiterführend temperaturabhängige Emissionsraten gemessen werden können.
Die Verläufe der Emissionsraten im Bild 2 verdeutlichen, dass sich Proben hinsichtlich ihrer Ausgasungsdynamik sehr unterschiedlich verhalten können. Während manche Proben, getestet im Projekt „SmellProcess“, nur in den ersten 24 Stunden nennenswerte Emissionen freisetzten, wiesen andere eine steigende Emissionsrate auf, welche sich auf einem hohen Niveau stabilisierte.
Objektive Vergleiche, Bewertungskriterien, Standardisierung und Gefahrenbewertung fehlen noch. Die neue Methode der HFA bietet die Chance, diese Lücken rascher zu schließen.
