Überwachung von Stickstoffoxid (N₂O)-Emissionen aus Kläranlagen

Bewertung von CH₄- und N₂O-Emissionen basierend auf Echtzeitüberwachung

Die hochpräzisen Gasanalysatoren von HORIBA, die in verschiedenen Ausführungen von stationär bis tragbar erhältlich sind, tragen durch die Quantifizierung von N₂O- und CH₄-Emissionen aus Kläranlagen zum Umweltschutz und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei.

Kläranlagen sind eine bedeutende Quelle von Treibhausgasemissionen. Die wichtigsten Treibhausgase sind Methan (CH₄) und Distickstoffmonoxid (N₂O). Im Zulauf gelöstes CH₄ wird während des Belüftungsprozesses*¹ in die Atmosphäre freigesetzt. Weitere Abwasserbehandlungsstufen, die CH₄-Emissionen erzeugen können, sind offene Stabilisierungsbecken und Schlammeindicker. N₂O-Emissionen treten hauptsächlich während der Belüftung und der Nitrifikations-/Denitrifikationsprozesse auf, wenn die Betriebsbedingungen nicht optimiert sind. 

Dem Global Anthropogenic Non-CO₂ Greenhouse Gas Emission Report*² zufolge werden die CH₄-Emissionen aus Kläranlagen zwischen 2025 und 2030 voraussichtlich um 3,5 Prozent (von 588,0 auf 608,8 MtCO₂e) und die N₂-Emissionen um 3 Prozent (von 96,8 auf 99,8 MtCO₂e) steigen. Angesichts des 273-fachen und des 27-fachen des nicht-fossilen CH₄-GWP von CO₂*³ und der Tatsache, dass sich Länder weltweit zu Netto-Null-Zielen verpflichtet haben, ist eine genaue Echtzeitmessung dieser Gase von entscheidender Bedeutung. Durch die Echtzeitüberwachung von CH₄ und N₂O können Betreiber die Betriebsleistung optimieren, die Genauigkeit der Unternehmensberichterstattung verbessern und die Kosten für Emissionszertifikate senken.

Die internationale Methodik zur Quantifizierung von Emissionen wird durch die IPCC*²-Richtlinien in den Methoden der Stufen 1, 2 und 3 festgelegt. Die in den vom IPCC festgelegten Stufen 1 und 2 verwendeten Standardemissionsfaktoren können die tatsächlichen Treibhausgasemissionen erheblich unter- oder überschätzen und so die Optimierung der Abwasserbehandlung und eine genaue Berichterstattung erschweren. Um eine genauere Schätzung der Treibhausgasemissionen zu erreichen, folgen Länder mit fortschrittlichen Methoden und zuverlässigen Daten der Stufe 3 und verwenden länderspezifische Methoden*². Aus diesem Grund sind viele Universitäten und Kläranlagen in Industrieländern derzeit mit Forschung, Messkampagnen und der Formulierung nationaler Messrichtlinien und länderspezifischer Methoden beschäftigt.

Eine große Herausforderung für Betreiber ist die genaue Messung von NO- und CH-Emissionen. Selbst bei Installation eines Echtzeit-Analysators vor Ort können Feuchtigkeit und im Probengas vorhandene Gase zu Kreuzinterferenzen mit CH und NO führen und so die Genauigkeit beeinträchtigen. Nur durch die sorgfältige Auswahl der Instrumente lässt sich eine wirklich genaue Echtzeit-Überwachung von CH und NO erreichen und so zur Optimierung der Behandlung und Entwicklung wirksamer Strategien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen in Kläranlagen beitragen.

^{*1 Die Verfeinerungen der IPCC-Leitlinien für nationale Treibhausgasinventare aus dem Jahr 2006 aus dem Jahr 2019, Kapitel 6: Abwasserbehandlung und -einleitung
*2 Globale anthropogene Treibhausgasemissionen ohne CO₂: 1990–2030 (überarbeitet Dez. 2012) Office of Atmospheric Programs Climate Change Division U.S. Environmental Protection Agency
*3 Werte zum Treibhauspotenzial aus dem Sechsten Sachstandsbericht des IPCC, 2020 (AR6)
(IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change/Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen)}