Überwachung von THG-Emissionen aus Kläranlagen

Bewertung von CH₄- und N₂O-Emissionen auf Basis eines Echtzeit-Monitorings

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 Minderung von Treibhausgasemissionen bei.

Kläranlagen (WWTPs) sind eine bedeutende Quelle von Treibhausgasemissionen. Die wichtigsten Treibhausgase sind Methan (CH₄) und Distickstoffmonoxid (N₂O). Das im Zulauf gelöste CH₄ wird während des Belüftungsprozesses an die Atmosphäre abgegeben*¹. Andere Abwasserbehandlungsstufen, die CH₄-Emissionen erzeugen können, sind offene Stabilisierungslagunen und Schwerkrafteindicker für Schlamm. N₂O-Emissionen entstehen vor allem bei Belüftungs- und Nitrifikations-Denitrifikationsprozessen, wenn die Betriebsbedingungen nicht optimiert sind.

Basierend auf dem Global Anthropogenic Non-CO₂ Greenhouse Gas Emission Report*² wird prognostiziert, dass die CH₄-Emissionen aus Kläranlagen zwischen 2025 und 2030 um 3,5 Prozent (von 588,0 auf 608,8 Mt CO₂ e) und die N₂O-Emissionen um 3 Prozent (von 96,8 auf 99,8 Mt CO₂ e) steigen werden. Angesichts der Tatsache, dass das Treibhauspotenzial (GWP) von N₂O das 273-fache und das von nicht-fossilem CH₄ das 27-fache von CO₂*³ beträgt und sich Länder weltweit zu Netto-Null-Zielen verpflichtet haben, ist eine genaue Echtzeitmessung dieser Gase von entscheidender Bedeutung. Die Echtzeit-Überwachung von CH₄ und N₂O ermöglicht es den Betreibern, die betriebliche Leistung zu optimieren, die Genauigkeit der Unternehmensberichterstattung zu verbessern und die Kosten für Emissionsgutschriften zu senken.

Die internationale Methodik zur Quantifizierung von Emissionen wird durch die IPCC*²-Richtlinien für Tier-1-, Tier-2- und Tier-3-Methoden festgelegt. Die standardmäßigen Emissionsfaktoren, die in Tier 1 und Tier 2 verwendet werden und vom IPCC festgelegt wurden, können die tatsächlichen Treibhausgasemissionen erheblich unter- oder überschätzen, was die Optimierung der Abwasserbehandlung und eine genaue Berichterstattung behindert.  Um eine genauere Schätzung der Treibhausgasemissionen zu erreichen, folgen Länder mit fortschrittlichen Methoden und zuverlässigen Daten Stufe 3 unter Verwendung länderspezifischer Methoden*². Infolgedessen beschäftigen sich viele Universitäten und Kläranlagen in den Industrieländern derzeit mit Forschung, Messkampagnen und der Formulierung nationaler Messrichtlinien und länderspezifischer Methoden.

Eine große Herausforderung für die Betreiber ist die genaue Messung der N₂O- und CH₄-Emissionen. Selbst wenn ein Echtzeit-Analysator vor Ort installiert ist, können Feuchtigkeit und koexistierende Gase im Messgas Querinterferenzen mit CH₄ und N₂O verursachen, was sich auf die Genauigkeit auswirkt. Nur durch die Überwindung dieser Herausforderung durch eine sorgfältige Auswahl der Instrumente kann eine wirklich genaue Echtzeit-Überwachung von CH₄ und N₂O erreicht und zur Optimierung der Behandlung und zur Entwicklung wirksamer Strategien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen durch Kläranlagen beigetragen werden.

^{*1 Die Verfeinerungen der IPCC-Leitlinien für nationale Treibhausgasinventare von 2006 aus dem Jahr 2006, Kapitel 6: Abwasserbehandlung und -einleitung
*2 Globale anthropogene Nicht-CO₂-Treibhausgasemissionen: 1990-2030 (überarbeitet im Dezember 2012) Office of Atmospheric Programs Climate Change Division, U.S. Environmental Protection Agency
*3 Werte des Treibhauspotenzials aus dem Sechsten Sachstandsbericht des IPCC, 2020 (AR6)
(IPCC: Der Weltklimarat)}