Chrom in Holzasche: Gehalt, Bindungsformen und Mobilität. Maßnahmen zur Dekontamination und Fixierung

Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schulze
Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut

Zusammenfassung

Die Be- und Verarbeitung von Holz und Holzwerkstoffen führt zwangsläufig zu Reststoffen, die entweder stofflich verwertet (Spanplattenindustrie) oder thermisch genutzt werden. Bei der Verbrennung wird die entstehende Wärme genutzt und gleichzeitig das Reststoffvolumen um den Faktor 50 bis 100 verringert. Um etwa denselben Faktor werden allerdings auch Schadstoffe wie Schwermetalle in den erhaltenen Aschen angereichert. Dies hat dazu geführt, dass Holzaschen heutzutage meist deponiert werden. Die Dritte Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz, die Technische Anleitung Siedlungsabfall (TA Si), macht Vorgabnen zur Deponierung von Abfällen. Durch die TA Si wird vor allem der Eintrag von wasserlöslichen Schadstoffen begrenzt. Holzaschen weisen pH-Werte im Bereich von 11 bis 13 auf. Bei diesen pH-Werten liegt Chrom bevorzugt in der Oxidationszahl VI, dem Chromat, vor. Chromate sind sehr gut wasserlöslich. Sie sind als krebserzeugend eingestuft und laut AMES-Test mutagen. Der Grenzwert der TA Si für Chrom(VI) liegt je nach Deponieklasse bei 0,05 bzw. 0,1 mg/l.

Im Rahmen dieses AiF-Projekts wurden verschiedene Maßnahmen zur Minderung des wasserlöslichen Chrom(VI)-Gehalts in mineralischen Rückständen aus der Holzverbrennung untersucht.

Eine große Anzahl von Aschen wurde auf ihren Chrom(VI)-Gehalt und auf ihren Gesamtchromgehalt analysiert. Es konnte keine Abhängigkeit zwischen beiden Werten festgestellt werden. Ein hoher Chrom(VI)-Gehalt ist nicht zwangsläufig auf einen hohen Gesamtchromgehalt zurückzuführen. Die Bestandteile an Haupt- und Nebenelementen sowie Schwermetallen einiger ausgewählter Aschen wurden bestimmt. Nur andeutungsweise konnte ein Zusammenhang zwischen dem Calciumgehalt und dem Chrom(VI)-Gehalt der Aschen erkannt werden.

Die verschiedenen Methoden zur Dekontamination und Fixierung von Chrom(VI) in Holzaschen wurden auf ihre Eignung überprüft. Es wurden drei generell verschiedene Behandlungsverfahren untersucht: Fixierung von Chrom(VI) in der Asche, Reduktion von Chrom(VI) zu Chrom(III) unter Bildung schwer wasserlöslicher Verbindungen und Extraktion von Chrom(VI) aus der Asche.

Eine Minderung des Chrom(VI)-Eluatwerts der verschiedenen Aschen war bei fast jeder Methode feststellbar. Allerdings hängt der Erfolg dieser Minderung von der Methode ab. Die besten Ergebnisse konnten dabei durch die Reduktion von Chrom(VI) zu Chrom(III) erzielt werden. Der Einsatz anorganischer Salze wie Eisen(II)- und Mangansulfat führte dazu, dass auch Chrom(VI)-Eluatwerte von stark belasteten Aschen erheblich verringert wurden. Eine Erhöhung der Eluatwerte anderer Schwermetalle konnte hierbei, im Gegensatz zu einigen anderen Methoden, nicht festgestellt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass generell die Minderung der Chrom(VI)-Eluatwerte der verschiedenen Aschen möglich ist. Eine effektive Behandlung ist um so wahrscheinlicher, je geringer der Chrom(VI)-Gehalt der Aschen ist. Nur in Einzelfällen konnte durch Fixierung oder Dekontamination der Chrom(VI)-Eluatwert einiger ausgewählter Aschen unterhalb des in der TA Siedlungsabfall geforderten Grenzwerts verringert werden.

Die Untersuchungen wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert. Förderkennzeichen 12167 N

Der vollständige Bericht kann bestellt werden bei:
Internationaler Verein für Technische Holzfragen e. V.
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig