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Abgas

Abgase sind meist nicht mehr nutzbare Gase, die insbesondere bei der Verbrennung von Kraftstoffen oder Brennstoffen entstehen, z. B. in Heizkesseln und Verbrennungsmotoren. Bei stationären Anlagen werden sie meist über einen Schornstein oder eine Abgasleitung abgeführt.

Abgase enthalten in fast allen Fällen das klimaschädliche Kohlendioxid (CO₂), da fast alle Brenn- und Kraftstoffe Kohlenstoff enthalten. Aus dem Wasserstoffanteil von Brennstoffen entsteht Wasserdampf, der meist gasförmig im Abgas verbleibt, außer bei Brennwertkesseln, wo ein wesentlicher Teil des Wasserdampfs kondensiert wird.

Ganz oder weitestgehend unproblematische Abgase entstehen bei Verwendung von Wasserstoff als Energieträger. Hier können allenfalls gewisse Mengen von Stickoxiden anfallen.

Typische Schadstoffe in Abgasen

Eine weite Spanne von Schadstoffen kann in Verbrennungsabgasen enthalten sein:

• Bei unvollständiger Verbrennung kann das sehr giftige Kohlenmonoxid (CO) anstelle von Kohlendioxid entstehen. Dies geschieht nicht nur bei Luftmangel, sondern z. B. bei Ottomotoren vor allem im Leerlauf und beim Betrieb mit noch nicht erreichter Betriebstemperatur.
• Vor allem Abgase von Ottomotoren enthalten auch unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) auf, die teils giftig oder sogar krebserregend sind und zum Smog beitragen können.
• Diverse Stickoxide (NO_x) wie Stickstoffdioxid (NO₂) und Stickstoffmonoxid (NO) sind alle mehr oder weniger giftig und tragen ebenfalls zum Smog bei. In Wasser gelöst bilden sie aggressive Säuren. Sie entstehen aus dem Stickstoff und Sauerstoff der zugeführten Verbrennungsluft. Hohe Stickoxidemissionen entstehen vor allem, wenn die Verbrennungstemperaturen hoch sind und die Abgase schnell abgekühlt werden.
• Diverse Partikelemissionen können sehr lungenschädlich sein. Vor allem Dieselmotoren produzieren winzige Rußteilchen, die durch angelagerte giftige Kohlenwasserstoffe noch schädlicher werden. Ebenfalls entstehen Sulfatpartikel (außer bei Betrieb mit schwefelfreiem Kraftstoff).
• Der Schwefelgehalt von Brennstoffen führt ebenfalls zur Bildung von Schwefeldioxid (SO₂), Schwefeltrioxid (SO₃) und in Verbindung mit Wasser zu Schwefelsäure und schwefliger Säure.

Manche Schadstoffe sind nicht nur gesundheitsschädlich, sondern können auch die Anlagen schädigen, in denen sie entstehen. Beispielsweise bilden Ruß und Schwefelverbindungen unerwünschte Ablagerungen in Ölheizkesseln, und saure Abgase führen zur Korrosion von metallischen Werkstoffen.

Im Allgemeinen sind die Schadstoffgehalte der Abgase bei Verbrennungsmotoren deutlich höher als bei Heizkesseln und anderen Maschinen mit kontinuierlicher Verbrennung.

Diverse Verfahren erlauben die mehr oder weniger starke Reduktion der Schadstoffgehalte in Abgasen. Bei Ottomotoren und teilweise auch Dieselmotoren werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, deren Effektivität aber stark von der genauen Zusammensetzung und Temperatur der Abgase abhängen kann. Partikelemissionen können mit Rußpartikelfiltern entfernt werden.

Der Artikel über Messverfahren für Kraftstoffverbrauch und Abgaswerte erläutert für Fahrzeuge heute verwendete Testverfahren.

Abwärme in Abgasen

Häufig weisen Abgase noch relativ hohe Temperaturen auf. Dies bedeutet, dass sie erhebliche Mengen von Wärme enthalten, die oft als Abwärme verloren geht. Teilweise kann diese Wärme aber noch genutzt werden, etwa indem die Abgase einen Wärmeübertrager für die Wärmerückgewinnung durchlaufen, in dem sie Wärme z. B. an einen Wasserkreislauf abgeben oder in einem Luft-Abgas-System Wärme an die zugeführte Verbrennungsluft abgeben (→ Rekuperation).

Häufiger wird die Abgastemperatur von vornherein so weit wie möglich reduziert, z. B. in Heizkesseln durch großzügig ausgelegte innere Wärmeübertragerflächen. In vielen Fällen verlangt allerdings ein Schornstein eine ausreichend hohe Abgastemperatur, weil sonst der Schornstein versotten kann oder auch weil zu kühle Abgase beim Austritt aus dem Schornstein nicht genügend aufsteigen und verteilt werden.

Siehe auch: Abgastemperatur, Abgaskatalysator, Schornstein, Abgasleitung, Luft-Abgas-System, Abwärme, Heizkessel, Verbrennungsmotor, Verbrennung, Emissionen und Immissionen, Ozon, Ruß, Feinstaub, Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Messverfahren für Kraftstoffverbrauch und Abgaswerte