www.energie-lexikon.info, enlex.info
RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Ruß

<<<  |  >>>  |  Feedback

Definition: ein schwarzes, meist pulverförmiges Material, welches hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht oft bei Verbrennungsprozessen entsteht

Englisch: soot, grime

Kategorien: Grundbegriffe, Umwelt und Ökologie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 29.12.2014; letzte Änderung: 18.10.2015

Ruß ist ein schwarzes, pulverförmiges, manchmal auch hartes oder schmieriges Material, welches oft bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien entsteht, vor allem bei Sauerstoffmangel und bei zu niedrigen Verbrennungstemperaturen. Chemisch gesehen handelt es sich zum größten Teil um elementaren Kohlenstoff in Form von Graphit. Jedoch können je nach der Entstehung des Rußes zusätzlich diverse andere Stoffe enthalten sein, beispielsweise diverse Kohlenwasserstoffe (z. B. unverbrannte oder chemisch etwas veränderte Bestandteile eines Brennstoffs) und mineralische Stoffe wie Sulfate.

Anders als beispielsweise Kohle besteht Ruß aus relativ kleinen Teilchen, deren Größe je nach den Entstehungsbedingungen im Mikrometerbereich oder sogar im Bereich weniger Nanometer liegen kann. Die Oberfläche ist entsprechend groß.

Je nach der Verteilung der Teilchengrößen und auch der Verunreinigung mit weiteren Stoffen werden verschiedene Arten von Ruß unterschieden, beispielsweise Staub- oder Flockenruß, Schmierruß und Glanzruß (Hartruß). In anderen Fällen werden Arten von Ruß nach ihrer Entstehung unterschieden, beispielsweise Dieselruß oder Holzruß. Diverse Eigenschaften von Ruß, beispielsweise die Dichte, Härte, entzündlich kalt und Giftigkeit können je nach den Ausgangsstoffen und den Bedingungen bei der Bildung sehr stark variieren.

Kleine Rußpartikel sind häufig in Abgasen enthalten. Bei entsprechend hoher Konzentration bildet das Abgas dann einen grauen oder gar tiefschwarzen Rauch. Die Rußteilchen (vor allem die größeren) können sich in der Umgebung ablagern und dort schwarze Spuren bilden.

Unerwünschte Rußbildung bei Verbrennungsprozessen

Bei Verbrennungsprozessen, die der Erzeugung von Wärme dienen, ist die Bildung von Ruß meist sehr unerwünscht. Sie führt nämlich nicht nur durch die unvollständige Verbrennung zu einer Einbuße an Wärme, sondern vor allem auch zur relativ hartnäckigen Verschmutzung von Anlagenteilen, wodurch dann der Übergang der Wärme von den Verbrennungsgasen auf das Wärmeübertragermedium (z. B. das Kesselwasser) behindert wird. In der Folge kann die Abgastemperatur der Anlage zunehmen, sodass auch die Abgasverluste entsprechend erhöht sind.

Die Bildung von Ruß wird vor allem unter den beiden folgenden Umständen stark gefördert:

Sauerstoffmangel ist eine häufige Ursache der Rußbildung.

Eine Flamme sollte niemals direkt mit relativ kühlen Teilen z. B. eines Heizkessels in Berührung kommen!

Im Detail sind die mikroskopischen Prozesse, die in die Bildung von Ruß involviert sind, allerdings sehr komplex. Deswegen ist es nicht trivial, beispielsweise einen Brenner so zu konstruieren, dass die Bildung von Ruß minimiert wird.

Die Ablagerung dicker Rußschichten in einem Schornstein kann sehr gefährlich sein!

Wenn in einem Schornstein eine dicke Schicht von Ruß abgelagert ist (häufig in Form von Glanzruß), führt dies zu einer schweren Brandgefahr. Dieser Ruß kann nämlich unter bestimmten Bedingungen entzündet werden, und dieses Feuer im Schornstein kann enorm hohe Temperaturen entwickeln, wodurch gelegentlich ganze Gebäude abbrennen. Beim Versuch, einen solchen Schornsteinbrand mit Wasser zu löschen, kann der Schornstein bersten. Aus diesen Gründen müssen Schornsteine regelmäßig inspiziert werden, und bei sehr starker Verrußung (z. B. als Folge der Verwendung feuchten Brennholzes) ist es unbedingt notwendig, den Ruß weitgehend zu entfernen. Manchmal ist dies nur durch ein kontrolliertes Abbrennen der Rußschicht unter Aufsicht der Feuerwehr möglich.

Einige Beispiele von Anlagen, bei denen häufig eine gewisse Rußbildung auftritt:

Vollgas bei sehr niedrigen Drehzahlen lässt den Dieselmotor viel Ruß erzeugen, sodass ein Partikelfilter entsprechend schnell wieder regeneriert werden muss.

Direkteinspritzer-Benzinmotoren weisen gewisse Rußemissionen auf – anders als herkömmliche Benzinmotoren.

Nicht immer ist die Bildung von Rußteilchen in Flammen völlig unerwünscht. Beispielsweise leuchtet eine Kerzenflamme hauptsächlich dadurch, dass in ihr winzige heiße Rußteilchen Licht durch Glühemission abstrahlen. Eine an Rußteilchen sehr arme Flamme (beispielsweise bei der Verbrennung von Methanol) erzeugt dagegen kaum Licht. Im Idealfall verbrennen die Rußteilchen allerdings, bevor sie die Flamme verlassen.

Bei einem Ölbrenner kann die Bildung von Ruß durch Verwendung eines deutlichen Luftüberschusses (d. h. eines hohen Verbrennungsluftverhältnisses) deutlich vermindert werden; die Flamme brennt dann blau statt gelb. Leider steigen dadurch aber die Abgasverluste, und die Bildung von Stickoxiden kann ebenfalls zunehmen. Deswegen ist davon abzuraten, einen als “Gelbbrenner” entwickelten Ölbrenner so zu betreiben. Man beachte hierbei auch, dass die in der Flamme leuchtenden Rußteilchen bei korrekter Einstellung später weitestgehend verbrannt werden.

Erzeugung von Ruß für industrielle Anwendungen

Ruß wird in industriellem Maßstab für diverse Anwendungen hergestellt – beispielsweise für die Herstellung von Gummi für Autoreifen und viele andere Produkte. Meistens werden hierfür Erdölprodukte verwendet, und zwar die relativ schweren Rückstände (Steinkohlenteer), die in Erdölraffinerien anfallen. Zusätzlich wird Heizöl oder Erdgas als Brennstoff eingesetzt. Je nach den gewünschten Eigenschaften des Rußes müssen die Details des Herstellungsprozesses angepasst werden.

Gesundheitliche Wirkungen von Ruß

Gesundheitliche Wirkungen treten insbesondere bei Ruß auf, der in die Atemluft gerät. Hierbei können schädliche Wirkungen auf zwei ganz unterschiedliche Weisen auftreten:

Es muss heute davon ausgegangen werden, dass beispielsweise Dieselruß erheblich gesundheitsgefährdend ist und sogar Lungenkrebs auslösen kann. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat Dieselruß in 2012 als definitiv krebserregend eingestuft. Kleinere Partikel sind diesbezüglich besonders gefährlich, da sie nicht in der Nase herausgefiltert werden und zum Teil recht tief in die Lunge eindringen können. Ruß-Nanopartikel können auch in die Blutbahn gelangen – unter Umständen sogar beim Kontakt mit der Haut.

Messtechnisch lässt sich die Masse des Rußes relativ leicht bestimmen. Jedoch ist mittlerweile klar, dass die Masse des Rußes keineswegs ein gutes Kriterium für die Beurteilung der gesundheitlichen Gefährdung darstellt. (Sich darauf beziehende Abgasgrenzwerte müssen in den nächsten Jahren überarbeitet werden.) Die Anzahl der Partikel, die freilich sehr viel schwieriger zu ermitteln wäre, scheint wesentlich aussagekräftiger zu sein. Selbst wenn ein perfektes Messverfahren die genaue Verteilung der Rußpartikel auf verschiedene Größenklassen ermitteln könnte, wäre deren Gefährdungsgrad bislang nicht zuverlässig einschätzbar, da entsprechende wissenschaftliche Untersuchungen recht schwierig sind. Weitere Forschung wird die diesbezüglichen Kenntnisse hoffentlich wesentlich verbessern.

Klimaschädlichkeit von Ruß

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass sehr kleine Rußpartikel, die lange in der Atmosphäre verbleiben, in erheblichem Maß klimaschädlich sind, während größere Partikel diesbezüglich nicht relevant sind, da sie schnell absinken. Die Klimaschädlichkeit pro Kilogramm kann hunderttausende mal höher sein als bei Kohlendioxid, wobei dieser Faktor allerdings entscheidend von der Teilchengröße abhängt. Fahrzeuge mit Dieselmotor können wegen ihrer Rußemissionen weitaus klimaschädlicher sein als benzinbetriebene Fahrzeuge, solange diese Emissionen nicht durch hochwirksame Rußpartikelfilter weitestgehend unterdrückt werden.

Siehe auch: Feinstaub, Rußpartikelfilter, Dieselmotor, Abgas, Abgasverlust
sowie andere Artikel in den Kategorien Grundbegriffe, Umwelt und Ökologie

Kommentare von Lesern

Hier können Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung vorschlagen. Über die Annahme wird der Autor des RP-Energie-Lexikons nach gewissen Kriterien entscheiden. Im Kern geht es darum, dass der Kommentar für andere Leser potenziell nützlich ist.

Ihr Name:
(freiwillige Angabe – auch Pseudonyme sind erlaubt)
Ihre E-Mail-Adresse:
(freiwillige Angabe)
Ihr Hintergrund:
(freiwillige Angabe, z. B. Energieberater, Handwerker oder Journalist)
Ihr Kommentar:
Spam-Prüfung:   (bitte die Summe von fünf und zwölf hier als Ziffern eintragen!)

Bem.: Mit dem Abschicken geben Sie Ihre Einwilligung, Ihren Kommentar hier zu veröffentlichen. (Sie können diese später auch widerrufen.) Da Kommentare zunächst vom Autor durchgesehen werden, erscheinen sie verzögert, z. B. erst am Folgetag oder evtl. noch etwas später.

Wie gefällt Ihnen dieser Artikel?

Ihr Gesamteindruck: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Fachliche Qualität: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Lesbarkeit: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Verdient dieser Artikel (oder das Energie-Lexikon insgesamt) Ihrer Ansicht nach Links von anderen Webseiten?
  nein eventuell ja
Kommentar:

Vielleicht haben Sie auch konkrete Vorschläge für inhaltliche Ergänzungen, nützliche Literaturangaben etc. Falls Sie eine bessere Website für dieses Thema kennen, sind wir dankbar für einen Hinweis darauf.

Wenn Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung auf unserer Seite vorschlagen möchten, verwenden Sie dazu bitte das Formular im Kasten "Kommentare von Lesern".

Spam-Prüfung: (bitte den Wert von 5 + 8 hier eintragen!)

Wenn Sie eine Antwort möchten, können Sie Ihre E-Mail-Adresse im Kommentarfeld hinterlassen oder direkt eine E-Mail senden. Letztere Methode führt meist zu schnelleren Antworten.

Wenn Ihnen das RP-Energie-Lexikon gefällt, möchten Sie vielleicht auch den RP-Energie-Blog als E-Mail-Newsletter abonnieren.

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Ratgeber Wärmepumpenheizung

Unser neuer Ratgeber Wärmepumpenheizung erklärt ausführlich, welche Vorteile Ihnen eine Wärmepumpenheizung unter welchen Umständen bringt, welche Optionen Sie haben, nach welchen Kriterien Sie die richtige auswählen können und welche Fehler man dabei vermeiden sollte. In manchen Fällen stellt sich auch die Wärmepumpe als gar nicht die beste Lösung heraus.

Siehe auch diverse Lexikonartikel:

Bitte weitersagen an alle, die sich für Wärmepumpen interessieren!

– Alle Banners –

– Ihr eigenes Banner! –

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)