Pyrolyx-Verfahren

Einige Aspekte zur Chemie des Pyrolyx-Verfahrens bei Herstellung von Pyrolyse-Ruß und zu den hierbei auftretenden Gefährdungen der Bevölkerung (Gefahrenanalyse)

Ziel des o.g. Verfahrens ist die Herstellung von Pyrolyse-Ruß aus Altreifengranulat. Der Ruß wird vom Verfahrensentwickler als Carbon Black bezeichnet in Anlehnung an die Herstellung von schwarzen Kohlenstoff aus Kohlenwasserstoffen. Diese werden bei ungenügendem Luftzutritt verbrannt. Der in der leuchtenden Flamme vorhandene Kohlenstoff wird auf vorgekühlten Flächen abgeschieden. Es verbrennt nur der Wasserstoff aus den Kohlen- wasserstoff- Molekülen, während der Kohlenstoff zurück bleibt. Dieser dient in erster Linie als schwarzer Farbstoff in Druckerschwärzen oder als Füllstoff in Reifen.

Pyrolyx will diesen Ruß aus den Reifen zurückgewinnen und zusätzlich Kohlenstoff aus den polymeren Kohlenwasserstoffketten des zu Gummi verarbeiteten Kautschuks herstellen. Das gelingt durch Pyrolyse des Gummigranulates, wobei die Temperatur so gewählt wird, dass möglichst viel Wasserstoff ausgetrieben wird. Schließlich entstehen drei Phasen: ein gasförmiges, ein flüssiges und ein festes Stoffgemisch.

Der bei der Pyrolyse erzeugte Wasserstoff ist im Moment seines Entstehens (nascierender Wasserstoff) hoch reaktiv. Er verbindet sich mit allen Stoffen, derer er habhaft werden kann, z. B. mit sich selbst zu molekularen Wasserstoff, mit allen Metallverbindungen, die als Zuschlagsstoffe oder als deren Verunreinigungen in die Gummimischung gelangten, mit den Halogenen Brom und Chlor, mit dem Schwefel u.s.w.

Hierbei kommt dem Arsen eine besondere Beachtung zu, weil seine Verbindungen giftig, mutagen und krebserregend sind. Es wird durch den Wasserstoff zu Arsenwasserstoff reduziert. Arsenwasserstoff ist ein Gas, das bei minus 68,40 Grad Celsius siedet und deshalb nicht bei der Separierung des flüssigen Stoffgemisches aus dem Rohgas der Pyrolyse durch einfache Kühlung abgetrennt werden kann. Zusammen mit dem Wasserstoff, den flüchtigen Kohlenwasserstoffen, dem Schwefelwasserstoff und einigen teilweise flüchtigen Metallen bildet er ein Brenngas, das zur Energiegewinnung und zum Betreiben der Pyrolyseanlage genutzt wird. Der Arsenwasserstoff verbrennt hierbei zu Diarsentrioxid, bekannt unter der Bezeichnung Arsenik. Es ist das Anhydrit der Arsenigen Säure.

Nach (6) beträgt der Arsengehalt im Gummi nur 20 mg/kg, aber bei einer Verarbeitung von drei Tonnen pro Stunde fallen bereits 79,14 g Arsenik an, hoch gerechnet auf ein Jahr sind es 694 kg, bei mehrjährigem Betrieb ein vielfaches dieser Menge.
Gemeinsam mit den Rauchgasen gelangt das Arsenik in den Abgaskanal der Anlage. Es liegt dort in sehr großer Verdünnung vor , die verhindert, dass sich die Arsenikmoleküle zu größeren Staubkörnchen verbinden. So ist es wahrscheinlich, dass sie wie Nanoteilchen die Staubfilter passieren und in die Außenluft gelangen, wo sie von den wechselnden Luftströmungen in der Umwelt verteilt werden.

Eine teilweise Adsorption des Arseniks an andere Staubteilchen ist dennoch in Erwägung zu ziehen, kann aber nur durch Messungen bestätigt werden.
Nach der TA Luft gilt für Arsenige Säure im Abgas ein zulässiger Massenstrom von 150 mg pro Stunde oder eine Massenkonzentration von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (7). Die errechneten 79 g Arsenik im Abgas wären aber mehr als das Sechshundertfache des gestatteten Massenstromes.
Im Rohgas befinden sich noch weitere Metalle, nämlich Blei, Cadmium, Quecksilber, Thallium und Antimon (als Antimonwasserstoff).Ein kleiner Teil gelangt nach der Passage der Staubfilter ebenfalls in die Umwelt (verl. auch Anhang, Tabelle 1)

Auch der Schwefel aus dem Gummi wird als Schwefeldioxid in die Außenluft abgegeben. Seine Menge beträgt im Jahr bis zu 788 Tonnen.
Bei dem o.g. Verfahren werden aber auch neue Stoffe gebildet. Das sind vor allem die krebserregenden polzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAH ) mit ihrer Leitkomponente Benzo- a- pyren.
Nach (6) findet der De- novo- Prozess der Bildung von polychlorierten Dioxinen und Furanen nicht statt.
Die Schwermetalle Eisen, Nickel, Kobalt, Zink, Chrom, Kupfer, Vanadin und Mangan befinden sich in der festen Phase, dem Pyrolyse-Ruß.