Katalytisch unterstützte Oxidation von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) im nichtthermischen Plasma (NTP)

Die Emission von VOCs in Abluftströmen in niedrigen Konzentrationen ist ein weit verbreitetes umweltrelevantes Problem, das z.B. bei Lackierereien, bei Mastanlagen oder bei der Abluft aus Anlagen der Lebensmittelindustrie vorkommt. Aufgrund des geringen Gehaltes an Schadstoffen (oft weniger als 1 g/m3) und der daraus resultierenden geringen Verbrennungswärme arbeiten unter diesen Bedingungen herkömmliche thermische und thermokatalytische Reinigungsverfahren nur unzureichend effizient. Ein alternatives Verfahren ist die Behandlung derartiger Kontaminationen durch eine 'kalte' Oxidation im nicht-thermischen Plasma (NTP).

Hervorgerufen durch ein starkes elektrisches Feld (mit Spannungen von üblicherweise 10 bis 30 kV) kommt es zur teilweisen Ionisierung des Gasstroms, wobei Radikale und Ionen gebildet werden, die eine Teil- oder Totaloxidation der VOCs bewirken können. Während die neutralen Gasmoleküle nahezu 'kalt' (bei Umgebungstemperatur) bleiben, wird nahezu die gesamte elektrische Energie auf die Elektronen übertragen, was einer rechnerischen Temperatur von über 10000 K entspricht.

Da die Oxidation von VOCs im homogenen Gasphasenplasma jedoch sehr unselektiv ist und nur wenige Möglichkeiten einer Lenkung bietet, liegen die Schwerpunkte unserer Forschungsarbeit auf der Verbesserung der energetischen Effizienz des NTP sowie der Erhöhung der Selektivität der Oxidation zu CO2 und Wasser beispielsweise durch den Einsatz von Feststoffen in der Entladungszone. Ferroelektrische Schüttungen ermöglichen die Erhöhung der Elektronenenergie und damit die Bildung reaktiverer Teilchen. Der Hauptansatz besteht aber in der effektiveren Ausnutzung der vorhandenen reaktiven Teilchen (kurzlebiger Sauerstoffatome) durch die Verwendung katalytisch aktiver Schüttungen in der Entladungszone.