CHAMPAIGN, IL (29. Mai 2012 - Der Rauch, der aus einem Kochherd aufsteigt, erfüllt die Luft mit dem verlockenden Aroma eines Abendessens - und einer Wolke von Schadstoffen und Partikeln, die sowohl die Gesundheit als auch die Umwelt bedrohen. Wie Familien in Entwicklungsländern mit ihren Kochherden umgehen Laut einer Studie von Forschern der Universität von Illinois spiegeln die Emissionen dieser Öfen und Labor-Emissionstests den tatsächlichen Betrieb nicht genau wider.
Biomasse-Kochherde werden in den Entwicklungsländern unter Verwendung von Holz, landwirtschaftlichen Abfällen und anderen organischen Stoffen als Brennstoff verwendet. Sie sind auch eine Hauptursache für die schlechte Luftqualität in den Regionen, in denen die Nutzung vorherrscht. Politische Entscheidungsträger und gemeinnützige Organisationen arbeiten daran, „verbesserte“ Kochherde zu entwickeln und zu vertreiben, indem sie beispielsweise Dämmstoffe oder Schornsteine hinzufügen, um die Emissionen zu verringern. Sie befassen sich insbesondere mit Feinstaubemissionen, die gesundheitliche Probleme verursachen und auch das Klima beeinflussen.
Ähnlich wie Autos vor der Markteinführung einer Emissionsprüfung unterzogen werden, werden Kochherde vor der Auslieferung im Labor getestet, um festzustellen, wie wirksam Verbesserungen bei der Emissionsreduzierung sind. Wenn die Bedingungen jedoch nicht mit denen der Menschen zu Hause übereinstimmen, können die Änderungen, die Designer am Ofen vornehmen, die Emissionen im Feld möglicherweise nicht wirklich verringern.
„Für die Optimierung dieses Geräts ist es wichtig zu verstehen, wie Menschen Verbrennungsgeräte wirklich einsetzen“, sagte Studienleiterin Tami Bond, Professorin für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Universität von I, „im Labor, wo Tests stattfinden Unter Anleitung geschulter Personen wird der sorgfältigen Bedienung des Ofens viel mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Zu Hause sind die Leute nicht so besorgt über seine Funktionsweise; Es geht ihnen eher darum, eine Mahlzeit zuzubereiten. Sie verhalten sich also nicht optimal. “
In vielen Entwicklungsländern wird das Essen über traditionellen Biomasse-Kochherden gekocht. Forscher aus Illinois stellten fest, dass die Bedienung ihrer Öfen einen großen Einfluss auf die Emissionen hat. Bildnachweis: Cheryl Wayant
Diese Nutzungsschwankungen werden jedoch durch die aktuellen Testmethoden überdeckt, bei denen nur Durchschnittswerte zur Bestimmung der Emissionen herangezogen werden - eine Art Momentaufnahme des in Betrieb befindlichen Ofens, ohne Berücksichtigung von Nutzungsschwankungen. Das Team von Bond hat eine Echtzeitanalysetechnik namens Patterns of Real-Time Emissions Data (PaRTED) entwickelt, mit der Forscher Emissionen unter verschiedenen Betriebsbedingungen vergleichen und messen können, wie oft ein Ofen unter bestimmten Bedingungen im Feld betrieben wird.
"Holzverbrennung ist wie ein Tanz", sagte Bond. „Ein Film vermittelt ein besseres Verständnis als ein Foto. Dies ist eine Möglichkeit, Filme darüber zu machen, wie sich Benutzer beim Entfachen von Feuer verändern, und dies kann Menschen dabei helfen, die Emissionsraten zu verstehen und bessere Öfen zu bauen. “
Mit PaRTED testete Bonds Team Kochherde in einem Dorf in Honduras und verglich die Feldergebnisse mit Laborergebnissen. Die Forscher fanden heraus, dass der Betrieb unter nicht idealen Bedingungen die höchsten Emissionen verursacht. Sie stellten auch fest, dass Öfen im Feld nur selten unter optimalen Bedingungen verwendet werden, ein Szenario, das in Labortests nicht reproduziert wurde.
Das Team verglich Emissionsprofile oder die chemische Zusammensetzung des Rauches von traditionellen Kochherden und zwei Arten von verbesserten Herden: isolierte Herden und Herden mit Kaminen. Sie stellten fest, dass Öfen mit einer isolierten Brennkammer zwar den Gesamtwirkungsgrad steigern konnten, die Emissionen pro verbrannter Kraftstoffmasse jedoch nicht signifikant verringerten. Schornsteine haben bestimmte Arten von Partikelemissionen reduziert - aber Schornsteine haben schwarze Partikel, die für das Klima am schädlichsten sind, nicht gemindert.
"Unsere Messungen bestätigen, dass Änderungen im Ofendesign eine Änderung in der Funktionsweise verursachen", sagte Bond. "Ich denke, die Leute wussten nicht, dass Änderungen im Design das Emissionsprofil tatsächlich ändern, anstatt nur die Emissionen zu reduzieren."
Als nächstes werden die Forscher die PaRTED-Analyse verwenden, um Variationen in der Verwendung von Kochherden in verschiedenen Regionen der Welt zu untersuchen. Bond hofft, dass PaRTED und diese Studie künftige Testprotokolle für Kochherde im Labor informieren, die es Forschern ermöglichen, unter realistischen Bedingungen genauer zu testen und einen Einblick in eine ganze Reihe möglicher Verwendungsszenarien zu erhalten.
"Isolierte und Kaminöfen sind ein Schritt in die richtige Richtung, aber nicht so weit, wie wir brauchen, um wirklich saubere Öfen zu bekommen", sagte Bond. „Im nächsten Schritt müssen sowohl die Betriebsmuster des Ofens als auch die Faktoren ermittelt werden, die zum charakteristischen Betriebsprofil führen, damit diese ins Labor gebracht und optimiert werden können. Die Welt der Herde entwickelt sich zu Emissionsstandards. Es wäre am besten, wenn diese Standards für den tatsächlichen Betrieb relevant wären. “
Die Forscher veröffentlichten ihre Studie in der Zeitschrift Environmental Science and Technology. Die National Science Foundation und die Environmental Protection Agency haben diese Arbeit unterstützt. Der Postdoktorand Yanju Chen und der Alumnus der Bond-Gruppe Christoph Roden waren Co-Autoren des Papers.
Neuauflage mit Genehmigung der University of Illinois in Urbana-Champaign.