Der Ukraine-Krieg hatte für Sergej Oks im Berliner Steinkohlekraftwerk Reuter West ein technisches Problem zur Folge. Seitdem die EU die Einfuhr russischer Kohle verbietet, wird als Ersatz Kohle aus Südafrika verfeuert. Sie enthält deutlich höhere Mengen des giftigen Schwermetalls Quecksilber. Die Konsequenz: Das Kohlekraftwerk der Berliner Energie und Wärme (BEW) würde absehbar die vorgeschriebenen Quecksilber-Grenzwerte überschreiten. Ein Problem, das auch andere Betreiber von Steinkohlekraftwerken betrifft.
„Praxisnäher geht es nicht!“
Bei der BEW übernahm Ingenieur Sergej Oks die Herausforderung, die Quecksilber-Emissionen wieder zu reduzieren. Da er damals parallel Verfahrenstechnik an der Berliner Hochschule für Technik (BHT) studierte, griff er das Thema in seiner Masterarbeit auf. „Praxisnäher geht es nicht“, sagt er.
In der Arbeit erprobte er drei Maßnahmen, mit denen es ihm gelang, den Grenzwert einzuhalten. Für seine Leistung erhielt er den dritten Platz des Tiburtius-Preises 2025. „Die Masterarbeit demonstriert, wie mit umfassenden verfahrenstechnischen Kenntnissen ein aktuelles betriebsrelevantes Problem einer Großanlage gelöst werden kann“, sagt Betreuerin Prof. Dr. Anja Paschedag, Fachbereich VIII.
Zunächst analysierte Oks die Quecksilber-Situation in dem Kraftwerk in Berlin-Siemensstadt. Dabei stellte er fest, dass die Ausgangslage keineswegs schlecht war. Ein großer Anteil des Quecksilbers im Rohgas oxidierte. Dies führte zu einer überdurchschnittlichen Abscheidung des Quecksilbers im Elektrofilter des Kraftwerks. Wenig zufriedenstellend war für Sergej Oks jedoch die Leistung der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA), über die Emissionen des Schwermetalls in die Luft gelangte.
Methoden zur Quecksilber-Reduktion
Der Ingenieur erprobte daraufhin im laufenden Betrieb drei Methoden zur Quecksilber-Reduktion im Reingas. Dies geschah in Abstimmung mit den zuständigen Behörden. Um beurteilen zu können, wie erfolgreich jede Maßnahme ist, untersuchte er auch die bei der Energiegewinnung anfallenden Abfälle und Nebenprodukte, etwa Asche, Gips und Abwasser. Umso mehr Quecksilber sie enthalten, desto weniger landet im Reingas, desto besser funktioniert die jeweilige Methode.
Die Maßnahmen:
- Erhöhung der Chlorid-Konzentration in der REA-Suspension und als Folge die Bildung stabiler Quecksilberverbindungen: Die Chloride werden mit dem Brennstoff in den Dampferzeuger eingetragen und in der REA aus dem Rohgas ausgewaschen. Nachteil dieser Methode ist die steigende Korrosivität der REA-Suspension.
- Einsatz von Fällungsmitteln in der REA: Bei einem Fällungsmittel handelt es sich um ein Substrat, das eine chemische Reaktion auslöst, die das Quecksilber fixiert. Nachteil: Das Fällungsmittel ist teuer.
- Einsatz von Aktivkohle: Aktivkohle ist ein poröser Kohlenstoff mit einer extrem großen inneren Oberfläche. In der REA scheidet diese kostengünstige und umweltfreundliche Methode das Quecksilber ab.
Als Ergebnis stellte sich heraus, dass alle drei Methoden Quecksilber binden. „Wir waren in der Lage, kurzfristig die Grenzwerte einzuhalten“, sagt Oks. Dank seiner Masterarbeit gibt es nun also drei erprobte Verfahren, die hinsichtlich Wirkung, Kosten und Ergebnissen untersucht sind.
Der Ingenieur bevorzugt eine Kombination aus erhöhter Chlorid-Konzentration und Aktivkohle. Diese Variante kommt bei der BEW neben der Verwendung von Fällungsmitteln bereits zum Einsatz. „Wir testen zurzeit verschiedene Aktivkohlen, wobei es vor allem um wirtschaftliche Betrachtungen geht.“ Da Berlin bis zum Jahr 2030 aus der Steinkohleverbrennung aussteigen wird, bietet die gewählte Methode ökonomische Vorteile gegenüber Varianten mit hohen Investitionen, wie etwa dem Einbau von Katalysatoren.
Über den Tiburtius-Preis freut sich Oks sehr, auch wenn er es noch nicht ganz realisiert hat. Zuletzt sei er stark beschäftigt gewesen. Privat halten ihn seine zwei kleinen Kinder auf Trab, und bei BEW stand eine Revision im Kraftwerk Reuter West an – also eine umfangreiche Inspektion, Wartung und Instandsetzung. Darüber hinaus hat der Masterabsolvent im Sommer 2025 eine neue Position im Unternehmen übernommen: Als Leiter des Schichtbetriebs ist er für den Betrieb der Anlagen sowie für das Schichtpersonal des Kraftwerks verantwortlich.
Sergej Oks, Masterarbeit „Reduktion der Quecksilberemissionen im Reingas eines mit Steinkohle befeuerten Heizkraftwerkes“, 2024