Bensen i förbränningsgaser

 Analysmetod för  bestämning av bensen i förbränningsgaser med FTIR

Emissioner av toxiska ämnen från förbränning av olika typer av bränslen, speciellt biobränslen, har uppmärksammats allt mer under senare  år. Framför allt gäller detta mindre förbränningsanläggningar där effekterna på närmiljön är ett växande problem i framförallt  tätbebyggelse. Problem i andningsvägarna hos speciellt känsliga personer  samt cancerogena egenskaper hos vissa emitterade ämnen har konstaterats.  Många av dessa ämnen hör till gruppen VOC (flyktiga organiska ämnen). I  denna ämnesgrupp hittar man t ex metanol, formaldehyd, ättiksyra, bensen, eten, propen, acetylen m.fl. Speciellt intresse har man under senare tid visat för bensen som anses som ett mycket cancerogent ämne. Bensen bildas  vid dålig förbränning av bränslen som innehåller cykliska organiska föreningar. De högsta halterna som uppmäts har man funnit vid småskalig  förbränning av biomassa, här kan koncentrationen uppgå till tiotals ppm. Olle Moberg AB har under en längre tid utvecklat metoder för bestämmning av gasformiga ämnen i olika miljöer, senast har en metod för bestämning av  bensen i förbränningsgaser utvecklats. Metoden beskrivs kortfattat nedan.

Analysmetod

Svårigheten med att analysera bensen i rökgaser har varit gasens höga  innehåll av koldioxid. Koldioxiden interfererar kraftigt i det våglängdsområde där bensen kan koncentrationsbestämmas ner till ppb  nivåer. Således krävs att koldioxiden avlägsnas från gasen före analys.  Koldioxiden reagerar kemiskt med absorbenten och bildar vatten som måste  avlägsnas före analys om man ej har ett uppvärmt mätsystem. För att få en noggrann analys rekommenderas dock att vatteninnehållet i gasen reduceras  kraftig före analys. Två metoder för att torka gasen har testats. Vid det första försöket användes blågel som absorbent för vatten. Det visade sig att blågel absorberade bensen till 100 % och gick följaktligen ej att använda. Vid det andra försöket kopplades en permeationstork in efter  CO2-absorbatorn. Några förluster av bensen i detta försök kunde ej  konstateras.

Med utgångspunkt från de inledande försöken kom vi fram till ett mätsystem med följande utformning:

Provgas tas ut från rökgaskanal och kondenseras ned vid ca. 5 grader C med en kyltork. Därefter får gasen passera en CO2 absorbent för att  avlägsna koldioxiden från gasen. Efter CO2 absorbenten tokas gasen i en permeationstork. Efter torkning förs gasen vidare till en FTIR-analysator där koncentrationsbestämmning av bensen sker. Analysen kan utföras  kontinuerligt eller på gas som insamlats i gasprovpåse.

Principskiss av ett analyssystem för bensen

Verifiering av metoden

Gas från en större biobränsle eldad panna upptogs i två gasprovpåsar för analys i laboratoriemiljö. En av påsarna "spikades" med ca 10 ppm bensen före analys. Gasen tillfördes analyssystemet efter passage genom  absorbenterna. Provet som nu var innesluten i mätcellen pumpades runt i en  sluten system med koldioxidabsorbent och permationstork i kretsen.  Rundpumpningen fick fortgå under ca 10 minuter. Under denna tid utfördes  mätningar med efterföljande spektralstudier. Några förluster av bensen i den inneslutna gasen kunde ej konstaters. Gasen i den andra påsen som ej "spikats" med bensen analyserades. Halten låg här under detektionsnivån  som bestämds till 10 ppb.

Spektralbilden nedan visar denna mätning.

Som en jämförelse bestämdes halten av bensen i rökgasen från en  braskamin där halten uppgick till 27 ppm. Nedanstående bild visar  rökasspektrat från denna mätning där också acetylen i höga halter finns närvarande.