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Im Blickpunkt – Umwelt und Natur


Staub und Benzo(a)pyren
Luftqualität und Minderungsmaßnahmen im Umfeld der Kokerei Prosper in Bottrop

Kokerei

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Aufgrund einer hohen Anzahl von Fragen hinsichtlich der Luftqualität im Umfeld der Kokerei Prosper informiert die Bezirksregierung Münster ausführlich über die Luftqualität und Minderungsmaßnahmen. An der Kokerei Prosper in Bottrop finden regelmäßig Messungen vom LANUV hinsichtlich Feinstaub und Staubniederschlag statt. Die aufgezeichneten Messungen sind weit unterhalb des zulässigen Immissionswertes. Die Bezirksregierung Münster kontrolliert außerdem in den Industrieanlagen regelmäßig.

Allgemeine Informationen zur Kokerei

Die primäre Aufgabe einer Kokerei ist die Herstellung von Koks. Hierbei wird Kohle mittels Trockendestillation zu Koks umgesetzt. Dabei fällt zwangsläufig Koksofengas an. Dieses Gas wird in der Kohlenwertstoffanlage zu den Verkaufsprodukten Koksofengas, Teer, Benzol und Ammoniumsulfat (Dünger) aufgearbeitet.

Die Koksöfen werden mit dem aufgearbeiteten Koksofengas befeuert. Ein Abfahren der Koksöfen ist technisch nicht möglich, dies würde zu irreparablen Schäden im Ofenmauerwerk führen. Alle Änderungen und Reparaturen müssen daher während des Heißbetriebs durchgeführt werden.

Ein Einsatz fester Brennstoffe in der Kokerei ist technisch nicht möglich.

Die periodisch aufsteigenden Wasserdampfschwaden entstehen beim Löschen des heißen Kokses mit Frischwasser.

Warum kommt es beim Betrieb einer Kokerei zu sichtbaren Emissionen?

Bei einer Kokerei werden die erforderlichen Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an den Koksofenbatterien im laufenden Betrieb durchgeführt. Unvermeidbare sichtbare Emissionen treten bei Kokereien z.B. auf, wenn

  • Das Mauerwerk eines der Öfen so große Schäden aufweist, dass es zu einem Durchtritt von staubhaltigen Gasen in das Abgas des Beheizungssystems kommt. Dies kann sich als Färbung des Abgases einer der Batteriekamine bemerkbar machen. Eine ähnliche Abgasfärbung entsteht z.B. auch bei erforderlichen Revisionen der Schwefelsäureanlage.
  • Eine Ofentür nach der Neubefüllung des Ofens mit Kohle nicht sofort dicht schließt, bis eine Nachabdichtung erfolgt ist. Das kann sich als gelb/braune Schwaden im Umgebungsbereich des betroffenen Ofens bemerkbar machen.
  • Ein Ofen gedrückt wird, dessen Koks trotz üblicher Garungszeit teilweise noch nicht ausreichend ausgegart ist. Die kann sich als temporäre (<1 Minute) schwarze Wolke im Umgebungsbereich des betroffenen Ofens bemerkbar machen.

Diese Emissionen werden durch die Immissionsmessungen im Umfeld der Kokerei miterfasst.

Derartige Vorgänge können trotz vorbeugender Instandhaltung nicht völlig ausgeschlossen werden. Die BR kontrolliert regelmäßig die vorgegebenen Maßnahmen zur Instandhaltung in Hinblick auf eine Minimierung der Anzahl derartiger Vorgänge.

Maßnahmen, die hierzu umgesetzt wurden, zielen darauf hin,

  • dass eine sofortige Dichtschließung der Ofentüren im Regelfall erfolgt,
  • dass Temperaturschwankungen durch optimierte Prozessführung minimiert werden, um die Ausgarung sicherzustellen
  • und eine umgehende Reparatur des Mauerwerkes gewährleistet wird.

Fackelaktivität

Über die Hochfackel oder Bodenfackel wird nur gereinigtes Koksofengas (siehe oben) verbrannt, wenn dieses nicht abgeführt und verwertet werden kann. Dies stellt eine Notsituation dar, da das Gas zwangsläufig bei der Koksherstellung entsteht.

Die Emissionsrelevanz der Fackeln ist vergleichbar mit der Verbrennung von Erdgas, allerdings entsteht weniger COund stattdessen mehr Wasserdampf durch den im Vergleich zu Erdgas hohen Wasserstoffanteil.

Grundsätzliches zu Feinstaub und Staubniederschlag

Immissionen im Immissionsschutzrecht sind unter anderem staubförmige Luftverunreinigungen, die zum Beispiel auf Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur- und sonstige Sachgüter einwirken. Emissionen im Immissionsschutzrecht sind zum Beispiel die von einer Anlage ausgehenden staubförmige Luftverunreinigungen.

Wann spricht man von Feinstaub (PM10) und was ist Staubniederschlag?

Unter Feinstaub (PM10) versteht man Schwebstaubteilchen, deren Durchmesser kleiner ist als 10 µm (1 µm=1/1000 mm). Man spricht auch von atembarem Staub. Von Staubniederschlag spricht man demgegenüber, wenn die Ablagerung von Stoffen auf Oberflächen angesprochen ist. Er besteht überwiegend aus Grobstaub.

Welche immissionsschutzrechtlichen gesetzlichen Vorgaben gibt es für Feinstaubimmissionen und Staubniederschlag?

Im Immissionsschutzrecht gibt es für Stäube verschiedene Anforderungen zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen. Es gibt Immissionswerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit (Nummer 4.2.1 der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft- TA Luft), hier wird Schwebstaub (PM-10), also atembarer Staub/Feinstaub betrachtet.

Des Weiteren gibt es Immissionswerte zum Schutz vor erheblichen Belästigungen oder erheblichen Nachteilen (Nummer 4.3.2 TA Luft). Hier wird Staubniederschlag (Deposition/nicht atembarer Staub) betrachtet.

Tabelle 1 und 2

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Wie werden die gesetzlichen Vorgaben überwacht?

Die Überwachung der Luftqualität erfolgt in NRW durch das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV.NRW)

Feinstäube

Feinstäube (PM-10) werden zum Beispiel an der Messstation des LANUV in Bottrop Welheim kontinuierlich ermittelt und sind auch im Internet beim LANUV einsehbar. Die Immissionswerte für das Jahresmittel von 40 µg/m3 sind deutlich unterschritten (19 µg/m3 in 2019), es gab auch keine Immissionswertüberschreitungen des 24h-Wertes von 50 µg/m3 in den letzten Jahren (bei 35 zulässigen Überschreitungen).

Staubniederschlag

Proben für Staubniederschlag werden monatlich erfasst und werden über ein Jahr gemittelt.

Aufgrund von Beschwerdefällen führt das LANUV seit Juli 2018 Staubniederschlagsmessungen an der Messstation BOTT in Welheim wieder durch. Kurzfristige Staubereignisse, zum Beispiel durch Abwehung von Material bei Starkwind oder einzeln auftretende Staubfahnen treten selten auf und werden über die Messungen erfasst. Diese Ereignisse führen nicht zur einer Überschreitung von Immissionswerten.

Grafik

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Das LANUV misst Staubniederschlag mittlerweile an vier Stellen, unter anderem auch im Stadtteil Batenbrock. Die zulässigen Immissionswerte für Staubniederschlag in der Umgebung der Kokerei werden nach den amtlichen Messungen des LANUV deutlich unterschritten, wie die o. a. Tabelle deutlich erkennen lässt. 

Zur Lage der Messstelle

Ziel beim Aufstellen einer industrienahen Messstelle ist es, die Luftqualität am Punkt mit der größten potentiellen Belastung für Anwohner zu messen.

Die Konzentration eines Schadstoffs hängt vor allem ab:

  • von der Menge des Stoffs, die von einer Anlage emittiert wird
  • von der Häufigkeit, mit der der Wind aus der Richtung einer Anlage weht.

In Bottrop ist Südwest die vorherrschende Windrichtung, demnach ist die optimale Position einer Messstelle ca. 500 m nordöstlich einer industriellen Quelle. In größerer Nähe zur Anlage ist die Verteilung der emittierten Schadstoffe in der Atmosphäre nicht mehr homogen genug und die Messstelle ist nicht mehr repräsentativ.

Unter dieser Bedingung gilt:

  • Ist ein Grenz- oder Zielwert an der Messstelle eingehalten, ist er auch an anderen vergleichbar weiten Punkten in anderer Richtung zur Anlage (z. B. westlich oder südlich der Kokerei) eingehalten
  • Eine Überschreitung wird an diesem Punkt am schnellsten erkannt

Die Messstelle BOTT befindet sich ca. 600 m nordöstlich der Kokerei; sie ist also gut geeignet, die Belastungen der Kokerei zu erfassen.

Welche Staubemissionsquellen tragen zum Staubniederschlag bei?

Die Staubemissionen der Kokerei liefern neben anderen industriellen und sonstigen Quellen einen Beitrag zu den Staubimmissionen im Umfeld der Kokerei.

Typische relevante Quellen für Grobstaubemissionen sind sogenannte diffuse Emissionen, zum Beispiel Umschlagvorgänge oder Abwehungen von Halden, Baustellentätigkeiten und – insbesondere in regenarmen Zeiten – auch landwirtschaftliche Tätigkeiten (Feldbearbeitung).

Geführte Quellen wie Kamine können zwar auch zum Staubniederschlag beitragen, aber in der Regel nicht in einem relevanten Ausmaß im Nahbereich. Diese Abgasströme werden durch Staubfilteranlagen gereinigt, wobei insbesondere die groben Staubpartikel erfasst werden. Diese Quellen tragen gegebenenfalls zur Feinstaubbelastung bei.

Welche immissionsschutzrechtlichen Vorgaben gibt es für die Begrenzung der Grobstaubemissionen in Industrieanlagen?

Für diese sogenannten diffusen Staubemissionsquellen gibt es keine Grenzwerte, sondern es ist ein bestimmter technischer Standard einzuhalten (Stand der Technik nach TA Luft, BVT; beste verfügbare Techniken nach EU-Recht). Für Kohlemischbetten sind zum Beispiel Maßnahmen zu ergreifen, um die Abwehung von Material zu begrenzen, zum Beispiel durch Besprühung der Halde mit staubbindenden Mitteln und Erhöhung der Materialfeuchte.

Wie kontrolliert die Bezirksregierung die Einhaltung des Standes der Technik/der Staubemissionsminderungsmaßnahmen?

Die Bezirksregierung Münster führt unter anderem regelmäßige Kontrollen in den Industrieanlagen durch. Aufgrund trockener Witterung und Starkwindsituationen kam in den vergangenen Jahren zu vermehrten Beschwerden über Staubniederschlag im Umfeld der Kokerei. Diese seltenen Ereignisse haben wir zum Anlass genommen, die Staubemissionsminderungsmaßnahmen an den Kohlemischbetten sowohl zeitnah zu den jeweiligen Beschwerden als auch regelmäßig bei entsprechenden kritischen Wetterlagen zu überprüfen.

Auf welches Maß kann die Bezirksregierung als immissionsschutzrechtliche Aufsichtsbehörde die Staubbelastung im Umfeld der Kokerei reduzieren?

Die Bezirksregierung als immissionsschutzrechtliche Aufsichtsbehörde (Exekutive) handelt nach gesetzlichen Vorgaben. Sie führt die Gesetze aus, die von der Legislative (z.B. Bundestag) in Gesetzgebungsverfahren beschlossen werden.

Gesetze bestimmen das Miteinander von Menschen. Sie sind allgemeine und für das ganze Volk verbindliche Regeln. So ist im Immissionsschutzrecht bundesweit geregelt, welches Immissionsniveau einzuhalten ist, aber damit auch, welche Immissionen von der Nachbarschaft hinzunehmen sind, weil sie im Gesetzgebungsverfahren als gesellschaftlich akzeptabel festgelegt wurden. Ansprüche, die über diese gesetzlichen Vorgaben hinausgehen, können und darf die Bezirksregierung Münster als Exekutive nicht einfordern oder durchsetzen.

Deshalb hat sie bei Beschwerden, die trotz Einhaltung der Immissionswerte bestehen, keine ordnungsrechtlichen Handlungsmöglichkeiten. Die Vorgabe eines anderen Immissionsschutzniveaus kann nur über ein Gesetzgebungsverfahren erfolgen.

Trotzdem hatte die Bezirksregierung Münster diese Beschwerden regelmäßig zum Anlass genommen, den technischen Standard zur Emissionsbegrenzung zu überprüfen (s.o. Einhaltung des Standes der Technik) und mit dem Betreiber vereinbart, Maßnahmen zu ergreifen, die über den Stand der Technik hinausgehen.

Die Bezirksregierung Münster hat Ende 2018 mit dem Betreiber der Kokerei Prosper in einer öffentlich-rechtlichen Vereinbarung weitere Maßnahmen gegen Grobstaub-Niederschlag festgelegt. Insbesondere wird das Aufhalden der Kohle auf das absolut notwendige Maß reduziert oder möglichst sogar ganz auf die Aufhaldung verzichtet, wenn starker Wind angekündigt ist. Die im Vertrag vereinbarten Maßnahmen wurden von der Kokerei umgesetzt.

Die Bezirksregierung Münster wird weiter regelmäßig die Einhaltung des Standes der Technik und die darüber hinaus mit dem Anlagenbetreiber vereinbarten Maßnahmen überprüfen. Gleichwohl können jedoch Emissionen entstehen, die auch zu Immissionen führen. Der Gesetzgeber verlangt keine Null-Immissionen. Ein gewisses, festgelegtes Maß an Staubimmissionen ist hinzunehmen. Die zulässigen Immissionswerte für Staubniederschlag sind sicher eingehalten. Weitergehende Maßnahmen können daher von uns nicht eingefordert werden. Für die Durchsetzung weitergehender Maßnahmen durch die Bezirksregierung Münster gibt es keine Rechtsgrundlage.

Schwermetalle (Nickel und Cadmium)

Bei der Herstellung von Koks in Kokereien wird standardmäßig neben Kohle auch Petrolkoks eingesetzt. Petrolkoks hat kaum flüchtige Bestandteile und kann zur gezielten Reduzierung der Koksofengasmenge eingesetzt werden. Die im Petrolkoks aber auch in Kohle enthaltenen Schwermetalle werden durch den Verkokungsprozess in die Koksmatrix eingebaut.

Petrolkoks enthält Nickel und Cadmium; ob dies zu erhöhten Emissionen dieser Metalle beim Betrieb der Kokerei führt, kann durch Messungen festgestellt werden.

Zur Überprüfung der Emissionen der Kokerei führt das LANUV seit fünfzehn Jahren Messungen des Feinstaubs (PM10) und seiner Inhaltsstoffe an der Messstelle Bottrop-Welheim durch. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kokerei keine erhöhten Konzentrationen dieser Metalle in der Luft erzeugt.

Die Nickelkonzentrationen im Schwebstaub in der Umgebung der Kokerei sinken seit Jahren kontinuierlich und deutlich (siehe Bild 1).

2011 lag die Nickelkonzentration bei 3,8 ng/m³, im Jahr 2018 war es hingen nur noch 1,2 ng/m³. Der Zielwert gemäß § 10 der 39. BImSchV liegt bei 20 ng/m³ Nickel in der PM10 Fracht.

Der Cadmiumgehalt in PM10 liegt seit Jahren auf einem niedrigen Niveau (siehe Bild 2) und konnte von 1999 bis heute in der Umgebung der Kokerei halbiert werden. Der Zielwert gemäß §10 der 39. BImSchV (für Cadmium 5 ng/m³) wird deutlich unterschritten.

Die geforderten Zielwerte für Nickel und Cadmium werden in der Umgebung der Kokerei sehr deutlich unterschritten, sodass gemäß der 39. BImSchV keine schädlichen Auswirkungen zu befürchten sind.

Diagramm

Bild 1: Nickel in ng/m³ © Bezirksregierung Münster

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Diagramm

Bild 2: Cadmium in ng/m³ © Bezirksregierung Münster

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Auch im Staubniederschlag liegen die Metallgehalte unter den zulässigen Immissionswerten.

Benzo(a)pyren (BaP)

Welche immissionsschutzrechtlichen gesetzlichen Vorgaben gibt es für Benzo[a]pyren-Immissionen?

Für Benzo[a]pyren gilt ein Zielwert von 1 ng/m³ (Nanogramm pro Kubikmeter) als Jahresmittelwert. Der Zielwert für BaP-Immissionen ist in der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) festgelegt. Im Gegensatz zu Immissionsgrenzwerten, die zum Beispiel für Feinstaub oder Stickoxid festgelegt sind, sind Zielwerte so definiert, dass sie „nach Möglichkeit“ innerhalb eines bestimmten Zeitraums eingehalten werden müssen. Soweit dies mit verhältnismäßigen Mitteln möglich ist, ist der Zielwert also einzuhalten.

Eine Schließung der Kokerei kann aufgrund einer Zielwertüberschreitung nicht gefordert werden. In den Erwägungsgründen der Richtlinie 2004/107/EG, die mit der 39. BImSchV in deutsches Recht umgesetzt wurde, wird explizit darauf hingewiesen, dass über die Zielwerte Maßnahmen entsprechend den besten verfügbaren Techniken gefordert werden können, nicht jedoch die Schließung von Anlagen. Auch die amtliche Begründung (BT-Drs. 17/508, S. 43) stellt klar, dass es sich bei dem Zielwert nicht um Grenzwerte im Sinne der Ziffer 4.2.1 Satz 2 der TA Luft handelt.

Wie wird das gesetzliche Ziel überwacht?

Benzo(a)pyren-Immissionen werden an der Messstation des LANUV in Bottrop Welheim ermittelt.

Grafik zum Thema Benzo(a)pyren (BaP)

Hinweis zur Interpretation der Messergebnisse: Die gemessenen Werte sind für den Vergleich mit dem Zielwert von 1 ng/m3 auf 0 Kommastellen zu runden. Das heißt zum Beispiel ein gemessener Wert von 2,50 würde auf 3 aufgerundet werden, ein gemesse-ner Wert von 1,49 auf 1 abgerundet. © Bezirksregierung Münster

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Einflüsse auf den Immissionswert B(a)P

Die Messstation LUQS BOTT steht in Hauptwindrichtung im Lee der Kokerei. Damit erfasst sie die in der Umgebung möglichen Immissionen, die von der Kokerei mitverursacht wurden.

Die Messergebnisse sind u.a. beeinflusst vom Emissionsverhalten der Kokerei und der Meteorologie (wie jährliche Windrichtungsverteilung und - häufigkeiten und Windgeschwindigkeiten).

Um die einzelnen Jahre miteinander vergleichen und Rückschlüsse auf das Emissionsverhalten der Kokerei ziehen zu können, ist jeweils eine Auswertung der meteorologischen Gegebenheiten erforderlich. Ein Anstieg oder Abfall der gemessenen Immissionskonzentrationen kann meteorologisch und/oder durch ein geändertes Emissionsverhalten bedingt sein. Rückschlüsse aus den gemessenen Daten auf das Emissionsverhalten der Kokerei sind somit nur über detalliertere Auswertungen von Messdaten unter Berücksichtigung der jeweils vorliegenden Meteorologie möglich.

Welche Emissionsquellen tragen zur Benzo(a)pyrenbelastung im Umfeld der Kokerei bei?

Quellen sind die Kokerei und mit geringerem Anteil die Hintergrundbelastung, beispielsweise Hausbrand und Verkehr. Die relevanten BaP-Emissionsquellen auf der Kokerei sind insbesondere die Koksofenbatterien, vor allem die Koksofentüren. Dabei handelt es sich um sogenannte diffuse Quellen.

Welche Maßnahmen werden ergriffen, um den Zielwert für BaP einzuhalten?

Die technische Ausstattung der Kokerei entspricht den gesetzlichen Anforderungen, was im laufenden Betrieb aufrechterhalten werden muss. Daneben ist es wichtig, die Anlage optimal zu betreiben. Das bedeutet beispielsweise, dass die Dichtigkeit der Betriebseinrichtungen vom Betreiber bestmöglich sichergestellt wird.

Die Bezirksregierung Münster hat im Februar 2019 mit der ArcelorMittal Bremen GmbH als Betreiberin der Kokerei Prosper eine Vereinbarung zur Verringerung von Benzo[a]pyren (BaP) - Immissionen getroffen. Mit der Vereinbarung verpflichtet sich die Betreiberin im Rahmen eines öffentlich-rechtlichen Vertrages gegenüber der Bezirksregierung Münster unter anderem durch organisatorische und technische Maßnahmen dafür zu sorgen, den Zielwert für B(a)P-Immissionen möglichst dauerhaft einzuhalten. Als Ende 2019 absehbar war, dass der Jahresmittelwert erneut deutlich über dem Zielwert liegen würde, hat die Bezirksregierung im Dezember 2019 eine Ordnungsverfügung erlassen, in der zusätzliche und weiter konkretisierte Maßnahmen festgeschrieben wurden. Die Maßnahmen sind bereits überwiegend umgesetzt:

  • Der Austausch der stark beschädigten Ofentüren wurde bereits abgeschlossen
  • Eine Autopositionierung der Ofentüren wurde bereits installiert, die für die Wirksamkeit dieser Maßnahme erforderliche Gleissanierung ist abgeschlossen,
  • Das Nachdichten von Undichtigkeiten muss unter Beachtung der geltenden Sicherheitsvorschriften unverzüglich zu erfolgen.
  • Die Garungszeit für den Koks wurde nochmals differenzierter geregelt. Es wird eine technische Verriegelung installiert, die ein Drücken von Öfen vor Ende der Garzeit ausschließt.
  • Fortführung der Mitarbeiterschulungen zur Emissionsminimierung

Durch die Bezirksregierung wird die Umsetzung der Ordnungsverfügung regelmäßig kontrolliert. Dazu wurde und wird unter anderem die Dichtigkeit der Ofentüren unangemeldet vor Ort kontrolliert, auch in den Abendstunden und am Wochenende. Diese Kontrollen werden zunächst in kurzen Abständen fortgeführt.

Die umgesetzten Maßnahmen werden intensiv kontrolliert und wenn nötig angepasst bzw. sanktioniert.

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