Chemie des Holzfeuers

1. Chemische Zusammensetzung von Holz

Die hauptsächlichen Bestandteile des Holzes sind Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und in geringen Mengen die aschebildende Mineralstoffe. So ist diese chemische Zusammensetzung weitgehend bei allen Holzarten gleich. Wesentliches Merkmal gegenüber fossilen Brennstoffen wie Erdöl, Gas oder Kohle ist das fast völlige Fehlen von Schwefel.

Chemische Zusammensetzung von trocknem Holz:
Kohlenstoff etwa 50%
Sauerstoff ca.43%
Wasserstoff ca. 6%
Stickstoff unter 1%
Mineralstoffe insgesamt unter 1% ( Kalzium, Kalium, Magnesium, Phosphor, etc.)
Schwefel unter 0,01%

2. Der Verbrennungsprozess

Die Holzverbrennung läuft in drei wesentlichen Reaktionsphasen ab:
Zunächst muss bei der Trocknungsphase noch die Energie im Anheizprozesses zugeführt werden (endotherme Reaktion) mit Hilfe von Papier oder Trockenem Anschürholz). Ab einer Temperatur von ca. 100 °C verliert das lufttrockene Holz seine Restfeuchtigkeit von ca. 15 - 20% des Gewichtes. Hier gilt: Je geringer der Feuchtigkeitsgehalt ist, desto höher ist der nutzbare Energiegehalt des Holzes. Bei feuchterem Holz muss eben ein höherer Anteil des Energiegehalts für die stärkere Trocknung aufgewendet werden. So besitzt luftrockenes Holz gegenüber frisch eingeschlagenem Holz etwa den doppelten Heizwert.

Bei fortschreitender Trocknung setzt die sogenannte pyrolytischen Zersetzung ein, bei der 80% der Holzinhaltsstoffe sich zunächst verflüssigen und dann schließlich verdampfen. Bei dieser Vergasung des Holzes entstehen ab einer Temperatur von ca. 150°C die eigentlichen brennbaren Gase eines Holzfeuers. Zurück bleibt die Holzkohle als Feststoff. Schließlich reagieren diese Gase in der Oxidation mit Sauerstoff unter Abgabe von Energie (exotherme Reaktion). Das heißt, das Holzfeuer brennt und gibt Wärme ab. Hierbei kann die Flammtemperatur bei bis zu 1300 °C liegen. Diese Wärmeenergieabgabe wird für Heizzwecke verwendet. Etwa 1 % des Ausgangs-Brennstoffes bleibt in Form von Asche übrig.

3. Schadstoffausstoß

Bei der Verbrennung von Holz werden Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickoxide und Ascheteilchen freigesetzt.

Der wesentliche Vorteil ist, wie bereits erwähnt, das Fehlen von Schwefel. Damit entsteht bei der Verbrennung kein Schwefeldioxid, dass wesentlich an der Entstehung von Saurem Regen beteiligt ist.

Stickoxide lassen sich bei Verwendung von naturbelassenem Holz minimieren bzw. verbrennungstechnisch reduzieren. Auch die Emission von Aschepartikeln lässt sich mit technischen Mitteln weit unterhalb der Grenzwerte senken. Vermeidbare Emissionen wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxide oder unverbrannte Partikel (Ruß) können bei optimierter Feuerung minimiert und der Wirkungsgrad erhöht werden.

Ebenso ist die Zuführung der richtigen Menge Verbrennungsluft in jeder Verbrennungsphase ein wichtiger Faktor. Hierbeiführt zu wenig Luft zu Sauerstoffmangel und damit zur unvollständigen Verbrennung, eine zu hohe Luftzufuhr hingegen kühlt den Brennraum ab und senkt den Wirkungsgrad.