Pelletkachel en houtkachel stoten extreem veel ultrafijnstof uit

Pelletkachel en houtkachel stoten extreem veel ultrafijnstof uit
14 december 2019 Thijs

De schadelijke uitstoot van houtkachels en pelletkachels is de laatste jaren veel in het nieuws geweest. Het is bekend dat houtkachels veel fijnstof uitstoten en dat pelletkachels voornamelijk veel ultrafijnstof uitstoten. Er zijn echter zeer weinig publicaties bekend waarbij ultrafijnstof is gemeten aan een houtkachel en pelletkachel. Daarom werd het de hoogste tijd om zelf ultrafijnstof te meten, wat nu mogelijk is geworden dankzij onze donateurs.

Uit onze metingen blijkt dat:

  • Een zogenaamd ‘schone’ nieuwe pelletkachel en een houtkachel stoten aan de pijp extreem veel ultrafijnstof uit.
  • Deze gemeten ultrafijnstofconcentraties liggen ver boven de referentiewaarde die het RIVM als ‘extreem’ beschouwt.
  • Katalytische filters veroorzaken geen verlaging van de ultrafijnstofuitstoot.

Ultrafijnstof

Ultrafijnstof deeltjes (Ultra Fine Particles; UFP) zijn de kleinste deeltjes in de lucht met een diameter tot maximaal 0.1 micrometer (0.1µm), ook wel nanodeeltjes genoemd. Om een goed beeld te krijgen hoe klein deze deeltjes eigenlijk zijn, moet je weten dat één millimeter is duizend micrometer is één miljoen nanometer. De eenheid van de UFP-concentratie is deeltjes/cm3. Er wordt bewust geen massaconcentratie gebruikt, omdat het gewicht van UFP deeltjes nihil is.

Het wordt soms ook wel PM0.1 (Particulate Matter) genoemd en dat staat voor alle deeltjes met een diameter kleiner dan 0.1 micrometer. De eenheid van PM0.1 is microgram/m3 (µg/m3). UFP deeltjes zijn zo klein dat ze na inademen rechtstreeks in je bloedbaan terechtkomen en overal in je lichaam schade kunnen veroorzaken.

Ultrafijnstof-monitor

We hebben de UFP-concentratie gemeten met de CPC 3007 van TSI. CPC staat voor Condensation Particle Counter. De monitor gebruikt namelijk een oplosmiddel, in dit geval isopropylalcohol, om de UFP-deeltjes te solvateren zodat ze groot genoeg worden om door de laser te kunnen worden gemeten. De monitor meet het totale aantal UFP-deeltjes met een diameter van circa 10 nanometer tot 1 micrometer. De monitor telt de deeltjes van 10 nanometer voor minimaal 50%, maar kan ook nog deeltjes tellen kleiner dan 10 nanometer, echter met een kleiner percentage. De gemeten UFP concentraties waren zo hoog, dat de meetwaarden gezien moeten worden als indicatief.

TSI CPC 3007 (bron: TSI.com)

Meetlocatie

We hebben een meetlocatie kunnen vinden waar we aan houtkachels en pelletkachels kunnen meten. De metingen kunnen worden uitgevoerd in de woonkamer, maar ook bij de uitlaat van de schoorsteen. Het is mogelijk om op deze meetlocatie verschillende soorten kachels te meten. Deze keer hebben we gekozen voor een computergestuurde pelletkachel uit 2019 en een traditionele houtkachel uit 2015 (een niet-Ecodesign model).

Resultaten pelletkachel

In eerste instantie hebben we UFP gemeten bij de computergestuurde pelletkachel in de woonkamer. De concentratie UFP in de woonkamer was voor het starten van de pelletkachel circa 10.000 deeltjes/cm3. Na het starten van de pelletkachel om 13u15 werd de concentratie UFP in de woonkamer gedurende een half uur gevolgd. De meting werd uitgevoerd op een afstand van 3 meter voor de pelletkachel in een woonkamer van 25 m2.

Na enkele minuten was rook zichtbaar in de verbrandingskamer. Deze rook kwam gedeeltelijk de woonkamer binnen en veroorzaakte een lichte houtrook geur. Er was een tijdelijke verhoging van de UFP-concentratie waarneembaar van ongeveer 11.000 tot 19.000 deeltjes/cm3. Daarna bleef de UFP-concentratie stabiel tussen 9000 en 13.000 deeltjes/cm3. Blijkbaar was dit type pelletkachel een goed gesloten systeem, omdat de UFP concentratie in de woonkamer slechts tijdelijk verhoogd is geweest.

Na de meting in de woonkamer werd de UFP-concentratie gemeten aan de uitlaat van de schoorsteen op een afstand van 25 cm. De UFP-concentratie van de schone buitenlucht was ongeveer 7500 deeltjes/cm3. De meting bij de schoorsteen liet zien dat er piekwaarden in de UFP-concentratie tot bijna 600.000 deeltjes/cm3 aanwezig waren.

Dit zijn extreem hoge concentraties. Volgens het RIVM moet een concentratie van 100.000 deeltjes/cm3 worden beschouwd als een extreme waarde en wordt bereikt bij een zeer drukke snelweg in een grote stad. En op woonlocaties vlakbij Schiphol zorgen vliegtuigen voor gemiddeld 15.000 extra ultrafijnstofdeeltjesdeeltjes per cm3.

Gezien de metingen is houtstook dus zelfs in een hypermoderne pelletkachel uitzonderlijk vervuilend. De emissie aan de pijp moet maximaal 80x verdund worden om de UFP concentratie terug te brengen naar het achtergrond niveau.

 

Resultaten houtkachel

Na de pelletkachel was het de beurt aan de houtkachel. De houtkachel is een model van 8 kilowatt uit 2015. Voordat we met de meting aan de houtkachel begonnen, ventileerden we de woonkamer door twee ramen te openen en te wachten tot de UFP-concentratie zich stabiliseerde tot het achtergrondniveau.

De houtkachel werd opgestart volgens de Zwitserse stookmethode. Nadat twee houtblokken aan het vuur waren toegevoegd, begon de UFP-concentratie in de woonkamer aanzienlijk te stijgen. Het vuur werd zo heet dat de luchttoevoer naar de verbrandingskamer moest worden verminderd. Vanaf dat moment nam de UFP-concentratie verder toe tot ongeveer 150.000 deeltjes/cm3.

Na 15 minuten werden nog twee houtblokken aan het vuur toegevoegd. Na het openen van de kachel deur was een duidelijke houtrook geur waarneembaar. Het katalytische filter werd vervolgens ingeschakeld en vanaf dat moment werden geen houtblokken meer aan het vuur toegevoegd. We stopten na een half uur meten in de woonkamer om vervolgens een meting uit te voeren aan de schoorsteen van de houtkachel. Nadat de meting bij de schoorsteen was voltooid, werd deze in de woonkamer weer hervat.

Tijdens het uitbranden van de houtkachel nam de UFP-concentratie toe tot een maximum van 325.000 deeltjes/cm3. Dit is opnieuw een extreem hoge concentratie. Het rook op dat moment in de woonkamer duidelijk naar houtrook. De temperatuur in de woonkamer bereikte een waarde van 26°C en we besloten om twee ramen volledig te openen om te ventileren. Tijdens de ventilatie daalde de UFP-concentratie langzaam terug naar het achtergrondniveau. De houtkachel was nog niet geheel uitgebrand, er was nog gloeiende as zichtbaar.

 

Net als bij de pelletkachel hebben we ook UFP gemeten bij de schoorsteen van de houtkachel. We hebben ook het effect van drie verschillende typen katalytische filters getest. De meting werd uitgevoerd op een afstand van 25 cm vanaf de uitlaat van de schoorsteen.

De UFP-concentratie zonder katalytisch filter was maximaal 505.000 deeltjes/cm3. Met filter type 1 ingeschakeld nam de concentratie toe tot een maximum van 525.000 deeltjes/cm3. Met filter type 2 ingeschakeld nam de concentratie toe tot een maximum van 560.000 deeltjes/cm3. Met filter type 3 ingeschakeld, nam de concentratie toe tot een maximum van 490.000 deeltjes/cm3.

De gemeten concentraties bij de schoorsteen van de houtkachel zijn vergelijkbaar met de meting bij de schoorsteen van de pelletkachel. Alle gemeten concentraties zijn extreem hoog. Het lijkt erop dat het katalytische filter de UFP-concentratie niet verlaagt.

Conclusie

Ten eerste waren we enorm verrast door de meetresultaten van dit experiment.

De verhoging van de UFP concentratie in de woonkamer bleef beperkt bij gebruik van de pelletkachel. De UFP concentratie aan de pijp van de pelletkachel waren echter van een vergelijkbaar niveau als van de houtkachel. De maximaal gemeten concentraties bereikten 600.000 deeltjes/cm3. Hiermee hebben we aangetoond, dat een moderne pelletkachel en een houtkachel uit 2015 extreem veel ultrafijnstof uitstoten.

We hadden verwacht dat we hoge UFP-concentraties in de woonkamer zouden meten bij gebruik van de houtkachel, maar we hadden zeker niet verwacht dat het niveau in de woonkamer zo hoog zou oplopen tot maximaal 325.000 deeltjes/cm3. Bij dagelijks gebruik van een houtkachel moet de stoker er van bewust gemaakt worden, dat hij zich blootstelt aan extreem hoge UFP concentraties.

Op basis van onze metingen blijkt dat een katalytisch filter niet geschikt is om ultrafijnstof te verwijderen uit de rookgassen.

Het plan is om dit experiment te herhalen met andere soorten pelletkachels en houtkachels.