Effi­zi­en­te Lösung zur Reduk­ti­on von Stick­oxid-Emis­sio­nen (NOx) in der Halb­lei­ter­indus­trie 

Sau­rer Regen und star­ker Smog – die­se Bedro­hun­gen für Gesund­heit und Natur wer­den durch NOx (Stick­oxi­de NO2 und NO) ver­ur­sacht. Der Umgang mit schäd­li­chem NOx, das bei Ver­bren­nungs­pro­zes­sen ent­steht, ist in vie­len Bran­chen eine ech­te Herausforderung. 

DAS Envi­ron­men­tal Experts hat eine schlüs­sel­fer­ti­ge Lösung für die NOx-Behand­lung ent­wi­ckelt, die für die Halb­lei­ter­indus­trie und ande­re Bran­chen geeig­net ist. 

Was sind Stick­oxi­de und wel­che Aus­wir­kun­gen haben sie auf Umwelt und Gesund­heit? 

Stick­oxi­de, abge­kürzt NOx, sind gas­för­mi­ge Ver­bin­dun­gen, die durch die Ver­bren­nung fos­si­ler Brenn­stof­fe wie Öl, Gas, Koh­le oder Holz ent­ste­hen. Zur Grup­pe der Stick­oxi­de gehö­ren Stick­stoff­mon­oxid (NO) und Stick­stoff­di­oxid (NO2).  

Stick­stoff­mon­oxid (NO) ist eine farb­lo­se, bio­ak­ti­ve Sub­stanz, die im Kör­per unter ande­rem als Boten­stoff genutzt wird. Es hat erwei­tern­de Wir­kung auf Blut­ge­fä­ße und wird daher in Kar­dio­lo­gie und Herz­chir­ur­gie sowie zur Behand­lung von Lun­gen­hoch­druck bei Neu­ge­bo­re­nen ein­ge­setzt. NO kann in der Atmo­sphä­re leicht zu NO2 oxi­diert wer­den. Stick­stoff­di­oxid (NO2) ist ein rot­brau­nes, stark gif­ti­ges, ste­chend rie­chen­des Gas, das bei Tem­pe­ra­tu­ren über 200 °C wie­der­um in Stick­stoff­mon­oxid und Sau­er­stoff zer­fällt. Es bil­det mit Was­ser Säu­re und führt zu der Ent­ste­hung von sau­rem Regen; bei­de Stick­oxi­de tra­gen außer­dem mit zur Ent­ste­hung von Som­mer­smog bei. Die Gesund­heit von Mensch und Tier wird durch die Sub­stan­zen gefähr­det, denn Stick­oxi­de – ins­be­son­de­re Stick­stoff­di­oxid – rei­zen und schä­di­gen die Schleim­häu­te der Atem­we­ge sowie der Augen und beein­träch­ti­gen die Lun­gen­funk­ti­on. Das Ein­at­men die­ser nitro­sen Gase in hohen Kon­zen­tra­tio­nen ist höchst gefähr­lich; es kann unter ande­rem Atem­not und Lun­gen­öde­me ver­ur­sa­chen. 

Ein nicht unwe­sent­li­cher Anteil der Luft­ver­schmut­zung wird durch den Ver­kehr ver­ur­sacht (ca. 37 % der gesam­ten Emis­sio­nen). Die orts­fes­ten Ver­schmut­zungs­quel­len, deren Emis­si­ons­an­teil ca. 30 % aus­macht, sind vor allem Kraft­wer­ke, Abfall­ver­bren­nungs­an­la­gen, Glas- und Zement­her­stel­lung und Erd­öl­raf­fi­ne­rie. Und nicht nur bei Ver­bren­nungs­pro­zes­sen, son­dern auch beim Arbei­ten mit Sal­pe­ter­säu­re kön­nen Stick­oxi­de frei­ge­setzt wer­den. Zusätz­lich nimmt die Rele­vanz von der Land­wirt­schaft als NOx-Emis­si­ons­quel­le zu (ca. 10 %).  

Aus die­sem Grun­de gel­ten für Stick­oxi­de schon heu­te stren­ge Grenz­wer­te in vie­len Län­dern der Erde. Welt­weit bemü­hen sich Regie­run­gen und Behör­den, die Frei­set­zung die­ser Luft­schad­stof­fe wei­ter ein­zu­schrän­ken. Natio­na­le Umwelt­vor­schrif­ten wie die TA-Luft Deutsch­land oder die EPA USA legen stren­ge Grenz­wer­te für NOx-Emis­sio­nen fest. Des­we­gen benö­ti­gen nicht nur die bereits genann­ten gro­ßen NOx-Emit­ten­ten son­dern auch High-Tech-Indus­trien, wie die Halb­lei­ter­indus­trie, effek­ti­ve Lösun­gen zur Ver­mei­dung, Ver­rin­ge­rung oder Behand­lung von Stick­oxi­den. 

Sources and Receptors of NOx

Quel­le: https://www.epa.gov/

Wie ent­ste­hen Stick­oxi­de? 

NOx wer­den haupt­sätz­lich durch die Oxi­da­ti­on von Stick­stoff wäh­rend ver­schie­de­nen Ver­bren­nungs­pro­zes­sen gebil­det. Es wird zwi­schen drei Bil­dungs­me­cha­nis­men unter­schie­den. Das soge­nann­te ther­mi­sche NOx ent­steht bei rela­tiv hohen Tem­pe­ra­tu­ren (über 1300 °C) aus dem Stick­stoff und dem Sau­er­stoff der Ver­bren­nungs­luft. Brenn­stoff-NOx (eng­lisch: fuel-NOx) bil­det sich aus im Brenn­stoff che­misch gebun­de­nem Stick­stoff schon ab Tem­pe­ra­tu­ren von 800°C. Die­se kom­ple­xen che­mi­schen Pro­zes­se kön­nen durch die Reak­ti­ons­be­din­gun­gen stark beein­flusst wer­den. Dabei ist es unter ande­rem auch mög­lich, dass Stick­stoff unter der Ein­wir­kung von Brenn­stoff­ra­di­ka­len (CHx) in der Flam­men­front zu Stick­oxid, dem soge­nann­ten promp­ten NOx, umge­setzt wird.  

Bei nor­ma­len Ver­bren­nungs­pro­zes­sen besteht das NOx zu 95 % aus NO. NO2 bil­det sich haupt­sätz­lich im Anschluss der Ver­bren­nung mit dem Sau­er­stoff der Atmo­sphä­re. Bei ungüns­ti­ger Pro­zess­füh­rung kann aber auch Distick­stoff­mon­oxid (N2O) ent­ste­hen, bes­ser bekannt als Lach­gas. Die­se Sub­stanz wird z.B. in der Medi­zin als Nar­ko­se­mit­tel, sowie in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie als Treib­gas ver­wen­det. Lach­gas gilt vor allem als ein Treib­haus­gas, des­sen Aus­wir­kung 298-mal so hoch wie CO2 ist. 

Stick­oxi­de in der Halbleiterindustrie 

Dr. Chris­ti­an Kuhne

Kon­takt

Ihr Ansprech­part­ner für alle Fra­gen zum The­ma Redu­zie­rung von Stick­oxi­den in der Halbleiterindustrie

Dr. Chris­ti­an Kuhne

Direc­tor Sales Global