Fluorfreie Schaummittelkonzentrate - ernsthafte Alternative oder clevere Marketingstrategie

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1 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - Seit 3M die erstellung luortensid-basierter Produkte und damit auch die erstellung von A-Schaumlöschmitteln ab dem Jahr 2000 schrittweise eingestellt hat, sind eingehende Untersuchungen über deren Einwirkungen auf Mensch und Umwelt durchgeführt worden. Neben qualifizierten und wissenschaftlichen Aussagen haben dabei diverse albwahrheiten Eingang in die Diskussion um luortenside und A-Schaumlöschmittel gefunden, die letztendlich zu Verunsicherungen und Ratlosigkeit unter den Anwendern führen können. Was sind eigentlich A Schaumlöschmittel und wozu brauchen wir sie? Schaumlöschmittel, die neben den klassischen Bestandteilen wie Kohlenwasserstofftensiden und Glycolderivaten als eine weitere Komponente so genannte luortenside enthalten, werden als A- Schaumlöschmittel bezeichnet. A ist die Abkürzung für Aqueous ilm orming oam, was übersetzt wasserfilmbildender Schaum heißt und die einzigartige ähigkeit dieser Löschmittelkonzentrate beschreibt, nach Zumischung und Verschäumung auf einem Klasse B Brandgut (unpolare lüssigkeiten, z.b. Mineralölprodukte) einen 10 bis 30 µm dicken wässrigen Duplexfilm auszubilden. Die Ausbreitung dieses ilms, obwohl nicht unmittelbar sichtbar, ist vergleichbar mit der Ausbreitung eines Tropfens Öl auf einer Wasseroberfläche. Der Wasserfilm sorgt für die folgenden, für einen schnellen und sicheren Löscherfolg unverzichtbaren Effekte: die Abkühlung des Brandgutes, die schnelle Ausbreitung des Schaums auf der lüssigkeitsoberfläche, die Ausbildung einer stabilen Barriere gegen den Austritt von Brandgutdämpfen und damit die Verhinderung ihrer Wiederentzündung an heißen Oberflächen, die Selbstheilung, sprich der Wasserfilm fließt von selbst wieder zusammen wenn er, z.b. durch hineinfallende Gegenstände, beschädigt wird und bietet somit einen ausgezeichneten Schutz gegen erneute Entzündung der lüssigkeitsoberfläche. Dies alles ist ausschließlich den Eigenschaften der luortenside zu verdanken, die durch die extreme Absenkung der Oberflächenspannung der Löschmittellösung und gleichzeitig durch ihre hydrophoben (wasserabweisenden) und lipophoben (ölabweisenden) Eigenschaften die Ausbildung des Wasserfilms ermöglichen. Die lipophoben Eigenschaften haben weiterhin den Vorteil, dass sich der Schaum bei der direkten Aufgabe auf einen Klasse B Brand nicht mit Brandgut belädt und selbst anfängt zu brennen. Erstellt von: Dr.Prall am zuletzt gespeichert am: Seite 1 von 6 Datei: P:\Artikel\luorfreie Schaummittelkonzentrate.doc

2 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - Was sind luortenside und wie werden sie hergestellt? Im Unterschied zu herkömmlichen Kohlenwasserstofftensiden, wie sie auch in der Waschmittel- und Körperpflegeindustrie eingesetzt werden, besitzen luortenside neben einer polaren, hydrophilen Baugruppe eine perfluorierte Kohlenstoffkette (Abb. Kohlenwasserstoff-Tensid 1, grüne Kette), die für deren außergewöhnliche Eigenschaften verantwortlich ist. Die polare Gruppe (rote Kugel) macht das Molekül wasserlöslich, luortensid während die perfluorierte Kette durch ihre sowohl hydrophoben als auch lipophoben Eigenschaften für Kohlenwasserstoff-Kette lipophil und hydrophob Perfluorierte Kohlenstoffkette hydrophob und lipophob die ähigkeit sorgt, die Oberflächenspannung enorm abzusenken und dadurch den Wasserfilm auszubilden. Polare Gruppe Zusätzlich vermindert bzw. verhindert dieser hydrophil und lipophob Molekülteil die Beladung des Schaums mit Brandgut bei der direkten Schaumaufgabe auf einen Brand Abb. 1: Schematische Darstellung von Kohlenwasserstoff- und luortensid unpolarer lüssigkeiten. Diese Eigenschaften haben Kohlenwasserstoff-Tenside (blaue Kette) nicht aufzuweisen. ür die industrielle erstellung von luortensiden gibt es hauptsächlich zwei verschiedene Verfahren, die sowohl in der Technik als auch in der Produktbildung und verteilung sehr verschieden sind: die elektrochemische luorierung (EC) oder auch Simons-Verfahren genannt das Telomerisierungsverfahren Bei der elektrochemischen luorierung wie sie die Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) durchgeführt hat, werden Kohlenwasserstoff-Tenside, im Allgemeinen C C C C SO 3 mit einer Kettenlänge von acht C C C C Kohlenstoffatomen, in wasserfreiem luorwasserstoff unter Stromdurchsatz perfluoriert (Abb. 2), d.h. jedes EC C C C C SO 3 Wasserstoffatom (, blau) wird Simons Verfahren C C C C durch ein luoratom (, grün) ersetzt. Aufgrund der extremen Reaktionsbedingungen + perfluorierte Nebenprodukte unterschiedlicher Kettenlänge und Verzweigungsgrades entsteht dabei nicht nur Abb. 2: Das Verfahren der elektrochemischen luorierung (EC) Erstellt von: Dr.Prall am zuletzt gespeichert am: Seite 2 von 6 Datei: P:\Artikel\luorfreie Schaummittelkonzentrate.doc

3 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - das gradkettige perfluorierte C8-Molekül sondern auch diverse perfluorierte Nebenprodukte mit unterschiedlichster Kettenlänge und Verzweigungsgrad. Durch anschließende Nachbehandlung entstehen daraus die Produkte POS (PerluorOctylSulfonat, Abb. 2) oder POA (PerluorOctanoic Acid = Perfluoroctansäure) bei Einsatz von Octansäure an Stelle von Octylsulfonat. Die EC ist das kostengünstigere der beiden erstellungsverfahren, aufgrund der vielen Neben- und Abfallprodukte jedoch fragwürdig. Das Telomerisierungsverfahren beschreitet einen ganz anderen Weg. Das Ausgangsprodukt für diese C C C C C C S C C C C C C Abb. 3: Das Verfahren der Telomerisierung Telomerisierung O O N R Reaktion ist Tetrafluorethylen (Abb. 3), das mit ilfe eines Initiators einer Telomerisierung ( Kleinstpolymerisierung ) unterworfen wird. Die Reaktion wird so gesteuert, dass die Länge der perfluorierten Kette im Produkt hauptsächlich sechs Kohlenstoffatome beträgt. Nach einem Reinigungsprozess, der die C6-raktion isoliert, wird an die perfluorierte Kette ein Ethylenmolekül addiert, bevor die restlichen Tensidanteile angekuppelt werde (Abb. 3, R = polare Gruppe). Das Telomerisierungsverfahren zeichnet sich durch eine bessere Reaktionsführung hin zu einheitlicheren Produkten und die Verringerung von Neben- und Abfallprodukten aus. Was hat es mit der POS/POA-Problematik auf sich? Das unter Anderen von 3M verwendete EC-Verfahren wurde hauptsächlich zur erstellung von POS und POA verwendet, die als Grundsubstanzen für weitere Produkte und ormulierungen Verwendung fanden. Bei Blutuntersuchungen von 3M-Mitarbeitern Ende der 1990er Jahre wurden, vor allem bei den direkt am EC-Prozess beteiligten Personen, erschreckend hohe POS- Gehalte festgestellt. Daraufhin startete die US-amerikanische Environmental C C C C SO 3 C C C C POS Protection Agency (EPA) umfangreiche Untersuchungen und stufte letztendlich POS als PBT-Chemikalie ein (PBT = Persisten-Bioaccumu- biologischer Abbau C C C C C C C C O POA O Abb. 4: Biologischer Abbau von POS zu POA Erstellt von: Dr.Prall am zuletzt gespeichert am: Seite 3 von 6 Datei: P:\Artikel\luorfreie Schaummittelkonzentrate.doc

4 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - lating-toxic), nachdem sie die Chemikalie sowohl in Blutkonserven auf der ganzen Welt als auch in verschiedenen Tieren bis hin zu Delfinen nachweisen konnte. 3M zog sich daraufhin ab dem Jahr 2000 aus freien Stücken aus der Perfluorchemie zurück. Die EPA dehnte ihre Unter-suchungen danach auch auf POA und Telomer-basierte luortenside aus. Auch POA wurde, wenn auch in kleineren Dosen, in Blutanalysen gefunden. Die Untersuchungen sind noch nicht abgeschlossen, es gibt aber inweise, dass POA zumindest persistent und giftig ist. Zudem zeigte sich, dass POS durch biologischen Abbau in POA überführt werden kann (Abb. 4). Bei den Telomeren sind solche negativen Eigenschaften bisher (Stand Ende 2003) nicht gefunden worden. Aufgrund der perfluorierten Kette werden Telomere wahrscheinlich persistent sein, auf bioakkumulierende oder toxische O O Wirkungen gibt es bisher jedoch keine telomerbasiertes C C C C S R C C C C N inweise. Eine wichtige rage bei den luortensid Untersuchungen ist auch, ob Telomere ebenfalls wie POS zu POA abgebaut O O werden können. Zumindest für die C6- biologischer Abbau C C C C S Telomere, die in A-Schaumlöschmitteln eingesetzt werden, kann diese C C C C O Telomersulfonat rage mit nein beantwortet werden. Durch den Einschub einer C biologischer Einheit zwischen perfluorierter Kette Abbau C C C O C C C??? und polarer Gruppe (Abb. 5, blau) wird O das Telomer zu Telomersulfonaten PA abgebaut (Jennifer-ield-Report). Ob Abb. 5: Möglicher Biologischer Abbau von Telomeren diese weiter zu PA (Perfluorhexansäure) abgebaut werden (Abb. 5) ist noch nicht erwiesen, ein Abbau zu POA ist aus chemischer Sicht jedoch nicht möglich. Da bisher weder Telomersulfonate noch PA in Blutproben detektiert werden konnte, obwohl luortelomere bereits seit über 30 Jahren hergestellt werden, ist zum augenblicklichen Stand der orschung nicht mit toxischen Wirkungen zu rechnen. Da der erstellungsprozess der Telomere von Tetrafluorethylen ausgeht und weder als aupt-, Neben-, oder Abfallprodukt POS oder POA entstehen noch POS oder POA als ilfs- oder Zusatzstoffe eingesetzt werden, noch die hergestellten Telomer-basierten luortenside zu POS oder POA abgebaut werden, ist bei der Anwendung von Telomeren von keiner Gefährdung durch POS und POA auszugehen. Erstellt von: Dr.Prall am zuletzt gespeichert am: Seite 4 von 6 Datei: P:\Artikel\luorfreie Schaummittelkonzentrate.doc

5 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - Worin unterscheiden sich A-Löschmittel mit EC- und Telomer-basierten luortensiden? Obwohl Telomeren-basierte A-Schaumlöschmittel weniger luorgehalt haben als A- Schaumlöschmittel basierend auf dem durch EC hergestellten POS, ist die Löschleistungen bei beiden gleich gut. Der luoranteil kann also reduziert werden ohne auf Kosten der Sicherheit zu gehen. Zudem wird durch den Einsatz der Telomere der weitere Eintrag von POS in die Umwelt vermieden. Ein Ersatz von POS durch Telomere ist deshalb auch aus ökologischen Gründen richtig und wichtig. Machen fluorfreie Schaumlöschmittel Sinn und wie schneiden sie im Vergleich zu A ab? Nur ein geringer Prozentsatz der luortensidproduktion und ein verschwindender Anteil der fluorierten Produkte allgemein wird überhaupt in A-Schaumlöschmitteln eingesetzt. Die Umweltbelastung an perfluorierten Verbindungen, die aus Löscheinsätzen mit A-Löschmitteln herrührt ist also im Vergleich zur Umweltbelastung, die z.b. aus beschichtetem Papier, imprägnierter Kleidung, Teppichbelägen oder antihaftbeschichteten Küchenutensilien herrührt, vergleichsweise gering und kann kaum allein für die hohen Umweltkonzentrationen von POS verantwortlich sein. Nichtsdestotrotz sollte sich auch hier ein erhöhtes Umweltbewusstsein zeigen und jede unnötige Ausbringung von luortensiden, ob nun POS oder Telomere, auch in orm von A-Löschmitteln vermieden werden. Dies darf jedoch nicht auf Kosten der Sicherheit geschehen. Durch ehlinterpretation der Ergebnisse der luortensiduntersuchungen und Weitergabe von albwahrheiten sind die luortenside generell unter Beschuss geraten und der Ruf nach luortensid-freien A-Schaumlöschmitteln wurde laut. Einige Anbieter haben bereits sogenannte grüne Löschmittel ohne luor, die für Klasse B Brände zugelassen sind, im Angebot und werben mit deren angeblicher Umweltfreundlichkeit. Zunächst einmal gibt es fluorfreie Schaumlöschmittel schon seit langem, denn sie sind der Ursprung des Schaumlöschverfahrens und sowohl Proteinschaummittel als auch Mehrbereichschaummittel (MBS) und sogar einige sogenannte class A Schäume sind für den Einsatz auf Klasse B Bränden zugelassen. Durch erhöhte Aufgaberaten, die nach der DIN für Proteinschaummittel, MBS oder die sogenannten grünen Löschmittel um bis zu 60% höher liegen als bei A, wird beim Löschen von Klasse B Bränden jedoch erheblich mehr Konzentrat verbraucht und dadurch die Umwelt stärker geschädigt. Auch ist der Löscherfolg nicht in dem Umfang vorherzusehen wie er es mit A wäre, da die Leistung eines fluortensidfreien Schaummittels nicht an die eines A heranreicht. Diese Klasse von Löschmitteln können, auch wenn einige Anbieter das Gegenteil von ihren Produkten behaupten, keinen Wasserfilm ausbilden, und können deshalb auch nicht die bereits oben beschriebenen positiven Effekte aufweisen. Auch muss ein als alkoholbeständig angebotenes fluorfreies Schaummittel nicht zwangsläufig Erstellt von: Dr.Prall am zuletzt gespeichert am: Seite 5 von 6 Datei: P:\Artikel\luorfreie Schaummittelkonzentrate.doc

6 T luorfreie Schaummittelkonzentrate - alle polaren Brandgüter (z.b. Alkohole) löschen, wenn es nach EN 1568 Teil 4 den Löschtest auf Aceton bestanden hat. A-Schaumlöschmittel haben beim Einsatz in vielen Großbränden bewiesen, dass sie sichere und effektive Löschmittel sind; für die fluorfreien grünen Löschmittel steht dieser Beweis noch aus. Es empfiehlt sich auf jeden all vor dem Kauf eines fluorfreien Löschmittels für Klasse B Brände, sich von der Tauglichkeit des Löschmittels auf dem jeweils zu löschenden Brandgut zu überzeugen oder überzeugen zu lassen. Zudem ist beim Kauf auch auf die Wortwahl des erstellers zu achten: fluortensidfrei heißt noch lange nicht, dass das Produkt fluorfrei ist, d.h. es können trotzdem z.b. fluorhaltige Polymere enthalten sein. Wie sieht die mögliche Zukunft der A-Schaumlöschmittel aus? Mittelfristig gibt es weder einen Grund auf A-Löschmittel zu verzichten noch eine ernsthafte Alternative zu ihnen. Trotzdem sollte man nicht vergessen, dass perfluorierte Verbindungen schwer biologisch abbaubar sind. Ein kurzfristiges Ziel kann deshalb sein, den luorgehalt in A- Schaumlöschmitteln weiter zu reduzieren, ohne dabei jedoch die Sicherheit zu vernachlässigen. Weiterhin können möglicherweise biologisch vollständig abbaubare luortenside mit den gleichen Eigenschaften gefunden werden, die diese Umweltproblematik nicht besitzen. Da im Moment jedoch keine Ersatzstoffe für luortenside existieren, die dieselben oder bessere Eigenschaften aufweisen, werden A- Schaumlöschmittel auf absehbare Zeit auch weiterhin am Markt angeboten. Welches azit kann man ziehen? A-Schaumlöschmittel, die mit Telomer-basierten luortensiden formuliert werden, beinhalten kein POS oder POA, werden nicht zu diesen abgebaut und haben deshalb auch nicht diese weitreichenden negativen Wirkungen aus Mensch und Umwelt. Sie sind die sicherste Alternative bei Bränden der Brandklasse B und sind aus heutiger Sicht nicht durch fluorfreie Produkte zu ersetzten. Ein vollwertiger Ersatz für luortenside existiert derzeit nicht. Sollte trotz allem auf einem Einsatz fluorfreier Schaummittel bestanden werden, empfiehlt es sich, dass der Anwender sich von der Tauglichkeit des Löschmittels für seine Zwecke überzeugt oder von unabhängiger Seite überzeugen lässt. Dr.STAMER Liebigstraße 5 D amburg Telefon (040) Telefax (040) info@sthamer.com Internet: Büro Pirna Königsteiner Straße 5 D Pirna Telefon (03501) , Telefax (03501) j.lambert@sthamer.com g.boessert@sthamer.com Version: Oktober 2004 Änderungen vorbehalten.