Gefährdung durch Kohlenmonoxid bei der Lagerung von Holzpellets

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1 Gefährdung durch Kohlenmonoxid bei der Lagerung von Holzpellets

2 Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei. * Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim, ( Paracelsus ) September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

3 Herbst 2012, Sachsen: CO-Vergiftung eines Heizungsmonteurs Störung an der Füllstandsanzeige im Pelletlager (ca. 80t) Mitarbeiter einer Heizungsfirma führt Kontrolle im äußeren Lagerbereich durch (Expositionszeit ca. 10 min) Beschäftigter bekam Angst, Übelkeit und Kopfschmerzen Vorstellung beim Betriebsarzt: notfallmed. Versorgung eingeleitet Feuerwehr: ca ppm im Heizungsbereich, 940 ppm im Bunker Beschäftigter: 20,9% CO-Hb!! Erfolgreiche Behandlung in Hof mit hyperbarer Sauerstofftherapie September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

4 Zusammenhang Expositionsbedingungen und CO-Hb Coburn-Forster-Kane-Gleichung: lg COHb = 0,85753 lg(co) + 0,62995 lg(t) 2,29519 Bild: Christaras, H. Strehlow: Hyperbare Oxygenation Einsatzgebiete in der Notfallmedizin; HBO Uniklinik Düsseldorf 2007 in: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

5 Zusammenhang CO-Hb und Symptome September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

6 Ursachen und Dynamik der Kohlenmonoxidfreisetzung aus Holzpellets Informationen aus der Literatur: Im Zeitraum traten 14 tödliche CO-Vergiftungen im Umgang mit Holzfasern (hauptsächlich Holzpellets) in den Ländern Schweden, Finnland, USA, Niederlande, Deutschland, Schweiz, Dänemark und Irland auf, Bei der Pelletherstellung werden technologiebedingt (Zerkleinerung, Erwärmung, Trocknung) Autoxidationsvorgänge in Holzbestandteilen (ungesättigte Fettsäuren) in Gang gesetzt, Freisetzung von Kohlenmonoxid bei frisch hergestellten Pellets am höchsten und verringert sich nach 300 Tagen auf ca. 2% [W. EMHOFER 2012], CO-Bildung nimmt mit der Temperatur zu, CO-Bildungsrate von Holzsorte abhängig (Kiefer>Fichte), Eine Gefährdung von Betreibern kleinerer Anlagen kann nicht ausgeschlossen werden, Fehlfunktionen des Heizkessels September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

7 Aus: KUANG, X.; SHANGAR, T. J.; BI, X. T.; SOKHANSANJ, S.; LIM, C. J.; MELIN, S.: Characterization and Kinetics Study of Off-Gas Emissions from stored Wood Pellets. In: Annals of Occupational Hygiene, 52 (2008), pp September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

8 Lagertypen: Kubisches Lager September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

9 Schrägbodenlager: Bunker Öffnungen Schrägboden Aus: Deutscher Energieholz- und Pellet-Verband e.v.: Empfehlungen zur Lagerung von Holzpellets. 02/ September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

10 Schrägbodenlager: Zugang zu Bunkeröffnungen: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

11 Schrägbodenlager: Tragwerk des Schrägbodens Füllstandssonden September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

12 Schrägbodenlager: Einblas- und Absaugleitungen Im Freien: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

13 Gewebesilo: Hochsilo: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

14 Kessel 48 KW 1250 KW September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

15 Fördersysteme: Schnecke pneumatisch September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

16 Schrägbodenlager/ Heizungsanlage 1250 kw: Austragsschnecke (Schnecke 1): September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

17 Heizungsanlage 1250 kw : Übergabe Schnecke 1 Schnecke 2: Heizkessel September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

18 Ergebnisse der Sonderaktion 2013 der Abteilung Arbeitsschutz in Sachsen: 42 aufgesuchte Betriebe, davon 3 Pellethersteller CO-Messungen in 28 Pelletlagern Kontrollen zu Kennzeichnung des Lagers. Informationsstand; Gefährdungsbeurteilung. Schutzmaßnahmen (Freigabesystem nach BGR 117-1) und Information in der Lieferkette September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

19 Kontrollzahl nach Lagertyp Gewebesilo kub. Lager Schrägbodenlager 16 Silo Haufwerk September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

20 Kennzeichnung des Lagers nach DEPV: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

21 Weitere Kennzeichnungen: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

22 vorgefundene Mängel 100% 90% 80% 70% Mängel der Kennzeichnung (30% nach DEPV gekennzeichnet) 60% Informationsdefizit 50% 40% Fehlendes Freigabesystem 30% 20% 10% 0% September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

23 CO-Konzentrationen nach Lagertyp Lagertyp Anzahl CO-Messungen CO [ppm] Mittelwert CO [ppm] Max-Wert Kub. Lager Gewebesilo 5 0,4 2 Silo Schrägbodenlager September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

24 Max. mögliche Füllstände nach Lagertyp Gewebesilo: 0,08 0,40 Kub. Lager: 0,17 0,30; 0,90 Hochsilo, Schrägbodenlager: 0,50 0, September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

25 Verhältnis Kohlenmonoxidkonzentration und Lagerparameter Schrägbodenlager 4 Silos 4 kub. Lager 5 Gewebesilos 500 ppm CO ,02 0,05 0,07 0,10 0,18 0,22 0,25 0,29 0,34 0,46 0,49 0,51 Füllstand, ist September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

26 Zusammenfassung: CO-Konzentration korreliert nur mittelbar mit dem Lagertyp, höhere CO-Konzentrationen werden festgestellt mit steigender Lagertemperatur, Verringerung des Luftwechsels und höherer Belegung des Lagerraums mit Pellets ( Füllstand ), die CO-Bildungsrate der Pellets hängt offensichtlich von der Zusammensetzung, den Herstellungsbedingungen und dem Alter ab und ist für den Nutzer nicht vorhersehbar (dunkle Pellets: niedrige CO-Freisetzung?), eine Weitergabe von ausreichenden Informationen zur CO-Freisetzung von Holzpellets über den Vertriebsweg erfolgt nicht, bei den Betreibern besteht ein Informationsdefizit, die Kennzeichnung der Lagerräume auch nach DEPV ist unzureichend September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

27 Mathematische Modellierung: V (inhomogene Differentialgleichung) September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

28 Nebenbedingungen: September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

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31 Pauschalierte Bewertung möglich? Lagerraumvolumen 10 x Pelletschüttvolumen Lagertemperatur 20 C Luftwechsel 0,1 1/h CO-Konz. 30ppm Lüftungsmaßnahmen hier vor Befahren nicht notwendig??! Darüber hinausgehende vereinfachende Aussagen nicht möglich September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

32 Eingeleitete Maßnahmen: Revisionsschreiben an Betreiber: Gefährdungsbeurteilung überarbeiten, Kennzeichnung ergänzen, Sicherheitsvorkehrungen festlegen, Unterweisungen durchführen. Anschreiben an Hersteller: werden aufgefordert, Information nach Art. 32 der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) bei der Abgabe der Pellets an Abnehmer (d.h. Händler und gewerbliche Anwender) zur Verfügung zu stellen. Informationen genügen damit gleichzeitig den Anforderungen des 6 ProdSG bei der Weitergabe an Verbraucher. Einsprüche 2012 und 2014 zu den jeweiligen Entwürfen der VDI 3464 Lagerung von Holzpellets beim Verbraucher Rückmeldung 9/2013: Belegungsgrad nicht sinnvoll Verweis auf BGR für abhängig Beschäftigte Kennzeichnungshinweis wird aufgenommen ICSMS-Mittteilung nach Österreich auf Grund einer fehlerhaften Steuerungssoftware eines 1250kW-Heizkessels (Maschinen-RL) September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

33 Ergebnisse der Diskussion in Fachkreisen: VDI 3464 überarbeitet; 2015 Einsprüche der LDS nur in Teilen umgesetzt VDI 3464 und DEPV bewerben leider auch weiterhin belüftende Verschlussdeckel auf Befüllleitungen zur freien Lüftung: Information in der Lieferkette nach Art. 32 der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 nicht umgesetzt September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

34 Regelwerk: Gefahrstoffverordnung TRGS 400 (Gefährdungsbeurteilung) TRGS 900 (Arbeitsplatzgrenzwerte) TRGS 201 (Einstufung und Kennzeichnung bei Tätigkeiten mit Gefahrstoffen) BGR "Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen" Empfehlungen zur Lagerung von Holzpellets des DEPV, Stand 02/2012 : CO-Problematik nicht ausreichend berücksichtigt!; Ausgabe 09/2013: freie und mechanische Belüftung in Abhängigkeit von der Länge der Befüllleitung und dem max. Fassungsvermögen des Lagers und Kennzeichnungsvorschlag weiterhin mangelhaft; Ausgabe 2014 Richtlinie VDI 3464, aktuelle, verbindliche Fassung vom September September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

35 Literatur KUANG, X.; SHANGAR, T. J.; BI, X. T.; SOKHANSANJ, S.; LIM, C. J.; MELIN, S.: Characterization and Kinetics Study of Off-Gas Emissions from stored Wood Pellets. In: Annals of Occupational Hygiene, 52 (2008), pp SVEDBERG u.a.: Hazardous Off-Gassing of Carbon Monoxide and Oxygen Depletion during Ocean Transportation of Wood Pellets. In: Ann. Occup. Hyg., Vol. 52(2008) No. 4, pp XINGYA KUANG u.a.: Rate and Peak Concentrations of Off-Gas Emissions in StoredWood Pellets Sensitivities to Temperature, Relative Humidity, and Headspace Volume. In: Ann. Occup. Hyg., Vol. 53 (2009) No. 8, pp , 2009 KUANG u.a.: Effects of Headspace and Oxygen Level on Off-gas Emissions from Wood Pellets in Storage. In: Ann. Occup. Hyg., Vol. 53 (2009) No. 8, pp KUANG u.a.: Corrigenda; Kuang et al. Papers on Emissions from Stored Wood Pellets. In: Ann. Occup. Hyg., Vol. 55 (2011) No. 6, pp. 688 SASKIA GAUTHIER u.a.: Lethal Carbon Monoxide Poisoning in Wood Pellet Storerooms Two Cases and a Review of the Literature. In: Ann. Occup. Hyg., Vol. 56 (2012) No. 7, pp SVEDBERG, U.R.A.; HÖGBERG, H.E.; HÖGBERG, J.; GALLE, B.: Emission of Hexanal and Carbon Monoxide from Storage of Wood Pellets a Potential Occupational and Domestic Health Hazard. In: Annals of Occupational Hygiene, 48 (2004), pp Deutscher Energieholz- und Pellet-Verband e.v.: Empfehlungen zur Lagerung von Holzpellets. 02/ September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

36 Literatur W. EMHOFER: CO aus Holzpellets: Bildung, Charakterisierung und Massnahmen, 14. September 2012, 12. Holzenergie-Symposium Abschlußbericht zur Sonderaktion Lagerung von Holzpellets, Februar-Mai 2013 unter: W. Emhofer: Emissions from Wood Pellets during Storage, Dissertation * aus: Theophrast Paracelsus: Werke. Bd. 2, Darmstadt 1965, S September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn

37 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! September 2015 Dipl.-Chem. Rüdiger Spahn