Ozon - Eine Übersicht über die Substanz, Anwendungsmöglichkeiten, und was man dabei berücksichtigen muss

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1 Ozon - Eine Übersicht über die Substanz, Anwendungsmöglichkeiten, und was man dabei berücksichtigen muss Dr. Jan M. Reimers CEBE Reinigungschemie GmbH Ruhrstraße Hamburg Bundesrepublik Deutschland Neuauflage, März 2009 CEBE Reinigungschemie Press, Hamburg, Germany 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung Seite 1 1. Ozon Seite Geschichte Seite Ozon in der Natur Seite Ozon-Chemie Seite 4 2. Ozon-Generation Seite Ozon in der Stratosphäre Seite Ozongeneratoren Seite Ionisiergeräte Seite Kalkulation von Ozonkonzentrationen Seite Die Sonozaire Ozongeneratoren Seite Sicherheitsmaßnahmen Seite Ozon-Standards Seite Luftqualität Seite Arbeitsschutz Seite Wirkungen auf die Gesundheit Seite Akute Effekte Seite Chronische Effekte Seite Sicherheit beim Arbeiten mit Ozon Seite Prinzipien der Ozonmessung Seite Fragen & Antworten über Ozon Seite Sonozaire Anwendungsgebiete Seite 31 Literaturverzeichnis Seite CEBE Reinigungschemie GmbH Seite i

3 Inhaltsverzeichnis Anhang I: Reaktionen von Ozon mit häufig vorkommenden chemischen Substanzen Seite I-1 Anhang II: Kalkulation eines Umrechnungsfaktors von g/m 3 in ppm Anhang III: Berechnung der maximalen Ozonkonzentration bei simultaner Generation und Verfall Anhang IV: Maximale Ozonkonzentrationen für die Sonozaire-Geräte Seite II-1 Seite III-1 Seite IV CEBE Reinigungschemie GmbH Seite ii

4 Einleitung Ozon ist eine der heute am meisten missverstandenen Chemikalien, die es in unserer Umwelt gibt. Es wird oft als ein Umweltverschmutzer angesehen, wird als toxisch und explosiv eingestuft, mit Smog gleichgesetzt und mit dem berüchtigten Ozonloch in der Stratosphäre assoziiert, welches schädliche, ultraviolette Strahlung zur Erdoberfläche durchlässt. Ozon hat aber das unangezapfte Potential als eine der stärksten reinigenden Substanzen zu gelten, die vorhanden sind. Allein in den Vereinigten Staaten gibt es mehr als 80 Hersteller von Ozongeräten für industrielle und gewerbliche Anwendungen. Obwohl diese Generatoren für die Wasserpurifizierung und die Luftreinigung verwendet werden, sind die Vorteile von Ozon als Reiniger nicht sehr weit verbreitet und bieten somit einen großen potentiellen Markt für diese Technologie. Die Technologie ist einfach, hat viele Vorteile und kann von geschultem Personal ohne Probleme eingesetzt werden. Gefahren am Arbeitsplatz können durch standardisierte Vorsichtsmaßnahmen verhindert werden. CEBE Reinigungschemie GmbH vertreibt schon seit über 10 Jahren Ozongeräte erfolgreich an Brand- und Wasserschadensanierer, Gebäudereiniger und andere Dienstleister in Deutschland. Die vielen Erfahrungswerte durch über ein Jahrzehnt der Anwendung und die erhöhte Anzahl an wissenschaftlichen Veröffentlichungen in den letzten Jahren haben nun diesen Bericht veranlasst, der die Vorteile von Ozon, wie Ozon generiert wird, Sicherheitsmaßnahmen und die Prinzipien der Ozonmessung darstellen soll. Zu einem gewissen Teil stecken mathematische Rechnungen hinter den graphisch und tabellarisch dargestellten Zahlen. Diese werden im Anhang für den interessierten Leser nachvollziehbar dargestellt. 1. Ozon 1.1 Geschichte Die Entdeckung von Ozon im Jahre 1840 wird dem deutschen Wissenschaftler Schönbein zugeschrieben. Damals galt Ozon als Gas mit einem starken Eigengeruch, welches in Oxidationsreaktionen eine wichtige Rolle spielte. Der Name Ozon stammt vom griechischen ozein = zu riechen. Die chemische Zusammensetzung wurde von Andrews im Jahre 1856 charakterisiert, der demonstrierte, dass Ozon eine enge Verbindung zu Sauerstoff hat, und dass letztendlich nur Sauerstoff in Ozon umgewandelt werden kann. Erst im Jahre 1872 wurde die triatomische Struktur von Ozon festgestellt. Die Eigenschaft von Ozon, verschmutztes Wasser zu desinfizieren, wurde 1886 entdeckt, und seine Effektivität gegen Bakterien wurde 1891 bewiesen. Ozon wurde schon 1893 in Holland als Desinfektionsmittel für Wasser verwendet. Es wird seit 1906 in Nizza für die Behandlung von Trinkwasser verwendet. Die erste Wasserbehandlungsanlage in den Vereinigten Staaten, die Ozon kontinuierlich verwendete, war in der Nähe Chicagos im Jahre Chemisch ist Ozon die triatomische Form von Sauerstoff und ist ein sehr starker Oxidationsagent, ungefähr 1,5mal stärker oder reaktiver als Chlor. Es sind diese starken Oxidationseigenschaften, die Ozon so 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 1

5 Abschnitt 1: Ozon wertvoll für die Industrie machen. Ozongeräte für die gewerbliche Anwendung, speziell die Luftreinigung, gibt es schon seit den 60er Jahren. Fast vierzig Jahre später werden diese zwar in großem Maße eingesetzt, aber das Potential für diese Technologie ist noch lange nicht erreicht. Anwendungsbeispiele sind: Brandschäden Pkw und Lkw Chemische Reinigungen Fischlaichen Bestattungsinstitute Wohnungen Institutionen Sanitärräume Tierhandlungen Schulen uvm. Wasserschäden Schönheitssalons Fitness Center, Turnhallen Lebensmittellagerung Müllräume Hotels Tierheime Bürogebäude Restaurants, Bars Schwimmbäder Im letzten Jahrzehnt wurde das Αkranke Gebäude Syndrom ein immer vorrangigeres Thema für die Bewohner und Eigentümer. Engere Räumlichkeiten mit abgedichteten Fenstern verhindern das Eindringen frischer Luft. Schlecht ausgeglichene Klimatisierungs-/Ventilationsanlagen haben zu einer immer schlechteren Luftqualität in den Gebäuden geführt. Die meisten Menschen verbringen 90% ihrer Zeit drinnen. Dr. Sexton, Direktor der Abteilung Gesundheitsforschung der amerikanischen Umweltbehörde, hat gesagt, dass Studien in Gebäuden und Transportmitteln gezeigt haben, dass die Konzentrationen von Umwelt belastenden Substanzen höher in den Räumlichkeiten sind als in der freien Luft [EPA, 1993]. In den Vereinigten Staaten hat es eine Vielzahl von Studien im öffentlichen sowie im privaten Sektor gegeben. Viele dieser Studien haben Ozon als eine Lösungsmöglichkeit nicht in Betracht gezogen [WS, 1990, Godish, 1995, Kay 1991]. Aber eine der führenden Persönlichkeiten in dem Bereich der Innenraumluftqualität, Dr. Berry, hat in seinem Buch Protecting the Built Environment: Cleaning for Health übersetzt Schutz der konstruierten Umwelt: Reinigen für die Gesundheit, Ozon als Alternative ausführlich besprochen [Berry, 1994]. Das Potential für die Verbesserung der Innenraumluftqualität durch Ozon ist groß und wird auch heute nicht ausgenutzt. Gebäudereinigungen verwenden eher selten Ozon in ihren Arbeitsabläufen, obwohl es diese Ozongeräte gibt und sie sich schnell amortisieren CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 2

6 Abschnitt 1: Ozon 1.2 Ozon in der Natur Kennen Sie auch das Gefühl, den tiefen Luftzug, den Ihre Lungen aufnehmen, wenn Sie nach einem Gewitter an die frische Luft gehen? Dieser frische, süße, saubere Luftgeruch ist das Ergebnis, das von der Natur erreicht wird, indem sie Ozon als Reiniger und Purifizierer verwendet. Die elektrische Entladung, die bei einem Gewitter stattfindet, transformiert den Sauerstoff in Ozon. Das Ozon zerstört die Geruchs verursachenden Substanzen in der Luft, der Regen wäscht bzw. spült die Partikel und die zurückbleibenden Moleküle weg, und wir können, wenigstens für eine kurze Zeit, diesen frischen Geruch einer sauberen Atmosphäre genießen, der durch eine geringe Menge übrig gebliebenem Ozon verursacht wird. Warum aber verschwindet dieser frische Geruch so schnell, nachdem das Gewitter vorüber ist? Es gibt einige Gründe hierfür, inklusive der allgegenwärtigen Emissionen von neuen Verschmutzungen aus den unendlichen und vielfältigen Quellen, die in einem industriellen Umfeld präsent sind. Aber auch, weil Ozon eine hochreaktive und unstabile Substanz ist. Gibt es keine Substanzen, die das Ozon zerstören kann, so wandelt es sich sehr schnell wieder in normalen Sauerstoff um, also wieder in das, was es vorher schon einmal war. Dies ist einer der vielen Vorteile bei der Anwendung von Ozon als Reiniger: es vollbringt seine Aufgabe, ohne dass hinterher irgendwelche toxischen oder ungewollten Nebenprodukte entstehen und zurückbleiben. Die menschliche Nase kann Ozon schon bei Konzentrationen von 0,01 bis 0,02 Teilen in einer Million (parts per million - ppm) wahrnehmen. Dies ist eine extrem niedrige Konzentration. Solche Konzentrationen sind nur Spurenmengen in dem riesigen Meer der Luft, welche aus 21% ( ppm) Sauerstoff und 78% ( ppm) Stickstoff besteht. 1.3 Ozon-Chemie Ozon ist eine Form des Sauerstoffs. Das Sauerstoffatom (O) hat die Atomnummer 8 im Periodensystem der Elemente, was bedeutet, dass es 8 Protonen und 8 Neutronen hat und deshalb auch 8 Elektronen, die sich in Umlaufbahn um den Nukleus befinden. Sein atomares Gewicht beträgt 15,9994. Ein Sauerstoffmolekül (O 2 ) besteht aus zwei Sauerstoffatomen (O) mit einer sehr starken Verbindung zwischen ihnen. Sein Molekulargewicht beträgt 31,9988. Es ist farblos, geruchlos und geschmacklos. Verschwindet es aber aus unserer Umwelt, so würden wir dies schmerzlich bemerken. Ein Ozonmolekül (O 3 ) besteht aus drei Sauerstoffatomen (O), aber hier, im Vergleich zu dem Sauerstoffmolekül, ist die Verbindung sehr schwach. Diese schwache Verbindung heißt, dass das Ozonmolekül von Natur aus unstabil ist. Die Natur versucht immer, von einem unstabilen Zustand zu einem stabilen Zustand zu gelangen. Aus diesem Grunde werden die Ozonmoleküle mit dem erstmöglichen Molekül reagieren, welches sie treffen. Es ist diese physische Eigenschaft von Ozon, die die Arbeit leistet, die wir erbracht haben wollen: das Zerstören von Gerüchen und anderer Verunreinigungen in der Luft CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 3

7 Abschnitt 1: Ozon Das Molekulargewicht von Ozon beträgt 47,9982. In konzentrierter Form hat es eine schwachblaue Farbe. In Spurenkonzentrationen (< 0,1 ppm) hat es diesen bekannten frischen, süßen Geruch. Bei etwas höheren Konzentrationen verändert sich dieser Geruch und wird scharf und stechend, wie er oft in der Nähe von Hochspannungsgeräten bemerkt wird. Während die Konzentration größer wird, wird der Geruch immer stärker und irritierender, bis es die Menschen dazu zwingt, sich aus dieser Umgebung fortzubewegen. Die Formation von Ozon ist also relativ einfach: 3O 2 2O 3 (1) Natürlich gibt es andere Aspekte, die dieser Reaktion zugrunde liegen, wie zum Beispiel die Gegenwart einer Energiequelle, entweder ultraviolette Strahlung oder elektrische Energie, Sauerstoffatome, die in der Zwischenphase existieren, und die überschüssige Energie, die auch irgendwo hin muss. Das einfache Thema Ozonformation und Ozonzerstörung beschäftigt einige Bücher [Whitten, 1985, NRC, 1991]. Die Reaktion, welche in (1) beschrieben wurde, besteht also aus zwei Schritten: O 2 + e O + O (2) 2O + 2O 2 2O 3 (3) Im ersten Schritt, (2), wird Energie, entweder in Form von ultravioletter Strahlung oder Hochspannungselektrizität, genutzt, um das Sauerstoffmolekül in seine Bestandteile, also zwei Sauerstoffatome, zu spalten. Diese Sauerstoffatome (auch freie Sauerstoffradikale genannt) sind hochreaktiv. Da während ihrer Formation auch große Mengen Sauerstoffmoleküle gegenwärtig sind, die nicht aufgespalten wurden, reagieren diese Sauerstoffatome mit den Sauerstoffmolekülen, um Ozon zu bilden (3). Dieser Vorgang ist bildlich in Abbildung 0 zu sehen: Abbildung 0 bildliche Darstellung der Ozongeneration 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 4

8 Abschnitt 1: Ozon Die so gebildeten Ozonmoleküle sind unstabil und hochreaktiv, aus welchem Grunde sie auch das tun, wofür wir sie schaffen, nämlich mit Gerüchen zu reagieren und sie so zu zerstören. Anhang I führt eine ganze Anzahl chemischer Reaktionen auf, die darstellen, wie Ozon mit Geruchs verursachenden Substanzen reagiert und sie so zerstört. Ein Beispiel soll hier erklärt werden: C 6 H O 3 6CO 2 + 3H 2 O + 11O 2 (4) In Deutsch gesagt, reagiert hier ein Benzol Molekül (C 6 H 6 ) mit 11 Ozonmolekülen (O 3) und bildet so 6 Kohlendioxidmoleküle (CO 2 ), 3 Wassermoleküle (H 2 O) und 11 Sauerstoffmoleküle (O 2 ). Dies verdeutlicht, dass von dem Benzol nichts übrig bleibt. Stattdessen bilden sich drei Substanzen, die für den Menschen und die Pflanzen lebensnotwendig sind. Dies ist ein großer Vorteil von Ozon: toxische Substanzen werden in lebensnotwendige Substanzen umgewandelt! Sobald die Verunreinigungen zerstört wurden, und unter der Annahme, dass kein weiteres Ozon generiert wird, wandelt sich das Ozon wieder in Sauerstoffmoleküle um. Hierzu wird (1) einfach umgekehrt: 2O 3 3O 2 (5) Das Ganze hat etwas sehr Einfaches und Elegantes an sich CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 5

9 2. Ozon-Generation 2.1 Ozon in der Stratosphäre Während die Chemie, die oben beschrieben wurde, die Generation von Ozon als sehr einfach darstellt, ist sie dies in Wirklichkeit nicht. Es werden große Mengen Energie benötigt, um diesen Prozess zu bewerkstelligen. In der Natur kommt diese Energie von dem Blitz in einem Gewitter oder von ultravioletter Strahlung, die die Stratosphäre von der Sonne dauerhaft erreicht. In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler, der Medien und der Öffentlichkeit zunehmend auf das sogenannte Ozonloch gerichtet. Die Erdatmosphäre besteht aus vier Schichten: der Troposphäre, der Stratosphäre, der Mesosphäre und der Thermosphäre. Die Troposphäre breitet sich von der Erdoberfläche bis km darüber aus und enthält etwa 80% der gesamten atmosphärischen Masse [Warneck, 1988]. Die Stratosphäre wird als Region definiert, wo die Temperatur mit zunehmender Höhe steigt, und die sich bis zu einer Höhe von 50 km ausbreitet. Ozon bildet sich kontinuierlich in der Stratosphäre, verursacht durch die ultraviolette Strahlung der Sonne. Der Sauerstoff und das Ozon absorbieren genügend dieser ultravioletten Strahlen, dass wir von einem Effekt dieser Strahlung geschützt werden: Hautkrebs. Das Ozonloch wurde in den Jahren das erste Mal gemessen [Dobson, 1968]. Nach Konvention wird ein Ozonloch von Atmosphärwissenschaftlern definiert als eine Zone, wo sich die Konzentration von Ozon um 50% oder mehr verringert hat. Eine Ursache für die Ausweitung dieses Phänomens wird der Gegenwart von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Verbindungen (FCKW=s) zugeteilt. Aus diesem Grund haben sich die meisten entwickelten Industriestaaten dieser Welt dazu verpflichtet, diese Substanzen nicht mehr zu verwenden. Beispiele für Anwendungen sind Kühlschränke, Styroporschaumbildung und Klimaanlagen in Pkw. Die Konzentration von Ozon in der Atmosphäre ist von dem Grad an Sonnenstrahlen abhängig. Während Spitzenzeiten der Solaraktivität wird Ozon stärker generiert. Nehmen die Strahlen ab, so verringert sich auch die Generationsrate. In der Nacht, auf der dunklen Seite der Erde, verschwindet die Ozonschicht innerhalb weniger Stunden. Sie bildet sich neu, sobald die Sonne wieder scheint. Die Ozonschicht ist über den Polen (Nordpol in unserem Winter, Südpol in unserem Sommer) am kleinsten, weil dort die Sonne zu der Zeit kaum scheint. 2.2 Ozongeneratoren Für den kommerziellen Anwendungsbereich gibt es elektrisch angetriebene Generatoren. Hier wird Hochspannungselektrizität angewendet (in etwa wie ein künstliches Gewitter), um Ozon zu generieren. Diese Methode wird auch als Corona-Entladungs-Methode bezeichnet. Diese Generatoren variieren von kleinen, tragbaren Maschinen bis zu sehr großen Anlagen, die fest eingebaut sind. Die kleinen Maschinen generieren < 1 Gramm pro Stunde (g/std.) bis 10 Gramm pro Stunde. Diese können tragbar sein, aber auch fest installiert werden. Große Einheiten fangen bei 20 g/std. an, und können Generationsraten von bis zu 66 kg/std. erreichen CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 6

10 Abschnitt 2: Ozon-Generation Dieser Bericht bezieht sich nur auf die tragbaren Einheiten, speziell die Sonozaire-Geräte, die von der CEBE Reinigungschemie seit vielen Jahren mit viel Erfolg vertrieben werden. Die Größe des Generators der verwendet wird, und die Anwendungszeit hängt von vielen Faktoren ab. Zwei der Hauptfaktoren sind das Volumen des Raumes und die Intensität der Abbildung Raumgröße [m 3 ] Schwache Gerüche Starke Gerüche Generatorgröße [gramm/stunde] Kontamination. Abbildung 1 zeigt eine Graphik, die als Richtlinie gilt für die Größe des Generators im Verhältnis zu der Größe des Raumes und der Geruchsintensität. Eine typische Anwendungssituation wäre zum Beispiel ein Raum 12 x 15 mit 3 Meter Deckenhöhe oder einem Volumen von 540 m 3. Aus Abbildung 1 lässt sich ersehen, dass für leichte Gerüche ein Generator mit 0,2 g/std. in Frage kommt. Für stärkere Gerüche brächte man schon 0,5 g/std. Für größere Räume und auch in der Brandschadensanierung wird man auch 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 7

11 Abschnitt 2: Ozon-Generation Generatoren mit Größen bis zu 10 g/std. benötigen. Eine häufig angewendete Richtformel, die für starke Geruchsbelastungen in der Brandschadensanierung einen Hinweis auf die benötigte Ozonmenge gibt, lautet: Ozonmenge (g/std.) = Raumvolumen (m 3 ) x 0,00706 (1) Abbildung Starke Gerüche 100 Mittelstarke Gerüche Zeit [Stunden] 10 1 Schwache Gerüche Raumgröße [ x 1000m 3 ] Für die meisten Anwendungen reicht ein Generator mit 2-5 g/std. aus. Die Ausnahme bilden, wie schon erwähnt, große Räume oder Brandschäden, wo die Geruchsintensität extrem stark sein kann. Hier werden Generatoren bis 10 g/std. verwendet. Reicht dies nicht aus, so wird empfohlen, mehrere Geräte zu verwenden. Für die Behandlung von Luft werden Ozongeräte 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 8

12 Abschnitt 2: Ozon-Generation meist mit Luftbewegern angewendet, um das Ozon so gut wie möglich im Raum zu verteilen. Es wird empfohlen, dass der Generator eine variable Ozoneinstellung hat, und eine Zeitschaltuhr, die es erlaubt, dass der Generator bis zu 24 Stunden an ist, bevor er sich automatisch abschaltet. So kann verhindert werden, dass Personal in den Raum muss, der behandelt wird, um den Generator abzustellen. Stattdessen kann man abwarten, bis das Ozon sich von selbst wieder in Sauerstoff umgewandelt hat und der Zugang so ohne Gefahr ist. Ein weiterer Faktor ist die Dauer der Ozonbehandlung. Abbildung 2 (auf der vorherigen Seite) stellt dar, wie die Behandlungszeit mit Raumgröße und Geruchsintensität variiert. In den 10 Jahren haben sich Erfahrungswerte gebildet, die aussagen, dass für Fälle der Luftreinigung, mit Ausnahme von Brandschäden, eine Behandlungszeit von 8 Stunden meist ausreichend ist. Ist das Problem hiernach nicht beseitigt, so ist es ratsamer eine wiederholte Behandlung anzusetzen, als die Risiken von zu hohen Ozonkonzentrationen einzugehen. Es wird natürlich jedes Unternehmen, das sich mit Ozon tagein tagaus beschäftigt, seine eigenen Vorgehensweisen entwickeln, besonders da die Anwendungsbereiche sehr vielseitig sind. 2.3 Ionisiergeräte Wie in Abschnitt 2.2 erwähnt, gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Geräten, die auf Ozonbasis die Luft reinigen. In den U.S.A. und auch seit einiger Zeit hier in Europa sind Ozongeräte auf dem Markt, die sich nicht als Ozongeräte bezeichnen, sondern Ionisiergeräte nennen. Ionisiergerät, weil sie Partikel (größtenteils Staub), die im Raum schweben, aufladen, um sie so aus der Luft zu fällen. Diese Partikel werden dann mit entgegengesetzt aufgeladenen Filtern entfernt, oder sie setzen sich auf Wand, Decke und Fußboden ab und müssen dann mechanisch oder chemisch entfernt werden. Diese Ionisiergeräte entfernen zwar Partikel (wie z.b. jene, die in Tabakrauch enthalten sind) durch ihre Aufladung, sie entfernen aber nicht Gerüche oder Gase und sind bei der Entfernung von größeren Partikeln (wie z.b. Pollen oder Hausstauballergene) weniger effektiv [EPA, 1998]. Zu der Partikelentfernung ist weiter zu bemerken, dass ein Großteil dieser aufgeladenen Partikel für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, da diese typischerweise in der Größenordnung zwischen 0,1 und 1 Mikron liegen (1 Mikron = 0, m). Um ein besseres Verständnis zu geben: der typische Durchmesser eines menschlichen Haares liegt bei 100 Mikronen. Dies verdeutlicht ein Risiko der Ionisierung: der Prozess fällt die Partikel zwar aus der Luft, sie müssen aber auch entfernt werden, um eine 100%ige Reinigung zu gewährleisten. Da diese Partikel aber nicht sichtbar sind, ist eine Vernachlässigung dieses wichtigen Schrittes durchaus möglich. Tatsache ist auch, dass diese Ionisiergeräte Ozon produzieren. Der Grund hierfür ist, dass die Ionisiergeräte Ionen durch die Corona-Entladungsmethode generieren (siehe Abschnitt 2.2). Der einzige Unterschied: die Hochspannung ist in den Ionisiergeräten meist niedriger, wodurch die Ozongeneration auch etwas niedriger ausfällt. Hierbei muss angemerkt werden, dass auch diese Geräte über 20 ppm Ozon als Ausgangskonzentration haben können [CEBE, 1998], was weit 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 9

13 Abschnitt 2: Ozon-Generation über dem Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) und dem Wert, der als lebensgefährlich angesehen wird (siehe Abschnitt 3.1.2), liegt. Die Gefahr für den Anwender: ist ihm nicht bewusst, dass es sich um ein Ozongerät handelt, so wendet er es möglicherweise fälschlich in der Gegenwart von Mitmenschen an und gefährdet diese so! Hierzu muss gesagt werden, dass diese Geräte so wie die Sonozaire-Geräte auch (siehe Anhang IV) in ihrer Ausgangsmenge regelbar sind und so einzustellen sind, dass sie auch in der Gegenwart von Personen angewendet werden können. Da die Ionisiergeräte die gleiche Methode zur Generation von Ionen anwenden, wie sie z. B. Sonozaire-Geräte zur Ozongeneration anwenden, ist es eine logische Schlussfolgerung, dass Ozongeneratoren auch Ionisiergeräte sind. Dies ist tatsächlich der Fall. Hierzu muss gesagt werden, dass die Ionengeneration mit steigender Ozongeneration abnimmt und umgekehrt mit fallender Ozongeneration die Ionengeneration zunimmt. Tatsache ist, dass Ozon in der Zerstörung von Gerüchen am effektivsten ist und die Ionisation eine Nebenerscheinung ist, die als Hauptwirkstoff angepriesen wird, um von dem Begriff Ozon abzulenken, aber in der Wirkung eher unwichtig ist. 2.4 Kalkulation von Ozonkonzentrationen Mit erfahrener Unterstützung der Hersteller und ausführlichem Training werden die Benutzer der Ozongeräte diese ohne Probleme einsetzen können, ohne daß die wirkliche Konzentration eine Rolle spielt. Aber für die Sicherheit am Arbeitsplatz sollten die Anwender dieser Geräte ausreichend Information parat haben, um eine Bandbreite der Konzentration für einen Anwendungsbereich kalkulieren zu können. Die zugrunde liegenden Faktoren/Größen für eine Berechnung der Ozonkonzentrationen sind: G = Generatorgröße in Gramm pro Stunde (g/std.) O max = Gesamtmenge produziertes Ozon in Gramm V = Volumen des Raums der behandelt werden soll in Kubikmeter (m 3 ) C = Ozonkonzentration in Teile pro Million (ppm) t = Zeit in Stunden Ferner wird noch ein Faktor benötigt, der die Umrechnung von g/m 3 in ppm erlaubt. Dieser wird U genannt, und wie er berechnet wurde, kann in Anhang II ersehen werden. U = 0, g/m3 = 1 ppm Dieser Wert findet für eine Temperatur von 20 C Anwendung. Bei 25 C würde er 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 10

14 Abschnitt 2: Ozon-Generation g/m 3 betragen, oder eine Veränderung von 1,7%, also nicht sehr gravierend. Wie schon oben erwähnt, zersetzt Ozon sich wieder in seine Bestandteile, wenn es nicht mit anderen Substanzen reagiert (5). Das heißt, nach einer gewissen Zeit, wenn kein Ozon mehr generiert wird, hat das Ozon sich wieder vollständig in Sauerstoff umgewandelt. Gleichzeitig hat es aber auch folgende Konsequenz: wird in einem Raum Ozon mit einer konstanten Rate generiert, so muss auch hier, wenn das Ozon nichts mehr hat, womit es reagieren kann, ein Teil des Ozons sich wieder in Sauerstoff zurückverwandeln. Der Zeitraum, in dem das Ozon existiert bevor es sich zurückwandelt, wird als Halbwertzeit bezeichnet. Halbwertzeit darum, weil innerhalb dieser Zeit von der ursprünglichen Konzentration Ozon nur noch die Hälfte zurückbleibt. Das heißt, dass obwohl Ozon generiert wird, verfällt auch ein Teil. Diese beiden Prozesse, Generation und Verfall, konkurrieren miteinander, und man kann mathematisch nachweisen, dass beide Prozesse ab einer gewissen Zeit im Gleichgewicht sind, das heißt die Rate der Generation ist gleich der Rate des Verfalls. Ab diesem Zeitpunkt kann sich die Ozonkonzentration nicht mehr verändern, ceteris paribus (solange alle andern Größen gleich bleiben). Im Klartext bedeutet dies, dass es für jede Situation eine theoretische Ozonkonzentration gibt, die nicht überschritten werden kann. Kennt man diesen Wert, so weiß man, dass dieser Wert das Maximum an Ozon für diese Situation ist. In der Realität gibt es viel Einflussgrößen, die diesen Wert verkleinern, so z.b. Luftfeuchtigkeit und Generatoreffizienz. Die genaue Halbwertzeit für Ozon wurde noch nicht genau festgelegt. In der Literatur findet man Werte zwischen 2 und 13 Minuten. Der am meisten akzeptierte Wert liegt bei 6 Minuten [Allen 1978]. Um den Effekt des Verfalls zu verdeutlichen, folgendes Beispiel: Man stelle sich vor, zum Zeitpunkt t=0 sind 100 Ozonmoleküle präsent. Nach 6 Minuten sind nur noch die Hälfte da, also 50. Nach 12 Minuten nur noch die Hälfte hiervon, also 25. Nach 18 Minuten sind es nur noch 50% von 25, also 12,5 (rein theoretisch). Nach 24 Minuten sind es nur noch 6,25 und nach einer halben Stunde 3,125. Nach 42 Minuten bedeutet dies, dass weniger als 1% des ursprünglich anwesenden Ozons noch existieren! Aus diesem Grund ist eine Daumenregel, dass Minuten nach dem der Ozongenerator sich abgestellt hat, der behandelte Raum wieder betretbar ist. In Anhang III wird mathematisch dargestellt, wie eine Gleichung erhalten wird, die unter idealen Voraussetzungen die maximale Menge an Ozon, die ein Generator unter Berücksichtigung des Verfalls produzieren kann. Hier wird sie einfach aufgeführt, und zwar: Omax = G - k für k < CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 11

15 Abschnitt 2: Ozon-Generation wobei G die Generationsrate in g/std. ist, und k die Halbwertkonstante für Ozon ist. Diese Konstante hat einen Wert von: k = - 6,93147 /Std. (7) Das heißt, unter Anwendung der oben genannten Größen, lässt sich folgende Gleichung erstellen, womit die maximal mögliche Ozonkonzentration sich errechnen lässt: C max (ppm) = G / 6,93147 /V /0, (8) 1000 Abbildung Sonozaire 115-A Sonozaire 330-A Sonozaire 630-A Raumgröße [m 3 ] Maximale Ozonkonzentration [ppm] 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 12

16 Abschnitt 2: Ozon-Generation oder, noch einfacher C max (ppm) = G/V/0, (9) Zum Beispiel, für einen Generator wie das Sonozaire 115-A, mit G= 2g/Std., in einem 200 m 3 Raum, erreicht die Ozonkonzentration höchstens einen Wert von: C max = 2/200/0, = 0,7227 ppm Abbildung 3 stellt die maximalen Ozonkonzentrationen graphisch dar, die mit den Sonozairegeräten 115-A, 330-A und 630-A bei höchster Stufe erreicht werden für Raumvolumen bis zu m 3. Eine weitere Konzentration, die von Interesse ist, ist die der Luft, die direkt aus dem Generator kommt. Zum Beispiel beim Sonozaire 115-A kann man, nimmt man an, dass die Eingangsluft kein Ozon enthält, berechnen, dass die Ausgangskonzentration auf höchster Stufe etwa 12,5 ppm sein wird. Hierzu wird einfach folgende Gleichung angewendet: C aus = G/F/0, (10) wo F die Luftumwälzung pro Stunde ist. Abbildung 4 stellt eine Reihe von Kombinationen aus Ozonkonzentration und Luftumwälzung dar, was illustrieren soll, wie die Ausgangskonzentration von der Luftumwälzung abhängig ist. Bei den Sonozairegeräten muss dieser Faktor nicht mit einkalkuliert werden, da alle drei Geräte nur eine fixe Luftumwälzung haben. Die Positionen der drei Geräte sind in Abbildung 4 markiert. Wie schon erwähnt, wird sich der erfahrene Anwender seine eigene Prozedure für die richtigen Einstellungen der einzelnen Parameter entwickeln, welche die Raumgröße, die Geruchsintensität und die Generationsrate und Luftumwälzung des Generators in Betracht ziehen. 2.5 Die Sonozaire Ozongeneratoren Wie bereits erwähnt, vertreibt die CEBE Reinigungschemie GmbH seit 10 Jahren Sonozaire Ozon Generatoren. Diese Geräte gibt es in drei Varianten, den Modellen 115-A, 330-A und 630- A. Tabelle 1 fasst die technischen Daten für diese drei Geräte zusammen. Bei den Raumgrößen für die diese Geräte Anwendung finden, müssen die Faktoren, die in den obigen Abschnitten besprochen wurden, berücksichtigt werden. Besonders bei Brandschadensanierung ist die Geruchsintensität ausschlaggebend für die Größe von Generator, die notwendig ist, und auch die Dauer der Behandlung CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 13

17 Abschnitt 2: Ozon-Generation Abbildung gramm/stunde 5 gramm/stunde 10 gramm/stunde Luftumwälzung [m 3 /Minute] Ausgangsozonkonzentration [ppm] 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 14

18 Abschnitt 2: Ozon-Generation Tabelle 1 Modell 115-A 330-A 630-A Maße (cm) 56,5 x 61,0 x 23,5 61,0 x 61,0 x 35,6 91,4 x 61,0 x 35,6 Gewicht (Kg) 16,8 34,0 45,4 Luftumwälzung (m 3 /Std.) Maximale Ozongenration (g/std.) Raumvolumen (variiert mit Geruchsintensität) in m 3 Brandschaden Raumvolumen (m 3 ) Stromverbrauch/Std. (Watt) ,0 5,0 10, bis Elektroanschluß 220 V/50 Hz 220 V/50 Hz 220 v/50 Hz Wie schon erwähnt, haben alle drei Geräte einen Schalter, mit dem die Ozongeneration variiert werden kann. Die Zahlen, die auf dem Schalter stehen sind aber irreführend, da der Anstieg an Ozongeneration keineswegs linear erfolgt. Um diesem vorzubeugen, führt Tabelle 2 die ungefähren Ozongenerationsraten auf, die man bei den einzelnen Einstellungen erwarten kann. Wie schon erwähnt, sind diese Zahlen nur ungefähr, da sie von der Temperatur und Luftfeuchtigkeit abhängig sind. In Anhang IV sind Tabellen enthalten, die die maximalen Ozonkonzentrationen für die einzelnen Geräte in ihrem vom Hersteller empfohlenen Raumvolumenbereichen aufführt, und zwar für jede der einstellbaren Stufen CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 15

19 Tabelle 2 Einstellung\Modell 115-A (g/std.) 330-A (g/std.) 630-A (g/std.) 0 0,0 0,0 0,0 10 0,01 0,03 0, ,10 0,25 0, ,24 0,60 1, ,56 1,40 2, ,86 2,15 4, ,32 3,30 6, ,56 3,90 7, ,72 4,30 8, ,88 4,70 9, ,00 5,00 10, CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 16

20 3. Sicherheitsmaßnahmen 3.1 Ozon-Standards Luftqualität In den meisten Industrieländern gibt es Ozon-Standards, die festgelegt werden, um die Öffentlichkeit zu schützen. Dies ist hier in Deutschland genauso der Fall wie in den Vereinigten Staaten. Die Standards in den U.S.A. sind typischerweise strenger als hier, da Erfahrungen mit dem Phänomen Smog öfter und extremer gemacht wurden. Ein gutes Beispiel für die Strenge sind die Autoemissionsgesetze im Staate Kalifornien, die als die strengsten der Welt gelten. In den U.S.A. haben die drei zuständigen Behörden folgenden Standard festgelegt: 0,12 ppm. Dieser Standard wird nur eingehalten, wenn die Zahl der Tage, an denen die durchschnittliche Konzentration, die innerhalb einer Stunde gemessen wird, kleiner gleich 1 ist. Viele Großstädte erreichen diesen Standard nicht. In der Geschichte der höchsten Konzentrationen liegen Werte von 0,1 bis 0,4 ppm [NRC 1991]. Ein typischer Smog-Tag wird Ozonkonzentrationen um die 0,2 ppm haben. Das Resultat ist, dass die meisten Städte einen Katalog an Notmaßnahmen erstellt haben, um diese Konzentrationen kurzfristig zu verringern. Die Öffentlichkeit leidet an einer Fehlinterpretation: sie glaubt zumeist, dass Ozon eine Form der Umweltverschmutzung ist, welche in den Großstädten angetroffen wird. Ozon ist aber eher eine Folge von Smog als eine Ursache. Die Hauptursachen für Smog sind Kohlenmonoxid, Stickstoff und Kohlenwasserstoffe. Wenn diese Substanzen durch einen Mangel an Luftbewegung stagnieren und durch das Sonnenlicht Radiation ausgesetzt werden, resultiert Smog. Ozon wird zur gleichen Zeit durch die erwähnten drei Substanzen und der ultravioletten Strahlung, die im Sonnenlicht enthalten ist, gebildet. Falls überhaupt etwas, könnte das Ozon dabei helfen, die Verschmutzungen zu beseitigen, es ist aber auf keinen Fall die Ursache des Smog. Zusätzlich gibt es eine Studie der amerikanischen Umweltbehörde (EPA), die besagt, dass noch keine negativen Effekte von Ozon, welches in erhöhten Mengen bei Smog gegenwärtig ist, auf die Gesundheit dokumentiert oder demonstriert worden sind [EPA, 1989] Arbeitsschutz Hier in Deutschland werden für chemische Substanzen heute sogenannte AGWs (Arbeitsplatzgrenzwerte) festgelegt. Diese ersetzen den vorher üblichen MAK-Wert sowie die Technische Richtkonzentration (TRK). MAK bedeutet schlicht die Maximale Arbeitsplatz Konzentration. Sie ist folgendermaßen definiert: die höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die nach dem gegenwärtigen Stand der Kenntnis auch bei wiederholter u[nd] langfristiger, in der Regel tägl[icher] 8stündiger Einwirkung, jedoch bei Einhaltung einer durchschnittl[ichen] Wochenarbeitszeit bis zu 40 Stunden im allgemeinen die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt u[nd] diese nicht unangemessen belästigt [VCI, 1996]. Der Arbeitsplatzgrenzwert bezieht sich bei der Exposition auf die Lebensarbeitszeit.Wie der MAK-Wert vorher, ist der AGW aus der Technischen Regel Gefahrstoffe 900 (TRGS 900) erhältlich. Bis die MAK-Werte überarbeitet wurden und als AGWs hier veröffentlicht wurden, können die bisherigen MAK CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 17

21 Werte weiter verwendet, bzw. angegeben werden. Dieser Wert beträgt für Ozon 0,1 ppm, sowohl hier in Deutschland als auch in den U.S.A. Zusätzlich gibt es in den U.S.A. den Wert, der sofort für das Leben und die Gesundheit gefährlich ist (IDLH), welcher bei 5 ppm liegt [NIOSH, 1994]. Die Schwelle, an der jeder individuell Ozon riechen kann, ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Die meisten Menschen können Ozon schon bei Konzentrationen von 0,01 bis 0,02 ppm riechen, also 5-10 mal unter dem MAK-Wert. Die Geruchsempfindung ist hierbei auch subjektiv. Allgemein wir gesagt, dass unter einer Konzentration von 0,1 ppm Ozon als nelkenähnlicher Geruch wahrgenommen wird. Um den Wert von 0,1 ppm ist der Geruch eher heu ähnlich. Bei höheren Konzenatrtionen hat Ozon einen stechend chlor ähnlichen Geruch. Aber die Nase wird schnell unempfindlich, wie bei allen Gerüchen, und benötigt dann höhere und höhere Konzentrationen, bevor sie es riechen kann. Auf jeden Fall ist es der menschlichen Nase möglich, Ozon unter 0,10 ppm zu riechen, und weit unter dem Wert von 5 ppm. Sie sollten aber auf jeden Fall so angewiesen werden, dass sie bei Riechen von Ozon an die frische Luft gehen und tief durchatmen, um die Lungen von dem Ozon zu reinigen. 3.2 Wirkungen auf die Gesundheit Akute Effekte Akute Effekte sind solche, die sofort nach Aussetzung gegenüber einer toxischen Substanz eintreten. Für Ozon sind Auswirkungen auf die Gesundheit nach Aussetzung einer exzessiven Konzentration die Irritation der Nase, des Halses und der Lungen, exzessive Flüssigkeit in körperlichem Gewebe (Ödem) und in schwerwiegenden Fällen Blutungen. Eine Aussetzung zu hohen Konzentrationen würde schnell zu Husten, Schmerz beim tiefen Einatmen und schwerfälligem Atmen führen. Glücklicherweise ist die menschliche Nase sehr sensibel gegenüber Ozon und warnt, weit bevor die Ozonkonzentration gefährliche Höhen überschreitet. Der Geruch von Ozon wandelt sich von einem frischen, süßen Geruch zu einem stechenden, unangenehmen und irritierenden Geruch zwischen dem MAK-Wert von 0,1 ppm und dem lebensgefährdenden Wert von 5 ppm. Aus diesem Grund sind diejenigen, die mit Ozon arbeiten, durch ihren eigenen Körper fast gänzlich selbst geschützt, und es werden keine ausführlichen Überwachungs- oder Warnsysteme benötigt, wenn die Sonozairegeräte korrekt angewendet werden Chronische Effekte Obwohl es nicht realistisch ist, dass sich eine Person einer gefährlichen Konzentration von Ozon aussetzten würde, führt eine verlängerte Aussetzung zu negativen Effekten auf die Gesundheit, wie zum Beispiel Emphysem oder Bronchitis. Eine Recherche der Literatur fand aber keine dokumentierten Fälle zu diesem Thema. Im Gegensatz dazu kann Ozon zu einer Verbesserung der Gesundheit führen, zum Beispiel durch die Verbesserung der Innenraumluftqualität, wenn es unter Konzentrationen von 0,1 ppm angewandt wird CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 18

22 Abschnitt 3: Sicherheitsmaßnahmen 3.3 Sicherheit beim Arbeiten mit Ozon Mit einer Grundausbildung im Arbeitsschutz werden die Besitzer und Anwender von Ozongeräten ohne Problem diese anwenden können. Diese Ausbildung ist die Basis für die Sicherheit am Arbeitsplatz und sollte solche Themen wie die Zeitschaltuhren an den Geräten, Isolierung der zu behandelnden Räume, korrekte Wartezeit zwischen der Anwendung und dem Wiederbetreten der Räume, die Lüftung mit Frischluft und die Zutrittskontrolle der zu behandelnden Räume beinhalten. Ozonbehandlung bei extrem hohen Konzentrationen für längere Zeit kann zerstörende Effekte auf Pflanzen, einige Gummiprodukte und Metalle haben. Der vernünftige Anwender wird genügend Ozon verwenden, um die Verschmutzungen zu zerstören, aber es nicht übertreiben, um so ungewünschte Nebeneffekte vermeiden CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 19

23 4. Prinzipien der Ozonmessung Ozonmessgeräte werden entweder als Überwachungsgeräte oder als Analytikgeräte eingestuft. Die Analytikgeräte sind hochpräzise Instrumente, die entworfen wurden, um Konzentrationen von 1 ppm bis hinunter zu Teilen pro Milliarde zu messen. Preise für solche Instrumente fangen bei bis an und steigen. Diese Art von Instrument wird für die Forschung und die Überwachung der Luftqualität, wie in Abschnitt erwähnt, verwendet. Sie sind aber nicht für die Anwendung von Sonozairegeräten geeignet. Für die Anwendung von Ozongeräten werden eher die Geräte, die als Überwachungsgeräte bezeichnet werden, verwendet. Bei Anwendung von kleinen Geräten wie dem 115-A, wenn die korrekten Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, ist eine Überwachung aber kaum notwendig. Die richtige Verzögerung, Frischluftzufuhr und abgeriegelte Arbeitszonen schließen das unbefugte Betreten dieser Räume und somit eine Aussetzung zu hoher Ozonkonzentrationen fast aus. Die Besitzer dieser Geräte sollten sich aber der möglichen Optionen bezüglich der möglichen Konzentrationsüberwachung bewusst sein. Dieses Wissen schützt das Unternehmen vor Haftungsrisiken. Die Überwachung von Ozon lässt sich in zwei Kategorien aufteilen: Greifproben und Echt-Zeit- Messung. Greifproben werden durch badges (Abzeichen) oder Röhrchen erhalten. Diese Proben werden an die in den Bereichen Tätigen verteilt und an ihrer Kleidung befestigt. Alternativ können sie in den Bereichen aufgehängt werden, wo Ozon angewendet wird, um die Konzentrationen zu überwachen. Das Siegel auf dem Abzeichen oder Röhrchen wird entfernt, und diese werden dann zwischen 30 Minuten und 8 Stunden der Luft ausgesetzt. Sie haben eine ablesbare Skala, wo durch Farbveränderungen die verschiedenen Konzentrationen abgelesen werden können. Diese Methode hat das Problem von schlechter Genauigkeit und Präzision. Die chemischen Reaktionen, durch die Konzentrationen bestimmt werden, sind von der Temperatur stark abhängig. Niedrige Temperaturen verlangsamen die Reaktion und somit die Zeit, bevor ein Ergebnis erzielt wird. Zu hohe Temperaturen beschleunigen die Reaktion und können zu Verfärbungen führen, auch wenn kein Ozon gegenwärtig ist. Dies kann sogar in ungeöffneten Proben geschehen. Die Interpretation der Probenergebnisse ist oft schwierig. Da die Länge der Farbveränderung die Konzentration bestimmt, muss der Anwender das Ende der Verfärbung erkennen können. Manche Verfärbungen sind aber sehr diffus, mit keinem klar erkennbaren Ende, manche haben auch einen ungleichmäßigen Endpunkt. Bestehen Zweifel, sollte immer der höhere Wert genommen werden. Die zweite Gruppe, Echt-Zeit-Geräte, werden für präzisere Messungen von Ozonkonzentrationen angewendet. Diese Instrumente geben kontinuierlich Werte an, und zwar auf einer Echt-Zeit Basis. Sie können Ozonkonzentrationen von 0,01 ppm bis 15 ppm messen. Der Vorteil der erhöhten Präzision und kontinuierlichen Messungen geht mit einem hohen Preis einher. Auch hier sind erst ab 500 Geräte zu erhalten CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 20

24 Abschnitt 4: Prinzipien der Ozonmessung Es muss aber noch einmal erwähnt werden, dass bei Anwendung kleiner Geräte, wenn Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt und getroffen werden, eine Überwachung kaum notwendig ist CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 21

25 Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon Fragen & Antworten über OZON 1. Frage: Was ist Ozon? Ozon ist eine Form von Sauerstoff, die statt der normalen zwei Sauerstoffatome (O 2 ) wie der Sauerstoff in der Atmosphäre, drei Sauerstoffatome enthält (O 3 ). Es ist ein stark reinigendes, purifizierendes Oxidationsgas. Es reagiert mit organischen Substanzen, um lästige Gerüche und Bakterien zu oxidieren (zerstören). 2. Frage: Warum zerstört Ozon Gerüche? Das dritte Sauerstoffatom ist nur schwach an die anderen beiden gebunden. Es trennt sich deshalb leicht von diesen, um sich mit anderen Substanzen zu kombinieren. Diese Kombination verursacht die Oxidation (Zerstörung) von geruchsverursachenden Substanzen. 3. Frage: Was meinen Sie mit Oxidation? Nennen Sie bitte ein Beispiel. Oxidation ist eine chemische Reaktion, wobei eine Substanz in eine oder mehrere andere Substanz(en) umgewandelt wird. Im menschlichen Körper reagieren Nahrungsmoleküle mit Sauerstoff (O 2 ) und erzeugen so Kohlendioxid (CO 2), Wasser (H 2 O) und Energie/Hitze. Ein weiteres Beispiel ist Rost, welcher durch die Oxidation von Eisen mit Wasser entsteht. 4. Frage: Wie lange ist Ozon schon bekannt? Ozon wurde 1839 vom deutschen Chemiker Schönbein entdeckt. Es wird seit vielen Jahren als Wasserpurifizierer verwendet. Industrielle Anwendungen sind zum Beispiel Geruchskontrolle, Wasserdesinfizierung, Umweltverschmutzungskontrolle, Sterilisation u.v.m. 5. Frage: Wie stellt man Ozon her? Ozon wird kommerziell durch einen elektrischen Prozess hergestellt. In diesem werden zwei Elektroden, durch Luft getrennt, parallel zueinander aufgestellt und mit einem elektrischen Potential durch einen Generator aufgeladen. Die Elektronen, die dieses Potential verursachen, wandern mit hoher Geschwindigkeit von einer Elektrode zur anderen. Durch Kollisionen der Sauerstoffatome mit diesen Elektronen während ihrer Wanderung, die durch ihre hohe Geschwindigkeit viel Energie haben, werden die Sauerstoffatome getrennt. Die einzelnen (O) 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 22

26 Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon verbinden sich dann mit den Diatomen (O 2 ) und bilden so Ozon (O 3 ). Diese Methode wird auch als Arkusentladungsmethode bezeichnet. Ein anderer Weg ist durch ultraviolette Strahlung - wie es in der Natur geschieht. 6. Frage: Ist Ozon gefährlich? Ozon ist ein starker, aggressiver Oxidierer, der organische Substanzen angreift. Unsere Körper sind organisch und Ozon kann zwischen schlechten und guten organischen Substanzen nicht differenzieren. Obwohl es keine durch Ozon verursacht dokumentierten Todesfälle gibt, sollte man Ozon mit Vorsicht und Vernunft anwenden. Chlor ist auch ein Oxidierer, und wir haben es gelernt, damit vorsichtig umzugehen und es richtig anzuwenden. Ozon ist in diesem Fall Chlor gleichzusetzen. 7. Frage: Was sind typische Ozonkonzentrationen, denen man begegnet? 0,005-0,01 ppm: Starke Waldluft 0,03-0,12 ppm Innenstadt 0,003-0,015 ppm Menschliche Geruchsempfindung 0,1 ppm MAK-Wert 1,0 ppm Menschliche Toleranzgrenze 8. Frage: Warum nennen Städte Ozonkonzentrationen, wenn sie von Umweltverschmutzung reden? Wenn Ozonkonzentrationen in diesem Zusammenhang veröffentlicht werden, wird der Eindruck erweckt, dass Ozon etwas Negatives ist. Tatsache ist, Ozon ist nicht Smog. Ultraviolette Strahlung der Sonne erzeugt Ozon, indem diese Sauerstoffatome (O)von Stickstoffdioxid (NO 2 ), welches durch Autoabgase erzeugt wird, abtrennt und diese sich mit Sauerstoff verbinden. Viele Wissenschaftler argumentieren, dass Ozon Positives bewirkt, da es umweltverschmutzende Substanzen oxidiert. Andere argumentieren, dass es ein direkter Indikator für Autoabgaskonzentrationen ist. Beide haben Recht. Ozon kann in hohen Konzentrationen Pflanzen töten und die menschliche Lunge, die Augen und Nase irritieren. Der Unterschied zwischen Αgutem und Αschlechtem Ozon hängt völlig davon ab, wo es gegenwärtig ist und wie es verwendet wird. Wenn es richtig, in einer genau kontrollierten Umgebung, angewendet wird, ist es sicher. 9. Frage: Ist Ozon wie Strahlung? Nein, Ozon emittiert keine penetrierenden Strahlen CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 23

27 Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon 10. Frage: Was passiert mit Ozon, nachdem es seinen Zweck erfüllt hat? Das zusätzliche Sauerstoffatom in Ozon reagiert mit anderen Substanzen und erfährt so eine chemische Reaktion. Die übrigbleibenden zwei Sauerstoffatome stellen normalen atmosphärischen Sauerstoff (O 2 ) dar. 11. Frage: Wie riecht Ozon? Der mit Ozon verbundene charakteristische Geruch kann gleich nach einem Gewitter oder in der Nähe von Fotokopierern, Druckern oder elektrischen Motoren gerochen werden, da alle Ozon generieren. Er wird auch mit dem Geruch frisch gewaschener Bettwäsche verbunden. 12. Frage: Ist es O.K., Ozon einzuatmen? Wir alle atmen Ozon ein, welcher durch die Natur gebildet wird. Wir sollten es aber vermeiden, uns zu hohen Ozonkonzentrationen auszusetzen. 13. Frage: Wie bildet sich Ozon in der Natur? Bäume emittieren Kohlenwasserstoffe als Nebenprodukte der Photosynthese, welche zusammen mit Sonnenlicht Ozon bilden. Die elektrische Entladung in einem Gewitter verursacht auch Ozon. Deshalb riecht die Luft immer so frisch nach einem Gewitter. 14. Frage: Ich habe gehört, dass Ozon verwendet wird, z.b. in Büroräumen, Zuhause und in Krankenhäusern, während Menschen sich dort aufhalten! Das Anwenden von Ozon, während Menschen sich in diesen Räumlichkeiten aufhalten, ist nicht ratsam. Wenn die Ozonkonzentration auf die Menschen nicht wirkt, dann wird sie auch nicht das Geruchsproblem lösen. Es ist einfach nicht gesund, Ozon absichtlich und auf Dauer einzuatmen. Die normale Vorgehensweise ist es, den leeren Raum mit Ozon zu sterilisieren, das Ozon dann zu evakuieren und erst dann wieder Zutritt zu gewähren. Hierdurch werden die Gerüche zerstört, gleichzeitig kommt aber niemand zu Schaden. 15. Frage: Wie lange hält Ozon? Die Haltbarkeit von Ozon ist direkt von der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wetterlage und den reaktiven Substanzen, die gegenwärtig sind, abhängig. Ozon beginnt sich sofort nach seiner 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 24

28 Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon Bildung zu zersetzen, hat aber eine Halbwertzeit von 2 bis 20 Minuten in trockener Luft; nach dieser Zeit bildet es sich in das diatomare Sauerstoff (O 2 ) zurück, sofern es nicht schon mit anderen Substanzen reagiert hat. 16. Frage: Was sind die ersten Symptome, die mit einer erhöhten Exposition von Ozon verbunden sind? Einige physische Symptome von erhöhter Ozonexposition sind: wässrige Augen, Atemschwierigkeit, besonders während körperlicher Anstrengung, oder Nasenirritationen. 17. Frage: Schadet Ozon Hauspflanzen? Es zerstört Gummibäume und empfindliche Hauspflanzen, wenn sehr hohe Dosierungen angewendet werden. 18. Frage: Ab welcher Konzentration kann der Mensch Ozon riechen? Die Konzentration hängt von der Sensibilität der jeweiligen Person ab. Durchschnittlich aber kann man es ab 0,003-0,015 ppm riechen. Ozongeruch wird bei 1,0 ppm unerträglich, weit eher als eine toxische Höhe erreicht wird. 19. Frage: Beschädigt Ozon meine Möbel oder Textilien in meinem Haus, Boot oder Auto? In hunderten von Anwendungssituationen hatten wir bisher kein Problem. 20. Frage: Kann ich meine Haustiere im Haus lassen, während ein Sonozaire Gerät verwendet wird? Nein. Da das durchschnittliche Haustier kleiner als der Mensch ist, ist seine Toleranz auch entsprechend geringer. 21. Frage: Wie vergleicht sich Ozon mit Chlor? Chlor wird als Oxidierer z.b. in Trinkwasser verwendet. Es hinterlässt aber einen chemischen Geschmack und Geruchsrückstände, wogegen Ozon sich in normalen Sauerstoff zurückverwandelt, also rückstandsfrei bleibt. Ozon ist außerdem um ein Vielfaches stärker als 2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 25

29 Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon Chlor. 22. Frage: Hätte Ozon die berühmte ΑLegionärskrankheit von 1976", welche 29 Messebesucher durch Bakterien, die durch das Hausluftsystem verbreitet wurden, tötete, verhindern können? Die Legionärskrankheit bildete den Ursprung für die Bezeichnung ΑSick Building Syndrom oder ΑKrankes Gebäude Syndrom. Ja, Ozon hätte die Luftkanäle sterilisieren können und so die Legionärskrankheit verhindern können. 23. Frage: Kann Ozon ein krankes Gebäude heilen? Ja, ein krankes Gebäude wird durch abgedichtete Gebäude, wo zu wenig Luft zirkuliert, verursacht. Gerüche, Bakterien, Formaldehyd, Pestizide, Rauch und Kohlenmonoxid bauen sich auf und verursachen eine Gesundheitsgefährdung. Ozon oxidiert die Gründe für ein krankes Gebäude. 24. Frage: Gibt es Todesfälle, die durch Ozon verursacht wurden? Es gibt bis heute keine Dokumentation, die dies belegt. 25. Frage: Verwendet die Industrie Ozon, um Umweltverschmutzungen zu verhindern? Einige Industrieanlagen behandeln ihre Emissionen mit Ozon. Fiberglasfabriken, Farbfabriken, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und die Petroleumindustrie verwenden alle in gewissem Maße Ozon. Es wird auch für die Kontrolle des Alterns von Käse und für das Verhindern von Lebensmittelverderb verwendet. 26. Frage: Könnten wir ein Sonozairegerät in ein schimmeliges, rauchiges Zimmer stellen und es sterilisieren? Ja. Die Gerüche werden permanent entfernt und der Schimmel abgetötet, vorausgesetzt, die Gerüche werden nicht wieder erneut in dem Zimmer produziert CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 26