Inhalt. Winterdienst. Winterdienst. Gegenwart und Zukunft. Matthias Durst. Bozen, 26. Mai 2010

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1 Winterdienst Gegenwart und Zukunft Vorteile durch den Einsatz von Calciumchlorid im Winterdienst Matthias Durst Bozen, 26. Mai Inhalt Vorstellung Zirax GmbH (Solith) Eigenschaften Calciumchlorid Einsatzmöglichkeiten Calciumchlorid Ökologische Aspekte 2 1

2 Vorstellung Solith/Zirax Entwicklung Matthias Durst, Geschäftsführer Zirax GmbH Zirax GmbH ist aus Solith hervorgegangen Solith wurde 2003 gegründet Firmensitz ist Wien Produktion von Calciumchloridlösung (Solith-Fertigsole) in Ebensee Solith ist seit 2008 Teil der Zirax Gruppe und heißt seit Herbst 2009 Zirax Gmbh 3 Vorstellung Solith/Zirax Wer ist die Zirax-Gruppe? Zirax ist ein mittelständisches, international operierendes Unternehmen Firmensitz ist London weitere Standorte in Russland, Italien größter Hersteller von hochreinem Calciumchlorid in Europa und Asien Produktionsstandorte in Russland, Italien und Österreich Produktionskapazität ca to p.a. Büros in London, Moskau, Volgograd, Wien und Ebensee 4 2

3 Vorstellung Solith/Zirax Produktionsstandorte Volgograd seit 2003: - Calciumchlorid 94-98% - Calciumchlorid flüssig - IceMelt 3 in 1 Rosignano seit 2008: - Calciumchlorid 94-98% Ebensee seit 2003: - Calciumchlorid flüssig (seit 2006 hochrein) - Vertrieb und Europa-Zentrale für De-icing - Products 5 Eigenschaften Calciumchlorid Herstellung / Formen Herstellung: - aus Abwasser von chemischen Prozessen - aus synthetisch reiner Salzsäure und Kalk wichtig für die Reinheit (siehe auch ökologische Aspekte) Handelsübliche Formen: flüssig zwischen 23 und 34% Schuppen 77-80% Pellets 94-98% Pulver 95-98% 6 3

4 Eigenschaften Calciumchlorid Verwendung Öl und Gasförderung Staubbindung Luftentfeuchtung Lebensmittel (E509) Industrielle Prozesse Winterdienst 7 Eigenschaften Calciumchlorid Relevante Eigenschaften im Winterdienst exotherm (entwickelt Wärme) beim Auflösen schneller löslich als Salz hygroskopisch (zieht Feuchtigkeit an) Gefrierpunkt der Lösung bei - 55 Celsius Vergleich: NaCl

5 Eigenschaften Calciumchlorid Alternative oder Zusatz? Nachfolgend werden anhand der Eigenschaften Beispiele für Einsatzmöglichkeiten bei direkter Ausbringung, sowie im Rahmen von Streumittel-Mischung gebracht. 9 Direktes Streuen Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Trocken: schnelle Wirkung Auftauwirkung bis - 30 langanhaltende Wirkung (gut für Anti-icing) aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften CaCl2 entwickelt Wärme (exotherme Reaktion) daher sehr gute Wirkung beim Streuen bei vorhandenem Glatteis (De-icing) das Korn sinkt in die Eis/Schneedecke ein es bricht das Eis (undercutting-effect) 10 5

6 Ice-Penetration Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten wichtig vor allem beim Streuen auf schon vorhandene Eisglätte Eindringtiefe unterschiedlicher Taustoffe bei -6,7 C nach MCELROY 11 Direktes Streuen Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Flüssig 20-25% (Empfehlung Zirax 23%ige Lösung): ideal im Präventiv-Streuen (Anti-Icing) ermöglicht extrem niedrige Chlorid-Ausbringungswerte (z.b. 10g = 2,3g CaCl2 pro m²) ideal im städtischen Bereich auch zur (Fein)Staubreduktion NEU: flüssige Ausbringung der noch warmen Lösung 12 6

7 Streumischungen Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Zumischung zu Splitt Zumischung zu Salz: - einfache Zumischung am Streuer - industriell gemischte Streumittel - FS 30 Feuchtsalzstreuung mit CaCl2-Lösung die Tauleistung von Salz hat, speziell bei Temperaturen knapp unter Null Grad ist hervorragend 13 Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Tauleistung wichtig vor allem beim Streuen bei Schneefall 14 NaCl 0,8-1,0 12 NaCl 3,15-4, %ige NaCl-Lösung 20%ige MgCl2-Lösung 18-20%ige CaCl2-Lösung CaCl2 Handelsw are (79%) Tauleistung [g Eis/g Taustoff] Eisplattentemperatur [ C] -2 Tauleistungen von verschiedenen Chloriden mit unterschiedlichen Korngrößen und als Lösungen, gemessen mit dem Inzeller Eisplattenverfahren nach einer Einwirkdauer von 10 min, Quelle: BADELT

8 Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Tauleistung wichtig vor allem beim Streuen bei Schneefall Tauleistung unterschiedlicher Taustoffe bei -6,7 C nach MCELROY 15 Calciumchlorid in Zirax IceMelt 3 Wirkungsweise De-icing das im Korn enthaltene CaCl2 entwickelt Wärme (exotherme Reaktion) das Korn sinkt in die Eis/Schneedecke ein das NaCl kann seine Wirkung optimal entfalten (Senkung des Gefrierpunktes der Lösung) Ice Penetration, mm NaCl СaCl2 IceMelt Contact time, minutes Ice Penetration Comparison -7 С 16 8

9 Calciumchlorid in Zirax IceMelt 3 Wirkungsweise Anti-icing Insbesonders, wenn FS30 nicht möglich ist (aufgrund fehlender Geräte/Infrastruktur): Das im Korn enthaltene CaCl2 kann aus der Luft Feuchtigkeit absorbieren, somit werden Verwehverluste reduziert. Das verbleibende NaCl kann seine Wirkung (Tauleistung) besser entfalten. Das CaCl2 hält die Feuchtigkeit länger auf der Straße (hygroskopisch). 17 Calciumchlorid in Zirax IceMelt 3 Allgemeine Vorteile Hohe Reinheit: besteht aus ausschließlich Siedesalz, hochreinem CaCl2 und einem umweltverträglichen Rostschutz-Inhibitor (5kg pro Tonne) reduziert die Korrosion um ca. 40% Einsatztemperaturen bis minus 20 (immer auf der si cheren Seite!) schnellere Wirkung als NaCl alleine weniger Verbrauch (bis minus 50% im Vergleich zu NaCl) längere Wirkung und ermöglicht damit eine Reduzierung der Streuintervalle 18 9

10 Calciumchlorid: Einsatzmöglichkeiten Feuchtsalzstreuung FS30 Mischung von NaCl 70% mit CaCl2-Lösung 30% erstmalig im Autobahnbereich in den 80er Jahren NaCl dient als wirtschaftlicher und effizienter Basisstreustoff CaCl2-Lösung bringt zusätzlichen Nutzen im Vergleich zu FS30 mit NaCl-Sole: - Befeuchtung zur Vermeidung von Streuverlusten - Schnellere Auftauwirkung am Beginn des Streuens - Längere Wirkung durch die hygroskopischen Eigenschaften - Auftauwirkung bei tieferen Temperaturen - erhöht den ph-wert der Lösung auf der Straße (gut für Umwelt/Rostschutz) Die positiven Eigenschaften ermöglichen eine deutliche Reduktion der Gesamtstreumenge im Vergleich zu NaCl + NaCl-Sole: z.b. Präventivstreuung mit nur 5g / m² statt 10g / m² In Entwicklung: Solith-Fertigsole CR: gebrauchsfertig mit zusätzlicher Rostschutzfunktion 19 Calciumchlorid: Zusatz oder Alternative zu Salz? Zusammenfassung Einsatztemperaturen bis minus 20 (immer auf der si cheren Seite!) schnellere Wirkung als NaCl alleine längere Wirkung und ermöglicht damit eine Reduzierung der Streuintervalle die Feuchtigkeit läßt das NaCl optimal Wirken (NaCl benötigt Wasser, um zur Wirkung zu kommen) weniger Verbrauch (bis minus 50% im Vergleich zu NaCl mit NaCl-Sole) CaCl2 ist der ideale Zusatz für die übliche FS30-Salzstreuung oder Streumittel-Mischungen Bei Extremsituationen sind Pellets das beste und stärkste Mittel am Markt positiver Effekt auf Umwelt (Fahrbahn, Bauwerke, Fahrzeuge aber auch Pflanzen) 20 10

11 Ausgangslage: Ökologische Aspekte Chlorid und die Umwelt Chloride sind im allgemeinen schädlich für Pflanzen der negative Effekt ist idr am stärksten bei Blättern einige Pflanzen sind besonders chloridempfindlich (vermeiden im Straßenbereich) Chloride sind weiters schädlich für Bauwerke, Beton, Fahrzeuge, etc., insbesonders wenn die Chloridlösung sauer ist (ph-wert <7) es sollte daher immer so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig verwendet werden 21 Ausgangslage: Ökologische Aspekte Salz ist schlecht für die Umwelt, aber Salz ist trotzdem ein natürlich vorkommender Stoff der gut verfügbar ist Die Ausbringung/Produktion/Transport von Millionen von Tonnen der alternativen Stoffe im Winterdienst kann unabsehbare Folgen für unsere Umwelt haben, denn: die Öko-Bilanz der Herstellung müssen ebenfalls berücksichtigt werden Chloride sind im Wasserkreislauf in gewissen Maße tolerierbar und kommen im Idealfall über den Wasserkreislauf wieder ins Meer Chloride verbrauchen keinen Sauerstoff im Wasser, so wie das bei biologisch abbaubaren Produkte idr der Fall ist Daher wie eingangs erwähnt: die möglichst geringe Ausbringung von Salz sollte das Ziel sein! Weiters ist auch die Reinheit der Produkte von entscheidender Bedeutung (Abfallbasierte oder verschmutzte Produkte, können Eisen, Blei und andere besonders schädliche Stoffe enthalten) 22 11

12 Ausgangslage: Ökologische Aspekte CaCl2 vs. NaCl Calciumchlorid = CaCl2 hat im Gegensatz zu NaCl 2 Chloride und ist daher stärker in der Wirkung sowohl beim Auftauen, als auch für die Umwelt. Das muß sich natürlich in der Ausbringungsrate niederschlagen Calcium ist ein häufiger/wertvoller Baustein der Natur und im Vergleich zu Natrium für Pflanzenwachstum sogar fördernd Natrium führt zu einer erschwerten Wasseraufnahme durch die Wurzeln, Calcium kann diesem Effekt positiv entgegenwirken Calciumchlorid ist in seiner natürlichen Form flüssig und führt daher nicht zur Verhärtung/Versalzung der Böden Calciumchloridlauge erhöht den ph-wert der ausgebrachten Lösung. Dies hat Vorteile bei der Korrosion und sollte den sauren Effekt von NaCl im Zusammenspiel mit Niederschlagswasser im Boden zumindest teilweise aufheben (bisher nur Annahme) 23 Ausgangslage Bewertung der Erkenntnislage der bisherigen Forschungen es wurde nur das Material 1:1 verglichen und nicht mit realistischen FS30-Streumischungen, die auf der Straße mittlerweile weit verbreitet sind getestet. es wurde kein Niederschlagswasser (sauer) als Zusatz verwendet und der ph-wert im Boden daher nicht (korrekt) untersucht (zumindest nach unserem Wissenstand) die Studien sind vorwiegend aus den 80er Jahren -> Grund genug für uns und das Institut - unter neuen Parametern eine neue Untersuchung durchzuführen 24 12

13 Forschungsarbeit Auswirkungen von drei unterschiedlichen Streumischungen auf Pflanzen und Boden Studie in Zusammenarbeit mit der naturwissenschaftlichen Universität in Salzburg, Abteilung Institut für Ökologie, Prof. Dr. Thomas Peer Einsatz von praxisrelevanten FS30 Streumischungen, sowie einem neuen Produkt: - FS30: 70% NaCl + 30% 23%ige NaCl-Sole - FS30: 70% NaCl + 30% 23%ige CaCl2-Sole - IceMelt 3in1 (NaCl+CaCl2+Korrosionsschutz) Gewächshausversuch mit zwei versch. Pflanzen- und drei versch. Bodenarten Ziel ist die Untersuchung der Auswirkung auf das Bodengefüge und die Pflanzen, auch unter Berücksichtigung des ph-werts 25 Der aktuelle Versuch Vorbereitung Auswahl der Pflanzen (Hornklee, Welsches Weidelgras) und Bodenarten (Einheitserde, sandige Erde, lehmige Erde) im November : Ansetzen der Keimlinge Herstellen der Medien durch Zusatz von Niederschlagswasser (um einen realistischen ph-wert zu haben, da Schnee/Regen ph ca. 5) : Erstmalige Behandlung mit den Lösungen 26 13

14 Ausblick / Forschung Bereits während des Wachstums sind deutliche Verfärbungen zu sehen, welche auf Chlorideinfluss hinweisen. Abb. 1.: Hornklee mit Wasser behandelt ( ) Abb. 2.: Hornklee mit Salzlösung behandelt ( ) 27 Forschung Weitere Vorgehensweise Abernten und 4-wöchige Trocknung Nach der Trocknung Herstellung der Medien für die Analyse Untersuchung im Atomabsorptionsspektrometer, welche Konzentration unterschiedliche Stoffe wie Ca, Na, Mg und K ermittelt Bestimmung des Chloridgehalts mit sensitiver Cl.- Elektrode ph-messung in den Böden Endergebnisse im Sommer Interessierten können wir die Ergebnisse gerne zukommen lassen 28 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Matthias Durst Geschäftsführer Zirax Gmbh Ebensee, Oberösterreich +43 (0) Vertretung in Italien: INNOVA SRL, Bolzano Ansprechpartner Hr. Ivo Negra 29 15