Ökologisch chemische Bewertung des Kältemittels Ammoniak [1]

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1 Ökologisch chemische Bewertung des Kältemittels Ammoniak [1] Ammoniak ist ein umweltneutrales Kältemittel mit guten globalen und mit weniger guten lokal wirkenden Umwelteigenschaften. Deshalb richtet sich die Vorsorge zum umweltgerechten Umgang mit diesem bewährten Kältemittel vor allem an den Betreiber vor Ort. Die durch den Betrieb einer Kälteanlage verursachten ökologischen Wirkungen hängen jedoch nicht nur allein vom Arbeitsmedium ab, sondern auch von der Energieeffizienz der Gesamtanlage, von der Dimensionierung der Anlagenteile (Temperaturdifferenzen, Druckabfälle), ggf. von der Wahl der Kälteträgerflüssigkeit, von der Lebensdauer und dem aktuellen Wartungszustand (Sauberkeit der Wärmeübertragerflächen, Dichtheit der Anlagenkomponenten und ihren Verbindungen). 1. Umwelteigenschaften Ammoniak hat weder ein Treibhauspotential noch ein Ozonzerstörungspotential. Ammoniak hat in freier Atmosphäre die Dichte von etwa 250 C heißer Luft und damit einen dauerhaften Auftrieb. Es läßt sich leicht über Dach ableiten. Andererseits kann Ammoniak auf Grund starker Affinität zu Wasser bei relativ hoher Luftfeuchte weiße Bodennebel bilden. Sofern Ammoniak nicht in zu hohen Konzentrationen auftritt, wird es als natürlicher Stoff in der Natur problemlos abgebaut. Gefahr besteht dann, wenn geringe Verdünnung vorliegt oder die Neutralisation zu langsam erfolgt.

2 Ammoniak ist als Kältemittel der Gruppe 2b (toxisch und entflammbar) eingestuft. Gemäß Gefahrstoffverordnung (Anhang VI) ist Ammoniak als gefährlicher Stoff und als giftig eingestuft (Gefahrensymbol "T", Gefahrenbezeichnung "giftig"). Ammoniak ist ohne kanzerogene Wirkung und bei Testsystemen nicht mutagen. Durch seine starke Affinität zu Wasser wirkt Ammoniak stark ätzend auf Haut, Augen und Schleimhäute. Ammoniak hat einen stechenden Geruch und daher eine sehr gute Eigenwarnwirkung weit unterhalb des MAK-Wertes (50Vol.ppm). Konzentrationen in der Luft über 1000Vol.ppm führen zu gesundheitlichen Gefährdungen. Trotz vorhandener Toxizität und Brennbarkeit wird Ammoniak wegen seiner guten thermodynamischen Eigenschaften seit 120 Jahren eingesetzt. Es hat sich bei sorgfältigem Umgang als sicher erwiesen. Die Brennbarkeit ist zu relativieren. Die Zündgrenze liegt sehr hoch. Der Zündbereich ist sehr eingeschränkt. Die Zündenergie ist 50 mal höher als bei Erdgas. Ohne Stützflamme brennt Ammoniak nicht selbständig weiter. 2. Emissions- und Immissionsgrenzwert Ammoniak ist ein in der Natur vorkommender Stoff. In der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) ist Ammoniak nicht aufgeführt. Zum Emissionsgrenzwert Ammoniak in Luft werden die Werte anorganischer Gase der Klasse III empfohlen: max. Emissionskonzentration 30 mg/m 3 (Massenstrom > 0,3 kg/h). Als maximale Immissionskonzentration (MIK-Wert) gilt für Ammoniak in Luft die Empfehlung 2 mg/m 3 über 30 Minuten, 1 mg/m 3 über 24 Stunden und 0,5 mg/m 3 über ein Jahr (Mittelwerte bezogen auf 20 C und 1,013 bar).

3 3. Wassergefährdung Ammoniak wirkt in wäßriger Lösung toxisch (alkalische Reaktion). Es ist in die Wassergefährdungsklasse WGK 2 (Kenn-Nr.211) eingestuft. Ammoniak ist stark gewässertoxisch; bereits in sehr kleinen Konzentrationen wirkt es insbesondere auf die in einem Gewässer vorhandene Tierwelt giftig. Da es aber innerhalb von Minuten bis Stunden in unschädliche Produkte verwandelt wird, bleibt die Schadwirkung sehr begrenzt. Ammoniak unterliegt dem Wasser- und Abfallrecht. Danach müssen Ammoniakanlagen gemäß 19 WHG (Wasserhaushaltsgesetz) dicht, standsicher und gegen zu erwartende Einflüsse (mechanisch, thermisch und chemisch) hinreichend widerstandsfähig sein, Undichtheiten müssen schnell und zuverlässig erkennbar sein, austretendes Ammoniak muß zurückgehalten und verwertet oder ordnungsgemäß entsorgt werden. Ammoniak als wassergefährdender Stoff und Mischungen mit Ammoniak dürfen nicht in die Kanalisation, in Oberflächengewässer oder ins Grundwasser gelangen, wenn diese nicht so behandelt sind, daß eine Gefährdung ausgeschlossen ist. In Wasser gelöstes Ammoniak kann neutralisiert werden (z. B. mit Säure). Im Rahmen der Dichtheitsprüfung des Kältekreislaufes sind auch Kalt- und Kühlwasser auf mögliche Kontamination zu untersuchen. 4. Entsorgung Entsorgung heißt gefahrlose Beseitigung von Ammoniak und Ammoniak-kontaminierten Stoffen unter Berücksichtigung ökologischer Belange. Die Entsorgung sollte nur dann erfolgen, wenn die bessere Lösung, das vollständige Recycling, nicht möglich ist. In der Betriebsanweisung, die Überwachungs-, Instandhaltungs- und Alarmplan enthalten muß, sind auch Kontrolle und Entsorgung von mit Ammoniak kontaminierten Flüssigkeiten zu regeln.

4 Gemäß Abfallbestimmungsverordnung bzw. Reststoffbestimmungsverordnung 1, Abs. 1 und Abfallgesetz 2, Abs. 2, gilt folgende Einstufung: Ammoniaklösung Abfallschlüssel Kältemaschinenöle Abfallschlüssel Ethylenglykol (org.kälteträger) Abfallschlüssel anorganische Kühlsolen Abfallschlüssel gefaßte Gase in Stahlflaschen Abfallschlüssel Die durchgeführte ordnungsgemäße Entsorgung, z.b. im Recyclingbehälter, ist mit Begleitscheinen ( 14 AbfRestÜberwV) nachzuweisen und in ein Nachweisbuch einzuheften. Altöl aus Ammoniakanlagen darf nach Ausdampfen des Ammoniaks bei erhöhter Temperatur gemäß Altölverordnung 2, Abs. 2 als mineralisches Maschinenöl aufbereitet werden, wenn nach 5 der Altölverordnung die Grenzwerte der Ölproben- Untersuchung eingehalten werden (ammoniaklösliche Öle, z.b. PAG-Öle, müssen gesondert entsorgt werden). Altöle aus Ammoniakanlagen müssen getrennt von anderen Altölen oder Abfällen in gekennzeichneten Behältern gesammelt und transportiert werden. Während die Abfallschlüsselzahl insgesamt für Kältemaschinenöle gilt, die aus Kühlgeräten, Kälte- und Klimaanlagen entnommen werden, muß darauf hingewiesen werden, daß Öle aus Kälteanlagen, die mit halogenierten Kohlenwasserstoffen betrieben wurden (z. B. R12, R22, R502 usw.) als Sonderabfall entsorgt werden müssen. Dem trägt auch der EG-Abfallkatalog, der durch Rechtsverordnung am in Kraft gesetzt wurde und der ab gilt, durch folgende Eingruppierung Rechnung: Schlüssel-Zahl Kontaminierung durch chlorierte Stoffe nichtchlorierte Stoffe andere Stoffe

5 5. Praktische Hinweise Aus der Betreiberpraxis von Ammoniakkälteanlagen ergeben sich Entsorgungsaufgaben im Reparatur- oder Havariefall, die in Übereinstimmung mit den gesetzlichen Bestimmungen (Wasserhaushaltsgesetz, Bundesimmissions-schutzgesetz und deren Verordnungen zur Durchführung, Abfallgesetz, Wasser-abgabengesetz, Chemikaliengesetz), den gültigen Verordnungen (im wesentlichen Altölverordnung, Reststoffbestimmungsverordnung, Abfall- und Reststoffüber-wachungsverordnung), den Verwaltungsvorschriften (im wesentlichen Katalog der wassergefährdenden Stoffe, Abwasserverwaltungsvorschrift, Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft), den Unfallverhütungsvorschriften ( VBG 20 ) und den Technischen Regeln für Gefahrstoffe stehen müssen. Aus diesem Regelwerk leitet sich die Notwendigkeit der ordnungsgemäßen und umweltgerechten Entsorgung der folgenden Ammoniak-kontaminierten Stoffe ab: Ammoniak mit anteiligem Gehalt an Kältemaschinenöl Kältemaschinenöl mit Ammoniak Ammoniakwasser als Löschwasser oder aus Ammoniak-Wäscher (Luftwäscher) Ammoniak-kontaminierte organische Kälteträger oder anorganische Kühlsolen mit Ammoniakdampf belastete Raumluft ohne Wasseranwendung. 6. Treibhausbelastung durch den Betrieb einer Kälteanlage (TEWI- Betrachtung) Der TEWI-Wert (Total Equivalent Warming Impact) ist die während der Lebenszeit einer Kälteanlage einschließlich der Verschrottung anfallende in die Atmosphäre emitierte äquivalente Masse Kohlendioxid. Dabei werden das direkte Treibhauspotential (gesamte Emission von Kältemittel - Leckagen beim Betreiben, bei Wartungsarbeiten und bei der Entsorgung mit dem Treibhauspotential des

6 eingesetzten Kältemittels multipliziert und in kg CO 2 ausgedrückt) und das indirekte Treibhauspotential (aus dem Energieverbrauch der Kälteanlage und dem Konversionsfaktor zur Energieerzeugung errechnet) addiert. Die sehr guten thermodynamischen Eigenschaften von Ammoniak und ein nicht vorhandener direkter Treibhauseffekt führen bei Ammoniakanlagen im Vergleich zu anderen Kältemitteln zu einer günstigeren TEWI-Bilanz. [2] Literatur: [1] Der Beitrag stützt sich auf den Bericht zum AiF-Forschungsvorhaben Nr. 9404B: Sicherheit von Ammoniak-Kälteanlagen Herausgeber: Forschungsrat Kältetechnik e. V. [2] eurammon-information Nr. 4 / Juli 1996: Die Bewertung des umweltfreundlichen Kältemittels Ammoniak nach dem TEWI-Konzept Herausgegeben von eurammon Postfach D Frankfurt Telefon Fax Karin.Jahn@Vdma.org