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Lehmbaustoffe, einschließlich Lehm aus dem historischen Baubestand, bieten ein hohes Potenzial für ihre Wiederverwendbarkeit und die Schonung natürlicher Ressourcen. Zur Bewertung des Wiederverwendungspotenzials gibt es bisher nur wenige Studien hinsichtlich der Schadstoffbelastung und der Anreicherung von Salzen in Gebäuden aus dem historischen Bestand. Tonminerale, die in Lehmbaustoffen als Bindemittel fungieren, können auch Schadstoffe binden. Die Region Mitteldeutschland ist geprägt durch jahrzehntelange Einwirkung erheblicher Schadstoffemissionen aus der Chemie- und Braunkohleindustrie. Auch durch spezifische Nutzungen akkumulierte Schadstoffe oder aus aufsteigender Feuchte angereicherte bauschädliche Salze können einer Wiederverwendung entgegenstehen.
Ziel des Projektes im Rahmen der WIR!-Initiative GOLEHM ist die Überprüfung der Wiederverwendbarkeit von Lehmbaustoffen aus historischen Bauten hinsichtlich der Umwelt- und Nutzerverträglichkeit. Dafür wurden exemplarisch Wellerlehmgebäude aus dem historischen Bestand mit einer potenziellen Salz-, Schadstoff- oder mikrobiologischen Belastung beprobt und anhand von Wandprofilen in unterschiedlichen Höhen untersucht. Referenzproben zur Ermittlung einer regional möglichen geogenen Hintergrundbelastung der ursprünglichen Ausgangsmaterialien für die Lehmbaustoffe wurden bei Verfügbarkeit berücksichtigt. Um die Eignung für die Nutzung in Innenräumen zu bewerten, wurde der mögliche Übergang von flüchtigen organischen Verbindungen in die Luft mit Hilfe von Emissionsprüfkammern analysiert.
Die Vorstudie ergab anhand der gezielt ausgewählten Objekte, dass selbst in der unmittelbaren Umgebung ehemaliger Industrieregionen wie Bitterfeld-Wolfen keine bedenklichen Anreicherungen von Schadstoffen in Lehmbaustoffen nachgewiesen werden können, die einer Wiederverwertung der Baustoffe entgegenstehen. Nur in einem Fall gab es eine nutzungsbedingte, oberflächliche Anreicherung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) durch extreme Einwirkung von Rauchgasen (Schwarzküche), die vor einem Rückbau gut erkennbar und separierbar wäre. Bei einigen beprobten Objekten wurden teilweise erhöhte Schwermetallgehalte detektiert, welche durch Hintergrundgehalte des verwendeten Baulehms zu erklären sind.
Es wurden keine leicht flüchtigen Stoffe in bedeutendem Ausmaß identifiziert, so dass gesundheitsschädliche Einflüsse auf die Innenraumluft nicht zu erwarten sind. An den beprobten Wellerlehmwänden konnten keine deutlich sichtbaren Bauschäden ausgemacht werden. Dennoch wurden bauschädliche Salze teilweise in Gehalten über den Grenzwerten für Lehmbaustoffe gefunden, die sich im Inneren der Wände aufkonzentriert hatten. Da Grenzwerte für Wellerlehm nicht reguliert sind, wurden Festlegungen aus den Normen für Lehmbaustoffe (DIN 18945 bis 18947) herangezogen. Schlussfolgerungen und praktische Empfehlungen für die Wiederverwertung wurden nach zukünftigen Nutzungskategorien abgeleitet.
Die Machbarkeit des erneuten Einsatzes von Lehmbaustoffen aus dem historischen Gebäudebestand hat sich anhand der untersuchten Beispielobjekte bestätigt. Durch die Ergebnisse kann ein wesentlicher Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen und zu einer nachhaltigen und geschlossenen Kreislaufwirtschaft geleistet werden.
The ISO 16000-6 standard describes a method for the determination of volatile organic compounds (VOCs) in indoor and test chamber air by sorbent-based active sampling, thermal desorption and gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS). It also gives directions to adapt this methodology to very volatile organic compounds (VVOCs). Indeed, toxicologically based guideline values are being implemented for these compounds and it becomes necessary to measure them. But a comprehensive and robust measurement method is lacking. This work highlights the points that still need to be explored towards the standardisation of a suitable procedure: investigations on sorbent combinations, the suitability of chromatography columns and the use of gaseous standards are required. The biggest challenge remains in the fact that strong sorbents adsorb water together with VVOCs. Water may impair the analysis and the optimal approach to eliminate it is still to be found and integrated into the sampling strategy.
The ISO 16000-6 standard gives directions to adapt the analysis of volatile organic compounds (VOCs) in indoor and test chamber air to very volatile organic compounds (VVOCs). The same techniques with sorbent-based active sampling, thermal desorption and gas chromatography coupled with mass spectrometry (TD-GC/MS) should be used. However, VVOCs require gaseous standards, an adapted GC column and a reliable sampling adsorbent. This work presents experimental results to tackle those three experimental gaps. A stable standard gas mixture containing 47 VVOCs, 13 VOCs and an internal standard was successfully generated. It was employed to study the suitability of seven types of chromatography columns. The use of PLOT (Porous Layer Open Tubular) columns such as PoraBOND Q is well suitable for VVOC analysis. The recoveries of the 60 analytes on a total of 16 adsorbents and their combinations were determined: A combination of the graphitized carbon black Carbograph 5TD 40/60 and the carbon molecular sieve CarbosieveTM SII showed great recoveries for all analytes. Carbon molecular sieves adsorb water which can impair the analysis. A dry purge of the multi-sorbent in the sampling direction led to a complete water removal and promising recoveries of the analytes.
Die vorgestellte Studie, die ihm Rahmen des EU finanzierten Forschungsvorhaben H-House entstanden ist schafft eine breite wissenschaftliche Basis für das Bauen mit reduzierter bzw. ohne mechanische Lüftung. Sie geht davon aus, dass es ressourcenschonendere Lösungsansätze gibt, die nicht nur die Anforderungen an die oben aufgeführten Aspekte erfüllen, sondern auch zu einer ganzheitlich verbesserten Wohngesundheit beitragen. Es soll nachgewiesen werden, dass sich durch den Einsatz von emissionsarmen, klimasteuernden Naturbaustoffen in Verbindung mit einer dampfdiffusionsoffenen Gebäudehülle und einem angemessenen Glasanteil, eine stabile Raumluftfeuchte und ein gesundes Raumklima in Wohngebäuden einstellen lässt.
Volatile Organic Compounds (VOC) are ubiquitous in the indoor air, since they emit from materials used indoors. Investigations of these materials are mostly carried out in test chambers under controlled climatic conditions. Quality control of these test chamber measurements is important but there is a lack of commercially available homogenous reference materials as required for round robin tests or quality assurance of laboratories. The approach of the present study is the impregnation of a supporting material with VOC, which are reproducibly released in measurable chamber air concentrations under standardised test conditions. A polymer made of Thermoplastic Polyurethane (TPU) was chosen as carrier material. It was impregnated with the VOC trimethyl pentanediol isobutyrat (texanol).
In this work, we use a gas sensor system consisting of a commercially available gas sensor in temperature cycled operation. It is trained with an extensive gas profile for detection and quantification of hazardous volatile organic compounds (VOC) in the ppb range independent of a varying background of other, less harmful VOCs and inorganic interfering gases like humidity or hydrogen. This training was then validated using a different gas mixture generation apparatus at an independent lab providing analytical methods as reference. While the varying background impedes selective detection of benzene and naphthalene at the low concentrations supplied, both formaldehyde and total VOC can well be quantified, after calibration transfer, by models trained with data from one system and evaluated with data from the other system. The lowest achievable root mean squared errors of prediction were 49 ppb for formaldehyde (in a concentration range of 20–200 ppb) and 150 μg/m³ (in a concentration range of 25–450 μg/m³) for total VOC. The latter uncertainty improves to 13 μg/m³ with a more confined model range of 220–320 μg/m³. The data from the second lab indicate an interfering gas which cannot be detected analytically but strongly influences the sensor signal. This demonstrates the need to take into account all sensor relevant gases, like, e.g., hydrogen and carbon monoxide, in analytical reference measurements.
Multi residential buildings, developed as highly energy-efficient and airtight are nowadays often fitted with mechanical Ventilation Systems as a way to overcome shortcomings and even defects tinked to indoor climate. The presented study investigates the potential of low-emitting. natural building materials with hygroscopic properties to contribute to a healthy and comfortable indoor environment, while reducing the need for mechanical Ventilation.
A selection of natural building materials suitable for application as internal partition walls has been investigated with regards to their water vapour adsorption capacity.
Special emphasis was placed on the investigation of modified earth plasters as well as wood-based materials, used as wall lining to provide increased adsorption capacities.
In addition, tests on materials emissions (formaldehyde, VOCs, SVOCs and radon) as well as adsorption tests of airborne pollutants have been conducted in specially-designed fest chambers. All tests were performed at either the material or the component tevel.
Overall results to date suggest that natural materials contribute to an improved indoor environment quality through an increased moisture-buffering capacity, low emissions and the potential to adsorb airborne pollutants, therefore reducing the need for mechanical Ventilation.
Referenzmaterialien zur Qualitätssicherung von Emissionsprüfungen - Aktueller Stand und Ausblick
(2017)
Aus alltäglichen Produkten, wie Baumaterialien oder Möbeln können flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittieren. Eine gesunde Innenraumluftqualität kann daher durch Produktkontrolle und Auswahl emissionsarmer Produkte erreicht werden. Untersuchungen von Materialemissionen werden in der Regel in sogenannten Emissionsprüfkammern unter kontrollierten, innenraumähnlichen Bedingungen durchgeführt. Zur Sicherung der Zuverlässigkeit solcher Prüfungen müssen Prüflaboratorien Qualitätssicherungs- und -kontrollmaßnahmen implementieren. Zur Überprüfung der Emissionsprüfkammermethode werden Referenzmaterialien, die in ihren Eigenschaften konstant sind und sich wie reale Prüfstücke verhalten, benötigt. Sie sind derzeit aber kommerziell nicht erhältlich.
