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Zur Toxizität von Brandgasen insbesondere von organischen Stoffen liegen bisher noch unzureichende Erkenntnisse vor, obwohl diese für die Sicherheit der damit konfrontierten Personen oft von entscheidender Bedeutung sind. Ziel der hier dargestellten Untersuchungen ist es, die Zusammensetzung des Brandgases und die Menge der Brandgaskomponenten im Brandfall zu beurteilen und zu quantifizieren sowie entsprechende Prozeduren hierfür aufzuzeigen. Dazu wurden verschiedene Brandszenarien, die durch Verwendung von unterschiedlichen Arten von Prüföfen simuliert wurden, sowie Proben in den unterschiedlichen Größenmaßstäben untersucht. Durch den Einsatz eines mobilen FTIR-Gerätes (Fourier Transformations Infrarot Spektroskopie) ist es experimentell möglich, zeitaufgelöst quantitative Bestimmungen einzelner toxischer Brandgaskomponenten während der jeweiligen Brandszenarien zu ermitteln und somit eine Abschätzung der Toxizität vorzunehmen. Am Beispiel von Polyvinylchlorid (PVC) wird gezeigt, welche Auswirkungen die unterschiedlichen Brandszenarien auf die qualitative und quantitative Brandgaszusammensetzung haben.
Chemical-analytical investigation of fire products in intermediate storages of recycling materials
(2012)
Organic materials like paper, cardboard, textiles or plastics are mostly flammable. In intermediate storages for recycling products, these materials are stored in large amounts. If fire occurs in these stores, large emissions of smoke and other potentially harmful products are likely. In the present study, the gaseous products released from fires of such materials—for example, because of self-ignition—were investigated. Different fractions (paper/cardboard, textiles and plastics) were crushed at low temperatures (about 80 K) and subsequently allowed to smoulder at different temperatures using the German standard Deutsches Institut für Normung 53436. The gases produced were sampled and analysed using Fourier transform infrared spectroscopy. The chemical composition of these gases differed considerably depending on fuel type. For flammable materials without heteroatom, the gases consisted predominantly of toxic compounds like carbon monoxide and carbon dioxide. Smouldering of materials containing heteroatoms showed, in addition to carbon monoxide, carbon dioxide and water vapour, further toxic components containing the heteroatom. Materials containing chlorine produced hydrogen chloride, and materials containing nitrogen produced ammonia and hydrogen cyanide.
Organische Produkte, wie Papier/Pappe, Textilien oder Kunststoffe, sind meist brennbar. In Recycling-Zwischenlagern werden solche Stoffe in großen Mengen gelagert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welche gasförmigen Produkte im Falle eines Brandes verursacht z. B. durch Selbstentzündung entstehen. Verschiedene Fraktionen (Papier/Pappe, Textilien und Kunststoffe) aus Recycling-Zwischenlagern wurden zunächst mechanisch zerkleinert. Dazu wurden die Proben aus den jeweiligen Fraktionen so zerkleinert, dass letztendlich homogene Verteilungen vorlagen. Mit Hilfe von verschiedenen Zerkleinerungsmühlen konnten auf diese Weise Korngrößen bis zu 0,2 mm erhalten werden. Diese homogenen Probenverteilungen wurden anschließend im DIN-Rohr nach DIN 53436 verschwelt.
Die entstehenden Rauchgase wurden mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie brandanalytisch untersucht. Dabei unterschied sich die Zusammensetzung der Rauchgase beim Verschwelprozess teilweise erheblich. Die bei der Verschwelung entstehenden Rauchgase enthalten bei Brandstoffen ohne Heteroatome in erster Linie toxische Bestandteile, wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Bei der Verschwelung von Kunststoffen mit Heteroatomen können zusätzlich zu den Hauptkomponenten Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser auch noch weitere toxische Rauchgaskomponenten nachgewiesen werden. Dabei kommt es bei chlorhaltigen Kunststoffen vorwiegend zur Bildung von Chlorwasserstoff, bei stickstoffhaltigen Kunststoffen zur Bildung von Ammoniak und Blausäure.
Fires on waste dumps, surface landfills, Underground stowing or storage facilities of Recycling factories may have multiple harmful effects on individuals on site and on environment.
Possibly several tens of thousands of tons flare up plunging vast areas in smoke and releasing large amounts of flue gases. Experience shows that fire fighting takes days or even weeks and moreover, as long as hidden glowing nests exist fires may break out repeatedly weeks or months later. In the light of this, fire prevention is much easier to manage than extinction. It is of internst to identify the geometrical and physical conditions under which the mid-term or long-term storage of recycling materials can be performed avoiding self-ignition. Our Guideline presents a novel method developed at BAM which combines experimental tests on lab-scale with numerical simulations in Order to obtain permissible geometries of deposits and storage times at which self-ignition can be certainly avoided (Berger 2010).
Brände bei der Lagerung von Deponiestoffen und Recyclingprodukten sind durch hohe Wärmefreisetzung und extreme Rauchentwicklung gekennzeichnet. Im Rauch enthalten sind in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial toxische oder gesundheitsgefährdende Stoffe. Löscharbeiten erfordern einen hohen Personal- und Materialaufwand und ziehen sich häufig über Tage, manchmal sogar über Wochen oder Monate hin. Der Schwerpunkt im Umgang mit solchen Materialien muss deshalb auf der Brandprävention liegen. Der vorliegende Beitrag stellt eine in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelte Methodik vor, bei der in einer Kombination von Labortests und numerischen Simulationsrechnungen Haldengeometrien und zulässige Lagerungszeiten abgeleitet werden können, bei denen Selbstentzündung sicher vermieden wird.