ÖKO-SAN Filtermedien-Forum

Schutzbelüftungsanlagen

Es gibt sie in rund und in eckig, in groß und in klein, teuer und günstig: Schutzbelüftungsanlagen!

Was ist das eigentlich, eine Schutzbelüftungsanlage?

Schutzbelüftungsanlagen dienen dem Schutz von Personen vor Schadstoffen in einem geschlossenen Raum. Sie versorgen die Personen mit gefilterter Luft und halten die Schadstoffe zurück. Dabei durchströmt die kontaminierte Luft mehrere Filterstufen, um die Grob- und Feinstäube, Schwebstoffe sowie Schadgase abzuscheiden. Darüber hinaus erzeugen Schutzbelüftungsanlagen einen Überdruck im Raum, damit keine Kontamination von Außen eindringen kann.

Wir möchten uns an dieser Stelle in unseren Ausführungen nur auf mobile Schutzbelüftungsanlagen für den Zivilenbereich beschränken. Es sei jedoch am Rande bemerkt, dass das Prinzip bei allen Schutzbelüftungsanlagen gleich gestaltet ist.

Funktionsweise einer Schutzbelüftungsanlage

Die wesentlichen Elemente einer Schutzbelüftungsanlage bestehen aus einem stabilen Gehäuse, einem elektrobetriebenen Motor mit Lüfter, einem Vorabscheider für Grob- und Feinstäube, einem Schwebstofffilter und einem Aktivkohlefilter.

Ein leistungsstarker Lüfter, der ca. 1000 Pascal Druckdifferenz überwinden muß, setzt den Luftstrom in Gang. Die Druckdifferenz setz sich aus dem Luftwiderstand zusammen, den die einzelnen Filterstufen in Summe erzeugen. Um die Leistung des Lüfters konstant zu halten, wird bei den heutigen Anlagen ein elektronisches Steuerungsmodul eingesetzt.

Die schadstoffhaltige Luft gelangt über einen Ansaugstutzen in das innere der Anlage. In der Regel wird die Außenluft über einen Zyklonvorabscheider von Grobpartikeln gereinigt. Durch die zentrifugale Luftverwirbelung innerhalb des Zyklons „fallen“ die groben Partikel heraus. Sie sind zu „schwer“, als dass sie vom Luftstrom weitergetragen werden könnten. Einige Zyklonvorabscheider sind auch in der Lage, Feinstäube mit Hilfe dieses Verfahrens abzuscheiden.

Nach der Abscheidung der Grobstäube, durchströmt die kontaminierte Luft einen Feinstaubfilter (Filterklasse F) und schließlich einen HEPA-Filter (Filterklasse H13), der die Schwebstoffe aus der Außenluft filtert. Mit diesen genannten Filterstufen sind die Partikel aus der schadstoffbeladenen Luft abgeschieden. Was bleibt, sind die gasförmigen Schadstoffe.

Die gasförmigen Schadstoffe werden abschließend über ein Aktivkohlefilter abgeschieden, wobei die Zusammensetzung dieses Filters aus unterschiedlichen Aktivkohletypen, in der Regel ABEK oder ABEKHg gemäß DIN EN 141 (vergl. Internetpräsenz ÖKO-SAN: www.oeko-san.de/Aktivkohle.htm ) besteht.

Die von einigen Anbietern offerierten Aktivkohlefilter des Typs AB sind unzureichend, da bei diesem Filtertyp nur organische und anorganische Schadgase abgeschieden werden können. Alle übrigen Schadgase gelangen ungefiltert in die Kabine und können schwerste gesundheitliche Schäden hervorrufen!

Nähere Informationen zu Filtermedien finden Sie in unserem Beitrag: Filtermedien schützen.

Nach den benannten Filterstufen gelangt die nun gereinigte Luft mit Überdruck in die Kabine. Der Überdruck verhindert das Eindringen von schadstoffhaltiger Luft in die Kabine. Bei sachgemäßer Abdichtung der Kabine bleiben nur kleinste Öffnungen erhalten, die zum Entweichen des Überdrucks notwendig sind.

Innerhalb der Kabine wird eine zusätzliche Umluftanlage eingebracht, die mit einem HEPA-Filter, zum Teil in Kombination mit einem Feinstaubfilter, bestückt ist. Die zusätzliche Umluftanlage filtert die durch Schuhwerk und Kleidung in die Kabine eingebrachten Schadstoffpartikel heraus. So wird gewährleistet, dass auch derartige Schadstoffe aus der Kabinenluft entfernt werden und die Atemluft frei von Schadstoffen bleibt.

Anforderungen an Schutzbelüftungsanlagen

Gemäß der berufsgenossenschaftlichen Regelwerke BGR 128, BGI 581, BGI 583, werden an Schutzbelüftungsanlagen mindestens nachfolgende Anforderungen gestellt:

1. Schutzbelüftungsanlagen sind nur in Kombination mit Klimaanlagen zu betreiben.
2. Der Fahrerkabine sind mindestens 12 und höchstens 120 m3/h Frischluft zuzuführen.
3. Der Überdruck in der Kabine soll zwischen 100 und 300 Pascal bei mindestens 20% Sauerstoff und maximal 0,5% CO2 liegen.
4. Die Schutzbelüftungsanlagen müssen mindestens aus folgenden Bausteinen bestehen:
4.1 Gebläse
4.2 Vorabscheider (Grob- und Feinstaubfilter und/oder Zyklon)
4.3 Schwebstofffilter (HEPA-Filter H13)
4.4 Aktivkohlefilter
4.5 Filteraufnahmegehäuse (soll mindestens Schwebstofffilter und Aktivkohlefilter umschließen)
4.6 Die Strömungsrichtung der Atemluft soll nacheinander Vorabscheider, Schwebstofffilter, Aktivkohlefilter passieren

Wartung und Pflege

1. Regelmäßige Wartung der Schutzbelüftungsanlage durch eine Sachkundigenprüfung (mindestens einmal pro Jahr eine Überprüfung der Schutzbelüftungsanlage sowie der Steuerung)
2. Regelmäßige Überprüfung der Luftschläuche und Kabine auf Leckagen durch den Fahrzeugführer
3. Tägliche Reinigung der Kabine
4. Regelmäßiger Tausch der Filterelemente gemäß Angaben des Filterherstellers
5. Schäden oder Mängel an dem Schutzbelüftungsanlagensystem sind umgehend durch Fachpersonal zu beheben

Einsatzbereiche für Schutzbelüftungsanlagen

Schutzbelüftungsanlagen können grundsätzlich überall dort zum Einsatz gebracht werden, wo die Umgebungsluft mindestens 20% Sauerstoff und weniger als 0,5% Kohlendioxid enthält.
Mobile Schutzbelüftungsanlagen für den Zivilbereich sind Lüftungsanlagen, die zumeist auf mobilen Geräten (Bagger, Lader, Kompaktoren, Dumper etc.) montiert sind, um den Fahrer vor toxischen Gasen und Schadstoffen, aber auch vor Gerüchen der Umgebungsluft zu schützen.
Typische Einsatzfelder sind Sanierungsflächen mit Altlasten, Deponien, Kompostierungs- und Sortieranlagen und sonstige mit Schadstoffen belastete Arbeitsbereiche, auch durch Zelte oder Hallen mit Querlüftung eingehauste schadstoffangereicherte / kontaminierte Flächen.

Der Betreiber einer Schutzbelüftungsanlage sollte in jedem Fall über die Schadstoffe (Boden-Luftanalyse), die in dem Arbeitsbereich vorkommen informiert sein, um die geeignete Schutzbelüftungsanlage und die geeigneten Filter, insbesondere Aktivkohlefilter einzusetzen.

Fragen Sie uns, wir helfen Ihnen gern bei der Auswahl einer für Ihre Einsatzbereiche entsprechenden Schutzbelüftungsanlage sowie der dazugehörenden Filtermedien. Als marktführendes Unternehmen in der Schutzbelüftungsfilterherstellung sind wir in der Beratung sachkompetent und in der Bewertung neutral.

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Schimmelbildung auf Filtermedien?

In der Luft befinden sich zahlreiche Partikel, die sich aus Staub, Bakterien, Keimen, Viren und auch Pilzsporen zusammensetzen. Die Pilzsporen bilden die Grundlage für die Schimmelbildung, die nicht nur lästig, sondern auch gesundheitsschädlich sein kann. Besonders bei Menschen mit Immunschwächen, wie Kindern, älteren und kranken Menschen kann Schimmel zu Atemwegserkrankungen führen.
 
Die Grundlage für Schimmelbildung ist Feuchtigkeit! Darüber hinaus brauchen die Schimmelpilze aber auch einen organischen Nährboden. Als Nährboden reicht selbst Staub schon aus, um das Wachstum von Schimmel in Verbindung mit Feuchtigkeit zu forcieren.
 
Wenn Schimmel nur Feuchtigkeit und so wenig an Nährboden benötigt, drängt sich doch gleich die Frage auf, wie verhalten sich Schimmelsporen auf Filtermedien zur Luftreinigung? - Ist es möglich, dass sich Schimmel auf Filtermedien bilden kann?
 
Dieses Problem wurde oft diskutiert und mehrfach wissenschaftlich untersucht. Eine eindeutige Beantwortung dieser Frage mit „Ja“ oder „Nein“ ist allerdings nicht möglich, weil unterschiedliche Faktoren zusammenwirken müssen, um Schimmelbildung auf Filtermedien zu ermöglichen.
 
Vom Prinzip erfüllen Filtermedien zur Luftreinigung die Grundvoraussetzung für die Schimmelbildung. Die Filter werden vorwiegend in Lüftungsanlagen eingesetzt, um dort Staub, Bakterien, Keime, Viren und Pilzsporen abzuscheiden. Darüber hinaus enthält die zu filternde Luft Feuchtigkeit, die sich an dem Filtermedium niederschlagen kann. Die Vorraussetzungen sind quasi geschaffen.
 
Bevor wir jedoch zum Kern der Fragestellung gelangen, sollten wir vorab auf die Filtermedien zur Luftreinigung kurz eingehen. Filtermedien zur Luftreinigung werden in der Regel in drei Stufen gegliedert.
 

1. Grob- / Feinstaubabscheidung
2. Schwebstoffabscheidung
3. Gasabscheidung

Da die Gasabscheidung in der Regel über Aktivkohlefilter geschieht, möchten wir an dieser Stelle nicht näher darauf eingehen. Anzumerken sei nur, dass eine Schimmelbildung bei Aktivkohlefiltern absolut ausgeschlossen ist. Die Aktivkohle entzieht der durchströmenden Luft so viel Feuchtigkeit, dass der Nährboden für Schimmel entzogen wird.
 
Die Grobstaubabscheidung geschieht in der Regel über Filtermedien der Filterklassen G1 – G4, die Feinstaubabscheidung über die Filterklasse F5 – F9 und die Schwebstoffabscheidung über die Filterklassen H10 – U17 (vergl. Beitrag: Filtermedien schützen). Bei allen Filterklassen kann es grundsätzlich vorkommen, dass eine Schimmelbildung auftritt.
 
Grobstaub-, Feinstaub- und Schwebstofffilter werden in der Regel aus Materialien hergestellt, die entweder synthetischen Ursprungs sind oder aus Glasfasermaterialien erzeugt wurden. Beide Materialien sind nicht organisch und bieten somit in Ihrer Zusammensetzung keinen Nährboden für Schimmel.
 
Dennoch, Feinstaub- und Schwebstofffilter sind ja darauf ausgerichtet neben den mehrfach aufgeführten Stäuben, Bakterien, Keimen, Viren auch Pilzsporen abzuscheiden. Und genau dort liegt nun die Ursachen für eine eventuelle Bildung von Schimmel.

Schimmel braucht Feuchtigkeit 

Schimmel braucht Feuchtigkeit und einen organischen Nährboden. Der organische Nährboden ist nicht durch das Filtermedium an sich, sondern durch den Belag (Staub, Bakterien etc.) gegeben. Und die Feuchtigkeit? – Da nun Synthetikfasern und auch Glasfasern nicht in der Lage sind Feuchtigkeit ähnlich wie Aktivkohle aufzunehmen, kann sich an den Fasern und dem Staub Feuchtigkeit anlagern, so das der Nährboden für die Schimmelsporen gegeben ist.
 
Bei einem nicht beladenen Feinstaub- oder Schwebstofffilter würde die anhaftende Feuchtigkeit von der durchströmenden Luft von den Fasern „fortgetragen“, das Filter wäre trocken.
 
Da jedoch die Fasern mit Staub, Bakterien etc. belegt sind, sammelt sich in dem Belag die Feuchtigkeit, so dass die Kombination als Nährboden für Schimmelbildung dient. Daraus ergibt sich, dass nicht das Filtermedium von Schimmel befallen ist, sondern der Filterbelag.
Je mehr Partikel also auf dem Filtermedium angelagert sind, um so größer ist die Gefahr von Schimmelbildung.
 
Nun stellt sich nur noch die Frage: Wie gefährlich ist die Schimmelbildung für den Anwender? – Diese Frage müssen wir differenzierter betrachten. Ist ein Filtermedium mit Schimmel befallen, so kommt es darauf an, welche Filterklasse das Filtermedium erfüllt.
 
Die Schimmelbildung erfolgt in der Regel auf der Luftanströmseite, also der Filterseite, die der schadstoffbeladenen Luft zugewandt ist. Beginnt die Schimmelbildung, so besteht nun die Gefahr des Durchwachsens des Schimmels. Das heißt der Schimmel „wandert“ durch das Filtermedium hindurch und beginnt auch auf der Luftabströmseite zu wachsen.
 
Das Durchwachsen des Schimmels geschieht jedoch in der Regel nicht bei allen Filterklassen. Ab der Filterklasse H (HEPA-Filter, Durchlassgrad < 1 µm, sowie ULPA) aufwärts,  ist dieser Fall nahezu ausgeschlossen. Bei den Filterklassen unterhalb der HEPA-Filter, also Feinstaub- und Grobstaubfilter (Filterklasse F und G) ist ein Durchwachsen des Schimmels nicht ausgeschlossen, da diese Filterklassen einen Teilchen-Durchlassgrad > 1 µm besitzen. Die Teilchengröße der Pilzsporen liegt zwar in der Regel bei 5 – 10 µm, dennoch kommt es vor, dass derartige Filter von Schimmel durchwachsen sind. 

Ist der Schimmelbefall eine Gefahr?

Schimmel kann zu Atemwegserkrankungen führen, wenn die Pilzsporen in den Rachen- und Lungenbereich eindringen. Daher kann Schimmel gesundheitsgefährdend sein. Gerade darum werden in der Lüftungstechnik Feinstaubfilter und zum Teil Schwebstofffilter eingesetzt, um derartige Gefahren zu minimieren. Wie vor beschrieben, ist eine Schimmelbildung an bestimmten Filtermedien möglich. Befindet sich der Schimmel an der Luftanströmseite, besteht in der Regel kaum eine Gefahr, das Filtermedium (Filterklasse F6 aufwärts) hält die Sporen zurück. Ist der Schimmel jedoch durchgewachsen (Filterklassen < F6) und an der Luftabströmseite vorhanden, besteht die Gefahr durch das Eindringen der Schimmelsporen in den Frischluftbereich.
 
Mit Ausnahme der Grobstaubfilter (Filterklasse G) haften die Schimmelsporen an den Fasern des Filtermediums. Durch die statische Aufladung der Faserstruktur (Filterklassen F, H und U) ist es auch kaum möglich, dass die Schimmelsporen sich von den Fasern lösen. Doch damit ist die Gefahr keineswegs gebannt.
 
Verbleibt ein Filtermedium lange genug in der Lüftungsanlage, so besteht die latente Gefahr, dass der Schimmel weiter wächst, bis er schließlich den Rahmen oder sogar das Lüftungsrohr erreicht. Von dort kann der Pilz sich weiter ausbreiten und das gesamte Lüftungsrohr sowie das Filter bewachsen. Im schlimmsten Fall können die Schimmelsporen die Filterdichtungen schädigen. Von dort gelangen die Sporen in den Frischluftbereich und können gesundheitsgefährdend wirken.

Resümee

Filteranlagen bergen oft latente Gefahren durch Schimmelbildung. Gerade Großlüftungsanlagen sind von einem Schimmelbefall am ehesten betroffen. Die Lüftungskanäle sind lang, die Wartung ist beschwerlich und durch vielfältige Verzweigungen entstehen Nischen, in denen sich die Schimmelsporen ablagern können und der Nährboden gegeben ist. Darüber hinaus ist die Wartung kostenintensiv und die Filtereinsatzzeit wird mehr als ausgeschöpft. Aber auch kleine Lüftungsanlagen können von Schimmelbildung befallen werden, je nach Einsatzzeit und Einsatzort. So sind insbesondere Anlagen in Bereichen hoher Luftfeuchtigkeit sowie einer erhöhten Anzahl von biologischen Partikeln (Sporen, Bakterien, Keime etc.) davon betroffen.
 
Aus den oben angeführten Gründen ist es daher ratsam, die Lüftungsanlagen und deren Filtermedien in regelmäßigen Wartungsintervallen zu kontrollieren. Die Wartung muß die Kontrolle der Anlage, der Lüftungsleitungen und nicht zu letzt die Prüfung der Filtermedien auf Schimmelbildung, Feuchtigkeit und Verschmutzung / Beladung der Filter beinhalten.
 
Sollte dennoch eine Schimmelbildung erkannt werden, so ist die Anlage abzuschalten, die Filtermedien sind zu entfernen, die komplette Anlage ist zu desinfizieren und neue Filtermedien sind einzusetzen. 
 
Abschließend noch einmal die Frage: Schimmel auf Filtermedien? – Bei ordnungsgemäßen  Wartungsintervallen, inklusive Reinigung und regelmäßigem Filterwechsel vom Prinzip nicht möglich!

Ihr ÖKO-SAN Filtermedien-Forum

“Asthma durch Raumsprays !” 
Im Arbeitsleben gibt es für alles Normen, Regelungen, Auflagen, Richtwerte etc. was Arbeitnehmer und Arbeitgeber machen müssen, um die Gesundheit und die Umwelt nicht zu gefährden. Im Privatleben hingegen dürfen wir noch tun und lassen was wir wollen. Dürfen??? – Vieles dürfen wir, aber vieles müssen wir scheinbar auch hinnehmen.
So präsentiert der Bundesverband der Pneumologen (Lungenärzte) in einer Veröffentlichung (10.07.2007) eine Studie über Raumsprays mit dem Ergebnis: Raumsprays können Asthma hervorrufen; (Artikel nachzulesen unter: http://www.lungenaerzte-im-netz.de). 
Grund für die Lungenerkrankung sei höchstwahrscheinlich der Bestandteil der Aerosole (Kleinstpartikel im Sprühnebel) in den Sprays. Die Partikel dieser Aerosole sind durch den Sprühvorgang so winzig (< 1 µm), dass sie lungengängig sind. Diese lungengängigen Partikel können zu  Atembeschwerden führen.
Auf diese Gefahr hat auch schon das Deutsche grüne Kreuz e.V. in seiner Ausgabe „Umwelt und Gesundheit, smog, Jg. 34, 2 – 2006“ (http://www.dgk.de ) hingewiesen, dabei ging es auch um bestimmte Sprays, die durch den Aerosolanteil Lungenerkrankungen hervorriefen.
In der Ausgabe heißt es unter anderem: „Mittlerweile haben Experten aus Giftinformationszentren, Wissenschaft, Industrie, Landesbehörden und dem BfR (Bundesinstitut für Risikobewertung) die Ursache der Vorfälle analysiert. Sie gehen davon aus, dass die beobachteten Gesundheitsstörungen durch das Einatmen eines sehr feinen Aerosols ausgelöst wurden. Aerosole mit einer Tropfengröße von 10 Mikrometern entstehen nur bei Ausbringen des Produkts aus Spraydosen mittels Treibgas. Tropfen dieser Größe gelangen tief in die Lunge und sind in der Lage, die Lungenfunktion zu beeinträchtigen.“
Wie können wir uns davor schützen?
Ganz einfach: Entweder wir schützen uns durch eine Atemschutzmaske der Filterklasse P3 (entspricht der HEPA-Filterklasse H13 /vergl. Beitrag Filtermedien schützen) oder wir verwenden gar nicht erst diese ganzen Raumsprays. 
Warum wollen wir immer Geruch mit Geruch bekämpfen? – Klar, unangenehme Gerüche verursachen meist Übelkeit, wohin gegen angenehme Gerüche Wohlbefinden auslösen. Und wenn dann noch der angenehme Geruch aus der Dose kommt – was will man mehr.
Doch wäre es nicht einfacher die Ursache mit neutralen Mitteln zu bekämpfen? – Wie wäre es mal mit lüften statt mit sprühen?!
Und wenn das nicht möglich ist, dann gibt es da ja noch unsere Aktivkohlefilterkissen (schauen Sie mal auf unsere Internetseiten).
Vielleicht sollten wir uns bei dem nächsten Einkauf mehr Gedanken über unsere Gesundheit machen, indem wir uns mehr über die Produkte informieren. 

Ihr ÖKO-SAN Filtermedien-Forum

„Filtermedien schützen“
Unter diesem Thema möchten wir den Schutz der eigenen Gesundheit und den Schutz der Umwelt in den Vordergrund stellen. Durch unsere langjährige Erfahrung im Umgang mit Filtermedien haben wir festgestellt, dass viele Anwender den Schutz und die Wirkung dieser Medien noch nicht verinnerlicht haben. Daher haben wir uns entschlossen, mit diesen leichtverständlichen Erklärungen das Bewusstsein für diese Medien zu wecken.

Was ist ein Filtermedium?
Filter kennen wir alle. Wir nutzen sie Tag für Tag, ohne darüber nachzudenken, was sie eigentlich leisten. Die Tasse Kaffee am Morgen, der Weg zur Arbeit im Auto, die Sonnenbrille im Urlaub überall werden Filter eingesetzt.
Abstrakt dargestellt sind Filter Medien, mit deren Hilfe unerwünschte Materien separiert und abgeschieden werden.
Vereinfacht gesagt, Filter dienen zur Trennung von dem was ich haben will und dem was ich nicht brauche.

Für jede Anwendung das richtige Filter
Es gibt zigtausende Arten von Filtern und jede Art dient seiner Bestimmung. Mit anderen Worten, es würde niemand auf die Idee kommen, mit einer Sonnenbrille Kaffee zu filtern. Daher ist es wichtig zu wissen, welches Filter für welche Anwendung einzusetzen ist.
Wir möchten uns an dieser Stelle darauf beschränken, die Anwendung von Filtern für die Luftreinigung hier kurz darzustellen.

Neben den bekannten elementaren Luftbestandteilen, Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlendioxid, enthält Luft noch zahlreiche andere Bestandteile, die wir täglich einatmen.
Der Luft werden fortwährend Gase, Partikel, Mikroorganismen etc. durch Emissionen zugeführt. Zu einem Teil werden diese durch uns Menschen (Stichwort Klimawandel, Ozonloch) verursacht, zum anderen entstehen diese auch auf natürlichem Wege durch Ausgasungen der Erde (Vulkane, Schwefelhaltige Böden etc.), „Saharawinde“ und Pollenflug etc. (erhöhte Staubbelastung) oder herumschwirrende Mikroorganismen.

Die Belastung der Umgebungsluft ist ernorm. Insbesondere in den Sommermonaten bei Trockenheit nimmt die Staubkonzentration in der Luft zu. Wie erfrischend ein „reinigendes“ Gewitter mit ergiebigen Regenschauern ist, kennen wir alle. Die Luft wird sauber. Der Regen dient quasi als Filtermedium für die Luftreinigung. An den Regentropfen heften sich die Staubpartikel und sinken zu Boden. Wie viel Staubpartikel in der Luft waren, sehen wir meist auf den vorher frisch geputzten Fensterscheiben.

Es ist schon erstaunlich welche Partikelmengen die Luft in sich trägt. Und diese Partikelmengen atmen wir täglich ein? – Nicht unbedingt. Die Natur hilft sich in den meisten Fällen selber. Auch der menschliche Körper besitzt ein eigenes Luftfiltersystem. Wir nehmen die Atemluft zum überwiegenden Teil durch die Nase auf und unsere Nase ist ein hervorragendes Filtersystem. Die Flimmerhärchen entfernen aus der Atemluft die groben Partikel, so dass diese nicht in die Lunge gelangen.

Partikelfilter
Dennoch, in der Luft befinden sich nicht nur Grobpartikel, sondern ebenfalls die Feinstäube und Schwebstoffe, die nicht mehr über die oberen Atemwege abgeschieden werden können. Diese Staubpartikel sind lungengängige Stäube, die sich in den Bronchien und Alveolen der Lunge unlöslich festsetzen.

Müssen wir dann alle, wie die Menschen in einigen asiatischen Metropolen, mit einer Atemschutzfiltermaske herumlaufen? – Zum Glück noch nicht. Aber eine Überlegung ist es Wert, in bestimmten Bereichen neben den körpereigenen Filtersystemen auf externe Filtersysteme zuzugreifen.

Hohe Staubkonzentrationen und vor allem die Größe der Staubpartikel sind hier die Stichworte. Die Größe der Partikel über die wir hier sprechen, wird in „µm“ ausgedrückt, dabei entspricht ein µm einem tausendstel Millimeter.

Um die unterschiedlich großen schädigenden Partikel (Schadstoffe) aus der Luft zu entfernen, wurden entsprechende Filter entwickelt und in Filterklassen gegliedert. Die Einteilung in Filterklassen ist ein nützliches Instrument, um gezielt Partikel aus der Luft zu entfernen.

Die Staubfilterklassen sind in drei Kategorien eingeteilt:

Bezeichnung            Filterklasse                   Partikelgröße
Grobstäube:              G 1 – 4                         > 10 µm
Feinstäube:               F 5 – 9                          1 – 10 µm
Schwebstoffe:           H 10 –14 / U 15 -17       < 1 µm

Darüber hinaus unterteilt man die Schwebstofffilter in HEPA- und ULPA-Filter. Diese Einteilung ist von Nöten, da es zahlreiche Anwendungen gibt, bei denen es nicht mehr um die Größe der Partikel geht, sondern um den Abscheidegrad, also wie viele Partikel trotz Filtrierung noch aufgehalten oder durchgelassen werden (Durchlassgrad). Kaum zu glauben, aber selbst HEPA- und ULPA-Filter entfernen nicht alle Partikel zu 100%. Doch der Anteil den sie durchlassen ist verschwindend gering.

Zur Verdeutlichung ein Beispiel: Nehmen wir eine 100 qm große Wohnung, der Rauminhalt beträgt ca. 250 cbm. Nun nehmen wir eine Filteranlage mit einem HEPA-Filter der Filterklasse H 13, der in einer Stunde die gesamte Wohnungsluft einmal reinigen soll. Das Ergebnis ist beeindruckend, denn nicht einmal 0,3% der gesamten Schwebstoffe der Wohnung verbleiben in der Raumluft.

Mit anderen Worten, es dürfen sich in dieser 100 qm großen Wohnung mit 250 cbm Raumluft noch maximal 10.000 Schwebstoffe in der Größe eines tausendstel Millimeter aufhalten. Hört sich viel an, ist es aber nicht, denn plakativ dargestellt, entspricht das einem Schwebstoffpartikel von 10 mm Länge und noch dünner als ein menschliches Haar. Versuchen Sie mal, ein 1cm langes Haar in Ihrer Wohnung zu finden.

Ein ULPA-Filter der Filterklasse U 15 erreicht sogar einen Wert unter 0,0003%, daher werden ULPA-Filter auch Reinraumfilter genannt, also für Räume, in denen keine Schwebstoffe mehr in der Luft enthalten sein dürfen, wie beispielsweise in der Computer-Chip-Industrie.

Wie funktioniert ein Partikelfilter?
Die Funktionsweise eines Partikelfilters hängt von seiner Filterklasse ab. Grobstäube werden anders abgeschieden als Feinstäube und Schwebstoffe. Grobstaubfilter sind vom Prinzip ähnlich einem Spinnennetz aufgebaut. Die Fasern eines Grobstaubfilters sind so dicht miteinander verwoben, dass die Grobstäube sich in diesem Netz fangen. Die Abstände der einzelnen Fasern sind zwar winzig klein, aber für die Abscheidung von Feinstäuben oder Schwebstoffen reichen diese nicht aus und sie fliegen durch dieses „Netz“ hindurch.

Da es zu aufwendig wäre, ein „Netz“ zu spinnen, mit dem man die Feinstäube und Schwebstoffe herausfiltern kann, bedient man sich einer viel effektiveren Methode. Das Stichwort lautet Adhäsion. Adhäsion (Anhaftung) ist ein Verfahren, bei dem die Fasern des Filtermediums statisch aufgeladen werden, so dass die Feinstäube und Schwebstoffe wie von einem Magneten angezogen werden und unlösbar mit den Fasern verbunden bleiben.

Schaut man sich ein Schwebstofffilter unter dem Elektronenmikroskop an, so erkennt man, dass die Hohlräume zwischen den Fasern viel größer sind, als die Schwebstoffe, die an den Fasern anhaften. Wären die Fasern also nicht statisch aufgeladen, würden die Partikel durch das Schwebstofffilter hindurchfliegen. Aufgrund der Adhäsionskräfte macht es auch keinen Sinn, diese Filter durch ausklopfen, absaugen oder mit Druckluft zu reinigen, denn die Partikel lösen sich nicht mehr von den Fasern.

Aktivkohlefilter
Nun enthält die Luft ja nicht nur Partikel und Schwebstoffe, sondern auch hauptsächliche Gase. Einige dieser Gase sind für uns lebensnotwendig, andere verhalten sich neutral und schließlich bleibt noch eine Gruppe, die für uns Menschen und die Umwelt schädlich oder „tödlich“ sein kann, die sogenannten Schadgase. Auch dafür existieren Filtermedien, die ausschließlich derartige Schadgase aus der Luft entfernen: Aktivkohlefilter.

Was ist Aktivkohle?
Damit man das Prinzip eines Aktivkohlefilters verstehen kann, erklären wir kurz und knapp, was Aktivkohle eigentlich ist.

Aktivkohle ist eine kohlenstoffhaltige Substanz, die aus unterschiedlichen Rohmaterialien hergestellt werden kann. In der Regel wird Aktivkohle aus Steinkohle, Kokosnussschalen, Holzkohle oder Torf erzeugt. Dabei wird der Rohstoff (beispielsweise die Steinkohle) in einem Drehrohrofen auf 800- 900 C° unter Zuführung von Wasserdampf und Stickstoff erhitzt.

Bei diesem Aktivierungsverfahren entstehen weitverzweigte Porenstrukturen im Inneren der Kohle, deren Anzahl und Ausbildung über die Qualität der Aktivkohle entscheidet. Durch die verzweigten Porenstrukturen erhält die Aktivkohle eine sehr große innere Oberfläche, vergleichbar mit einem Schwamm. Die Aktivkohle erhält dadurch eine innere Oberfläche von bis zu 1500 qm / gr. Mit anderen Worten: Ein Teelöffel Aktivkohle hat eine innere Oberfläche so groß wie ein Fußballfeld.

Nach der Aktivierung wird die Aktivkohle in Form gebracht. Die drei wesentlichen Formen sind zum einen die Extrudate (Zylinderform), dann die Granulate (Schuppenform / gebrochene Form) und schließlich Pulver. Welche Form für welche Anwendung sinnvoll ist, sei hier nur kurz erwähnt. Für die Luftreinigung werden in der Regel Extrudate eingesetzt. Granulate und Pulver werden vorwiegend für die Wasserreinigung genutzt.

Mit Hilfe von Aktivkohle können Schadstoffe sowohl aus der Luft als auch aus dem Wasser entfernt werden. Wir möchten uns an dieser Stelle jedoch auf die Luftreinigung beschränken.

Wie wirkt Aktivkohle?
Aktivkohle adsorbiert (anlagern von Stoffen an der Oberfläche) fast alle organischen Gase. Die Adsorption (Anlagerung) erfolgt durch Kapillarkondensation, Diffusion und van der Waals´sche Kräfte (Stichwort Anziehungskraft). Vereinfacht gesagt, ziehen die Kohlenstoffmoleküle der Aktivkohle die Moleküle der organischen Gasverbindungen an und halten sie in ihren Poren fest.

Dies ist auch der Grund, warum die innere Oberfläche und die Größe der Poren bei der Aktivkohle entscheidend ist. Je kleiner die Poren, um so mehr Fläche im inneren der Aktivkohle „zum Anlagern“ von Schadstoffen.

Das Entscheidende bei der Adsorption ist, die Aktivkohle lagert die Schadstoffe an ihrer Oberfläche an und hält sie fest. Das bedeutet, sie geht keine unlösbare Verbindung mit den Schadstoffen ein, sondern die Schadstoffe können sich auch wieder von der Aktivkohle lösen. Diesen Vorgang nennt man Desorption (Verlagerung / Abgabe). Die Desorption erfolgt in der Regel jedoch nur bei leichtflüchtigen Schadgasen oder durch Zuführung von hohen Temperaturen oberhalb 120 C°. Eine weitere Art der Desorption kann durch Verdrängung geschehen. Dabei „verdrängen“ beispielsweise die schwerlöslichen Stoffe die leichtflüchtigeren Stoffe von der Aktivkohlenoberfläche.

Wie lange hält ein Aktivkohlefilter?
Ein Aktivkohlefilter hält so lang, bis es bricht und zwar „durchbricht“. Das Durchbrechen eines Aktivkohlefilters nennt man den Zeitpunkt, an dem das Schadgas nicht mehr von dem Aktivkohlefilter aufgenommen wird, und ohne gefiltert zu werden, die Aktivkohleschicht durchströmt. Die Aktivkohle ist gesättigt! Die innere Oberfläche der Aktivkohle ist komplett beladen, so dass das Schadgas eins zu eins durch das Aktivkohlefilter durchströmt. Das Aktivkohlefilter ist verbraucht und muß ausgetauscht werden.

Einen vordefinierten Zeitraum festzulegen, wie lange ein Aktivkohlefilter hält, beispielsweise 24 Stunden oder gar ein Jahr, ist nicht möglich. Die Standzeit, also der Zeitraum, in dem ein Aktivkohlefilter wirkt und noch alle Schadstoffe aufnimmt, ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig. So beeinflussen die Schadstoffkonzentration in der Luft, die Luftfeuchte, die Umgebungstemperatur und viele weitere Faktoren die Standzeit eines Aktivkohlefilters. Daher gibt es keine 100 % verlässliche Aussage, wie lange ein Aktivkohlefilter alle Schadstoffe aufnimmt.

Gibt es denn keine Möglichkeit im Vorfeld annähernd einen Zeitraum festzulegen, in dem ein Aktivkohlefilter seine schützende Wirkung behält?
Natürlich gibt es Formeln mit denen man die „Standzeit“ (Einsatzzeit) eines Aktivkohlefilters berechnen kann. Aber sicher sind diese Methoden nicht.

Eine weitere Methode eine Standzeitempfehlung zu geben, sind Analysen der beladenen Aktivkohlen. Dabei werden aus einem beladen Aktivkohlefilter verschiedene Aktivkohleproben entnommen. Mittels Gaschromatographie, Massenspektrometer und Thermogravimetrie werden die Proben untersucht. Anhand der Ergebnisse stellen wir fest, welche Schadstoffe, in welchen Konzentrationen von der Aktivkohle aufgenommen wurden und wie weit die Schadstoffe durch das Aktivkohlefilter “durchgewandert” sind. Im zweiten Schritt können wir ermitteln, wie viel Schadstoffe die Aktivkohle noch hätte aufnehmen können. Schließlich haben wir so verlässliche Werte, um eine Standzeitempfehlung abzugeben, also wie lange das Aktivkohlefilter noch die Schadstoffe aufgehalten hätte und können dadurch Rückschlüsse auf die Standzeit des neu eingesetzten Aktivkohlefilters ziehen. Diese Methoden verlangen langjährige Erfahrungen mit dem Filtermedium Aktivkohle, weil neben den Analyseergebnissen noch zahlreiche Faktoren die Standzeitempfehlung beeinflussen.

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