Feuerwehrleute bei einer Übung zur Brandbekämpfung mit Schaum, bei der ein brennender Öltank gelöscht wird.
Abb. 1: Übung zur Brandbekämpfung mit Schaum (Quelle: Eike Peltzer)

Planung | Ausführung

5. January 2023 | Teilen auf:

Verbot von fluorhaltigen Schaummittel in Feuerlöschanlagen

Alternativen und Lösungen zur Umrüstung bei vorhandenen Anlagen

Feuerlöschanlagen mit Schaummittelzumischung bilden im Vergleich zu anderen Löschanlagen eine Nische. Trotzdem findet man in Deutschland vermutlich viel mehr dieser Systeme als in anderen Industrieländern. Umso größer ist daher der Einfluss, den die Regulierung von fluorhaltigen Schaummitteln – AFFF – auf Löschanlagenbetreiber und Feuerwehren hat. Dieser Artikel gibt einen Überblick über aktuelle und kommende Verbote, Alternativen und notwendige Schritte zur Umrüstung einer Löschanlage.

Welche problematischen Stoffe sind in Schaummitteln vorhanden?

Die problematischen Stoffe im Schaummittel werden PFAS (per- und polyfluorierte Alkylverbindungen) genannt. Dabei handelt es sich um eine Gruppe aus über 4.700 chemischen Stoffen, die problematisch für die Umwelt sind, da sie äußerst stabil (man sagt auch „persistent“) sind, sich in der Nahrungskette anreichern können und teilweise gesundheitsschädlich sind.

Die Stoffe kommen nicht natürlich vor, sondern werden nur industriell hergestellt. Gerade ihre Persistenz macht vielen Sorgen. PFAS werden daher manchmal auch als "Ewigkeits-Chemikalien" bezeichnet. Die gesundheitsschädlichen Wirkungen sind dabei erst nach Jahrzehnten bekannt geworden, so dass die Stoffe nun bereits allgegenwärtig sind und selbst in unbesiedelten Gebieten wie der Arktis gefunden werden. Über Nahrungsmittel und Trinkwasser werden sie auch von Menschen aufgenommen und reichern sich im Körper an.

Begriffserklärungen

AFFF (gesprochen „A3F“) = Abk. für "Aqueous Film Forming Foam", wasserfilmbildende, fluorhaltige Schaummittel

PFAS = Abk. für "per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen". Es handelt sich um eine Gruppe von Chemikalien, die industriell hergestellt werden.

Beispiele für Stoffgruppen der PFAS sind:

  • perfluorierte Alkylsulfonate, z.B. Perfluoroktansulfonsäure (PFOS)
  • perfluorierte Karbonsäuren, z.B. Perfluoroktansäure (PFOA)

Was wird verboten?

In Feuerlöschschäumen sorgen PFAS für einen sehr dünnen Wasserfilm zwischen Brennstoff und eigentlicher Schaumdecke. Dieser Wasserfilm ist der entscheidende Vorteil der AFFF und ermöglicht sehr schnelle Löschzeiten durch eine rasche Ausbreitung und gute Abdeckung des Schaums.

Nun sind die ersten PFAS in Schaummittel bereits verboten: Zu dieser Gruppe gehören die Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), die Perfluoroctansäure (PFOA) und langkettige Perfluorcarbonsäuren (C9-C14 PFCA).

All diese Stoffe können in Schaummitteln enthalten sein, aber ob die Grenzwerte überschritten sind oder nicht, lässt sich nicht pauschal anhand des Schaummitteltyps oder des Produktnamens feststellen. Nur eine Laboranalyse bringt hier Aufschluss. Als Faustformel lässt sich jedoch festhalten, dass Schaummittel, die vor 2015 hergestellt wurden, von den Verboten eher betroffen sind als neuere Schaummittel. Denn es gibt tatsächlich auch AFFF, die von den bisherigen Verboten nicht betroffen sind und alle Grenzwerte einhalten. Die Hersteller setzen in diesen Schaummitteln PFAS ein, die nicht unter die Regulierung fallen – zumindest noch nicht. In der EU (aber auch weltweit) sind weitere Regulierungsvorhaben von PFAS in Vorbereitung. Eines davon betrifft die Perfluorhexansäure (PFHxA) und ein weiteres zielt auf alle PFAS in Schaummitteln ab. Wird nur eines dieser Vorhaben realisiert, bedeutet dies das Ende aller fluorhaltigen Schaummittel.

Abb. 2: Zeitstrahl zur Regulierung von fluorhaltigen Schaummitteln (Quelle: E.P.Fire / Eike Peltzer)

Übergangsfristen

Das Ende kommt mit einer Übergangsfrist. Zur Zeit laufen die Übergangsfristen für PFOA und C9-C14 PFCA. Sind deren Grenzwerte im Schaummittel überschritten, dürfen sie noch bis zum 04.07.2025 eingesetzt werden. Allerdings gilt das nur unter der Voraussetzung, dass das Löschwasser – bei regelmäßigen Prüfungen wie bei einer Auslösung der Löschanlage – aufgefangen und fachgerecht entsorgt wird. Eine fachgerechte Entsorgung bedeutet eine Verbrennung in einer Sonderabfallverbrennungsanlage.

Die Frist bis zum 04.07.2025 bedeutet, dass für die Umstellung von Löschanlagen, die vor 2015 errichtet wurden, noch zweieinhalb Jahre Zeit bleiben. Das ist nicht viel, wenn man berücksichtigt, was in dieser Zeit zu schaffen ist. Bis dahin gilt eine Meldepflicht des Schaummittels, wenn der PFOA-Grenzwert überschritten ist. Besitzt man insgesamt mehr als 50 kg Schaummittel, so muss dies der Aufsichtsbehörde mitgeteilt werden.

Alternativen zu fluorhaltigen Schaummitteln (AFFF)

Fluorfreie Schaummittel als Alternative zu AFFF gibt es schon lange. Sogar schon länger als AFFF selbst, denn die ersten Schaummittel Anfang des 20. Jahrhunderts waren fluorfrei, während die wasserfilmbildenden Schaummittel erst in den 1960er Jahren entwickelt wurden.

Mit den aufkommenden Regulierungen der AFFF Anfang der 2000er gab es jedoch einen Entwicklungsschub, so dass nun von einer neuen Generation leistungsfähiger fluorfreier Schaummittel gesprochen werden kann. Mittlerweile ist eine Vielzahl fluorfreier Schaummittel auf dem Markt verfügbar, auch mit VdS-Anerkennung, FM Approval oder UL Listing. Allerdings kommen diese Zulassungen mit Einschränkungen: Sie gelten nur in Kombination mit bestimmten Sprinklern, nur für bestimmte Risiken oder erfordern eine Mindestwasserbeaufschlagung. Ebenfalls sind spezielle Anforderungen wie eine 1%ige Zumischung oder eine gute Frostbeständigkeit teils schwer zu finden.

Anpassung des Löschanlagenkonzepts

Einen Nachteil besitzen diese Schaummittel alle: Sie bilden keinen Wasserfilm. Dies bedeutet, dass es nun auf die Eigenschaften des Schaums ankommt, der zunächst mal eine gute Verschäumung aufweisen muss – im einfachsten Fall gemessen an der Verschäumungszahl, also dem Volumenverhältnis zwischen Schaum und Premix. Unglücklicherweise sind ausgerechnet Sprinkler nicht besonders gut darin, eine hohe Verschäumung zu erreichen. Sie sind schlicht für die Abgabe von Wasser konzipiert; die Schaummittelzumischung ist in vielen Fällen nur "Bonus". Sprinkler erreichen häufig eine Verschäumungszahl von 2-4, während eigentlich eine Verschäumung von 5-8 erforderlich wäre. Manche Schaummittelhersteller versuchen, ihre Konzentrate auf Sprinkler zu optimieren, während andere den Einsatz von Schwerschaumsprinklern empfehlen.

Die Rechnung darf beim Schaum aber nicht ohne die Brandrisiken gemacht werden. Dabei stellen gerade die brennbaren Flüssigkeiten eine Herausforderung dar. Insbesondere dann, wenn sie mit Wasser mischbar sind und den Schaum zerstören können. In einem Testprogramm des Werkfeuerwehrverbands Deutschland wurden 8 Schaummittel in über 170 Versuchen auf 45 verschiedene Brennstoffe getestet. Viele Versuche führten zu einem zufriedenstellenden Ergebnis, aber einige Brennstoffe waren eine echte Herausforderung. Um diese löschen zu können, musste z.B. die Wasserbeaufschlagung oder die Zumischrate des Schaummittels angepasst werden. Insbesondere die Aufbringart, also ob der Schaum direkt auf die Oberfläche trifft oder an einer Wand abläuft, hat einen großen Einfluss. Fairerweise muss man sagen, dass diese Problematik auch bei fluorhaltigen AFFF in der Regel nicht anders war – nur hat sich früher nie jemand so detailliert damit beschäftigt. Möglicherweise sind hier also einige Schutzkonzepte in Gefahrstofflagern auch jetzt schon mit AFFF nicht ausreichend.

Es wird klar: Die Umstellung von AFFF auf fluorfreie Schaummittel ist mit einem 1:1-Austausch des Schaummittels häufig nicht abgearbeitet. Das Löschanlagenkonzept muss überarbeitet und auf Wirksamkeit überprüft werden. Kommt man zu dem Schluss, dass die Wasserbeaufschlagung erhöht werden muss oder neue Sprinkler notwendig sind, führt dies zu weitreichenden technischen Änderungen. Gefragt sind also Konzepte, die den Aufwand so gering wie möglich halten und dennoch die Wirksamkeit sicherstellen.

Umstellung des Schaummittels

Mehrere Flaschen mit farbiger Flüssigkeit stehen in einer Reihe
Abb. 3: Fluorhaltige Schaummittel werden bereits seit Längerem reguliert. Zurzeit laufen die Übergangsfristen für PFOA und C9-C14 PFCA. (Quelle: NürnbergMesse/Thomas Geiger)

Selbst wenn dieser Aufwand gering gehalten werden kann, kommt man um die Betrachtung von zwei Aspekten nicht herum: Die Zumischung des Schaummittels und die Reinigung. Die Zumischung muss einerseits betrachtet werden, wenn bislang ein Schaummittel mit einer 1%igen Zumischung verwendet wurde. Denn während bei AFFF die Entwicklung so weit vorangeschritten war, dass leistungsfähige 1%ige Schaummittel verfügbar waren, ist dies bei fluorfreien Schaummitteln eine Seltenheit. Die Umstellung auf ein Schaummittel mit 3 % Zumischung bedeutet, dass ein neuer Zumischer erforderlich ist und der Schaummittelvorrat verdreifacht werden muss. Der mangelnde Platz in vielen Sprinklerzentralen führt also direkt zur nächsten Herausforderung.

Ein weiterer Aspekt ist bei der Zumischung zu berücksichtigen: Fluorfreie Schaummittel haben oft eine deutlich höhere Viskosität. Zusätzlich sind sie strukturviskos (man sagt auch pseudoplastisch oder scherverdünnend). Mit diesen Begriffen wird die Eigenschaft eines Mediums beschrieben, dass bei steigender Scherrate (oder vereinfacht: steigender Fließgeschwindigkeit) dünnflüssiger wird. Bei sinkenden Temperaturen hingegen steigt die Viskosität. Um das Schaummittel pumpen zu können, ist mehr Leistung erforderlich und die ist – je nach Auslegung der bisherigen Anlage – im vorhandenen Zumischsystem unter Umständen nicht gegeben.

Eine Reinigung des Systems ist aufgrund der sehr niedrigen geltenden Grenzwerte erforderlich. Verzichtet man darauf, werden die Fluortenside aus den Restmengen des AFFF zu einer Grenzwertüberschreitung im neuen, eigentlich fluorfreien Schaummittel führen. Auf die Reinigung von PFAS-haltigen Löschanlagen haben sich bereits einige Firmen spezialisiert. Dabei ist Expertise notwendig, um einerseits die niedrigen Werte zu erreichen, andererseits aber den Aufwand und das anfallende Spülwasser im Rahmen zu halten. Denn: Nach der Reinigung enthält das Spülwasser die PFAS. Es muss also entweder, genau wie das Schaummittel, verbrannt werden oder die PFAS müssen aus dem Wasser gefiltert oder abgeschieden werden. Welchen Umfang die Reinigungsmaßnahmen haben müssen, muss ebenfalls bestimmt werden. Der Schaummitteltank, das Zumischsystem und die Leitungen, die das Konzentrat führen, sind in jedem Fall betroffen. Im schlimmsten Fall können auch Leitungen betroffen sein, die Premix enthalten. Spätestens an dieser Stelle ist wiederum eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sinnvoll, die auswertet, ob nicht der Ersatz bestimmter Komponenten gegenüber einer Reinigung wirtschaftlicher ist.

Fazit: Es bleibt nicht viel Zeit für eine Umstellung

Der Aufwand, den eine Umstellung mit sich bringt, kann erheblich sein. Die Zeit, die für die Umstellung bleibt, ist es leider nicht. Denn wenn das Schaummittel von den aktuellen Verboten betroffen ist, bleibt bis Mitte 2025 Zeit für eine Umstellung. Dabei geht es nicht nur um neues, fluorfreies Schaummittel – es muss ggf. auch das System gereinigt, eine Wirksamkeitsbetrachtung durchgeführt und entsprechende technische Änderungen vorgenommen werden.

Zu den Auswirkungen eines Verbots von fluorhaltigen Schaummittel in Feuerlöschanlagen sowie möglichen Alternativen hält der Autor Eike Peltzer einen Vortrag beim FeuerTrutz Brandschutzkongress 2023.

zuletzt editiert am 27.01.2023