Die umweltfreundliche Alternative

INHALTE DES BEITRAGS

Der große Knall
PFAS – Perfluorierte Alkysubstanzen im Brandschutz
Politische Konsequenzen
Regulierungen, Grenzwerte, Einzelsubstanzen
Neue Entwicklungen
Grenzwerte überschritten – was tun?

Effektiv, umweltfreundlich und rechtssicher Löschen – heute besser ohne PFAS.

Der große Knall

1938 wurde Teflon entdeckt, 1964 der erste Fluorprotein-Feuerlöschschaum vermarktet. Fluorhaltige Stoffe fanden in so gut wie jeden Bereich des Lebens Einzug im späten 20. Jahrhundert. Und dann, im Jahr 2000, gab der amerikanische Chemiekonzern 3M bekannt, die Produktion der Grundchemikalie Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und deren Vorstufen und Derivate „freiwillig “einzustellen. Der für Außenstehende zunächst unerwartete Schritt sorgte für eine große Überraschung.

In denselben Zeitraum fallen erste Berichte der Environmental Protection Agency (EPA) über die Risiken von PFOS. In den späten 1990er-Jahren begann die EPA, sich auf die potenziellen Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit PFOS und verwandten per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) zu konzentrieren. Die Besorgnis wurde durch den Nachweis signifikanter Gehalte von PFOS in der Umwelt sowie in menschlichem und tierischem Gewebe ausgelöst. Die vorläufige Risikobewertung der EPA zeigte, dass PFOS in der Umwelt sehr persistent ist, sich in Wildtieren und Menschen anreichert und für Labortiere toxisch ist. Es wurde festgestellt, dass die Substanz lange Halbwertszeiten im menschlichen Körper hat, was Bedenken hinsichtlich potenzieller langfristiger Gesundheitseffekte aufwarf. Im Jahr 1999 begann die EPA dann zusammen mit 3M, dem Haupthersteller von PFOS, zusammenzuarbeiten, um die Risiken gründlicher zu bewerten. Die Erkenntnisse der Behörde veranlassten 3M im Mai 2000 dazu, eine „freiwillige “Einstellung der PFOS-Produktion anzukündigen. Die frühen Erkenntnisse der EPA deuteten darauf hin, dass eine Exposition gegenüber PFOS zu gesundheitsschädlichen Effekten führen könnte, einschließlich Entwicklungs- und Reproduktionstoxizität, Leberschäden und möglicherweise Krebs. Die Persistenz und weite Verbreitung von PFOS in der Umwelt verschärften diese Bedenken weiter.

Gegen 3M sind heute, 25 Jahre später, mehr als 4.000 Verfahren in den USA anhängig, milliardenschwere Zahlungen zugunsten von Gemeinden, deren Trinkwässer von 3M-PFAS verseucht wurden bereits gefällt und Berichte, dass 3M schon lange vor 2000 über die Gefahren von PFOS und PFOA wusste, zirkulieren. Die Freiwilligkeit der Produktionseinstellung erscheint in der Retrospektive eher wie eine Publicityaktion.

PFAS – Perfluorierte Alkysubstanzen im Brandschutz

Perfluorierte Tenside können auf unpolaren, also sich nicht mit Wasser mischenden Brennstoffen, einen Wasserfilm auf der Oberfläche des Brennstoffs ausbilden. Diese Filmbildungseigenschaft sorgt dafür, dass PFAS Feuerlöschschäumen beigesetzt wurden – allen voran der oben genannte Vertreter PFOS. Diese Lösch mittel werden als AFFF-Schäume bezeichnet: aqueous film forming foams – wasserfilmbildende Schaummittel. Der Vorteil dieser Schäume kommt bei Bränden von Kerosin, Benzin mit bis zu 5% Bioethanol-Zusatz oder anderen mit Wasser nicht mischbaren Brennstoffen zum Vorschein: Reines Wasser würde aufgrund seiner höheren Dichte unter den Brennstoff sinken. Oder andersherum: brennendes Benzin schwimmt auf Wasser. Mit AFFF versetztes Wasser legt sich in einem Film auf die brennende Oberfläche und kann so den Brand eindämmen.

PFAS bilden eine Stofffamilie mit besonderen Eigenschaften, es gibt mindestens einige Tausend verschiedene Einzelsubstanzen. Sie sind sowohl wasser- als auch fettabweisend und resistent gegen fast alle Chemikalien. Hieraus folgt allerdings auch: PFAS sind resistent gegen natürliche Abbauprozesse. Sie verbleiben über Jahre oder sogar Jahrzehnte in der Umwelt, was zu langfristiger Kontamination führt. PFAS können sich in den Geweben von Lebewesen anreichern. Das bedeutet, dass sie in der Nahrungskette aufsteigen und in höheren Konzentrationen bei Raubtieren und letztendlich beim Menschen nachgewiesen werden. PFAS sind gesundheitsgefährdend, einige Vertreter sind krebsauslösend, führen zu Leber- und Nierenschäden, zu Störungen des Immunsystems, zu Fortpflanzungsproblemen und zu endokrinen Störungen. PFAS können über weite Strecken transportiert werden und sind in vielen Umweltmedien wie Luft, Wasser und Boden nachweisbar. PFAS sind heute schon ubiquitär – und wurden z. B. im Gewebe von Eisbären nachgewiesen – in deren Habitat sicher noch kein Feuer mit AFFF- Schaum gelöscht wurde.

Politische Konsequenzen

Anfang der 2000er wurden also die Gefahren von PFAS und deren Verwendung zunehmend beachtet. Insbesondere Feuerlöschschäume traten sehr schnell in den Fokus der Regulierungsbehörden. Der Grund ist simpel: Der Anwendungsfall‚ Feuer löschen‘ beinhaltet in der überwiegenden Mehrheit der Fälle die direkte Abgabe der im Feuerlöschschaum enthaltenen PFAS in die Umwelt. Die Behörden sollten Recht behalten: Viele Gebiete um Flughäfen, in denen die Flughafenfeuerwehren regelmäßig mit Feuerlöschschaum geübt haben, zeigen heute bedenklich hohe PFAS-Gehalte – im Trinkwasser der Anwohnenden. Nur drei Beispiele: Flughafen Frankfurt, Flughafen Düsseldorf, ehem. US-Airbase Bitburg.

Wegen der sich abzeichnenden Umwelt- und Gesundheitsgefahren reagierte die Europäische Chemikalienagentur EChA 2006 mit einem quasi-Verbot: PFOS wurde als besonders besorgniserregender Stoff (Substance of very high concern, SVHC) identifiziert und als persistenter organischer Schadstoff in die sog. Stockholm-Konvention aufgenommen. Dort steht es mit anderen Schadstoffen, deren erste Vertreter als das dreckige Dutzend benannt wurden.

Ab diesem Zeitraum entwickelte sich weltweit eine Art Katz- und Mausspiel zwischen Regulierungsbehörden und Herstellern fluorhaltiger Löschmittel. Die Entwicklung in der EU steht hier beispielhaft: Es wurden neuartige Lösch mittel, die statt PFOS andere PFAS enthielten, entwickelt, bis auch hier die gesundheits- oder umweltgefährdende Wirkung nachgewiesen und ein Verbot auf EU-Ebene beschlossen wurde. So kam 2020 (nach sieben Jahren Diskussion) das PFOA-Verbot, 2021 das C9 bis C14 PFCA-Verbot und das 2022 PF- HxS-Verbot (Details s. u.).

Für Gefahrstoffe gilt – normalerweise – das Substitutionsgebot: Gefährliche Substanzen sollen durch weniger gefährliche Substanzen ersetzt werden. Für PFAS-haltige Löschmittel hingegen wurden gefährliche Substanzen durch andere gefährliche Substanzen ersetzt. Da Regulierungen von Einzelsubstanzen sich als langwierig und wenig effektiv herausgestellt haben, hat die Europäische Union ein mehrstufiges Gesetzgebungsverfahren zum generellen Verbot von PFAS in Feuerlöschschäumen vorangetrieben. Das Verfahren ist weit vorangeschritten und mit einem Beschluss wird noch im Jahr 2024 gerechnet. Der vorgeschlagene Gesetzestext (Stand 06/ 2024) sieht vor, dass Feuerlöschschäume mit einem Gesamtfluorgehalt von über 1 mg/ l nicht mehr formuliert, verkauft oder gehandhabt werden dürfen. Die vorgesehenen Übergangsfristen sind 18 Monate für Üben & Testen, 18 Monate für Feuerwehren, 3 Jahre für Schifffahrt, 5 Jahre für Luftverkehr, 10 Jahre für Seveso-Betriebe (Störfallbetriebe), 5 Jahre für alle anderen Nutzer und 5 Jahre für Feuerlöscher. Das mehrstufige Gesetzgebungsverfahren ist weit vorangeschritten.

Nach Inkrafttreten der PFOS-Regulierung wurde in mehreren Bundesländern der Einsatz aller PFAS-haltigen Löschmittel kontrolliert. Dies führte teilweise zu dramatischen Situationen, wie im September 2013, als bei einem Großbrand von rund 5.000 t Styroporgranulat auf den Einsatz von Schaummittel verzichtet wurde – mit Verweis auf die umweltgefährdenden Eigenschaften der Schäume. Styropor ist ein Kunststoff und kann mit reinem Wasser nur schwer gelöscht werden. Bei der Brandhitze schmilzt das Polystyrol und verhält sich wie eine nicht mit Wasser mischbare Flüssigkeit. Die Brandbekämpfung mit reinem Wasser wird ungleich schwerer. Das Ergebnis: Etliche Tonnen Emissionen krebserregenden Rußes, polyzyklischer aromatischer Verbindungen und anderer beunruhigender Schadstoffe verunreinigten die Metropolregion Mannheim.

Regulierungen, Grenzwerte, Einzelsubstanzen

Aktuell sind in der europäischen Union vier Bestandteile von fluorhaltigen Feuerlöschschäumen reguliert.

1. PFOS: Perfluoroctansulfonsäure. Der Grenzwert von PFOS in Produkten beträgt aktuell 10 mg/ kg (Verordnung [EU] 2019/ 1021, sog. POP-Verordnung). Wenn ein Feuerlöschschaum mehr als 10 mg/ kg PFOS-enthält, darf er (seit 2010) nicht gelagert, gehandhabt oder verwendet werden. Aktuell diskutiert das zuständige Expertengremium der EU eine Verschärfung des Grenzwerts auf das Level von PFOA (siehe 2.).

2. PFOA: Perfluoroctansäure. Der Grenzwert für PFOA in Produkten beträgt 25 µ g/ kg (25 ppb, Verordnung [EU] 2020/ 784). Wenn ein Feuerlöschschaum mehr als 25 µ g/ kg PFOA-enthält, darf er nicht gelagert, gehandhabt oder verwendet werden. Einzige Ausnahme: Wenn eine Löschwasserrückhaltung gewährleistet ist, gilt der Grenzwert erst ab dem 04.07.2025 – Üben und Testen bleiben allerdings auch dann untersagt.

3. PFCA C9 – C14: perfluorierte Carbonsäuren mit 9 bis 14 Kohlenstoffatomen in der Kette. Der Grenzwert für die Summen der C9 bis C14 PFCA beträgt 25 ppb und 260 ppb für die den C9 bis C14 verwandten Verbindungen (Verordnung [EU] 2021/ 1297). Wenn ein Feuerlöschschaum diese Gehalte überschreitet, darf er nicht gelagert, gehandhabt oder verwendet werden. Einzige Ausnahme: Wenn eine Löschwasserrückhaltung gewährleistet ist, gilt der Grenzwert erst ab dem 04.07.2025 – Üben und Testen bleiben allerdings auch dann untersagt.

4. PFHxS: Perfluorhexansulfonsäure. Der Grenzwert für Perfluorhexansulfonsäure beträgt 100 µ g/ kg (Verordnung [EU] 2023/ 1608). Wenn ein Feuerlöschschaum diese Gehalte überschreitet, darf er nicht gelagert, gehandhabt oder verwendet werden. Der höhere Grenzwert stellt bereits die Ausnahme dar. Ab August 2026 ist mit der Absenkung auf das Niveau des PFOA-Grenzwerts zu rechnen.

Für PFOA und C9 bis C14 PFCA sieht der Gesetzgeber zusätzlich die Pflicht der Behördenmeldung vor: Werden mehr als 50 kg eines Löschmittels, das den Grenzwert überschreitet, gelagert, so ist der Bestand der zuständigen Behörde zu melden. Die für ein Unternehmen zuständige Überwachungsbehörde kann im Informations- und Kommunikationssystem der EU-Kommission zur europaweiten Marktüberwachung technischer Produkte (ICS- MS) nachgeschlagen werden, unter Angabe der Postleitzahl sowie der Verordnung EU 2019/ 1021 (EU-POP).

Zur Gehaltsbestimmung der einzelnen regulierten Substanzen muss eine chemische Analyse durchgeführt werden. Verschiedene Labore und Dienstleister bieten inzwischen Probenanalytik an, die auf die regulierten Einzelsubstanzen testet. Doch Vorsicht: Da es sich bei PFAS um eine Stofffamilie handelt, die weit größer ist als die standardmäßig getesteten Einzelsubstanzen, ist der Rückschluss von der Summe der Einzelsubstanzen auf den Gesamt-PFAS-Gehalt nicht zulässig. Für eine Bestimmung des Gesamt-PFAS-Gehalts ist deshalb eine weitere chemische Analyse notwendig, die bisher wenig Verbreitung in der Branche findet.

Erfahrungswerte zeigen, dass insbesondere die PFOA und PFCA C9 bis C14-Grenzwerte häufig nur von Schaummitteln eingehalten werden, die nach 2015 produziert wurden. Ältere Schaummittel sollten zeitnah einer chemischen Analyse unterzogen werden, um eine mögliche Rechtsunsicherheit auszuschließen.

Neue Entwicklungen

Hartnäckig hielt sich der Glaube, dass die wasserfilmbildenden Schaummittel durch nichts zu ersetzen seien. Der wasserfilmbildende Effekt ist ein Alleinstellungsmerkmal PFAS-haltiger Löschmittel. Die Entwicklung fluorfreier Schaummittel war herausfordernd, da dieser Effekt aufgrund der speziellen molekularen Eigenschaften der perfluorierten Tenside nicht nachgeahmt werden kann. Gerne verschwiegen wurde die Tatsache, dass die Löschwirkung von Feuerlöschschäumen auf polaren Stoffen, wie Alkoholen, E10, Bioethanol oder Stoffen mit einer äußerst geringen Oberflächenspannung wie Pentan oder andere Standard-Lösungsmittel, seit jeher durch andere Bestandteile der Schaummittel realisiert wurde.

Die Behauptung, dass AFFF-Löschmittel unersetzlich seien, wird durch die jüngsten Entwicklungen und Zertifizierungen der Hersteller widerlegt, die noch vor wenigen Jahren das Gegenteil behaupteten. Fluorfreie Feuerlöschschäume mit allen Zertifizierungen – von IMO über ICAO, Lastfire bis hin zum deutschen Goldstandard VdS – haben auch diese Hersteller inzwischen in ihren Produktportfolios.

Trotz der technologischen Herausforderungen, die fluorfreie Schaummittel mit sich bringen, zeigen die aktuellen Zulassungen ein positives Bild: Für fast jeden Einsatzzweck gibt es inzwischen fluorfreie Alternativen. Viele kommunale sowie Werkfeuerwehren haben ihre Feuerlöschfahrzeuge bereits auf fluorfreie Schaummittel umgestellt. Betreiber von stationären Lösch anlagen arbeiten mit hochqualifizierten Partnern zusammen, um die Umstellung auf fluorfreie Löschmittel zu ermöglichen.

Grenzwerte überschritten – was tun?

Sollte Unklarheit über die Zusammensetzung der vorgehaltenen Schaummittel herrschen, so ist es dringend angeraten, zeitnah eine chemische Analyse der Schaummittel durchzuführen. Ein Analysezertifikat kann Nachfragen von behördlicher Seite schnell den Wind aus den Segeln nehmen. Sollte die Analyse ergeben, dass die Grenzwerte für regulierte Substanzen überschritten werden, so muss gehandelt werden.

Insbesondere bei stationären Löschanlagen und Feuerwehrfahrzeugen ergibt sich ein größeres Problem: Die Löschtechnik ist mit Schaummittel beaufschlagt und dementsprechend mit PFAS kontaminiert. Würde nun das alte Schaummittel abgepumpt und einfach neues eingefüllt, so würden die verbleibenden alten Schaummittelreste das neue Schaummittel so weit kontaminieren, dass die Grenz werte womöglich wieder überschritten werden.

Die Löschtechnik muss also dekontaminiert werden. Aktuell gibt es hierfür zwei mögliche Vorgehensweisen: Neubau oder Sanierung. Neue Löschtechnik ist die sicherste Variante, eine Rückkontamination kann ausgeschlossen werden. Neue Löschtechnik hat aber zwei bedeutende Haken: Sie ist sehr teuer und oft nicht sofort lieferbar. Die Lieferzeiten neuer Löschfahrzeuge betragen gut und gerne mehrere Jahre – in denen Rechtsunsicherheit für den Betreiber der Löschtechnik besteht.

Bei der Sanierung von Löschtechnik werden verschiedene Maßnahmen eingesetzt. Die häufigste ist hierbei das Spülen der beaufschlagten Technik mit Wasser. Es wird so lange/ oft mit Wasser gespült, bis das gesamte Löschmittel sich aufgelöst hat und aus der Anlage ausgespült wurde. Das bayrische Landesamt für Umwelt hat einen vielbeachteten Leitfaden veröffentlicht, wie eine Dekontamination gelingen kann. Die Form der Sanierung ist oft günstiger und schneller zu realisieren als der Neubau. Allerdings ist hier Vorsicht geboten: Keine Löschanlage ist gleich, eine Patentlösung gibt es nicht. Es spielen viele kleine wie große Betrachtungen eine Rolle, um das Projekt am Ende zum Ziel zu führen. Die offensichtlichste ist: Kann das verbaute Material überhaupt von PFAS befreit werden? In Edelstahl wandern (diffundieren) PFAS nicht ein. Bei Kunststoffen (z. B. Polyethylen oder glasfaserverstärkte Kunststoffe [GFK]) ist bekannt, dass PFAS eindiffundieren. Diese Bauteile müssen getauscht werden. Würden die Bauteile Bild: Privat nur gereinigt und anschließend mit fluorfreiem Schaum befüllt, so würden die PFAS wieder aus den Kunststoffen austreten und das neue Schaummittel kontaminieren.

Ebenfalls zu berücksichtigen bei der Sanierung ist, ob Technik und fluorfreies Löschmittel kompatibel sind. Hier spielen insbesondere physikalische Parameter wie die Viskosität oder die minimale Lagertemperatur eine Rolle.

Es sollten alle in einem Unternehmen betriebenen Löschmittel berücksichtigt werden. Ein bizarres Beispiel aus der Realität: Ein Unternehmen hat alle Löschanlagen und Feuerwehrfahrzeuge gewissenhaft auf fluorfreie Feuerlöschschäume umgestellt, kauft jedoch weiter tausende PFAS-haltige sog. wartungsfreie Feuerlöscher ein.

Auch bei der Entsorgung von PFAS gilt es einiges zu beachten. PFAS auf molekularer Ebene zu zerstören gelingt erst bei Temperaturen oberhalb von 1.100 ° C. Die Temperaturen in regulären Müllverbrennungsanlagen liegen hierunter. In Deutschland gibt es nur wenige Standorte, die bei Temperaturen oberhalb von 1.100 ° C PFAS entsorgen können – mit begrenzten Kapazitäten. Für die Zukunft wird deshalb hier mit stark steigenden Preisen gerechnet.