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Einsatz von Schafwolle zum Abbau von FORMALDEHYD (und anderen Schadstoffen) in der Raumluft
Zusammenfassung der Ergebnisse eines Forschungsprojekts der ECO-Umweltinstitut GmbH, Köln in Zusammenarbeit mit der Fritz Doppelmayer GmbH, Kempten (Köln / Kempten, April 1998)
1 Chemische Reaktion der Wollproteine mit Formaldehyd
Der Mechanismus von der Reaktion von Formaldehyd mit Bestandteilen von Schafwollfasern ist seit Jahrzehnten bekannt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird Formaldehyd z.B. in der Textilindustrie zur Desinfektion und zur Knitterfrei-Ausrüstung eingesetzt. Neu ist der im folgenden beschriebene Einsatz von Schafwolle zur Sanierung formaldehydbelasteter Gebäude.
Als tierische Faser gehört Schafwolle zu den Eiweissfasern und besteht zu ca. 97% Wollproteinen. Die Eiweissstoffe werden bei der Schafwolle als Kreatin bezeichnet. Ihr kleinster chemischer Baustein ist die Aminosäure. Die Kreatine der Schafwolle werden aus ca. 18 -24 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut und liegen als kettenförmige Makromoleküle (Peptidketten) vor.
Formaldehyd ist als äusserst reaktives Molekül in der Lage mit den Seitenketten der Aminosäuren zu reagieren. Aus den Additions- und Kondensationsreaktionen bilden sich stabile und unschädliche Verbindungen, die u.a. zu irreversiblen Vernetzungen zwischen den Peptidketten der Schafwoll-Fasern führen. Ausserdem können zwischen zwei Aminosäureresten Methylen-Querverbindungen oder Oxy-Methylen-Querverbindungen gebildet werden, die zu Querverbindungen der Promenierten führen. In jedem Fall handelt es sich bei den Reaktionsprodukten um stabile Verbindungen. Eine nennenswerte Freisetzung von Formaldehyd aus den Reaktionsprodukten ist nicht zu erwarten.
2 Formaldehyd in der Raumluft – ein nach wie vor drängendes Problem
Formaldehyd ist ein bedeutendes Basisprodukt der chemischen Industrie. Mehr als die Hälfte der Produktionsmenge wird für die Herstellung von Bindemitteln für Holzwerkstoffe verbraucht. Mitte der 70er Jahre wurde die Problematik der Formaldehydemissionen aus Spanplatten offenkundig, als bei Lehrern und Schülern mehrerer Kölner Schulneubauten Geruchsbelästigungen, Schleimhautreizungen und Kopfschmerzen auftraten. Der aus Möbeln und Deckenplatten auf Spanplattenbasis austretende Formaldehyd überschritt in den Schulräumen den heute gültigen Richtwert z.T. um mehr als das Zehnfache. In den Folgejahren wurde deutlich, dass weite Teile der Bevölkerung von dem Reizgas betroffen sind. 1977 gab das Bundesgesundheitsamt einen Richtwert für Formaldehyd in Innenräumen in Höhe von 0,1 ppm bekannt. 1980 wurde Formaldehyd von der Deutschen Forschungsgemeinschaft als Stoff mit begründetem Verdacht auf krebserzeugendes Potential eingestuft.
Gesetzgeber, Behörden und Industrie haben Anstrengungen unternommen, die Belastung durch Formaldehyd in Innenräumen zu verringern. Nach geltendem Recht dürfen nur Spanplatten der Emissionsklasse E1 in den Handel kommen. Damit soll gewährleistet werden, dass der vom BGA (jetzt BgVV) empfohlene Richtwert auch eingehalten wird. Tatsache ist, dass ein ausreichender Schutz der Bevölkerung vor unzumutbaren Formaldehyd-Konzentrationen in Innenräumen derzeit nicht gewährleistet ist. Nach wie vor werden über Holzwerkstoffe und Möbel formaldehyd-emittierende Materialien in Aufenthaltsräume eingebracht, die zu Befindlichkeitsstörungen bis hin zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen können. Nach offiziellen Schätzungen wird in etwa 10 % der Haushalte der BGA-Richtwert überschritten, wovon letztlich mehrere Millionen Menschen betroffen sind (Bundesgesundheitsbl. 9/92).
Der Minimierung der Formaldehyd-Belastung in Innenräumen kommt somit eine grosse Bedeutung zu. In bestehenden Gebäuden (z.B. Fertighäuser) ist es aufgrund konstruktiver Gegebenheiten aber nicht immermöglich, die Emissionsquellen zu entfernen. In solchen Fällen ist es wünschenswert durch andere Massnahmen, die Formaldehyd-Belastung der Raumluft wirksam und dauerhaft zu senken.
3 Ergebnisse der Labor- und Praxisversuche
Im Rahmen eines Forschungsprojekts in Zusammenarbeit mit der Firma Fritz Doppelmayer GmbH Kempten wurde vom ECO-Umweltinstitut Labor- und Praxisversuche mit dem Ziel durchgeführt, zu prüfen, inwiefern sich Schafwolle zur Reduktion der Formaldehyd-Belastung in der Raumluft eignet. Für die Laborversuche wurde ein Stück Schurwolle der Abmessungen 25 x 25 cm in eine Prüfkammer aus Glas mit 250 Liter Volumen eingebracht. Anschliessend wurde in der Kammer eine Formaldehyd-Konzentration von 300 ppm eingestellt (Randbedingungen: Luftwechselrate 0 h-1, Temperatur 23 °C, rel. Luftfeuchtigkeit 45%).
Im Ergebniss mehrerer Versuche wurde bereits 2 Std. nach Versuchsbeginn infolge chemischer Reaktion des Formaldehyds mit den Wollfasern ein Abbau der Formaldehyd-Konzentration in der Kammerluft zwischen 80 und 87% gemessen.
In einer weiteren Versuchsreihe wurde 5 mal im Abstand von 24 Std. jeweils eine Formalin-Menge in die Kammer eingegeben, die eine Formaldehyd-Konzentration in der Kammer von 300 ppm erzeugt (z. Vgl.: letale Konzentration für den Menschen ca. 30 ppm). Nach 5 Tagen (5 x 300 ppm = 1500 ppm) wurde die Formaldehyd-Konzentration in der Kammerluft gemessen; sie betrug lediglich 0,77 ppm. Dasselbe Probestück wurde in der Prüfkammer ein weiteres Mal mit 1500 ppm (5 x 300 ppm) Formaldehyd belastet. 96 Std. nach der letzten Formaldehyd-Zugabe betrug die Formaldehyd-Konzentration in der Prüfkammer nur noch 0,21 ppm. Nach weiteren 96 Std. wurde schliesslich eine Restkonzentration von 0,1 ppm Formaldehyd gemessen. Das derart „dotierte“ Prüfmuster wurde aus der Kammer herausgenommen und einer sensorischen Prüfung unterzogen. An der Schafwolle wurden keinerlei Fremdgerüche wahrgenommen.
Im Anschluss an die erfolgreichen Laborversuche wurde die Schurwolle mehreren Praxisversuchen in Wohnhäusern und kommunalen Gebäuden unterzogen. Es handelte sich um Gebäude, bei denen aufgrund konstruktiver Gegebenheiten ein Ausbau der Formaldehyd-Quellen (Holzwerkstoff-Platten) einem Abriss der Gebäude gleichgekommen wäre. Die Praxisversuche verliefen äusserst erfolgreich. Hervorzuheben ist der Fall eines Kindergartens, bei dem aufgrund gescheiterter anderweitiger Sanierungsversuche der Abriss und Neubau des Gebäudes erwogen wurde. Nach Abstimmung mit der Stadtverwaltung wurde in einem Proberaum Schurwolle in geeigneter Form eingebracht. Dadurch konnte die Formaldehyd-Konzentration von vorher ca. 0,15 bis 0,2 ppm auf unter 0,05 ppm – also weniger als die Hälfte des BGA-Richtwerts – reduziert werden. Seitens der Stadt wurde zwischenzeitlich beschlossen, den ganzen Kindergarten kostengünstig mit Schafwolle zu sanieren. Die Bindungskapazität der Schafwolle ist sehr gross; sie reicht nach Berechnung für Jahrzehnte.
Im Ergebniss der nunmehr zahlreichen Labor- und Praxisversuche zeigt sich, dass Schafwolle ohne Oberflächenbehandlung (!) ein äusserst wirksames Agnes zur Bildung von Formaldehyd aus der Raumluft darstellt. Bei Gebäuden, in denen aufgrund konstruktiver Gegebenheiten ein Entfernen der Formaldehyd-Quelle nicht bzw. nur mit hohen Kosten möglich ist, wäre das geeignete Einbringen von Schurwolle eine willkommene Sanierungsmethode. Darüber hinaus ist gerade auch unter dem viel diskutierten Gesichtpunkt der Prävention ein Einsatz von Schafwolle denkbar und wünschenswert.
Erste Versuche mit Geruchsstoffen und anderen reaktiven Umweltchemikalien wie SO2, NOx und O3 untermauern die Hypothese, dass sich für Schurwolle noch weitere Anwendungsbereiche mit dem Ziel einer Verbesserung der raumlufthygienischen Situation auch unter präventiven Gesichtspunkten erschliessen.
Korrespondenz-Adresse: ECO-Umweltinstitut GmbH Dr. Gerd Zwiener Sachsenring 69 50677 Köln