Bedeutung von VOC, Emissionen, Grenzwerten und Regelungen

Flüchtige organische Verbindungen: Bedeutung und Definition

Eine organische Verbindung ist eine jegliche Verbindung, die mindestens das Element Kohlenstoff (C) und eines oder mehrere der Elemente Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Jod (I), Schwefel (S), Phosphor (P), Silizium (Si) oder Stickstoff (N) enthält, mit Ausnahme von Kohlenstoffoxiden (z. B. CO2) und anorganischen Carbonaten und Bicarbonaten. 

Ein VOC, die Abkürzung für „Volatile Organic Compound“ (flüchtige organische Verbindung), ist eine organische Verbindung, die bei einer Temperatur von 293,15 K bzw. 20 °C einen Dampfdruck von 0,01 kPa oder mehr aufweist oder unter speziellen Anwendungsbedingungen eine entsprechende Flüchtigkeit besitzt.  Der Dampfdruck und die Flüchtigkeit definieren die Eigenschaft eines festen oder flüssigen Stoffes, in einen luftförmigen Zustand überzugehen.

Beide Definitionen sind dem Gesetzesdekret Nr. 152 von 2006 „Umweltvorschriften“ entnommen.

Wie aus den obigen Definitionen ersichtlich, handelt es sich bei den flüchtigen organischen Verbindungen um eine Familie verschiedener chemischer Verbindungen, die neben anderen Eigenschaften die Fähigkeit besitzen, in der troposphärischen Atmosphäre zu reagieren und umweltschädliche Verbindungen zu bilden.

Zu dieser Klasse der organischen Verbindungen zählen:

• aliphatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Butan, n-Hexan) und Aromate (z. B. Benzol, Toluol)
• Halogenderivate (z. B. Dichlormethan)
• Aldehyde (z. B. Formaldehyd)
• Ketone (z. B. Aceton)
• Alkohole (z. B. Ethanol, Butanol)
• Ester (z. B. Ethylacetat)
• sonstige Verbindungen (z. B. Essigsäure, Acrylamid, Nikotin, Acetonitril).

 

Flüchtige organische Verbindungen anthropogenen und biologischen Ursprungs 

Die VOCs können in die externe Umwelt, d. h. die Atmosphäre, und in die interne Umwelt, z. B. einen Arbeitsplatz, emittiert werden.

Die wichtigsten externen VOC-Quellen sind sowohl anthropogen, d.h. auf menschliche Ursachen zurückzuführen, als auch biogen, d.h. mit natürlichen Ursachen verbunden.

Biogenen Ursprungs sind bestimmte Verbindungen, die von Pflanzen emittiert werden, Verbindungen, die bei der biologischen Zersetzung von organischem Material entstehen, oder Methan, das bei der Vergärung von Gülle oder auf Deponien entsteht. Externe Quellen anthropogenen Ursprungs sind Fahrzeugabgase, industrielle Lösungsmittelemissionen sowie – in geringerem Maße – Verbrennungsabgase von Wärmekraftwerken.

Die wichtigsten internen VOC-Quellen sind anthropogen und stammen aus Reinigungsmitteln, Baumaterialien, Möbeln, Kosmetika, Deodorants, Insektiziden, Heizgeräten, Zigarettenrauch, Druckern und Kopierern, Leimen, Lacken, Klebstoffen und verschiedenen Lösungsmitteln.

Gefährlichkeit der flüchtigen organischen Verbindungen

Es sollte bedacht werden, dass nicht alle flüchtigen organischen Verbindungen eine besondere Gefahr für den Menschen darstellen. Beispiele hierfür sind Methan oder Propan. Andere VOCs dagegen wurden sogar von der IARC (International Agency for Research on Cancer) als krebserregend eingestuft. Dazu zählen gehören Formaldehyd und Benzol.

Atmosphärische Konzentrationen

In der Tabelle sind die grundlegenden Statistiken für die 24-Stunden-Durchschnittskonzentrationen der Ziel-VOCs aufgeführt, die von Januar 2003 bis Juni 2004 bestimmt wurden. Unter den kontrollierten flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) wurde ein besonderer Schwerpunkt auf Benzol gelegt, da dieser Schadstoff aufgrund seiner bekannten krebserregenden Eigenschaften von besonderem gesundheitlichen Interesse ist. (HÖHERES INSTITUT FÜR GESUNDHEITSWESEN)

VOC	MW	*SA	**VK%	Min	Max
Toluen	25,4	11,8	46,7	11,0	82,9
m-Xylen	6,8	3,2	46,4	1,7	15,3
2-Methylpentan	3,8	1,7	44,8	1,4	11,2
Trimethylbenzole	3,7	1,6	42,4	1,4	8,2
Benzol	3,4	1,5	42,7	1,5	7,6
Ethylbenzol	3,2	3,5	110,7	1,0	34,1
o-Xylol	3,2	1,4	44,0	1,3	7,1
p-Xylol	2,9	1,3	44,0	1,2	6,5
n-Hexan	2,9	2,2	75,7	1,0	12,8
Cyclohexan	1,5	1,4	90,8	0,4	8,2
Tetrachlorethylen	1,4	0,7	47,4	0,4	3,2
n-Heptan	1,4	0,5	38,1	0,5	2,9
Methylcyclopentan	1,3	0,6	42,2	0,5	3,2
Trichlorethylen	1,3	0,6	46,8	0,5	3,6
2-Methylhexan	1,0	0,5	54,0	0,4	4,0
Methylcyclohexan	0,9	0,5	53,4	0,4	3,0

VOC: Durchschnittswerte und grundlegende Statistiken, die während des Beobachtungszeitraums (Januar 2003 – Juni 2004) erfasst wurden. Konzentrationen ausgedrückt in µg/m3 *SA – Standardabweichung **VK% – Variationskoeffizient

VOCs: Welche sind die wichtigsten italienischen und europäischen Vorschriften?

In den letzten Jahrzehnten ist die Luftverschmutzung immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses gerückt, und es wurde viel getan, um Emissionen zu kontrollieren, Schadstoffkomponenten zu reduzieren oder zu eliminieren und zulässige Höchstkonzentrationen für verschiedene Kategorien von Verbindungen festzulegen. Doch welche Rechtsvorschriften gelten für VOCs?

Für die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) wurden mehrere europäische und italienische Vorschriften veröffentlicht, von denen die folgenden die wichtigsten sind:

• Die Europäische Richtlinie Nr. 42 von 2004 über die „Begrenzung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen aufgrund der Verwendung organischer Lösungsmittel in bestimmten Farben und Lacken sowie in bestimmten Produkten der Kfz-Reparaturlackierung“, die in Italien mit dem Gesetzesdekret Nr. 161 von 2006 und nachfolgenden Änderungen umgesetzt wurde.
• Das Gesetzesdekret Nr. 152/2006 zum Thema „Umweltvorschriften“, auch bekannt als „Einheitstext für die Umwelt“ oder „Umweltkodex“ , legt die Regeln für den Boden- und Gewässerschutz, die Abfallwirtschaft, die Verringerung der Luftverschmutzung, die Umweltverträglichkeitsprüfung und die Entschädigung für Umweltschäden fest. Das Dekret wurde im Laufe der Jahre immer wieder geändert, zuletzt durch das Gesetzesdekret Nr. 21 von 2018. Der fünfte Teil des Einheitstextes befasst sich mit den „Vorschriften zum Schutz der Luft und zur Reduzierung der Emissionen in die Atmosphäre“. Im Detail regelt Titel 1 die Punkte „Prävention und Begrenzung von atmosphärischen Emissionen aus Anlagen und Geschäftstätigkeiten“ und legt „die Emissionswerte, die Anforderungen, die Methoden der Emissionsprobenahme und -analyse sowie die Kriterien für die Bewertung der Konformität der gemessenen Werte“ fest. Der Artikel 275 befasst sich speziell mit den VOC-Emissionen.
• Die Richtlinie 2010/75/EU in Bezug auf „industrielle Emissionen (integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung)”, die von Italien durch das Gesetzesdekret Nr. 46/2014 umgesetzt wurde, legt Regeln fest, um Emissionen aus industriellen Aktivitäten in die Luft, ins Wasser und in den Boden sowie die Entstehung von Abfällen zum Schutz der Umwelt zu vermeiden oder zumindest zu verringern;
• Die aktuelle Europäische Richtlinie Nr. 2284 aus dem Jahr 2016 , die die Definition von flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan, abgekürzt NMVOC, eingeführt hat, die als „alle organischen Verbindungen außer Methan, die durch Reaktion mit Stickstoffoxiden in Gegenwart von Sonneneinstrahlung photochemische Oxidanten erzeugen können” verstanden werden.

Wie werden VOC-Emissionen gemessen?

Die Schornstein-Emissionsgrenzwerte von VOCs werden durch spezifische Analysemethoden mit Unterstützung von spezialisierten Unternehmen überprüft.

Es gibt automatische Methoden, die das Prinzip der Flammenionisation anwenden und das Ergebnis anzeigen, d.h. die gemessene VOC-Konzentration in mg Kohlenstoff/Nm3, (angegeben als TOC = Total Organic Carbon).  Diese Methoden sind in qualitativer Hinsicht NICHT selektiv, d. h. sie unterscheiden NICHT zwischen den einzelnen flüchtigen organischen Verbindungen, die in dem Strom vorhanden sind und gemessen werden, sondern nur deren Menge.

Für die gefährlicheren flüchtigen organischen Verbindungen dagegen wird ein spezielles Verfahren angewandt, das eine Adsorptionsphase – d. h. ein Auffangen – auf Aktivkohlebehältern mit anschließender Desorption – d. h. Freisetzung – für die anschließende gaschromatographische Bestimmung erfasst. Diese Technik ist nämlich in der Lage, die einzelnen VOCs qualitativ zu unterscheiden und deren Menge zu bestimmen.  

Bei der Durchführung dieser Maßnahmen werden spezifische technische Standards angewandt. Nachstehend die Methoden im Detail:

• UNI EN 13649 für einzelne Verbindungen
• UNI EN 12619 für VOCs < 20 mg/Nm3
• UNI EN 13526 für VOCs≥ 20 mg/Nm3

VOCs: Wie hält man die Emissionsgrenzwerte ein?

Um sicher zu gehen, dass die neuen Emissionsgrenzwerte eingehalten werden, gibt es verschiedene Wege, die sowohl Maßnahmen bei den verwendeten Produkten (z. B. Lacke und Druckfarben auf Wasserbasis, mit hohem Feststoffgehalt etc.) beinhalten, als auch Vorkehrungen betreffen, die den Einsatz geeigneter Emissionsminderungssysteme vorsehen. In einigen Fällen sind beide Lösungen erforderlich, um die Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte zu gewährleisten.

 

BROFINDⓇ verfügt in seiner Produktpalette über praktisch alle Möglichkeiten zur Reduzierung von VOC-haltigen Emissionen (von der Rückgewinnung über die thermische Zerstörung bis hin zur Nassreduzierung etc.) und ist dadurch in der Lage, für jeden Kunden das beste Reduzierungssystem empfehlen und somit den besten Kompromiss zwischen Investitions- und Betriebskosten der Anlage finden zu können.