cci Forum: Ozon in Küchenabluftleitungen

Offenbar kann Ozon andere Luftleitungskomponenten, wie die Dichtungen und das Rohrsystem selbst, oxidieren. Ich habe von Fällen gelesen, in denen sogar V2A-Stahlblech angegriffen worden sein soll.
Frage 1: Kennen die Leser entsprechende Fälle?

Ich habe gelesen, dass in der Nähe von Stickoxidquellen (Autoabgase) die Abbaureaktion für Ozon „schnell, innerhalb von Sekunden und Minuten“ ablaufe.
Die meisten Hersteller von Ozon-Abluftreinigungsanlagen geben eine Reaktionszeit von mindestens 3 s an. Das heißt, dass die Luft vom Einspeisepunkt bis zur Aktivkohle 3 s unterwegs sein muss. Einfaches Beispiel: Beträgt die Luftgeschwindigkeit im Rohr/Kanal 5 m/s, so ist die Reaktionsstrecke 3 mal 5 m gleich 15 m lang. Allerdings gibt es auch differenziertere Aussagen. So nennt ein Hersteller eine Reaktionszeit für den Oxidationsprozess von 2 bis 4 s – je nach Art des Küchenbetriebs -, und eine maximale Luftgeschwindigkeit von 4 m/s im Reaktionsbereich, da sonst die Aufspaltung der Molekülketten nicht gewährleistet sei.
Frage 2: Gibt es genauere Informationen darüber, wie lange Ozon benötigt, um in den normalen 0₂-Zustand zurückzukehren, oder wie lange es gefährlich/aggressiv bleibt?“

1.
Zur Frage ob Ozon auch Edelstähle angreifen kann: Wegen der hohen Reaktionsfreudigkeit von Ozon sind nur wenige Materialien gegen Ozon beständig. Beständige Materialien sind beispielsweise hoch legierte Edelstähle, Glas oder PTFE. Was dabei jedoch zu beachten ist, vor allem bei Edelstählen, dass diese während der Verarbeitung und Montage nicht verunreinigt werden. So ist es in metallverarbeitenden Betrieben oft üblich, dass beispielsweise auf einer Stanzmaschine oder auf einer Abkanntpresse, unterschiedliche Materialien verarbeitet werden. Werden so auf einer Abkanntpresse Luftleitungen einmal aus niedrig legierten Stählen hergestellt und auf derselben Maschine mit denselben Werkzeugen dann auch Luftleitungen aus hochlegierten Stählen, kommt es zu Verunreinigungen des hochlegierten Edelstahlblechs. Durch die Werkzeuge kommt es während der Bearbeitung zu einem Metallabrieb, und dieser überträgt sich von den Werkzeugen auf die Oberflächen der unterschiedlichen Bleche. So kann es durchaus vorkommen, dass sich ein Metallabrieb von Stahlblechen auf die Oberfläche des hochlegierten Edelstahl überträgt. Dieser Abrieb reicht dann durchaus aus, dass eine Oxidation dieser Fremdstoffe auf der Oberfläche der Edelstähle in Gang setzt und Ozon diese oxidiert. Dasselbe geschieht auch, wenn auf der Baustelle nicht sauber gearbeitet wird und beispielsweise Abluftleitungselemente aus Edelstählen mit Werkzeugen bearbeitet werden, die auch gleichzeitig bei der Bearbeitung von verzinkten Stahlblechen benutzt werden. Ein „Klassiker“ hierbei ist beispielsweise, dass mit einer Flex verzinkte Aufhänge-Gewindestangen aus Stahl gekürzt werden und mit derselben Flex-Trennscheibe dann auch an der Edelstahlluftleitung Abschnitte angebracht werden. Oder es werden mit einer Flex Stahlträger bearbeitet und im Funkenflug liegen Edelstahlluftleitungsteile. Leider alles schon gesehen und alles schon erlebt, und all dies führt dazu, dass dann an der Oberfläche von Edelstahlteilen Korrosion einsetzt, eben vor allem dann, wenn noch stark oxidationsfördernde Stoffe dazu kommen, wie Ozon.

Zur Frage 2: Ja, durch die vielen Autos in Großstädten werden unter anderem viele Stickstoffmonoxide (NO) mit den Abgasen ausgeschieden, und mit Hilfe dieser kann Ozon sehr gut und sehr schnell abgebaut werden, zu Stickstoffdioxid (NO₂) und Sauerstoff O₂.
Die von vielen Herstellern angegebenen Zeiten, bis Ozon wieder abgebaut ist, sind sehr kritisch zu sehen und entsprechen leider sehr oft nicht der Realität in der Praxis. Wie schnell sich Ozon abbaut, hängt ganz maßgeblich von der Umgebung ab, in der das Ozon-Gas eingesetzt wird. Das Beispiel von oben, mit dem Abbau von Ozon mit Hilfe von Stickstoffoxiden: Das ist ein Vorgang, der nur in Großstädten zu beobachten ist, in ländlichen Regionen geschieht der Abbau auf ganz anderen Wegen und damit verbunden in ganz anderen Zeitspannen. Ganz ähnlich verhält es sich mit dem Abbau des Ozon bei industriellen Prozessen. Soll heißen, um exakte und wirklich seriöse Angaben zu Abbauzeiten geben zu können, muss zunächst der Einsatz genau spezifiziert werden. Idealerweise sind dabei sowohl die abzusaugenden Medien bekannt als auch die Anlage selbst. Dabei sind Fragen zu erörtern, wie beispielsweise:
– Welche Stoffe werden mit dem Abluftstrom transportiert, und welchen Aggregatzustand haben diese?
– In welchen Konzentrationen liegen diese Stoffe vor (ganz wichtig zu wissen), sind es wenige µg pro m³ Abluft oder sehr hohe Konzentrationen in hohen Milligramm-Konzentrationen pro Kubikmeter Abluft.
– Der Anlagenaufbau ist zu erörtern: Es muss beispielsweise geklärt werden, ob für eine effiziente Oxidation und eine gleichmäßige Verteilung des Ozon in der Abluftleitung Katalysatoren eingesetzt werden.
– Auch ganz simple und einfache Dinge wie die Konzentration des produzierten Ozons und die in die Abluftleitung abgegebene Ozongas-Konzentration muss bekannt sein.
Erst wenn solche Fragen erörtert sind, können halbwegs seriöse Aussagen zum Abbau des Ozon getroffen werden. Alles andere sind Aussagen und Angaben ohne Wert. Am allersinnvollsten dabei ist dann immer noch, ganz auf Nummer sicher zu gehen und in den Anlagen den Ozonabbau zu messen. Hierzu können Ozon-Messgeräte eingesetzt werden, und in den Fällen, wo wir das tun, zeigt sich regelmäßig, dass die von vielen Herstellern gemachten Faustformeln in großer Regelmäßigkeit ganz einfach falsch sind.
 
Eine Zusammenfassung zu diesem Thema findet man auch im Reven-Luftreiniger-Blog. Dort sehen Sie dann auch in dem Video am Ende des Artikels, wie solche Ozon-Messgeräte aussehen und wie diese angewendet werden können.

Sven Rentschler, Rentschler Reven GmbH, Sersheim
 

2.
Bei der Fotolyseoxidation werden im ersten Teil der Reaktion (Fotolyse) Molekülketten aufgespalten und dabei verschiedene Radikale gebildet. Dazu gehört nicht nur Ozon, sondern auch Singulettsauerstoff und OH-Radikale. An der Fotozonröhre darf eine Geschwindigkeit von 3 m/s nicht überschritten werden. Die Verweilzeit von der Fotozonröhre bis zum Ventilator sollte 2 s betragen. Natürlich haben Fettsäuren und vorgenannte Radikale eine korrosive Wirkung. Allerdings ist bei der Fotolyseoxidation die erzeugte Menge an Ozon niedriger als bei anderen Verfahren (z. B. Ozoneindüsung im Bypass) und in einem weitestgehend ausgeglichenen Verhältnis zur organischen Fracht, NOx wird nicht gebildet. Korrosion konnte mit der Fotolyseoxidation in solchen gastronomischen Abluftleitung in den letzten 15 Jahren nicht beobachtet werden. Dichtungen müssen aber aus ozonbeständigem Polymer sein (z.B. EPDM).

Wichtiger ist aber noch der Punkt, dass die Leitung bis zum Schacht oder bis zum Austritt aus dem Gebäude im Unterdruck sein sollte. Ist der Ventilator nicht endständig montiert, kommt es in Räumlichkeiten nach dem Ventilator zu einer unerwünschten Ozonbelastung. Das bedeutet, dass eine Anlage noch so gut ausgelegt sein kann, Planung und Beratung vor Ort sind von höchster Relevanz.

Anja Toussaint, Geschäftsführerin, Oxytec GmbH, Hamburg


3.
Nach einschlägiger Literatur hat Ozon eine Halbwertszeit von 20 min, d. h. nach 20 min ist die Hälfte an Ozon wieder abgebaut. Da die Halbwertszeit von Ozon deutlich über der Verbleibszeit des Ozons in dem Abluftleitungsnetz ist, spielt bezüglich des Abbaus von Ozon die Luftleitungslänge eine eher untergeordnete Rolle. Für den Abbau bzw. die Reduzierung von Geruchsstoffen und Fetten allerdings schon, da einfach die Wahrscheinlichkeit sich erhöht, dass sich Geruchsmoleküle und Ozon treffen. Daher ist stets darauf zu achten, wo das Ozon ausgeblasen wird, um eine Beeinträchtigung von Personen im Freien zu vermeiden. Dazu gehört auch, dass die sicherheitstechnischen Einrichtungen einer UV-Ozon-Aerosolatnachbehandlungsanlage nach DIN EN 16282 Teil 8 „Einrichtungen in gewerblichen Küchen – Elemente zur Be- und Entlüftung – Anlagen zur Aerosolnachbehandlung; Anforderungen und Prüfung“ ausgeführt werden müssen.

Martin Ferres, Entwicklung und Projektierung, Bäro GmbH, Leichlingen

4.
Außer dass wir ständig Bearbeitungsfehler im Bereich Metall haben, wie vom Vorredner Sven Retschler richtiger Weise festgestellt wurde, ist wohl das große Problem in den Abluftleitungen der Küchenanlagen der hohe Fettüberschuss. Hier spielen die Bakterien eine große Rolle. Ohne diese könnte das Ozon nicht diese Schäden anrichten. Auch an Edelstählen treten dann korrosive Veränderungen auf. Um solche Fälle zu vermeiden, ist erst einmal auf eine saubere Metallverarbeitung zu achten. Ozon ist ständig und überall, und eine Eindämmung mit einer Aerosolnachbehandlung nach DIN EN 16282 ist kaum ein 100-prozentiger Schutz. Eine sinnvolle Planung, Verlegung und Verarbeitung der Abluftanlage ist die Voraussetzung für ein sauberes Abluftsystem, und daraus ergibt sich auch eine ordentliche Wartung und eine Reinhaltung nach VDI 6022 für das Leitungsystem.

Olaf Mayer (SV)

5.
Zu Frage 1: Dies kann nur auftreten, wenn minderwertige oder nicht ozonbeständige Materialien verwendet werden. Ozonbeständige Stoffe sind unter anderem Silikon, Edelstahl oder Messing.

Zu Frage 2: Ozon hat unter Laborbedingungen, also ohne Reaktionsmedien, eine Halbwertszeit von 3 Tagen. Die Lebensdauer ist abhängig von Faktoren, wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Verunreinigungen in der Luft (z. B. Fett), organische Stoffe, usw. Gelten „normale“ Bedingungen, also mit Verunreinigungen in der Luft, wie Fett und Gerüchen, liegt die Halbwertszeit bei ca. 30 min.
Eine Gesundheitsgefährdung entsteht nur, wenn man sich einer hohen Konzentration direkt aussetzt. Im Fall einer Abluftreinigungsanlage geht eine Gefahr nur aus, wenn Ozon in großen Mengen aus der Anlage oder Rohren wegen Leckagen austritt. Aus diesem Grund dürfen Abluftanlagen, die mit Ozon gereinigt werden, nur im Unterdruck (siehe DIN EN 16282-8:2017) arbeiten. Das bedeutet, dass ein Ventilator zwingend am Ende des Lüftungssystems die Abluft ansaugt und damit verhindert, dass Ozon unkontrolliert über eine falsche oder fehlerhafte Dichtung freigesetzt werden kann. Durch die Reaktion mit Fett- und Geruchsmolekülen wird das Ozon zersetzt und tritt am Ende des Lüftungssystems in geringen Mengen (unterhalb der Mengen, die in der Umgebungsluft vorhanden sind) aus. Um Risiken im Fall von erhöhten Ozonmengen auszuschließen (nicht ausreichende Reaktionsstrecke) muss ein Aktivkohlefilter eingesetzt werden, um das evtl. überschüssige Ozon zu speichern und abzubauen. 

René Bruder, Geschäftsführer, InoxAir GmbH, Gelsenkirchen

Artikelnummer: cci81714