Ziel der Entwicklung

Abgesehen von Abriss, Austausch von Bauteilen und dgl. sind bislang in der Praxis etabliert die Wasch- und abrasiven Strahlverfahren, durch welche eine Schadstoffentfernung in sehr unterschiedlichem Umfang gelingt. Hinzu kommen Verfahren zur Neuverteilung der Schadstoffe ins Holzbauteilinnere und einer gewissen physikalischen Fixierung im Innern von Bauteilen sowie Schutzanstriche zur Verminderung des Übergangs in die Raumluft.
Jedes Verfahren hat Vor- und Nachteile bzw. unerwünschte Nebenwirkungen. Somit gibt es keine für alle Anwendungen taugliche Universalmethode. So bewirkt ein vom IHD entwickelter, praktisch unsichtbarer, Schutzanstrich zur Emissionsminderung von Chlorphenolen nach nunmehr ca. 20 Jahren eine nahezu gleichbleibend um ca. 95 % verminderte Schadstoffabgabe aus intensiv mit PCP behandelten hölzernen Orgelpfeifen. Einschränkung ist hier, dass dieses Verfahren ausschließlich für die leicht sauren Chlorphenole funktioniert.
Der fortbestehende Bedarf von privaten und gewerblichen Immobilienbesitzern und -verwaltern an der Nutzbarmachung von Innenräumen mit durch Alt-Holzschutzmittel behandelten bzw. kontaminierten Konstruktionshölzern, historischen Möbeln, Wandvertäfelungen, Vitrinen u. a. m. führte zum Projekt „HSM-Abbau“.
Die Untersuchungen waren auf eine Umwandlung der hochchlorierten Pestizidwirkstoffe in niedriger bzw. nicht mehr chlorierte Produkte gerichtet, was eine deutlich abnehmende Toxizität und starke Zunahme der Flüchtigkeit bewirkt. Beispielsweise ist der Dampfdruck des durch vollständige Dechlorierung aus DDT potenziell entstehenden 1,1-Diphenylethans um Faktor 50.000 höher. Von PCP zu Phenol steigt der Dampfdruck um Faktor 2.500, von Lindan zu Cyclohexan um Faktor 26.000. Mit Dechlorierung ist vor allem der reduktive Austausch von Cl- gegen H-Atome gemeint.
Ziele des FuE-Vorhabens sind: Entwicklung eines Dekontaminierungsverfahrens für behandelte/kontaminierte Konstruktionshölzer, das nach Anwendung zur sicheren Einhaltung der Sanierungszielwerte (RW I) für PCP, DDT und Lindan in Innenräumen unter üblichen klimatischen Bedingungen führt.
Die Anwendung dieses Verfahrens soll die möglichst rückstandsfreie chemische Umwandlung von Organochlorpestiziden und deren toxikologisch kritischer Nebenbestandteile in nicht oder wesentlich geringer gefährliche Stoffe in Massivholzbauteilen bewirken. Der Fokus lag dabei auf DDT und PCP, welche jahrzehntelang nicht nur in Deutschland flächendeckend verwendet wurden und sich heute noch mit hohen Gehalten (DDT, PCP) in Hölzern finden, während das weitaus flüchtigere Lindan kaum noch eine Rolle spielt.
Die zu verwendenden Chemikalien sollen beim Einsatz hinsichtlich des Arbeitsschutzes gut beherrschbar sein und keine Bildung problematischer Rückstände nach sich ziehen.

Vorteile und Lösungen

Der Lösungsansatz besteht in der Verwendung von hinreichend starken chemischen Reduktionsmitteln, welche einerseits die Chloratome von den Schadstoffen abspalten (mineralisieren), andererseits aber die Bestandteile des Holzes nicht angreifen. Besondere Herausforderungen sind:
- Die teils hohe chemische Stabilität der C-Cl-Bindungen in den Wirk-/Schadstoffen.
- Die Erfordernis, zusätzlich, teils feste/partikuläre, Katalysatoren einzubringen oder innerhalb des Holzes abzuscheiden.
- Einschränkungen bzw. Stör-Reaktionen durch holzbedingt saure pH-Werte oder auch zusätzlich vorhandene Flammschutzsalze, Verunreinigungen und dgl..
- Die begrenzten Möglichkeiten, Reaktionslösungen drucklos in verbaute Hölzer, besonders in deren Tiefe, einzubringen.
Hauptfokus der Arbeiten waren die Eignungsuntersuchungen verschiedener Reaktionssysteme für eine milde und möglichst vollständige Dechlorierung der Wirk-/Schadstoffe. Hauptsächlich wurde mit DDT gearbeitet, da dieser Stoff unterschiedlich fest gebundenes Chlor enthält und damit auch Aussagen zur Wirkung auf andere Schadstoffe gestattet.
Verbindungen von Kupfer oder / und Nickel wurden als Katalysatoren eingesetzt, als Reduktionsmittel fungierten wasserlösliche, industriell weitverbreitete Komponenten mit geringer Toxizität. Die Umsetzungen fanden bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 100 °C während Minuten bis Tagen in organisch-wässriger Umgebung statt. Mit einem besonders reaktiven und daher favorisierten System gelingt die Abspaltung der fünf Chloratome des DDT bei Umgebungsbedingungen innerhalb von weniger als 1 Stunde.
Zwei als favorisiert herausgestellte Reaktionssysteme wurden hinsichtlich weiterer Einflüsse untersucht. Dazu zählen zusätzlich vorhandene Holzinhaltstoffe, Flammschutzsalze
Die Verwendung dieses grundsätzlich vorteilhaften Systems auf behandelten Hölzern erfolgt sinnvoll erst nach deren intensiver Vorreinigung. Nachteilig ist die stets stattfindende Entstehung feiner Partikel aus den Metallzusätzen, so dass sich die Wirksamkeit aktuell noch auf die äußere, drucklos penetrierte Zone beschränkt. Versuche zur Einbringung feiner Perforationen und nachfolgender Injektion mit Überdruck waren jedoch erfolgversprechend, desgleichen Untersuchungen zur Verzögerung der Abscheidung fester Metallverbindungen. Für eine praxisgerechte Anwendung auf größere Holzbauteile sind apparative Entwicklungen sinnvoll, was an das Projekt anschließend erfolgen soll.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die Zielgruppen gehören zu den Bereichen Baugewerbe, Innenausbau, Restaurierung, Spezialhandwerk, Denkmalpflege und Dekontaminierung.
Nutzen für Anwender
Anwender profitieren von einem über den Stand der Technik im Bereich der nichtabrasiven Dekontaminierungsverfahren hinausgehenden Behandlungserfolg. Potenziell werden belastete Räume / Bereiche als hochwertige Innenräume mit Holzsichtigkeit nutzbar. Gleiches gilt für die Nutzbarmachung von schadstoffbelastetem Mobiliar und allgemein hölzerner Gegenstände.
Transfer der FuE-Ergebnisse
Der Transfer der Forschungsergebnisse soll nach Abschluss ergänzender Entwicklung von Applikationstechnik vorrangig durch eigenständige Nutzung / Anwendung als Dienstleistung erfolgen. Alternativ bzw. ergänzend sind Kooperationen mit klein- und mittelständischen Unternehmen, vor allem im Bereich der Sanierung und Restaurierung vorgesehen.
Perspektivisch sind hier Pilot- und Demonstrationsprojekte an realen Objekten vorgesehen, um technische Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu ermitteln.
Zusätzlich erfolgt der Wissenstransfer über Beratungsleistungen, Machbarkeitsstudien, Entwicklungsprojekte.
Wirtschaftliche Effekte für die Einrichtung
Für die Einrichtung ergeben sich mehrere wirtschaftliche Effekte:
1. Erweiterung der wissenschaftlich/technischen Kompetenz im Bereich der Schadstoffeliminierung und Dekontamination,
2. direktes Potenzial für nachfolgende FuE-Projekte,
3. Perspektivisch der Aufbau eines neuen Dienstleistungsbereiches mit Gegenstand praktisch durchgeführter Dekontaminationen.
Anwendungsbeispiele
Im Projekt wurden bereits erfolgreiche Laborversuche mit aus Sanierungsvorhaben stammenden, schadstoffbelasteten Holzproben durchgeführt. Vor allem die unter Umgebungsbedingungen innerhalb von einer Stunde in Modellversuchen zu vollständiger Dechlorierung führende Methode zeigt hierbei eine weitgehende Dechlorierung im Oberflächenbereich.
Damit liegt eine experimentell belegte Grundlage für weiterführende Entwicklung von Applikationstechniken sowie Pilotanwendungen mit perspektivisch gewerblicher Umsetzung vor.