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Vinylchlorid

Aus Vinylchlorid wird Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt. Der Siedepunkt von Vinylchlorid beträgt -13,4 °C, d.h. die Substanz ist also unter Normalbedingungen gasförmig. Komprimiert man das Gas bis zur Verflüssigung, so entwickelt es bei 20 °C einen Dampfdruck von 3,3 bar. Nur so kann es ökonomisch sinnvoll transportiert werden. (Die Situation ist vergleichbar mit Einwegfeuerzeugen, die ein Propan/Butan-Gemisch enthalten.)

Vinylchlorid ist extrem entzündbar. Die Substanz kann leicht spontan polymerisieren, insbesondere bei Licht, unter Luftzutritt oder in Gegenwart von Katalysatoren, z.B. Alkali- und Erdalkaliverbindungen. Diese Reaktion ist sehr exotherm, weshalb die Reaktion bei produktionstypischen Mengen durchgeht und explosiv werden kann. Mit Luft können sich explosible Peroxide bilden. Schließlich neigt die Substanz zu elektrostatischer Aufladung. Elektrostatische Aufladungen erfolgen durch Reibung, z.B. wenn man einen aufgeblasenen Luftballon auf Wolle reibt. Auch Flüssigkeiten können sich elektrostatisch aufladen. Die Reibung im Falle des Vinylchlorids erfolgt z.B., wenn es durch Rohrleitungen transportiert wird. Ein Entladungsfunke kann zur Zündquelle werden.

Die Jahresproduktion von PVC betrug in Deutschland 2007 etwa 2 Millionen Tonnen. Da die Produktionsstätten von Vinylchlorid meist nicht identisch sind mit den Produktionsstätten für PVC, bedeutet das, dass eine vergleichbare Menge Vinylchlorid von den Herstellern zu den Abnehmern transportiert werden muss, was meistens auf dem Schienenweg passiert. In einen Kesselwaggon passen ungefähr 50 Tonnen Vinylchlorid. Was passiert, wenn ein solcher Kesselwaggon schadhaft wird, verunfallt oder umkippt?

Knipsen Sie ein Gasfeuerzeug an. Die Flamme ist harmlos. Wenn Sie den Betätigungsknopf einer Haarspraydose ganz herunterdrücken, kommt ein gut einen halben Meter langer Sprühstrahl heraus. Wenn Sie diesen mit einem Feuerzeug anzünden, haben Sie einen schönen Flammenwerfer. (Tipp: Führen Sie das im Unterricht vor!) Dummköpfe, die Sprühdosen ahnungslos vor Heizlüfter stellen, verursachen eine Pressemitteilung, weil die zerknallende Sprüdose eine solche Wucht entfaltet, dass Zimmertrennwände eingedrückt werden können, was einen Großeinsatz der Feuerwehr notwendig macht. Was, wenn die "Sprühdose" 50 Tonnen fasst und "Kesselwaggon" heißt?

1996 hat es in Schönebeck einen Eisenbahnunfall gegeben, bei dem 5 Kesselwaggons ihren Inhalt freigaben und eine bis zu 800 m hohe Rauchsäule entwickelten. Der Brand war erst 14 Stunden später gelöscht. Luftmessungen am Unfallort ergaben jedoch eine überraschend geringe Konzentration von < 4 ppm des bei der Verbrennung in equimolarer Menge gebildeten Chlorwasserstoffs. Phosgen war gar nicht und unverbranntes Vinylchlorid nur direkt am Brandherd nachweisbar. Es dürfte auf den Sogeffekt der heißen, nach oben steigenden Brandgase zurückzuführen sein, dass all diese Schadstoffe offenbar in höheren Atmosphärenschichten verteilt wurden.

Wenn sie die Stichworte "Vinylchlorid+Unfälle googeln, werden Sie feststellen, dass selbst Webseitenbetreiber, die "die Chemie" nur als Bedrohungsquelle wahrnehmen, über Unfälle in Deutschland beim Umgang mit Vinylchlorid nichts wesentliches außer dem einen Eisenbahnunglück in Schönebeck, sowie einem Zwischenfall im Chemiewerk Bitterfeld im Jahr 1968 zu berichten wissen. Die oben geschilderten so bedrohlich wirkenden Gefahren lassen sich zum Teil durch einfache Maßnahmen unterdrücken:

  • Als Druckgas muss Vinylchlorid stets in geschlossenen Systemen gehandhabt werden. Wie soll dort Luft eindringen? Wer würde das zappendustere Behälterinnere aus Dummheit mit Licht bestrahlen wollen? Katalytisch wirkende Verunreinigungen muss man freilich im Produktionsprozess wirksam ausschließen, die spontane Polymerisation lässt sich aber leicht durch Zusatz von Radikalinhibitoren unterbinden. Elektrostatische Aufladungen unterbindet man, indem man alle Anlagenteile elektrisch leitend verbindet und erdet.

Etwas vereinfacht zusammengefasst: Wenn alles dicht bleibt, gibt es kein Problem. Es darf "nur" keine Havarien mit Leckagen geben.

Wenn Sie "Unfälle+Kesselwagen" googeln und sich dazu Bilder ansehen, werden Sie feststellen, dass Kesselwaggons schlimme Unfälle überstehen können, ohne ihren Inhalt freizugeben. Unter den explodierten Kesselwaggons dieses Jahrhunderts befand sich bisher kein Druckgaskesselwaggon. Der Erfolg der konstruktiven Maßnahmen gegen unbeabsichtigte Freisetzung des Inhalts ist für Laien verblüffend. Besonders deutlich wird dies bei Bildern eines Eisenbahnunglücks von 2009 in Berlin Karow, bei dem ein Personenzug auf einen stehenden Güterzug mit Kesselwaggons auffuhr. Während die Lokomotive durch den Aufprall kollabierte, war der letzte Kesselwaggon abgesehen von ein paar Lackkratzern und einem Schaden an der hinteren Achse praktisch unversehrt.

Zu den technischen Schutzmaßnahmen kommen administrative, indem z.B. der Transport von Vinylchlorid nur in begründeten Ausnahmefällen auf der Straße und dann auch nur auf genehmigten Routen zulässig ist.

Diskussion

Das Beispiel taugt vortrefflich für eine Diskussion der Nutz-/Risikoabschätzung. Das Risiko muss dazu mit anderen Risiken, die Leben oder Gesundheit bedrohen, verglichen werden. Es ist so abgedroschen wie inhaltlich trotzdem zutreffend, dass z.B. das Risiko bei einem Verkehrsunfall zu Tode zu kommen, um Größenordnungen höher ist als das Risiko, durch Vinylchlorid zu sterben. PVC ist ein wohlfeiler Standardkunststoff mit herausragenden Eigenschaften, insbesondere seiner Dauerhaftigkeit und seiner Schwerentflammbarkeit und ist deshalb z.B. aus dem modernen Wohnungsbau nicht wegzudenken. Wer doch zu dem Resultat kommt, dass das Risiko zu größ ist, muss Antworten auf die folgenden Fragen finden:

  • Welche(r) Ersatzstoff(e) kämen in Frage? Zu welchem Preis wären diese lieferbar? Stünden die zur Herstellung benötigten Rohstoffe in ausreichender Menge bereit?
  • Zur Herstellung von Vinylchlorid wird Chlor benötigt. Wohin mit dem Chlor, wenn daraus kein Vinylchlorid mehr hergestellt wird? So viele Schwimmbäder, deren Wasser man damit desinfizieren könnte, gibt es nicht. Chlor wird durch Chloralkalielektrolyse gewonnen. Die dabei erhaltene Natronlauge wird dringend gebraucht, weshalb man nicht einfach die Jahresproduktion der Chloralkalielektrolyse herunterfahren kann. Man wird nicht benötigtes Chlorgas wohl nicht in die Erde verpressen können und den in der Folge durch die Decke gehenden Preis für die Natronlauge würde auch keiner bezahlen wollen.

Und da ist noch mehr...

Eine ähnliche Diskussion ergibt sich auch für Propen, aus dem das Polypropylen hergestellt wird. Propen hat bei 20 °C verflüssigt einen Druck von 10,14 bar. 2007 wurden in Deutschland 2,4 Millionen Tonnen Polypropylen hergestellt. Gefahrstoffrechtlich ist es "nur" extrem entzündbar, obwohl es auch hier gewisse Verdachtsmomente bezüglich eines krebserzeugenden Potentials gibt.

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