Manchmal reicht ein einziger Funke: In Explosionszonen oder EX-Bereichen sorgt eine Mischung aus Luft und brennbaren Stoffen für besonders hohe Explosionsgefahr. Ausrüstung, die in solchen Bereichen genutzt werden soll, muss daher besonders geprüft und zertifiziert werden. Anhand einer EX-Kennzeichnung lässt sich so z.B. bei Atemschutzgeräten feststellen, dass diese keine potentielle Zündquelle darstellen. Eine Detonation ist jedoch nicht die einzige Gefahr in solchen Bereichen: Auch das Einatmen von explosionsfähigen Gefahrstoffen kann zu Gesundheitsschäden oder dem Tod führen. Bei Atemschutzgeräten mit EX-Kennzeichnung ist daher Vorsicht geboten: Nur weil die Geräte keine potenzielle Zündquelle darstellen, bedeutet dies nicht, dass sie ausreichend vor dem Einatmen von Gefahrstoffen in allen Ex-Zonen schützen. Das gilt insbesondere für Gebläsefiltergeräte. Diese erhalten zwar häufig eine ATEX-Zertifizierung, haben jedoch niedrigere Einsatzgrenzwerte als andere Atemschutzgeräte.

Explosionsgrenzen von Gasgemischen

Damit sich die Atmosphäre in einem bestimmten Bereich entzünden kann, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Erstens muss eine ausreichend hohe Konzentration des explosionsfähigen Stoffes in der Umgebungsatmosphäre vorliegen. Dabei kann es sich um Gase, Dämpfe und Stäube handeln. Zweitens muss aber auch genug Sauerstoff vorhanden sein, damit sich das Gemisch entzünden kann.

Fachleute sprechen hier von Explosionsgrenzen von Gemischen. Unterhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) ist das Gemisch zu mager. Es sind – vereinfacht gesagt - zu wenig brennbare Stoffe in der Luft, als dass sich die komplette Umgebungsatmosphäre entzünden könnte. Umgekehrt kann ein Gemisch aber auch zu fett sein: Über der oberen Explosionsgrenze ist das Gemisch derart stark angereichert, dass es nicht mehr zur Explosion kommen kann, da der hierfür nötige Sauerstoff fehlt.

Explosionsgrenzen von Gasgemischen

Entsprechende Werte werden i.d.R. in Volumenprozent angegeben, also der Anteil eines Stoffs am Volumen eines Gemisches. Diese Werte lassen sich für Gase in die im Atemschutz gebräuchlichere Maßeinheit ppm oder parts per million umrechnen (0,1 Vol.-% = 1.000 ppm). Hier zeigt sich schnell ein Problem: Bei fast allen explosionsfähigen Gefahrstoffen liegt die untere Explosionsgrenze um ein Vielfaches über dem zulässigen max. Einsatzgrenzwert für filtrierende Atemschutzgeräte. Ist die Konzentration eines Gefahrstoffes in der Umgebungsluft also so hoch, dass sich dieser entzünden kann, können Atemschutzgeräte diese i.d.R. nicht mehr sicher herausfiltern.[1]

Beispielrechnung für Gebläsefiltergeräte und Kerosin

Das oben beschriebene Problem, lässt sich leicht anhand eines Beispiels verdeutlichen, im Folgenden auf Basis von Kerosin, ein leicht entzündlicher Stoff, der in vielen Arbeitsbereichen z.B. der Petrochemie oder Luftfahrt anzutreffen ist.

Die untere Explosionsgrenze von Kerosin liegt bei 6.000 ppm, also deutlich über dem max. zulässigen Grenzwert für Filtergeräte mit Atemschutzfiltern der Klasse 1 (bis 1.000 ppm) oder 2 (bis 5.000 ppm). Im Falle eines Gebläsefiltergerätes wird die Kluft noch größer. Je nach Filterklasse übersteigt die UEG die maximale Einsatzgrenze hier sogar um den Faktor 6 bis 12. Die Kapazität der Filter wird in einer solchen, explosionsfähigen Atmosphäre bereits weit vor Erreichen des UEG derart überschritten, dass kein Schutz für den Anwender mehr gewährleistet ist.[1]

 Einsatzgrenzen Gebläsefiltergerät und UEG Kerosin

 

Diese Rechnung führt bei fast allen Gefahrstoffen zum gleichen Ergebnis: Die untere Explosionsgrenze liegt i.d.R. deutlich über der maximalen Einsatzgrenze für filtrierende Atemschutzgeräte. Auch die Alarmschwellen von Gaswarngeräten, die bei der Überwachung explosionsfähiger Gase üblicherweise auf Werte zwischen 10% bis 40% der UEGs eingestellt werden, liegen damit bereits in den meisten Fällen weit über den max. Einsatzgrenzen für filtrierende Atemschutzgeräte und warnen den Anwender damit viel zu spät.[2]

Brennbare Gase

UEG in Vol.-%

UEG in ppm

Kohlenstoffmonoxid

10,9

109.000

Methan

4,4

44.000

Wasserstoff

4

40.000

Ethin

2,5

25.000

Propan

17.000

17.000


Ferner lassen sich diese Erkenntnisse auch auf die Explosionsgrenzen von Staubgemischen übertragen. Diese werden durch das Verhältnis von Menge eines Gefahrstoffs in Gramm zu Kubikmeter Atmosphäre beschrieben. Die höchstzulässigen Einsatzgrenzen für partikel-filtrierenden Atemschutz insbesondere in Kombination mit Gebläsefiltergeräten liegen bei Staubbelastungen in der Praxis zwischen max. 0,6 gr/m3 – 5,0 gr/m3 (je nach Staubfraktion gem. TRGS 900) und damit weit unter den unteren Explosionsgrenzen (UEGs) von Stäuben.

Als persönliche Schutzausrüstung (PSA) sind filtrierende Atemschutzgeräte in explosionsfähiger Atmosphäre daher ungeeignet. Daran ändert auch eine vorliegende ATEX-Zertifizierung der Produkte nichts: Filtergeräte mit entsprechender ATEX-Kennzeichnung stellen lediglich keine potentielle Zündquelle dar. Ein ATEX-Zertifikat bei Atemschutzprodukten (z.B. Gebläsefiltergerät) erteilt keine Freigabe für den Einsatz oberhalb der für Atemschutz geltenden max. Einsatzgrenzen von Gefahrstoffen. Hier sind alleine die Vorgaben der PSA-Regelwerke und Normen für den Einsatz von Atemschutz maßgeblich und unmissverständlich.

 

[1] DGUV-Regel 112-190 Stand 11/2021

[2] BG RCI Explosionsschutzportal