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Reinigungsverfahren zur Öl- und Kraftstoffbeseitigung von Verkehrsflächen
Wolfgang Krumm
Einleitung Bei Unfällen im Straßenverkehr kommt es häufig zum Auslaufen von Öl und Kraftstoff. Zur Vermeidung von Umweltschäden und zum Schutz der Verkehrsteilnehmer ist es zwingend erforderlich, diese Flüssigkeiten fachgerecht aufzunehmen und entsprechend zu entsorgen. Bereits 1983 wurde in /1/ festgestellt, dass der Kraftschluss zwischen Reifen und ölkonta-minierter Fahrbahn de facto nicht mehr besteht; so reduziert sich die Griffigkeit um bis zu 84 %. Im Nachgang hierzu wurde 1985 vom Bundesinnenminister ein Merkblatt /2/ verabschiedet, in welchem Maßnahmen zur Beseitigung von Ölspuren auf Verkehrsflächen empfohlen werden. Dabei handelt es sich um die zweimalige Behandlung der kontaminierte Fläche mit Bindemittel und die anschließende Nassabreinigung mit einem fettlösenden Reinigungsmittel, wobei darauf zu achten ist, dass die umweltgefährdenden Stoffe nicht freigesetzt werden. Einmal davon abgesehen, dass diese Empfehlung, so sie denn angewandt würde, das Problem nur unzureichend löst, zeigt die Praxis, dass eine öl- oder kraftstoffkontaminierte Fläche nur einmal mit einem Ölbindemittel abgestreut wird. Gibt es die Verkehrslage her, so wird diese Fläche abgesperrt, um eine Einwirkzeit von vier Stunden einzuhalten, und anschließend wird das Bindemittel aufgenommen; dies ist jedoch in den seltensten Fällen gegeben.
ln den meisten Fällen verbleibt das Bindemittel auf der Fahrbahn, so dass es mit dem aufgenommenen Öl oder Kraftstoff durch die Reifen der Kraftfahrzeuge besonders "effizient" in der Umwelt verteilt werden kann. Davon abgesehen, hat das Ölbindemittel keine porentiefe Wirkung, so dass nach der empfohlenen Abreinigung immer noch Öl oder Kraftstoff im Asphalt verbleibt, der später witterungsbedingt wieder an die Fahrbahnoberfläche gelangen kann; auf solchen Fällen haben sich bereits mehrfach tödliche Motorradunfälle ereignet, womit sich zur Zeit einige Gerichtsverfahren beschäftigen, Bild 1.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei Nässe das Reinigungsmittel, das anforderungsgemäß nicht wasserabweisend sein muss, sehr schnell wassergesättigt ist, und so keine Aufnahmekapazität mehr für Öl oder Kraftstoff hat, so treten in Deutschland im Mittel rund 200 Regentage im Jahr auf, Werte für 2000 in /3/. Dies führt dazu, dass Öl oder Kraftstoff trotz Bindemittel gerade nicht gebunden wird und es zu einer Kontamination des Erdreichs am Straßenrand kommt, siehe Bild 2. Hierdurch treten neben dem eigentlichen zu entsorgenden Abfall, nämlich Bindemittel mit Öl oder Kraftstoff, noch kontaminiertes Erdreich auf. So ergeben sich allein für Niedersachsen rund 100 t unmittelbarer Abfall aus der Fahrbahn-Reinigung und rund 300 t verunreinigtes Erdreich /4/.
Zielsetzung
Ausgehend von rd. 400 Ölunfällen mit durchschnittlich drei Litern Ölfreisetzung im Kreis SiegenWittgenstein bedeutet dies, hochgerechnet für Deutschland, dass rund 240.000 Liter freigesetzt werden, und die, da unzureichend abgereinigt wird, auch unkontrolliert in der Umwelt verbleiben. Ziel muss es deshalb sein, Ölbeseitigungsgeräte einzusetzen, die kostengünstig und porentief abreinigen, so dass eine nachhaltige Wiederherstellung der Fahrbahngriffigkeit gewährleistet ist. Ferner müssen diese Geräte als Systemkonfiguration so beschaffen sein, das die umweltgefährdenden Flüssigkeiten vollständig aufgenommen, und so behandelt werden, dass insgesamt wenig Abfallmengen zu entsorgen sind. Optische Aspekte spielen insbesondere dann eine Rolle, wenn innerörtliche Flächen mit hohem Publikumsverkehr betroffen sind; hier sind dunklere Flächenbereiche, obwohl die Griffigkeit gegeben sein mag, nach der Abreinigung unerwünscht; in diesem Zusammenhang ist auch das ernsthafte Problem der Kaugummi-Beseitigung zu nennen. Bezüglich der Ölbeseitigung gibt es einige gesetzliche Regelungen, die aber ausschließlich Empfehlungen für organisatorische Abläufe enthalten oder einfach Zuständigkeiten festlegen. Es gibt keine verbindlichen Empfehlungen, dass Geräte einzusetzen sind, die nach dem Stand der Technik verfügbar sind, und das Problem tatsächlich auch lösen.
Anforderungsprofil an ein Reinigungsgerät
ln Tab.1 sind die Anforderungen an ein Reinigungsgerät nach dem Stand der Technik aufgelistet; die beiden wichtige sind natürlich, dass nach der Reinigung die Fahrbahngriffigkeit wieder hergestellt sein muss und dass alle umweltgefährdenden Flüssigkeiten wie Öle oder Kraftstoffe nach einem Unfall sicher aufgenommen werden. Für die verlässliche Anwendung eines solchen Gerätes ist darüber hinaus die Witterungsunabhängigkeit und der sichere Betrieb bei unterschiedlicher Fahrbahnstruktur (Asphalt, offenporiger Asphalt oder Beton) und -beschaffenheit (glatt, rau, geneigt) wichtig. Ferner ist von Bedeutung das es ein modularisiertes Geräteprogramm gibt, das heißt, in Abhängigkeit der Ausmaße eines Ölunfalls muss ein geeignetes Beseitigungsgerät zur Verfügung stehen; es macht keinen Sinn bei geringer Ölleckage mit schwerem Gerät anzurücken, genauso wenig ist es zielführend, bei einer kilometerlangen Ölspur ein handgeführtes Gerät einzusetzen.
Der Geräteeinsatz muss jeweils mit den geringst möglichen Kosten durchführbar sein oder anders formuliert, mit dem Gerät muss ein privatwirtschaftlich organisiertes Unternehmen in die Lage versetzt werden, schlicht und einfach Gewinne einfahren zu können. Dies bedeutet, dass der Betriebsmittelverbrauch zu minimieren ist, die Reinigungszeit so kurz wie möglich zu sein hat und das minimaler Personaleinsatz zwingend verlangt werden muss, wobei das Gerät einerseits den sicherheitstechnischen Anforderungen zu genügen hat, andererseits beim Personal von ungelernten Kräften auszugehen ist. Eine wichtige Voraussetzung für den Erfolg eines solchen Reinigungsgerätes ist eine hohe Verfügbarkeit und eine hohe Marktdurchdringung, da das stundenlange Heranführen an eine kontaminierte Fläche nicht akzeptiert werden kann. Solange nicht klare gesetzliche Regelungen geschaffen werden, die gemäß der EU-Gesetzgebung den Einsatz der bestverfügbaren Technik vorschreiben, wird sich die Industrie schwer tun, entsprechende Entwicklungen voranzutreiben, da einerseits das Herstellerrisiko im Hinblick auf den Geräteabsatz sehr hoch ist und andererseits Reinigungsunternehmen vor der Anschaffung zurückschrecken, da sich die Investition bei mangelnder Auftragslage nicht rechnet. Trotzdem haben einige Unternehmen das Risiko auf sich genommen, doch überwiegend wurde dieses Umweltengagement sehr teuer für die Unternehmen. Viele der Reinigungsgeräte sind deshalb zwar noch Stand der Technik, können aber aufgrund des Unternehmenskonkurses nicht mehr erworben werden.
Prinzipielle Reinigungsmöglichkeiten bei der Ölbeseitigung Bei den prinzipiellen Reinigungsmöglichkeiten gemäß Bild 3 wird sich an den Anforderungen in der Tab.1 orientiert. Eine porentiefe Abreinigung einer Verkehrsfläche ist nur durch das Aufdüsen von Wasser mit Reinigungsmittel zu erreichen, dabei muss nicht zwingend Heißwasser verwendet werden, SRT-Messungen haben gezeigt, dass mit Kaltwasser ebenfalls die Ausgangsgriffigkeit der Verkehrsfläche wieder erreicht wird. Doch zeigt Heißwasser aufgrund einer besseren Löslichkeit tendenziell ein noch besseres Ergebnis, insbesondere wenn optische Aspekte eine dominierende Rolle spielen. Das Gerät sollte keine Bürsten haben, da hierdurch keine Tiefenwirkung zu erzielen ist. Die entstehende Wasser-Reinigungsmittel-Öl-Emulsion muss im Nachgang sicher, d.h. auch porentief wieder aufgenommen werden, d.h. sie muss mittels Sauggebläse wieder aufgenommen werden. Selbstverständlich ist ohne Bindemittel zu arbeiten, da hierdurch die zu entsorgende Abfallmenge nur steigen würde und man im Reinigungsprozess noch einen Feststoff zu berücksichtigen hätte. Ein Arbeitsgang ist aus Kostengründen zu favorisieren.
Allgemeines Verfahrensprinzip zur porentiefen Ölbeseitigung Die Umsetzung der genannten Anforderungen ist durch das allgemeine Verfahrensprinzip, dargestellt in Bild 4, möglich. Ausgehend von je einem Behälter für Frischwasser und Reinigungsmittel werden beide Flüssigkeiten vor einer Hochdruckpumpe gemischt und anschließend auf Drücke von bis zu 25 MPa (=250 bar) gebracht. Das Hochdruck-Fiüssig-keitsgemisch mit einer Reinigungsmittelkonzentration von rund 3 % wird dann in einer nach außen abgedichteten Saughaube über Düsen auf die zu reinigende Fläche aufgesprüht, dadurch werden Öl oder Kraftstoff porentief gelöst. Die entstehende Emulsion wird im Anschluss über ein Sauggebläse, das einen Unterdruck von bis zu 700 hPa (=700 mbar) erzeugen kann abgesaugt und in einem Schmutzwasserbehälter aufgefangen. ln einem Spaltgerät, das zentral vorgehalten werden kann, wird die stabile Emulsion in eine Fraktion Wasser, die wiederverwen-det oder eingeleitet werden kann, und Schlamm, der fachgerecht entsorgt werden muss, aufgetrennt. Alternativ kann die gesamte Emulsion direkt durch einen zertifizierten Entsorger fachgerecht entsorgt werden.
Patentübersicht Die zu Patenten angemeldeten Verfahren sind in einer Hinsicht immer ähnlich; es wird über Düsen mit Druck oder drucklos aufgesprüht, mit Unterdruck aufgesaugt und das Sprühen und Saugen erfolgt räumlich getrennt oder in einer Haube. Patentrelevant sind jeweils Details bezüglich der Art und Weise des Aufsprühens und des Absaugens. Dabei ist zu unterscheiden zwischen statischen und rotierenden Düsen mit jeweils verschiedenen Neigungs- und Verstellwinkeln. Ferner finden sich Konzepte mit horizontaler oder vertikaler Absaugung, wobei bisher überwiegend Einkammer-Saughauben verwendet wurden. Reinigungsmaschinen, die basierend auf diesen Anmeldungen in den Markt gebracht wurden, sind überwiegend gescheitert, da man sehr häufig nur vorhandene Kehrmaschinen umgerüstet hat, ohne die besondere Problematik bei Abreinigung selbst zu bedenken, nämliche porentiefe Wirkung und rückstandsfreie Aufnahme der entstandenen ÖI-Wasser-Reinigungsmittei-Emulsion. Nur Aufsprühen und Absaugen lösen das Problem nicht. Neuere Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen gehen dazu über, Zweikammer-Saug-hauben mit integrierten federbelasteten Klappen oder drehbar gelagerten und federbelasteten Dichtungslippen vorzusehen, was den Vorteil hat, dass sich in der Saughaube quasi ein VenturiEffekt ergibt, der erst die vollständige Aufnahme der Emulsion gewährleistet, und dass sich über die einstellbare Federkraft ein definierter Unterdruck ergibt, was darüber hinaus auch ein Festsaugen der Saughaube sicher verhindert.
Verschiedene Reinigungsverfahren
ln Bild 5 ist eine umgebaute Kehrmaschine dargestellt. Wasser und Reinigungsmittel werden räumlich getrennt und drucklos auf die zu reinigende Fläche aufgebracht. Anschließend werden beide Flüssigkeiten über rotierende Bürsten in mehreren Arbeitsgängen unmittelbar auf der Fahrbahnoberfläche mit dem Öl oder Kraftstoff gemischt. Am Ende des Fahrzeugs wird das entstehende Flüssigkeitsgemisch in einer Kammer abgesaugt.
ln Bild 6 ist ein ähnliches Prinzip dargestellt. Schräggestellte statische Düsenbalken, nachträglich unter ein Trägerfahrzeug montiert, bringen bei einem mittleren Druck von rund 1 MPa (=1 0 bar) das Wasser und Reinigun!;)smittel gleichzeitig auf die Fahrbahnoberfläche; das entstehende Flüssigkeitsgemisch wird ebenfalls am Fahrzeugende in einer Kammer aufgesaugt. Da die Düsenbalken zu weit von der Oberfläche entfernt sind, reicht die vorhandene Druckenergie bei weitem nicht aus, um auch nur ansatzweise eine Tiefenwirkung zu erzielen. Durch das Einkammersaugprinzip und die räumliche Trennung der Saughaube vom Ort des Aufdüsens besteht darüber hinaus die große Gefahr, dass das gerade entstandene Flüssigkeitsgemisch durch eine bessere Fließfähigkeit bei geneigter Fahrbahn besonders gut zur Seite wegläuft, und so überhaupt nicht aufgenommen wird.
Beim Reinigungsprinzip in Bild 7 ist die handgeführte Saughaube ähnlich konstruiert wie bei einem Nass-Sauger, wobei jedoch hier noch ein statischer Düsenbalken im Kopf der rund 40 cm breiten Saughaube derart integriert ist, dass über die sich ausbildenden Sprühkegel die zu reinigende Fläche voll beaufschlagt wird. Bei diesem Reinigungsprinzip wird in einem Arbeitsgang mit Hochdruck ein Wasser-Reinigungsmitlei-Gemisch aufgedüst und gleichzeitig abgesaugt. Dieses Prinzip orientiert sich weitgehend am allgemeinen Verfahrensprinzip gemäß Bild 4, hat aber den Nachteil, dass aufgrund der statischen Düsenbalken mit relativ großer Düsenzahl ein hoher Wasser- und Reinigungsmittelverbrauch bezogen auf die zu reinigende Fläche auftritt, und das Gerät demzufolge nur für kleine zu reinigende Fläche geeignet ist.
Bild 8 zeigt eine Saughaube, die nach neuestem Kenntnisstand konstruiert ist; die Saughaube, die komplett freischwingend unter oder vor ein Trägerfahrzeug montiert ist, weist drei rotierende Düsen in der ersten Kammer auf, in der zweiten Kammer wird abgesaugt. Entscheidend ist der Abstand der Trennwand von der zu reinigenden Fläche; er muss so eingestellt sein, dass sich hier der Venturi-Effekt einstellt, d.h. über die gezielte Strömungsführung in der Haube wird dann gewährleistet, dass die Emulsion porentief aufgenommen wird. Ohne die Trennwand würde die Luft direkt zum Absaugstutzen gelangen, ohne dass die Emulsion vollständig aufgenommen würde. Durch federbelastete Klappen oder drehbar gelagerte, federbelastete Dichtungslippen wird ein relativ konstanter Unterdruck in der Saughaube eingestellt. Ferner wird dadurch verhindert, dass sich die Trägermaschine auf ebener Fläche "festfährt". Ohne diese Regeleinrichtungen würde bei einer Saughaubenfläche von rund 1 m2 und einem Unterdruck von bis zu 700 hPa (=700 mbar) ein Kraft von mehreren Tonnen auf die Haube wirken; selbst ein Trägerfahrzeug mit einer Antriebsleistung von 25 oder 50 kW hätte keine Chance sich .. loszureißen". Durch die nur drei rotierenden Düsen, die vom Aussehen her an einen Rasenmäher erinnern, wird eine große Fläche abgedeckt, wodurch flächenspezifisch ein außerordentlich geringer Verbrauch an Wasser und Reinigungsmittel auftritt. Durch die freischwingende Aufhängung der Saughaube wird gewährleistet, dass das Reinigungsprinzip auch bei geneigten und unebenen Flächen sicher funktioniert. Am Trägerfahrzeug ist darüber hinaus der Anschluss einer handgeführten Reinigungshaube mit einer rotierenden Düse möglich. Auf dem Trägerfahrzeug kann unter Einbeziehung z.B. einer zentralen Spaltanlage das allgemeine Verfahrensprinzip nach Bild 4 realisiert werden.
Fazit
Moderne Reinigungsgeräte zur porentiefen Beseitigung von Öl und Kraftstoff von Verkehrsflächen sind verfügbar, werden aber aufgrund von fehlenden gesetzlichen Vorgaben kaum eingesetzt, so dass überwiegend immer noch Bindemittel eingesetzt wird, das mit dem aufgenommenen Öl meistens in der Umwelt verbleibt. Es wird vorgeschlagen über den Länderausschuss Wasser und Abfall (LAWA) eine bundeseinheitliche Regelungen herbeizuführen, die es ermöglicht im Sinne der EU-Gesetzgebung die bestverfügbare Technik einzusetzen, siehe Tab.2.
