Industrielle Belüftung kann als Teilmaßnahme zur Bekämpfung von Siliziumdioxidstaub hilfreich sein - allerdings nur, wenn Abzugshauben, Lüftungskanäle und Luftströme richtig konzipiert sind.

In vielen Industriezweigen wird feiner oder "lungengängiger" Siliziumdioxidstaub produziert - ein potenzielles Gesundheitsrisiko für die Beschäftigten. Die häufigste Form von Kieselsäure ist Quarz, eines der häufigsten Mineralien der Erde, das bei feiner Verteilung eine Gefahr darstellen kann. Siliziumdioxid kann in Berufen vorkommen, in denen Sand, Ton und Gestein abgebaut, hergestellt oder verarbeitet werden, z. B. in der Beton- und Asphaltherstellung, in der Steinbearbeitung und im Mauerwerk, in der Glas- und Farbverarbeitung, im Straßen- und Schiffsbau sowie in der Öl- und Gasförderung.1

Gesundheitliche Risiken

Siliziumdioxidstaub wird mit Silikose in Verbindung gebracht, einer Atemwegserkrankung, die die Lunge vernarbt und ihre Fähigkeit zur Sauerstoffaufnahme verringert, sowie mit Lungenkrebs, Nieren- und Autoimmunerkrankungen und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Quarzfeinstaub ist seit 1996 als krebserregend eingestuft.2

Betroffene Branchen

Die Occupational Health and Safety Administration (OSHA) regelt die Exposition gegenüber Siliziumdioxid schon seit vielen Jahren, hat ihre Vorschriften jedoch kürzlich aktualisiert. Die strengeren Vorschriften treten im September 2017 für die Bauindustrie in Kraft, werden am 23. Juni 2018 auf die allgemeine Industrie und die Schifffahrt ausgeweitet und gelten ab 2021 für Hydraulic Fracturing-Operationen.3 Für die abgedeckten Bergbautätigkeiten arbeitet die Bergbausicherheits- und Gesundheitsbehörde (Mine Safety and Health Administration, MSHA) derzeit ihre eigenen Vorschriften zur Siliziumdioxid-Exposition aus, die voraussichtlich mit denen der OSHA übereinstimmen werden.4

Expositionsgrenzwerte

Die OSHA-Vorschriften enthalten aktualisierte Anforderungen an die Expositionsbewertung, den Atemschutz, die medizinische Überwachung, die Gefahrenkommunikation und die Führung von Aufzeichnungen. Außerdem wurde der zulässige Expositionsgrenzwert (PEL) um die Hälfte auf maximal 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m3) gesenkt. Wenn die Siliziumdioxidkonzentration in der Luft 25 µg/m3 über acht Stunden überschreitet, ist der Arbeitgeber verpflichtet, Maßnahmen zur Verringerung der potenziellen Exposition zu ergreifen.3

Ein zentraler Donaldson Torit® Dalamatic® Baghouse-Staubabscheider mit Rohrleitungen zu den stauberzeugenden Stellen an den Übergabepunkten der Förderbänder. Da bei dieser Art von Filteranlagen die Filter mit Druckluft gereinigt werden, musste die Anlage neben dem Kollektor einen Luftkompressor (grünes Gerät) und einen Drucklufttrockner (hellbraune Ausrüstung) installieren. Ein zentraler Donaldson Torit® Dalamatic® Baghouse-Staubabscheider mit Rohrleitungen zu den stauberzeugenden Stellen an den Übergabepunkten der Förderbänder. Da bei dieser Art von Filteranlagen die Filter mit Druckluft gereinigt werden, musste die Anlage neben dem Kollektor einen Luftkompressor (grünes Gerät) und einen Drucklufttrockner (hellbraune Ausrüstung) installieren.

Maßnahmen zur Schadensbegrenzung

Die OSHA hat eine Reihe von Leitfäden veröffentlicht, die Arbeitgebern in verschiedenen Branchen dabei helfen sollen, die neuen Vorschriften zu verstehen und einzuhalten.3,5 Zu den aufgeführten Strategien für den Umgang mit Siliziumdioxid-Exposition gehören auch diese gängigen Strategien:

  • Änderungen der Arbeitspraxis und der Verfahren: Änderung der Verfahren zur Verringerung des Staubaufkommens und/oder Einschränkung des Zugangs zu Bereichen mit hoher Exposition;
  • Entwickelte Kontrollen: Eindämmung des Staubs durch Barrieren, Einhausungen oder Befeuchtung und/oder Erfassung durch lokale Absaugung; und
  • Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Bereitstellung eines vom National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) zugelassenen Vollmasken-Atemschutzgeräts, wenn andere Schutzmaßnahmen unzureichend sind oder gerade installiert werden.

Die Rolle der Staubabsaugung

Lokale Entlüftungssysteme (Quarzstaubabsaugung) werden in den OSHA-Normen als eine technische Kontrolle genannt. Ein richtig konzipiertes und gewartetes Staubsammelsystem kann dazu beitragen, die Menge des in der Luft befindlichen Staubs als Teil einer größeren Minderungsstrategie zu reduzieren.

Definition eines wirksamen Systems

Die Kontrolle von Siliziumdioxidstaub geht über das bloße Vorhandensein eines Staubabscheiders hinaus. Es erfordert das Management von drei wichtigen "E's" an verschiedenen Stellen der Einrichtung (Abbildung 1):

  • Exposition: Verringerung der Staubkonzentration in der Umgebungsluft der Mitarbeiter;
  • Effizienz: Filtern des aufgefangenen Staubs mit einer auf die Anwendung zugeschnittenen Entstaubungstechnik; und  
  • Emissionen: Minimierung der Staubmenge, die in die Atmosphäre gelangt.
Abbildung 1: Eine wirksame Staubbekämpfung bedeutet, drei "E" an verschiedenen Stellen in der Anlage zu verwalten: Exposition, Effizienz und Emissionen. Die Leistung der Haube definiert die maximal erreichbare Leistung des gesamten Staubbekämpfungssystems. Wenn die Abzugshaube nur 20 % des Staubs auffängt, ist das lokale Abluftsystem nur zu 20 % wirksam. Abbildung 1: Eine wirksame Staubbekämpfung bedeutet, drei "E" an verschiedenen Stellen in der Anlage zu verwalten: Exposition, Effizienz und Emissionen. Die Leistung der Haube definiert die maximal erreichbare Leistung des gesamten Staubbekämpfungssystems. Wenn die Abzugshaube nur 20 % des Staubs auffängt, ist das lokale Abluftsystem nur zu 20 % wirksam.

Kritische Komponenten

Um alle drei Bereiche zu berücksichtigen, umfasst ein effektives Staubabscheidungssystem gut konstruierte Abzugshauben und Kanäle, die die empfohlenen Erfassungs- und Fördergeschwindigkeiten aufrechterhalten, eine effiziente Staubabscheidungstechnologie, Ventilatoren, die für den Luftstrom und den Druck des Systems angemessen dimensioniert sind, sowie geeignete Arbeitsverfahren zur Staubbehandlung und Wartung des Systems. Hier finden Sie weitere Einzelheiten:

1: Design und Platzierung von Hauben

Die Konstruktion und Platzierung von Abzugshauben an allen Stellen, an denen Staub entsteht, ist der wichtigste Schritt für eine effektive Staubkontrolle. Die Leistung der Abzugshaube bei der Bekämpfung von Staubemissionen definiert die maximal erreichbare Leistung des gesamten Staubbekämpfungssystems. Wenn die Abzugshaube nur 20 % des Staubs auffängt, ist das lokale Abluftsystem nur zu 20 % wirksam. Der Wirkungsgrad des Staubabscheiders - einer Komponente - ist auf den Anteil des von den Abzugshauben aufgefangenen und zum Abscheider beförderten Feinstaubs beschränkt.

2. Kanal-Luftstrom

Die Einhaltung der empfohlenen Erfassungs- und Fördergeschwindigkeiten für verschiedene Stäube ist ebenfalls entscheidend. Schwere oder giftige Stäube erfordern höhere Erfassungsgeschwindigkeiten, um die Partikel in eine Haube zu saugen, sowie höhere Fördergeschwindigkeiten, um den Staub durch das Kanalsystem zum Staubabscheider zu ziehen. Ein qualifizierter Planer für industrielle Belüftung sollte bei der anfänglichen Auslegung und beim Umbau von Belüftungssystemen beraten. Das Hinzufügen einer Haube oder eines Kanals kann das empfindliche Gleichgewicht des Luftstroms im System stören.

3: Wirkungsgrad des Kollektors

Ein Staubabscheider sollte die von ihm verarbeitete Luftmenge im stationären Betrieb effektiv entstauben. Bei kontinuierlich abreinigenden Abscheidern unter stabilen Betriebsbedingungen sammelt sich auf den Filtern ein Staubkuchen an. Wenn sich dieser Kuchen während eines Reinigungszyklus löst, ist die Staubkonzentration in der Umgebung des Filters viel höher als die Konzentration der eintretenden Staubbelastung. Da es schwierig ist, die tatsächliche Staubbelastung zu überprüfen, ist die theoretische Effizienz eines neuen Filters (z. B. eines mit MERV 14) möglicherweise nicht der beste Indikator für die Gesamtleistung. Ein besserer Leistungsindikator ist die Überwachung der Exposition der Arbeitnehmer und der Emissionswerte an den Auslässen.

Design-Kompetenz

Bewährte Verfahren für die Planung von Staubabsaugungen sind im Industrial Ventilation Design Manual enthalten, das von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists veröffentlicht wurde. Ein qualifizierter Planer für industrielle Belüftung kann ein Staubabscheidungssystem gemäß diesen Praktiken entwickeln. Zu einer guten Planung gehört, dass an jeder Ablufthaube ein ausreichendes Kontrollvolumen vorgesehen wird, um den Staub an jeder Quelle einzudämmen und zu kontrollieren. Aus gestalterischer Sicht ist ein empfindliches Gleichgewicht zu schaffen, und wenn man versucht, mit zusätzlichen Kanälen das Bestehende anzuzapfen, kann das Gleichgewicht gestört werden.  Es ist eine gute Idee, einen Industriedesigner zu Rate zu ziehen, wenn Sie umgestalten wollen.

Fachwissen zur Einhaltung von Vorschriften

Prozessverantwortliche sollten die richtigen Experten engagieren, die sie bei der Einhaltung der Siliziumdioxidvorschriften beraten. Ein sachkundiger Fachmann für Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeiter (EHS) kann dabei helfen, genau zu interpretieren, welche Vorschriften gelten und wie sie unter Berücksichtigung der einzigartigen Aspekte einer bestimmten Einrichtung und eines bestimmten Verfahrens am besten umgesetzt werden können. Ein geschulter Arbeitshygieniker kann bei der Prüfung und Überwachung der Expositionswerte helfen, um sicherzustellen, dass das Belüftungssystem innerhalb der Auslegungsparameter arbeitet, und zusätzliche Maßnahmen oder Arbeitsverfahren zur Verringerung der Siliziumdioxidbelastung empfehlen. Die OSHA bietet auch ein Vor-Ort-Beratungsprogramm für kleine Unternehmen an.6

1 Häufig gestellte Fragen: Regel für atembares kristallines Siliziumdioxid
2 OSHA Health Effects of Silica
3 Standard für atembares kristallines Siliziumdioxid für die allgemeine Industrie und Schifffahrt (29 CFR 1910.1053) und Standard für atembares kristallines Siliziumdioxid für das Baugewerbe (29 CFR 1926.1153)
4 30 CFR SS56-58; MSHA FAQ zur Siliziumdioxid-Exposition für Bergleute unter Tage
5 OSHA-Veröffentlichungen zu kristallinem Siliziumdioxid
6  OSHA-Beratungsprogramm vor Ort