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Der Einsatz von Schaumlöschmitteln bei der Brandbekämpfung

Wie löscht Schaum einen Brand?

Ein Brand wird gelöscht, indem eines der 3 Elemente des Verbrennungsdreiecks entfernt oder verändert wird: Wärme, Brennstoff und Sauerstoff (Luft).

Indem man Schaumlöschmittel auf den entzündeten Brennstoff aufbringt, unterbricht man die Sauerstoffversorgung des Brandes.

Je nach Art des Schaummittels und dem bestehenden Brandrisiko kommen unterschiedliche Formeln zur Erzeugung des Schaumlöschmittels zum Einsatz. Jeder Löschschaum enthält Tenside. Diese Tenside sind für die Schaumbildung, die Schaumqualität und die Benetzungsfähigkeit verantwortlich.

Die Zusammensetzung des Schaummittels und seine Kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) gewährleisten zwei wichtige Eigenschaften:

  • Benetzungseigenschaft: Die Oberflächenspannung von Wasser wird verringert, daher verteilt sich das Schaumlöschmittel schnell über den Brennstoff und dringt schneller in Feststoffe ein, als reines Wasser dies tun würde. Brennende Feststoffe werden somit von innen tief durchgekühlt. Schaummittel lässt Wasser bei der Unterdrückung eines Feststoffbrandes wesentlich effektiver wirken. Der Einsatz eines Schaummittels führt darüber hinaus zu einem deutlich geringeren Wasserverbrauch bei der Bekämpfung von Bränden der Klassen A und B.
  • Schaumbildungseigenschaft: Durch das Einbringen von Luft in die Schaumlösung bildet sich Schaum. Die in dem Schaum enthaltenen Tenside produzieren eine Vielzahl von Blasen und bilden so eine stabile Schaumdecke. Das produzierte Schaumlöschmittel ist sehr flüssig; es verteilt sich schnell und gleichmäßig über der Oberfläche des Brennstoffs. Die Schaumdecke verbleibt für eine lange Zeitspanne am Ort der Aufbringung. Das in der Schaumdecke gespeicherte Wasser gewährleistet einen lang anhaltenden Kühleffekt und verringert das Rückzündungsrisiko, weil entzündlicher Brandrauch unter der Schaumdecke zurückgehalten wird.
    Die Schaumdecke trennt den Brennstoff sowie den entzündlichen Brandrauch von der Luft, damit wird der Sauerstoff wirkungsvoll vom Brand ferngehalten – die Luftversorgung wird unterbrochen.

Fluortenside sind verantwortlich für die Schaumbildung in AFFF- (wasserfilmbildenden) Schaummitteln und AR-AFFF- (alkoholresistenten filmbildenden) Schaummitteln.

Bei Kohlenwasserstoffbränden erzeugen AFFF-Schaummittel einen Wasserfilm auf der Oberfläche des Brennstoffs. Dieser Film ist sehr flüssig, er verteilt sich sehr schnell über die Oberfläche des Brennstoffs. Er gewährleistet eine schnelle Kontrolle des Brandes sowie einen schnellen Löscherfolg.

Bei Bränden von polaren Lösungsmitteln werden AR-AFFF-Schaummittel eingesetzt. Polare Lösungsmittel sind mischbar mit Wasser und zerstören die Schaumdecke. Deshalb enthalten AR-AFFF-Schaummittel Polymere, die eine Barriere zwischen der Oberfläche des Brennstoffs und der Schaumdecke bilden. Diese Barriere schützt die Schaumdecke vor der Zersetzung durch das polare Lösungsmittel.

 
Fluorfreie Schaummittel (FFF) bestehen aus Kohlenwasserstoff-Tensiden und sind frei von Fluortensiden. Deshalb gibt es bei Kohlenwasserstoffbränden keine filmbildenden Eigenschaften. Nicht-fluorierte Schaummittel bestehen aus einer Vielzahl von Blasen, welche eine Schaumdecke bilden. Die Schaumdecke gewährleistet eine schnelle Kontrolle des Brandes sowie einen schnellen Löscherfolg. Außerdem bildet sie eine Polymerbarriere, die eine Zersetzung durch polare Lösungsmittel verhindert.

Die angegebene Absetzzeit misst, wie langsam oder schnell die Schaumlösung aufgelöst wird. Für eine maximale Isolierung des Brennstoffs und eine effektive Verhinderung einer Rückzündung sind lange Absetzzeiten erforderlich.

Die Qualität und Leistungscharakteristik von Schaumlöschmitteln werden nach internationalen Standards wie zum Beispiel EN1568, UL162, NFPA18, LASTFIRE, GESIP, ICAO, IMO getestet und evaluiert.

Vergleich der Anwendung von ECOPOL F3HC FFF und AFFF-Schaummittel im Brandtest nach EN1568-3.Verstärkte Aufbringung des Schaums.

Was ist beim Einsatz von Schaumlöschmitteln zu beachten?

Mehrere Faktoren sind bei der Verwendung von Schaumlöschmitteln für den Erfolg entscheidend.

Zuerst müssen die Art des Brennstoffs und die Brandrisiken erkannt werden.

  • Mit folgenden Brandklassen hat es die Feuerwehr hauptsächlich zu tun:
    • Brände der Klasse A: Feststoffbrände, z.B. von Holz, Papier oder Kunststoffen.
    • Brände der Klasse B: brennbare Flüssigkeiten,
      • mit Wasser nicht mischbare Brennstoffe – Kohlenwasserstoffe (z.B. Heptan, Öl oder Benzin),
      • mit Wasser mischbare Brennstoffe – polare Lösungsmittel (z.B. Aceton, Alkohol oder Isopropanol).
  • Ausmaß und Struktur des Brandes, beispielsweise
    • Strukturbrände wie etwa Feststoffbrände müssen vom Schaum tief durchdrungen werden.
    • Brände von Tanks: spezielle Schaumausrüstung erforderlich (z.B. Austrittseinrichtungen oder Strahlrohre mit großer Wurfweite bzw. Wasserwerfer). Der Schaum muss auch an vertikalen Flächen haften.
    • Der Schaum muss sich schnell über der Oberfläche des Brennstoffs ausbreiten können.

BIOFOR-Schaummittel der Klasse A/B bei Bränden im Vergleich zu reinem Wasser.BIOFOR-Schaummittel der Klasse A/B bei Bränden im Vergleich zu reinem Wasser.

Als nächstes folgt eine Analyse, welche Einsatzmittel zur Verfügung stehen. Die Qualität des erzeugten Schaums hängt direkt von der vorhandenen Ausrüstung und den verschiedenen Einsatzparametern ab.

  • Schaumausrüstung: Das Schaummittel muss kompatibel mit der Dosiereinrichtung (Venturi-Dosierer, Dosierer mit Wasserantrieb oder Pumpensystem) und der Ausbringungseinrichtung des Schaums sein (Hohlstrahlrohr, Wasserwerfer, Sprinkler oder Flutsystem), damit eine hochwertige und effektive Schaumdecke erzeugt werden kann – mit einer angemessenen Ausbringungsrate und der ordnungsgemäßen Dosierung.
  • Wasserqualität: Das Schaummittel reagiert unterschiedlich auf die verschiedenen Wasserqualitäten (Süßwasser, Salzwasser oder Brackwasser).
  • Art des Schaummittels: Schaummittel zur Brandbekämpfung sind so konzipiert, dass sie bei einer bestimmten Dosierung (zum Beispiel 1%, 3% oder 6%) auf die verschiedenen Brennstoffe wirken, entsprechend einer festgelegten Ausbringungsrate je nach Ausmaß des Brandes und der Durchflussmenge.
  • Eigenschaften des Schaumlöschmittels: Jede Schaumart hat individuelle Eigenschaften bezüglich Viskosität, Frostschutz, Kompatibilität oder Zertifizierungen.

Und dann: Einsatz von Schaumlöschmittel – welcher Effekt ist zu erwarten?

  • Verschäumung: Die Verschäumungszahl gibt an, welches Schaumvolumen mit einer bestimmten Menge Schaummittel unter Beimischung von Luft erzeugt werden kann.
    • Schwerschaum (<20): sehr dichter Schaum, erlaubt hohe Wurfweiten, haftet gut an Flächen.
    • Mittelschaum (>20 und <200): zur Erzeugung großer Schaummengen in kurzer Zeit.
    • Leichtschaum (>200): Dem Schaum wird eine große Menge Luft zugeführt. Die Blasen sind sehr leicht und breit. So kann eine maximale Menge Schaum erzeugt werden, ideal zur Brandbekämpfung in großen Räumen wie Lagern, Tiefgaragen, Flugzeughangars oder Maschinenräumen.
  • Ausbringen des Schaums: Ganz gleich, ob der Brand durch sanftes oder kraftvolles Ausbringen des Schaums bekämpft werden soll – das Ausbringen muss bis zum Löscherfolg kontinuierlich und ununterbrochen erfolgen.
    • Direkter Auftrag
    • Indirekter/sanfter Auftrag

Schonende Anwendung von BIOFILM-Schaummittel bei einem Kohlenwasserstoffbrand

Je länger die Absetzzeit der Schaumdecke ist, desto länger wird die Sauerstoffzufuhr zum Brennstoff unterbrochen. Das Ergebnis ist eine maximale thermische Isolation sowie eine effektive Kühlung. Unter dem Strich wird ein besserer Rückzündungswiderstand erreicht, toxische Gase werden wirkungsvoll eingedämmt.

Welches Schaumlöschmittel ist für Ethanolbrände geeignet?

Ethanol ist eine entflammbare Flüssigkeit, ein polares Lösungsmittel. Ethanol ist mit Wasser mischbar und hat hydrophile Eigenschaften.

Falls bei einem solchen Brand ein herkömmliches AFFF- oder Standard-Schaummittel ohne Fluor zum Einsatz kommt, wird dessen Schaumdecke durch das Lösungsmittel zersetzt. Deshalb verwenden wir spezielle Schaummittel zur Brandbekämpfung: alkoholresistente (AR) Schaummittel, zum Beispiel AR-AFFF oder fluorfreie AR-Schaummittel.

AR-Schaummittel enthalten ein Polymer, das eine Barriere zwischen dem polaren Lösungsmittel und der Schaumdecke erzeugt. AR-Schaummittel sind zumeist viskos und pseudoplastisch.

AR-Schaummittel können fluoriert oder nicht-fluoriert sein.

  • AR-AFFF: alkoholresistentes filmbildendes Schaummittel. Die filmbildende Eigenschaft des AR-AFFF erzeugt eine Membran zwischen dem Lösungsmittel und der Schaumdecke und ermöglicht eine schnelle Ausbreitung über die Oberfläche des Brennstoffs.
  • AR-FFF: alkoholresistentes fluorfreies Schaummittel. Die Barriere zwischen dem Lösungsmittel und der Schaumdecke wird hier durch ein Polymer erzeugt. Ebenfalls schnelle Ausbreitung über die Oberfläche des Brennstoffs.

ECOPOL PREMIUM FFF Schaumeinsatz auf 100m² Ethanolbrand

Ist Schaumlöschmittel sicher?

Schaumlöschmittel zur Brandbekämpfung werden seit Jahrzehnten eingesetzt, um die Feuerwehren beim schnellen Eindämmen von Bränden zu unterstützen.

Allerdings wurden in letzter Zeit Bedenken lauter, ob die in Schaumlöschmitteln enthaltenen PFAS-Fluortenside (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) gesundheits- und umweltgefährdend sein könnten.

Unter der Bezeichnung PFAS ist eine ganze Reihe von Industriechemikalien zusammengefasst, die in unserer Gesellschaft weit verbreitet sind. Sie enthalten Kohlenstoff-Fluorverbindungen, die zu den stärksten chemischen Verbindungen der organischen Chemie gehören. Und das heißt auch, dass sie nur sehr schwer abbaubar sind, wenn sie in die Umwelt gelangen. Die meisten PFAS werden ganz leicht in die Umwelt übertragen und legen mitunter große Distanzen zum Ort ihrer ursprünglichen Freisetzung zurück. Sie werden auch als „ewige Chemikalien“ bezeichnet, da sie persistent im menschlichen Körper und in der Umwelt verbleiben. Einige wurden bereits in verschmutzten Böden und Gewässern nachgewiesen. PFAS sind potenziell hoch-persistent und als Schadstoffe einzustufen. Mit ihnen belastete Standorte sind technisch und finanziell nur aufwändig zu sanieren.

Weltweit wird die Produktion von PFAS-Schaummitteln durch angepasste rechtliche Rahmenbedingungen reguliert und begrenzt. Im Jahr 2009 wurden erstmals PFOS (Perfluoroktansulfonsäure) und die entsprechenden Derivate in das Stockholmer Übereinkommen aufgenommen, um ihre Verwendung einzudämmen. In der EU ist die Verwendung von PFOS bereits seit über 10 Jahren durch die POP-Verordnung zu persistenten organischen Schadstoffen eingeschränkt. Zusätzlich reguliert das Stockholmer Übereinkommen das globale Verbot von PFOA und seiner Salze (Perfluoroktansäure). PFOA sind nach der POP-Verordnung bereits seit Juli 2020 verboten. PFAS-Verbindungen werden Gegenstand der neuen Europäischen Gesetzgebung sein, die für Oktober 2021 erwartet wird.

Die Brandschutzindustrie beobachtet die aktuelle Entwicklung genau. Einige Hersteller und Feuerwehren haben den Übergang zu fluorfreien Schaumlöschmitteln eingeleitet oder sogar bereits vollzogen.

GreenScreen ist eine unabhängige Organisation, die sichere und umweltfreundliche Schaumlöschmittel zertifiziert, die keine gefährlichen Chemikalien enthalten. GreenScreen evaluiert sorgfältig Schaumlöschmittel und lässt nur Produkte zu, die für Menschen und die Umwelt unbedenklich sind.

Fluorfreie Schaummittel sind echte Alternativen für die Brandbekämpfung. BIOEX hat eine ganze Reihe hocheffektiver fluorfreier Schaumlöschmittel entwickelt, die keinerlei Fluorverbindungen enthalten. Nichtfluorierte Schaummittel von BIOEX wurden sorgfältig getestet und entsprechen internationalen Standards wie EN1568, UL162, ICAO, IMO oder USDA. Schaummittel von BIOEX haben sich bei Feuerwehren in der ganzen Welt bewährt. Fluorfreie Schaummittel von BIOEX sind unbedenklich für Menschen (vor allem für Einsatzkräfte in der Brandbekämpfung) und die Umwelt, vollständig biologisch abbaubar und GreenScreen-zertifiziert. BIOEX unterstützt seine Kunden bei der Bewältigung des Übergangs zu fluorfreien Schaumlöschmitteln.

ECOPOL F3HC fluorfreier Schaum zum Löschen von Kohlenwasserstoffbränden

Fördert Schaumlöschmittel die Korrosion?

Schaumlöschmittel von BIOEX wirken nicht korrosiv, wenn sie mit handelsüblichen Ausrüstungen zur Verwendung von Löschschaum eingesetzt werden.

BIOEX empfiehlt, Schaummittel in Behältern aus Edelstahl (Typ 316L oder 304L), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyurethan oder in Epoxydharz-beschichteten Tanks zu lagern.