Präventiver Brandschutz für Zerkleinerer

Regelmäßig liest man von verheerenden Brandereignissen in der Recyclingindustrie, die einen gesamten Betrieb zerstören und oft die weitere Existenz des Unternehmens bedrohen. Führende Recyclingunternehmen haben daher seit einigen Jahren ein internes Schadensmanagement. Das Ziel ist, die Ursachen von Brandereignissen zu ermitteln und geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln.

So ergaben Auswertungen bei Veolia, dem weltweiten Marktführer in den Bereichen Entsorgung, Energie und Wasser, dass Zerkleinerer ein Risikoschwerpunkt für die Entstehung von Bränden sind. In Deutschland betreibt die Veolia Umweltservice Gruppe rund 70 Abfallsortier- und Verwertungsanlagen mit insgesamt über 150 Vor- und Nachzerkleinerern im Einsatz.

Hauptursachen genau identifiziert
Die Ursachen für Brände an und in Zerkleinerern sind vor allem die Störstoffe und Fehlwürfe in den angelieferten Abfällen. Auffallend sind vor allem Druckbehälter, leicht entzündliche Flüssigkeiten und Pyrotechnik.

Die größten Probleme bereiten allerdings Lithium-Ionen-Batterien und -Akkus. Wenn sie von Verbraucherinnen und Verbrauchern nicht sachgemäß entsorgt werden, gelangen sie im Recyclingprozess in die mechanische Bearbeitung/Zerkleinerung. Hier sind heftige exotherme Reaktionen zu erwarten, die in Kombination mit den übrigen hochkalorischen Materialien im Stoffstrom eine ernstzunehmende Brandgefahr darstellen.

Lithium-Ionen-Batterien und -Akkus sind insofern ein unberechenbares Risiko: Aufgrund ihres modularen Aufbaus aus aneinandergereihten einzelnen Zellen erreicht die Batterie oder der Akku durch eine partielle Beschädigung noch nicht unmittelbar den Thermal Runaway – und daher nur eine mäßige Oberflächentemperatur im Austrag des Zerkleinerers. So wird diese Gefahr in nachgeschaltete Prozesse weitergetragen, wo bei geringsten weiteren Belastungen die volle exotherme Reaktion in Form des Thermal Runaway ausgelöst werden kann.

Neues Konzept zur Sicherheit
Bei Veolia entschied man sich daher für ein pragmatisches Konzept, das Bränden in und an Zerkleinerern vorbeugt, ohne den betrieblichen Ablauf allzu sehr zu beeinträchtigen. Gemeinsam mit T&B electronic GmbH, einem Brandschutzspezialisten aus Alfeld in Niedersachsen, wurde ein komplexes, wirksames Schutzkonzept gegen die ermittelten Brandrisiken erarbeitet. Federführend beteiligt war Dr. Mattias von Harten, damals im operativen Projektmanagement von Veolia tätig. „Unsere Daten und Erfahrungen aus mehrjähriger Beobachtung haben gezeigt, dass der mechanische Energieeintrag an Zerkleinerern für die Mehrzahl von Brandereignissen verantwortlich ist. Dieser Effekt tritt sowohl an Vor- als auch Nachzerkleinerern auf“, so Dr. von Harten. Er ist überzeugt vom ganzheitlichen Ansatz und der Wirksamkeit des T&B-Konzepts: „Bereits nach den ersten Gesprächen wurden die hohe Beratungskompetenz und das umfangreiche Brandschutz Know-how von T&B deutlich.“

Das Ergebnis ist ein komplexes und wirkungsvolles Schutzkonzept, das die Auswirkung von Brandereignissen an Zerkleinerern signifikant reduziert. Das bestätigten bereits die Erfahrungen mit den ersten installierten Systemen. Durch das Schutzkonzept wird genau solchen Ereignissen vorgebeugt. Direkt hinter dem Zerkleinerer werden durch geeignete Detektionstechnologie alle kritischen Zündpotentiale frühzeitig erkannt und gelöscht.

Performancestarke Glutnestmelder und Hot Particle-Detektoren erfassen an mehreren Stellen des Austragsbands die gesamte Fläche des Stoffstroms und detektieren bereits geringste Zündpotentiale wie kleine, vorgeschädigte Lithium-Ionen-Batterien oder -Akkus in Form von Knopfzellen.

Ergänzt wird diese hochtechnologische Detektion durch Flammenmelder im Eintrag des Zerkleinerers und am Ende des Austragsbands. So werden Brandereignisse mit offener Flammenbildung ebenfalls sicher detektiert. Ergänzend zu diesen Detektoren sind mehrere Handtaster im Schutzkonzept berücksichtigt, sodass Betreiber auch die Möglichkeit einer manuellen Auslösung haben.

Zweiter wesentlicher Bestandteil des Schutzkonzepts ist die hocheffiziente Löschanlage, die eine flächendeckende Löschung des gesamten Zerkleinerungsprozesses gewährleistet. Eine intelligente Steuerzentrale kann über die gemeldeten Signale der Detektoren autonom entscheiden, wie lange die Löschzeit aufrechterhalten werden muss. Stehen nach einer parametrierten Löschzeit noch Signale der Detektoren an, wird die Löschzeit automatisch angepasst.

Abschaltmatrix für interne Sicherheitsstandards
Wichtig für das Gesamtkonzept ist zudem die individuelle Abschaltmatrix, die beide Partner gemeinsam erstellt haben. Key Account Manager Jannis Lange von T&B dazu: „Einen thermisch durchgehenden Lithium-Ionen-Akku können Sie auch unter Verwendung großer Mengen an Wasser nicht löschen. Sie können den Akku nur so weit kühlen, dass er keine weiteren Materialien im Stoffstrom entzündet. Es ist daher elementar, den Prozess zu stoppen und geschultes Personal des Anlagenbetreibers zu alarmieren, sodass das Ausräumen des betroffenen Materials eingeleitet werden kann.“

Veolia und T&B legten daher sowohl auf die Abschaltmatrix als auch die Schulung des Personals vor Ort gesteigerten Wert. „Nur durch entsprechende Sensibilisierung des Personals in regelmäßigen Schulungen sowohl zum allgemeinen Brandschutz als auch speziell zur verbauten Anlagentechnik lassen sich auf Dauer die entwickelten Konzepte erfolgreich integrieren“, sind sich Veolia und T&B einig.

Mittlerweile sind etliche Anlagen erfolgreich mit dem Schutzkonzept ausgerüstet. Die Investition hat sich an einigen Standorten bereits mehrfach ausgezahlt – die Ausrüstung weiterer Zerkleinerer an den Standorten von Veolia in Deutschland wird daher fortgesetzt.

Autor: René Schwertfeger, Vertriebsleiter T&B electronic GmbH, tbelectronic.eu

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 02/2024, Seite 30 -Advertorial-, Foto: Veolia)