Lithiumbrände als Giftschleudern
Wir stehen erst am Anfang der Aufbereitung von Lithiumschrott. Selbst wenn der Käuferstreik gegen die E-Mobile anhält, rollt eine gewaltige Welle von Akkumaterial auf die Entsorger zu. Denn es sind ja nicht nur Autos, sondern auch alle möglichen Werkzeuge, Computer, Funktelefone usw, In letzter Zeit kam es im Rhein-Main-Gebiet zu einigen Großbränden wegen Lithiumakkus. Darunter in einer Recyclingfirma in Offenbach/M.
Der hessische Rundfunk durfte als zwangsfinanzierter Sender über die Details nicht berichten. Das tue ich jetzt:
Die Firma in Offenbach ist eine Tochter der österreichischen Saubermacher AG. Das ist ein durchaus seriöses Unternehmen, das bei der Entsorgung von gefährlichen Stoffen auch Meriten verdient hat. 2015 übernahm es allerdings die Mehrheit an der REDUX, eines deutschen Unternehmens, welches Marktführer in der Sortierung, Aufbereitung und Verwertung von Lithium-Ionen-Akkus & -Batterien sowie herkömmlichen Batterien und Akkus war. Damit wurde ein brenzliger und gefahrgeneigter Markt aufgeschlossen, bereits 2019 hatte es in Offenbach schon mal gebrannt.
Da die Untersuchungen der Brandermittler noch nicht abgeschlossen sind, durfte die Betreiberfirma Redux die 70 Tonnen Batterien und Akkus nicht bewegen. Sie lagen in einem Schlamm aus Löschwasser. Das Kühlwasser werde aufgefangen, damit es nicht ins Erdreich gelange, so der Hessische Rundfunk.
Wie das auf mit Betonsteinen gepflasterten Flächen konkret erfolgt, wurde nicht recherchiert bzw, nicht erklärt. Die Rauchwolken waren kilometerweit sichtbar. Giftige Schadstoffe wurden bei dem Brand laut Feuerwehr nicht gemessen, so der hr-Bericht. Das ist schon mal verwunderlich.
Lithium ist nicht nur in Wasser selbstentzündend brennbar, sondern auch in all seinen Verbindungen hochgiftig. Und nicht nur das, Lithium ist zudem wasserlöslich und damit bei unsachgemäßer Entsorgung eine Gefahr für das hessische Grundwasser.
Ein 600 Kilogramm schwerer Akkumulator, typisch für das Tesla Modell S, enthält rund zehn Kilogramm Lithium, die im Falle eines Brandes zum Beispiel als Lithiumoxid (Rauch) oder Lithiumhydroxid (im Löschwasser) oder bei unsachgemäßer Entsorgung in die Umgebung und – wegen der guten Wasserlöslichkeit – ins Grundwasser geraten können.
Die Giftwirkung wird unter anderem mit der These erklärt, dass das Lithium-Ion dieselbe Ladung trägt wie das im Körper omnipräsente Natrium (1+), aber von den zelleigenen Pumpen bei Bedarf nicht wieder ausgeschieden werden und sich so anreichern kann. Mit der vermuteten Folge, daß betroffene Zellen oder Zellgeflechte keinen Nervenimpuls mehr senden können, da dieser wegen der eingesperrten Ladung gewissermaßen stecken bleibt.
Aber nicht nur das Nervensystem wird negativ beeinflußt, auch die Nieren können durch zu viel Lithium geschädigt werden. Diese sind dazu da, die aufgenommene Flüssigkeit wiederauszuscheiden. Lithium verstärkt diese Fähigkeit. Weil getrunkene Flüssigkeit mitsamt ihren Ionen schnell ins Blut gelangt, nehmen die Nieren ihre Arbeit bei großer Menge in der Blutbahn auf und füllen die Harnblase mit dem überschüssigen Volumen – die Regulation erfolgt durch die vom Organ festgestellten Ionen. Und Lithium in zu großer Menge stört die Nierentätigkeit empfindlich – sie scheiden viel zu viel Flüssigkeit aus, die Patienten erleiden Symptome wie beim Verdursten, Näheres auf der Gelben Liste.
Lithiumsalze werden schnell und nahezu vollständig aus dem Magen-Darm-Trakt aufgenommen.
Lithium besitzt als Medizin eine sehr geringe therapeutische Breite von 0,5 bis 1,5 mmol/l. Um Lithium-Intoxikation zu vermeiden ist deshalb ein therapeutisches Drug monitoring indiziert. Vor allem zu Beginn der Lithium-Behandlung sind folgende Nebenwirkungen beobachtet worden:
- feinschlägiger Tremor
- Polyurie
- Polydipsie
- Übelkeit
Die unerwünschten Wirkungen klingen jedoch meist mit der Fortsetzung der Behandlung oder nach einer Dosisreduktion wieder ab. Insbesondere in den ersten zwei Jahren der Behandlung ist häufig eine Gewichtszunahme zu beobachten. Bei langjähriger Behandlung sind Schädigungen der Nieren sowie Schild- und Nebenschilddrüsen möglich. Als tödlich gelten die Ionen ab 28 Milligramm pro Liter Blut im Körper. Nicht rückgängig zu machende Neuroschäden treten aber schon ab zehn Milligramm pro Liter auf – Tremor, Bluthochdruck, Verwirrung, in schweren Fällen sogar Krämpfe und Koma.
Zusammen mit dem Brand in Offenbach sind mehr als 1.150 Kilogramm Lithium in die Umwelt gelangt. Das reicht, um knapp sieben Millionen Menschen zu vergiften. Nur die extreme Verdünnung verhindert Tote, aber Lithium ist stabil, das heißt: Die Letzte Generation erbt die beim Brand entstandene Lithiumlast.
Grüße an den Inlandsgeheimdienst: „Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.“ — (Paracelsus)
Fragen wir mal bei der Führung nach, da gibt es sicher wirksame Impfungen.
Lithium & dessen Verbindungen scheinen tatsächlich ein zukünftiges Großproblem zu werden, wenn nicht schon zu sein.
Batterien und Akkus landen doch massenhaft im Hausmüll.
Am Sortierband wird alles nochmal händisch durchgeflöht.
Elektrogeräte etc gehen sicher ins Recycling, allein schon, weil die kommunalen Abfallunternehmen zu den grossen Akteuren am Edelmetallmarkt gehören – nicht 10 Kännchen wie Herr Alphonso 🙂
Am Sortierband wird auch gepfuscht. Immer wieder kommt es zu Schäden an Verbrennungsanlagen.
Natürlich rutscht mal was durch, aber der heidelberger Kompost wird regelmässig mehr oder weniger unabhängig untersucht und es wurden bislang keine überhöhten Liziumwerte gefunden.
Verbrannt wird in Mannheim bei rd. 1500 Grad im Schmelzkammerverfahren, da bleibt kein Auge trocken. Die Filterstäube werden möglichst auch weiterverarbeitet, die schlimmen Sachen gehen dann zur Nachverbrennung in die BASF, da ist es noch heisser.
Der anzumeldende Elektroschrott darf nicht mehr abends vor die Tür gestellt werden, sondern ist nach Aufforderung rauszubringen, idealerweise, wenn das Müllfahrzeug anrollt (weiss, ohne Beschriftung übrigens).
Das ist durchaus vielschichtiger und zu ergänzen.
Lithium erscheint ja nicht nur in der üblichen Form, sondern wird in vielen Verbindungen verwendet.
Im Alltag bereits seit langem in verschiedenen Bereichen. Lithium ist nicht erst seit der Akkus in Gebrauch.
Verwendung
Die Hälfte des Absatzes wird für die Aluminiumherstellung (Schmelzflusselektrolyse) benötigt. Weitere Anwendungsgebiete sind die Glas-, Keramik-, Emailindustrie. Lithiumcarbonat sorgt für eine geringere Schmelztemperatur – wodurch Energiekosten gesenkt werden – und verleiht der heißen Glasmasse eine geringere Viskosität (wodurch z. B. die Herstellung von sehr dünnwandigem Glas erleichtert wird).
Lithiumcarbonat kann als Ausgangsstoff zur Herstellung weiterer Lithiumverbindungen wie beispielsweise Lithiumchlorid, Lithiumformiat, Lithiumhydroxid oder Lithiumniobat verwendet werden. Des Weiteren wird es zur Schmelzpunkterniedrigung in der schmelzflusselektrolytischen Gewinnung von Aluminium genutzt.[10] Lithiumhaltige Gläser werden auf Grund ihres geringen Ausdehnungskoeffizienten zur Herstellung feuerfester Gläser verwendet.[10] Es ist außerdem Bestandteil von Schnellzementen und Estrichen[14] und dient dort dem schnelleren Abbinden des Zements. In Schmelzkarbonatbrennstoffzellen ist es Bestandteil des Elektrolyts.[15] In der Industrie wird es auch als Flussmittel zur Herstellung von Glas, Keramik und Email eingesetzt.[10]
In der Lithiumtherapie wird Lithiumcarbonat zur Behandlung depressiver Erkrankungen, Manien oder bipolarer Störungen eingesetzt. Handelsnamen sind beispielsweise in Deutschland Hypnorex und Quilonum, in Österreich Neurolepsin und Quilonorm, in der Schweiz Quilonorm.[16] Da Lithiumcarbonat weniger wasserlöslich ist als andere Lithiumsalze, wird es durch den oberen Gastrointestinaltrakt weniger schnell absorbiert. Bis zum Erreichen der Spitzenplasmakonzentration dauert es viermal so lange wie bei anderen Lithiumsalzen. Dennoch werden häufig Retard-Tabletten verabreicht, die den Wirkstoff noch langsamer freisetzen. Die Wirkungsweise ist ansonsten wie bei allen anderen Lithiumsalzen gleich. Die niedrige therapeutische Breite führt dazu, dass Patienten regelmäßig durch Laboranalysen ihren Lithiumspiegel im Blut kontrollieren lassen müssen.[17] Lithiumcarbonat wird von der WHO in der Liste der unentbehrlichen Arzneimittel geführt.[18]
https://www.brand-feuer.de/index.php/Lithium_Batterien
2.3 Inhaltsstoffe und Zersetzungsprodukte im Brandfall
Lithiumzellen sind in der Regel gasdicht verschlossen, so dass im regulären Normalbetrieb keine Inhaltstoffe austreten können. Wird allerdings das Gehäuse mechanisch beschädigt oder kommt es infolge eines Brandereignisses zu einer thermischen Belastung, können unterschiedliche ätzende, giftige und kanzerogene Stoffe aber auch brennbare Inhaltsstoffe (staubförmig, gasförmig oder in flüssiger Form) austreten.
Lithium-Metall: Lithium-Primärbatterien besitzen ein Gefahrenpotenzial, das sich grundsätzlich aus der Verwendung von Lithium-Metall ableitet. Lithium ist hochreaktiv und neigt zu heftigen autokatalytischen Reaktionen. Weiterhin besitzt Lithium eine vergleichsweise niedrige Schmelztemperatur (181 °C), wobei es durch geschmolzenes Lithium zu unkontrollierbaren Zuständen im Batteriekörper kommen kann. Übersteigt beispielsweise infolge eines technischen Defekts die lokale Temperatur den Schmelzpunkt des Lithiums kann es zu explosionsartigen Reaktionen des Metalls mit dem Elektrolyten kommen. Beim sogenannten „Thermal Runaway“ kann es sehr schnell zu sehr hohen Temperaturen kommen, wobei aufgrund der enormen Energiefreisetzung selbst chemisch eingelagertes Lithium zur Zündung gebracht werden kann (Metallbrand).
Wasserstoff (Knallgas): Eine weitere Gefahr von Lithium-Metall ergibt sich insbesondere bei Kontakt mit Wasser (z.B. Löschwasser). Hierbei wird das Wassermolekül (H2O) durch die hohe Reaktivität des Alkalimetalls augenblicklich in seine Bestandteile zerlegt, wodurch es zur Bildung von Wasserstoffgas (H2) kommen kann. Da Wasserstoff-/Luft-Gemische in einem sehr weiten Mischungsverhältnis zündfähig sind (4 bis 75 Vol.% H2 in Luft) und sie zudem eine nur sehr geringe Zündenergie benötigen, reichen bereits geringe elektrostatische Entladungen oder elektrische Zündfunken (z.B. Lichtschalter) als Zündquelle aus, um eine sogenannte Knallgasexplosion auszulösen.
Auch wenn Lithium bei Sekundärbatterien nicht als reines Metall, sondern als chemische Verbindung (im geladenen Zustand z.B. Lithium-Cobalt-Dioxid, LiCoO2, bzw. im entladenen Zustand als Lithium-Intercalationsverbindung) vorliegt, kann es auch bei diesen Lithium-Modifikationen bei Kontakt mit Wasser zur Bildung von Wasserstoffgas kommen.
Eine weitere Gefahr ergibt sich in Zusammenhang mit Wasser aus dem Elektrodenpotenzial, bzw. der Gleichspannung zwischen den beiden Batteriepolen. Auch wenn bei einer intakten und vollständig gekapselten Batterie die Wahrscheinlichkeit, dass der innere Elektrodenkörper (Lithium) mit Wasser in Kontakt kommt, sehr gering ist, kann allein die Elektrodenspannung zwischen den beiden Batteriepolen ausreichen, um Wasser in seine Bestandteile zu zersetzen (Hoffmann’sche Zersetzungsreaktion).
Jeder erinnert sich an den Chemieunterricht in der Schule, wo in einem einfachen Laborversuch handelsübliche Batterien in einem Behälter mit Salzwasser untergetaucht und anschließend die Bildung von Wasserstoffgas durch die sog. Knallgasprobe nachgewiesen wurde. Überträgt man die Erkenntnisse aus dem Laborversuch in die Praxis, besteht im Fall, dass geladene Batterien vollständig mit Löschwasser überdeckt oder mit dem abfließenden Löschwasser in Auffangbecken gespült werden, die Gefahr, dass es wegen der Gleichspannung zwischen den Batteriepolen zur Bildung von Wasserstoffgas und dadurch zu einer Knallgasexplosion kommen kann.
Graphit: Beim thermischen Durchgehen großer Batterietypen kommt es zum Teil zu einer beträchtlichen Graphit-Freisetzung. Zum einen besteht hier insbesondere in Räumen die Möglichkeit einer Gefährdung durch eine Graphit-Staub-Explosion, zum anderen eine Kontamination des Raumes mit leitfähigen Graphit-Staub und Beschädigung von elektrischen Geräten aufgrund von Kurzschlüssen.
Schwermetalle: Dadurch, dass in Sekundärbatterien häufig Oxide aus der Reihe der sog. Übergangsmetalle zum Einsatz kommen (Cobalt, Nickel, Mangan), sind im Brandfall staubförmige Reaktionsprodukte oder Rückstände dieser z.T. gesundheitsschädlichen (Cobalt) oder giftigen (Nickel) Stoffe in der Asche und im Brandrauch zu erwarten. Bei Cobalt-Verbindungen kann bereits eine Exposition von nur 25 Milligramm beim Menschen zu Haut-, Lungen-, Magenerkrankungen, Leber-, Herz-, Nierenschäden und Krebsgeschwüren führen. Das Einatmen von Nickel-Verbindungen ist mit einem erhöhten Krebsrisiko für Karzinome der Lunge und der oberen Luftwege verbunden.
Brennbare Komponenten: Die in Lithium-Batterien eingesetzten Materialien bzw. einzelne Batteriekomponenten sind zum Teil brennbar und leicht entzündbar. Allein im Hinblick auf die brandschutztechnischen Parameter, wie Flammpunkt, Zündtemperatur, Explosionsgrenzen und Heizwerte weisen die eingesetzten Elektrolytmaterialien auf eine hohe Brandlast hin.
Die Elektrolytflüssigkeit besteht zumeist aus einer Mischung von brennbaren organischen Lösungsmitteln und einem Leitsalz. Die in Lithium- Batterien verwendeten organischen Lösungsmittel sind in der Regel leicht entzündlich und können mit Luft explosive Gemische bilden.
Leitsalz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6): Bedingt durch die Verwendung von fluorhaltigen und/oder phosphorhaltigen Verbindungen (z.B. das überwiegend eingesetzte Leitsalz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) können im Brandfall unspezifisch gasförmige Stoffe freigesetzt werden, die als giftige Fracht im Brandrauch ein erhebliches Risiko für Personen und Umwelt darstellen.
Da diese Verbindung stark hygroskopisch ist, kommt es bereits bei Spuren von Wasser (Eintritt von Luftfeuchte bei geborstenem Zellenkörper) zu einer chemischen Reaktion zu Fluorwasserstoff (HF) und Phosphorsäure (H3PO4).
Phosphorsäure (H3PO4) ist stark hygroskopisch und besitzt reizende bis ätzende Wirkung auf Augen, Atemwege und Haut, bei oraler Aufnahme kommt es zu Schädigungen im Magen-Darm-Trakt.
Fluorwasserstoff / Flusssäure (HF) ist ein farbloses Gas (stechender Geruch, sehr giftig, ätzend, stark hygroskopisch) und führt bereits bei geringsten Konzentrationen zu gesundheitlichen Beschwerden (1,4 ppm), bzw. zu schweren oder bleibenden gesundheitlichen Schäden (IDLH-Wert: 30 ppm). Durch Reaktion mit Wasser (z.B. Löschwasser) bildet sich Flusssäure (ätzende und Reizwirkung auf Schleimhäute und Haut, Gefahr schwerer Augen- und Lungenschädigung, Störungen von Stoffwechsel, Herz-Kreislauf- und Nervensystem, Schädigung der Knochen). Flusssäure ist ein starkes Kontaktgift, dessen Gefährlichkeit besonders kritisch einzustufen ist, weil es sofort von der Haut resorbiert wird. Dadurch sind Verätzungen tieferer Gewebeschichten und sogar der Knochen möglich, ohne dass die Haut äußerlich sichtbar verletzt ist.
Bei Bränden von Lithium-Ionen-Batterien kann es bereits bei gängigen Größen (z.B. Laptop) zu einer kritischen Gefährdung durch HF kommen. Bereits 100 g Akkumasse können ca. 5000 m3 Raumluft derart belasten, dass behördliche Grenzwerte überschritten sind (ein handelsüblicher Laptop-Akku wiegt üblicherweise über 300 g). Als Richtwert kann man die Fluorwasserstoff-Freisetzung mit folgendem theoretischen Daumenwert abschätzen: Ca. 150 l gasförmiger Fluorwasserstoff pro kW/h Batterieenergie. Allerdings kann nur eine HF-Messung vor Ort die Gefahrenlage konkret klären.
Nach Bränden, bei denen Lithium-Batterien involviert sind, finden sich hohe HF-Konzentrationen im Brandrauch und folglich auch starke HF-Kontaminationen auf Gebäudeteilen und Anlangen (auch wenn diese nicht direkt vom Brandgeschehen betroffen sind).
Weitere giftige Verbindungen: Aus den phosphorhaltigen Bestandteilen können bei ungünstigen Bedingungen Phosphorwasserstoff Verbindungen (z.B. Phosphin) entstehen, die als giftig und wassergefährdend eingestuft sind. Phosphin kann inhalativ aufgenommen werden und reizt die Atemwege stark. Als schlimmste inhalatorische Folge kann ein toxisches Lungenödem auftreten.
Besondere Personengefährdung trotz Brandmelder: Bei versagenden lithiumhaltigen Batterien sowohl vor dem Brandstadium als auch bei Brandentstehung werden giftige Stoffe freigesetzt, die schwerer als Luft sind (z.B. Elektrolyt- und Lösemitteldämpfe, Chlorwasserstoff aus PVC-Leitungen, Kohlendioxid) oder Brandrauch- und Zersetzungskomponenten. Die schweren Bestandteile können sich im Bodenbereich sammeln und werden von optischen Rauchmeldern an der Decke nicht detektiert. Hieraus ergibt sich eine besondere Gefährdung von schlafenden Personen.
Das Aufladen von z.B. Smartphones oder Laptops im Schafzimmer (z.B. auch im Hotel) über Nacht ist daher aus Sicherheitsgründen nicht zu empfehlen.
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