Verdunstungskühlanlagen, Kühltürme und Nassabscheider stellen eine besondere hygienische Herausforderung dar: Während Ein Einsatz von Bioziden wird oft als unverzichtbar empfohlensind, um die Vermehrung gefährlicher Legionellen zu unterbindenkontrollieren,. Experten warnen jedoch Experten vor dem unbedachten Einsatz dieser Wirkstoffe. Einige eingesetzte Biozidprodukte sind selbst akut chronisch giftig, hochallergen, ätzend oder stark umweltgiftiggewässergefährdend – darunter Isothiazolinone oder AOX-bildende Chlor- und Bromverbindungen.
Die 42. BImSchV schreibt seit 2017 strenge Anforderungen vor und verfolgt das klare Ziel, das Gesundheitsrisiko zu minimieren. Doch die Balance zwischen mikrobiologischer Sicherheit und Umweltschutz bleibt eine anspruchsvolle Aufgabe: Bei zu geringer Einsatzkonzentration ist die Wirksamkeit nicht gegeben, bei Überdosierung oder falscher Handhabung kann es zu Umwelteinflüssen oder Gesundheitsschädigung kommen. schäden. Innovative Alternativkonzepte mit Mikroorganismen zeigen bereits Einsparpotenziale von bis zu 47 % bei den Wasseraufbereitungskosten und 38 % beim Wasserverbrauch – während gleichzeitig umweltschädliche Gefahrstoffe zu 100 % ersetzt werden können.
Inhalt dieses Beitrags
Rechtliche Grundlagen und Hygieneanforderungen nach VDI 2047
Die 42. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (42. BImSchV) regelt seit dem 19. August 2017 die Anforderungen an die Errichtung, Beschaffenheit und den Betrieb von Verdunstungskühlanlagen, Kühltürmen und Nassabscheidern. Diese Verordnung bildet das gesetzliche Fundament für den hygienegerechten Betrieb dieser Anlagen und verweist ausdrücklich auf die bereits 2015 veröffentlichte Technische Regel VDI 2047 Blatt 2 („Rückkühlwerke – Sicherstellung des hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen“).
Die Verordnung gilt nicht für Anlagen, bei denen das Nutzwasser dauerhaft eine Temperatur von 60 Grad Celsius oder mehr hat, oder für Anlagen, die in einer Halle stehen und in diese emittieren. Für alle anderen Anlagen gelten jedoch strenge Prüf- und Maßnahmenwerte für die Legionellenkonzentration im Nutzwasser, die in Anlage 1 der 42. BImSchV festgelegt sind.
Hygienerisiken: eine Biozid-Kühlwasserbehandlung ist wegen Biofilmen notwendig
In Verdunstungskühlanlagen wird Wasser zirkuliert, um über einen Wärmetauscher Prozesswärme aufzunehmen und in einem weiteren Teil diese an die Umgebungsluft abzugeben. Dieses Wasser, oder besser, alle wasserberührten Oberflächen, stellen einen idealen Lebensraum für Mikroorganismen dar. Zentrale Aufgabe ist es daher, die Biofilme, die sich an den wasserberührten Oberflächen bilden, technisch, physikalisch zu verhindern oder zu beseitigen, da diese Biofilme die Effizienz und Energieübertragung des Kühlsystems drastisch senken können – ein Problem, das sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus hygienischer Sicht erhebliche Konsequenzen hat.
Krankheitserregende Keime wie Legionellen (Legionella pneumophila) und Pseudomonaden (Pseudomonas aeruginosa) können sich in diesen Biofilmen vermehren. Legionellen können über versprühte Aerosole in der Umgebungsluft zu schweren oder tödlichen Lungeninfektionen (Legionärskrankheit/Legionellose) führen. Diese Aerosole können kilometerweit über die Luftß getragen werden und stellen somit nicht nur eine Gefahr für das Betriebsgelände, sondern auch für die weitere Umgebung dar.
Vermeidung der Ausbreitung von Legionellen:
- Totzonen in Anlagen vermeiden
- Vorkehrungen für regelmäßige Instandhaltungen treffen
- Regelmäßige chemisch-physikalische Untersuchungen
- ebenso regelmäßige Überwachung der mikrobiologischen Parameter stattfindet
Notwendigkeit von Biozien und Minimierungsgebot
Der Einsatz von Desinfektionsmitteln im Kühlkreislauf, sogenannten Bioziden der Kategorie PT11 (Produktart 11 gemäß Biozid-Verordnung für Kühlwassersysteme), wird dann empfohlen, wenn technisch, physikalische Methoden nicht ausreichen um die Vermehrung von Legionellen zu verhindern. Die VDI 2047 Blatt 2 besagt jedoch eindeutig, dass auf die Verwendung von Bioziden, wann immer möglich, verzichtet werden sollte und erinnert damit an das Minimierungsgebot der GefStoffV.
Trotz des Minimierungsgebots ist der Einsatz von Bioziden nicht immer vermeidbar oft unerlässlich, um die mikrobiologische Vermehrung und Biofilmbildung zu begrenzen oder den ordnungsgemäßen Betrieb sicherschnell wieder herzustellen, besonders bei Überschreitung mikrobiologischer Prüf- oder Maßnahmenwerte. Die Risikobeurteilungas Spannungsfeld zwischen hygienischen Erfordernissen und dem Einklang mit der Umwelt macht die Auswahl und Dosierung des eines Biozids zu einer komplexen, risikobasiert zu planenden Maßnahme, die in enger fachlicher Abstimmung mit qualifizierten Fachunternehmen durchzuführen ist.
Herausforderungen beim Biozideinsatz in Verdunstungskühlanlagen:
- Bei zu geringer Einsatzkonzentration entfällt die biozide Wirkung
- Bei falscher Wahl des Biozids besteht die Gefahr der Bildung von Resistenzen bei Mikroorganismen
- Der Wirkungsnachweis gegen Legionellen ist nach DIN EN 13623 erforderlich
- Die richtige Dosierung erfordert fundiertes Fachwissen
- Umweltauswirkungen müssen berücksichtigt werden
- Die Gernerhmigungssituation des Einsatzes und der biozidhaltigen Abflut muss geklärt sein
Die Problematik wird dadurch verschärft, dass einige eingesetzte Biozide selbst akut giftig, allergen, ätzend oder gewässergefährdend sind. Beispiele hierfür sind Isothiazolinone oder AOX-bildende Chlor- und Bromverbindungen, deren Einsatz aus Gründen des Arbeitsschutzes und Umweltschutzes kritisch zu betrachten ist.
Oxidierende & nicht oxidative Biozide: Eigenschaften und Anwendung
Biozide werden grundsätzlich in zwei Hauptkategorien unterteilt: Oxidierende und Nicht Oxidative Biozide. Oxidierende Biozide umfassen unter anderem Chlor, Chlorbleichlauge, Chlordioxid, Ozon und Wasserstoffperoxid. Diese Wirkstoffgruppe zeichnet sich durch spezifische Vor- und Nachteile aus, die bei der Auswahl für ein spezifisches Kühlsystem sorgfältig abgewogen werden müssen.
Oxidierender Biozide – Vorteile & Nachteile im Überblick:
Vorteile:
- Leichte Bestimmbarkeit der Konzentration vor Ort
- Schnelle Wirkung gegen Mikroorganismen
- Breites Wirkspektrum
- Im Fall von Chlordioxid: keine AOX-Bildung
Nachteile:
- Höhere Korrosionswahrscheinlichkeit für Anlagenkomponenten
- Gefahr der AOX-Bildung (außer bei Chlordioxid)
- Teilweise aufwändige Handhabung und Lagerung
- Mögliche Reaktion mit organischen Materialien
Oxidierende Verfahren mit geringer AOX-Bildung werden in der Fachliteratur besonders empfohlen. Hierzu zählen die Herstellung von Aktivchlor durch Elektrolyse oder die Verwendung von reinem Chlordioxid. Ein praktisches Beispiel für den erfolgreichen Einsatz alternativer oxidierender Verfahren bietet der Vienna Twin Tower: Eine dort installierte Ozonisierungsanlage ermöglichte den kompletten Verzicht auf abwasserrelevante Biozide und Korrosionsinhibitoren. Die Investition amortisierte sich durch die Chemikalieneinsparung bereits in zwei bis drei Jahren – ein eindrucksvoller Beleg für die wirtschaftliche Attraktivität umweltschonender Verfahren.
Nicht oxidierende Biozide - Alternative Wirkmechanismen
Vorteile:
- Geringere Korrosivität gegenüber Anlagenmaterialien
- Anwendbar über einen weiten pH-Bereich
- Längere Standzeiten in bestimmten Systemen
- Spezifische Wirkung gegen bestimmte Mikroorganismen
Nachteile:
- Gefahr der Resistenzenbildung bei Mikroorganismen
- Geringe Halbwertszeiten in bestimmten Umgebungen
- Aufwändige Laboranalytik zur Bestimmung des Wirkstoffgehalts
- Teilweise hohe Toxizität und Allergenität
Nicht oxidierende Biozide arbeiten nach anderen Wirkmechanismen als ihre oxidierenden Gegenstücke und umfassen unter anderem Glutaraldehyd, Isothiazolinone (wie CMIT/MIT) und Quaternäre Ammoniumverbindungen. Diese Wirkstoffgruppe hat ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungsfälle geeignet oder weniger geeignet machen.
Die Entscheidung zwischen oxidierenden und nicht oxidierenden Bioziden hängt von zahlreichen Faktoren ab, darunter die Wasserzusammensetzung, die Anlagenkonfiguration, die vorherrschende Mikrobiologie und nicht zuletzt die rechtlichen und sicherheitstechnischen Rahmenbedingungen. Während UV-Bestrahlung als physikalische Alternative in einigen Systemen zur Desinfektion eingesetzt werden kann, ersetzt sie in Verdunstungskühlanlagen Biozide in der Regel nicht vollständig, sondern kann diese allenfalls ergänzen.
Bioziddosierung und Dokumentation: Rechtliche Anforderungen
Jeglicher Biozideinsatz ist genehmigungsrechtlich abzuklären und unterliegt strengen Dokumentationspflichten. Der Betreiber muss dies im Betriebstagebuch nach 42. BImSchV aufführen. Zunächst ist jedoch zu prüfen, ob alternativ physikalische Behandlungsmethoden wie z.B. UV-Desinfektion eingesetzt werden können. In diesem Zusammenhang wird an das Minimierungsgebot zum Einsatz von Chemikalien erinnert.
Überwachung der Anlagen
VKA, KT und NA müssen regelmäßig alle fünf Jahre von einem ö.b.u.v. (öffentlich bestellten und vereidigten) Sachverständigen oder einer akkreditierten Inspektionsstelle Typ A überprüft werden. Laboruntersuchungen müssen von einem akkreditierten Prüflaboratorium durchgeführt werden, um die Vergleichbarkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.
Bei Überschreitung der festgelegten Maßnahmenwerte müssen die zuständigen Behörden unverzüglich informiert werden. Diese Meldepflicht ist nicht nur eine rechtliche Anforderung, sondern auch eine Maßnahme zum Schutz der öffentlichen Gesundheit, da Legionellen-Ausbrüche schnell weitreichende Auswirkungen haben können.
Behördliche Kontrolle
Die Wirksamkeit regulatorischer Maßnahmen zeigt sich eindrucksvoll am deutschen Beispiel: In Deutschland hat die 42. BImSchV eine deutliche Verbesserung der behördlichen Überwachung bewirkt. Die Anzahl der behördlich bekannten Anlagen im Raum Düsseldorf verzwanzigfachte sich durch die Meldepflicht – ein Beleg dafür, dass viele Anlagen zuvor im Verborgenen betrieben wurden. Mit der gesetzlichen Meldung können diese besser überwacht werden.
Betreiberkompetenz als Schlüssel zur Hygienesicherheit
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- Die richtige Balance zwischen mikrobiologischer Sicherheit und Umweltschutz zu finden
- Biozide korrekt auszuwählen, zu dosieren und dies zu dokumentieren
- Alternativ Verfahren auf physikalischer Grundlage zu bewerten und gegebenenfalls umzusetzen
- Regulatorische Anforderungen und Maßnahmen vollständig zu erfüllen
- Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zu vereinen
- Laboruntersuchungen zur Mikrobiologie zu beewrten und die Ergebnisse umzustzene
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Biozide verhindern die Vermehrung von Bakterien wie z.B.und Legionellen können sich in VKA in Biofilmen vermehren. Um diese Verkeimung zu verhindern oder Mikroorganismen abzutöten können, Biozide eingesetzt werden, sofern technisch-physikalische Methoden allein nicht helfen. Ohne eine stetige Beseitigung der Biofilme die sich in Biofilmen innerhalb der Anlagen ansiedeln können. Ohne ausreichende Desinfektion besteht ein erhebliches Risiko für Legionellen-Ausbrüche und hygienische Beeinträchtigungen des Betriebs.
Viele Biozidprodukte sind selbst akut giftig, allergen, ätzend oder gewässergefährdend. Eine zu geringe Dosierung kann Unwirksam sein und zusätzlich Resistenzen fördern, während eine Überdosierung Umwelt und Material schädigt. Es ist außerdem das Minimierungsgebot zum Einsatz von Chemikalen laut GefStoffV zu berücksichtigen.
Zur Zeit ist hier nach seriöser Einschätzung nur die UV-Desinfektion zu nennen. Selbst hierbei ist die Anwendung bzw. Wirksamkeit kritisch zu hinterfragen.Ja, innovative Verfahren mit Mikroorganismen oder oxidierende Verfahren mit geringer AOX-Bildung können den Chemikalieneinsatz deutlich reduzieren. Solche Systeme senken nachweislich Wasserverbrauch und Betriebskosten und ersetzen umweltschädliche Gefahrstoffe vollständig.
Das Minimierungsgebot nach GefStoffV VDI 2047 Blatt 2 erfordert eine entsprechende Berücksichtigung bei der Gefährdungsbeurteilung zum risikobasierte Planung des Biozideinsatz. Dazu zählen evtl. eine gehörige gehören kontinuierliche mikrobiologische Überwachung, präzise Dosiersteuerung, regelmäßige Bewertung alternativer Verfahren (z. B. oxidierende Verfahren mit geringer AOX-Bildung oder mikrobiologische Ansätze) sowie eine lückenlose Dokumentation im Betriebstagebuch. So kann mittels hygienischer Überwachung die Wirksamkeit gesichert und der Chemikalieneinsatz auf das notwendige Maß reduziert werden.
Welche rechtlichen und dokumentarischen Pflichten bestehen beim Einsatz von Bioziden in Verdunstungskühlanlagen?
Betreiber müssen gemäß 42. BImSchV und VDI 2047 Blatt 2 alle Biozidzugaben (Art, Menge, Zeitpunkt) im Betriebstagebuch erfassen und den Zusammenhang mit mikrobiologischen Befunden dokumentieren. Seit 2019 2023 überprüfen ö.b.u.v. Sachverständige bzw. akkreditierte Inspektionsstellen regelmäßig alle 5 Jahre die Einhaltung der Betreiberpflichten zum ordnungsgemäßen Anlagenbetrieb. Diese Überprüfung soll auch den ordnungsgemäßen Einsatz von Chemie sicherstellen und für im Rahmen der Fünfjahresprüfung, ob das Minimierungsgebot eingehalten und alternative Verfahren geprüft wurden. Diese Anforderungen sollen Transparenz, Nachvollziehbarkeit und kontinuierliche Verbesserung des Anlagenbetriebs sorgen sicherstellen.
Betreiber müssen gemäß 42. BImSchV und VDI 2047 Blatt 2 alle Biozidzugaben (Art, Menge, Zeitpunkt) im Betriebstagebuch erfassen und den Zusammenhang mit mikrobiologischen Befunden dokumentieren. Seit 2023 überprüfen ö.b.u.v. Sachverständige im Rahmen der Fünfjahresprüfung, ob das Minimierungsgebot eingehalten und alternative Verfahren geprüft wurden. Diese Anforderungen sollen Transparenz, Nachvollziehbarkeit und kontinuierliche Verbesserung des Anlagenbetriebs sicherstellen.
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