SCHADSTOFFE

Lösungsmittel, Flüchtige organische Verbindungen
(VOC / FOV)

Was sind Lösungsmittel ?

Lösungsmittel (sog. VOC: volatile organic compounds) kommen in vielen Bauprodukten zum Einsatz und stellen eines der häufigsten Innenraumluftprobleme dar. Sie werden unter an-derem in Grundierungen, Klebern, Lacken und Farben eingesetzt, die nach ihrer Verarbei-tung auch noch über einen längeren Zeitraum Lösungsmittelanteile abgeben können.

Die verwendeten Lösungsmittelgemische setzen sich in der Regel aus einigen hundert Ein-zelkomponenten zusammensetzen, die sich in ihren generellen Verdunstungseigenschaften von leicht flüchtig bis schwer flüchtig unterscheiden. Die Zusammensetzung der Lösungs-mittelgemische hat einen entscheidenden Einfluss auf das Ausdünstungsverhalten der Baustoffe und kann zu zeitlich verzögerten innenraumlufthygienischen Problemen führen. Dies gilt insbesondere für solche Komponenten der Lösungsmittelgemische, die aufgrund ihrer hohen Siedepunkt schwer flüchtig sind. Als Beispiel seien hier die Glykolverbindungen genannt, die häufig in wasserverdünnbaren Systemen eingesetzt werden.

Verbraucherschutz

Wie wird nun der Verbraucher gegenüber einer gesundheitlichen Gefährdung durch Lö-sungsmittel geschützt? Von behördlicher Seite werden seit 1996 von der Ad-hoc-Arbeitsgruppe aus Mitgliedern der Innenraumlufthygiene-Kommission (IRK) des Umwelt-bundesamtes und der Länderarbeitsgruppe "Umweltbezogener Gesundheitsschutz" (LAUG) der Arbeitsgemeinschaft der Obersten Landesgesundheitsbehörden (AOLG) kontinuierlich Richtwerte für die Innenraumluft erarbeitet und veröffentlicht. Dies ist auch für den Bereich der Lösungsmittel erfolgt. Hierbei handelt es sich allerdings nicht um streng toxikologisch abgeleitete Richtwerte, was anhand der Komplexität der Lösungsmittelgemische auch nur schwer möglich ist. Die ausgesprochenen Richtwerte stellen aber ein Regularium dar, dass zur messtechnischen Kontrolle in Innenräumen nach der Fertigstellung des Gebäudes bzw. der Renovierung zur Anwendung kommen kann. Die gutachterliche Erfahrung zeigt hierbei, dass es im Bereich der Schadensfälle häufig nach dem Neubau und nach Renovierungsarbeiten zu Überschreitungen der von der Innenraumluftkommission festgelegten Richtwerte kommt.

Für die Verwendung von Bauprodukten gelten weiterhin in Deutschland die Bestimmungen der Landesbauordnungen. Danach sind bauliche Anlagen so zu errichten und instandzuhalten, dass Leben, Gesundheit oder die natürlichen Lebensgrundlagen nicht gefährdet werden (§ 3 Musterbauordnung, MBO). Bauprodukte, mit denen Gebäude errichtet oder die in solche eingebaut werden, haben diese Anforderungen insbesondere in der Weise zu erfüllen, dass durch chemische, physikalische oder biologische Einflüsse Gefahren oder unzumutbare Belästigungen nicht entstehen (§16 MBO).

Gibt es lösungsmittelarme Produkte ?

Es stellt sich natürlich die Frage, inwieweit im Vorfeld einer Baumaßnahme Bauprodukte ausgewählt werden können, die erfahrungsgemäß nur zu geringen Belastungen der Raum-luft führen. Eine Alternative zu herkömmlichen Systemen stellen im Bereich der Bodengrundierungen und -kleber die sogenannte Emicodes (EC) dar. Hierbei handelt es sich um Produkte, die unter normierten Prüfbedingungen in einer Prüfkammer über einen Zeitraum von 28 Tagen auf ihr Emissionsverhalten in Bezug auf Lösungsmittel untersucht werden. Eine Aussage über durch diese Produkte verursachte Raumluftbelastungen durch Lösungsmittel ist somit möglich. Danach werden die Produkte drei Emissionsklassen zugeordnet, wobei die emissionsärmste Klasse mit dem Emicode 1 (EC1) ausgezeichnet wird. Bei Verwendung von EC1-Systemen ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen lediglich mit geringen Lö-sungsmittelemissionen während Verarbeitung und Nutzung zu rechnen. Eine den Emicodes adäquate Einteilung bezüglich des Emissionsverhaltens existiert für Beschichtungssysteme (Grundierungen, Lacke) zum gegenwärtigen Zeitpunkt leider nicht. Hier muss der Verbrau-cher derzeit auf Produkte zurückgreifen, die mit dem Blauen Umweltengel ausgezeichnet wurden. Allerdings handelt es sich hierbei um in ihren absoluten Lösungsmittelgehalten reduzierte Systeme, die nicht in Prüfkammern auf ihr effektives Emissionsverhalten untersucht wurden.

Eine weitere Alternative kann in einer generellen ökologischen Bauweise unter Verwendung von natürlichen Baustoffen, wie sie beispielsweise der baubiologische Baustoffhandel zur Verfügung stellt, bestehen. Hierbei muss allerdings erwähnt werden, dass auch hier Produkte existieren, die erhebliche Anteile an natürlichen Lösungsmitteln (Balsamterpentinöl, Orangenschalenöl) enthalten können, die aufgrund der darin enthaltenen Terpenverbindungen zu unerwünschten allergenen Reizungserscheinungen bei Allergikern führen können.

Speichereffekte

Bei der Lackierung von Materialoberflächen kann es zu Speicher- und Versiegelungseffekten kommen. Beispielsweise enthalten Parkettgrundierungen und -versiegelungen häufig hohe Anteile an Lösungs- und Verdünnungsmitteln, die bei der Verarbeitung in das Holz einziehen. Aufgrund von Reifungs- und Härtungsprozessen auf der Versiegelungsoberfläche kommt es zu einer Art Filmbildung, die eine Sperrwirkung auf die darunter befindlichen Lösungsmittel ausübt. Dies führt im Vergleich zu einer offenporigen Dispersionswandfarbe zu einem generell verzögerten Ausdünstungsverhalten. Werden zusätzlich noch die einzelnen Arbeitsschritte (Grundierung, Versiegelung) unter Nichteinhaltung der erforderlichen Trock-nungszeiten durchgeführt, kann dies zusätzlich zu erhöhten Lösungsmittelreservoiren und hierdurch hervorgerufene Langzeitemissionen aus dem Parkettfußboden führen. In einem derartigen Fall konnten unsererseits beispielsweise in einer Penthousewohnung mit Eichenparkett noch nach zwei Jahren erhebliche Lösungsmittelbelastungen in der Innenraumluft nachgewiesen werden. Weiterhin können auch die zur Verklebung verwendeten Parkettkleber und die vorab aufgebrachten Grundierungen zu einem längerfristigen Lösungsmittelproblem im Wohnbereich führen.

Lösungsmittelkomponenten

VOC ist die Abkürzung von Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen) und umfasst alle organischen Substanzen mit einem Siedepunkt, der bei maximal 252,6°C (für Tetradekan) liegt. Meist handelt es sich nicht um Einzelsubstanzen sondern um Gemische aus Kohlenwasserstoffen, Terpenen, Siloxanen, Glykolverbindungen, Aldehyden, Keto-nen, Alkoholen und Estern.

Kohlenwasserstoffe

Bezeichnung für organische Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und in gesättigte, ungesättigten und aromatischen Kohlenwasserstoffe eingeteilt werden.

Aliphatische Kohlenwasserstoffe:
VOCs, die durch fraktionierte Destillation und Hydrierung aus Erdöl gewonnen werden. Aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Oktan, Dekan, bzw. Dodekan spielen technisch als Bestandteile von Kraftstoffen, Lösungsmitteln sowie chemischen Rohstoffen eine große Rolle. Anthropogene Emissionen von Kohlenwasserstoffen aus Lösungsmitteln. Aliphatische Kohlenwasserstoffe sind in der Regel nicht bzw. gering toxisch. Hexan verursacht allerdings Nervenschäden, wirkt schleimhautreizend und allergisierend.

Ungesättigten Verbindungen, wie das trimere Isobuten oder das 4-Phenylcyclohexen sind Verunreinigungen, die bei der Herstellung von Polymeren wie z.B. Syntheselatex anfallen. Diese Substanzen sind häufig im Zusammenhang mit Geruchsproblemen relevant.

Aromatische Kohlenwasserstoffe:
Zu den aromatischen Kohlenwasserstoffen gehören u.a. die Verbindungen Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol. Diese sogenannten BTEX-Aromaten waren in der Vergangenheit häufig anzutreffende Lösungsmittel in Nitro- sowie Kunstharzlacken und Dispersionsklebern, wurden aber aufgrund des schädigenden Wirkungen auf das Nervensystem und des nachgewiesenen kanzerogenen Potentials zunehmend durch andere Verbindungen ersetzt.

Halogenierte Kohlenwasserstoffe:

Unter halogenierten Kohlenwasserstoffen versteht man Kohlenwasserstoffverbindungen, die zusätzlich Atome aus der Gruppe der Halogene (Chlor, Brom, Fluor u. a.) enthalten. Die halogenierten Kohlenwasserstoffe haben sich als besonders umweltschädlich erwiesen, da sie u.a. für den Abbau der Ozonschicht verantwortlich gemacht werden. Derartige Verbin-dungen werden derzeit noch in größerer Menge in z. B. chemischen Reinigungen eingesetzt (Perchlorethylen). Auch in Abbeizern und Entfettungsmitteln sowie Ledersprays waren Ver-bindungen wie Dichlormethan, Dichlorethan sowie Di- und Trichlorethylen vorhanden. Auf-grund der Umweltschädlichkeit, ihrer leber- und nierenschädigenden bzw. krebserzeugen-den Wirkung wurden die halogenierte Kohlenwasserstoffe in der Vergangenheit zunehmend durch andere Stoffe ersetzt und haben deshalb heute nur noch eine untergeordnete Bedeutung.

Terpene:
Terpene gehören ebenfalls zur Gruppe der ungesättigten Kohlenwasserstoffe. Aufgrund ihrer natürlichen Herkunft werden sie jedoch von diesen unterschieden. Sie werden u.a. durch Destillation aus Baumharzen und Schalen von Zitrusfrüchten hergestellt. Die Stoffgruppe findet in vielen Farben, insbesondere in Biofarben, verstärkt Anwendung. Ausgenutzt wird dabei, dass viele der Terpene eine hohe geruchliche Akzeptanz finden, da sie auch im Kie-fernöl (a- und b-Pinen) und vielen Zitrusfrüchten (Limonen) enthalten sind. Auch als Duft-stoffe bzw. ätherische Öle für Duftlampen werden Terpenverbindungen in Innenräumen oft in größerer Menge freigesetzt. Terpene geraten zunehmend in das Kreuzfeuer der Kritik, da von vielen dieser Verbindungen eine allergisierende Wirkung vermutet wird oder schon bestätigt wurde. Problematisch ist insbesondere D3-Caren, das beispielsweise als Verursacher der sogenannten "Malerkrätze" bekannt ist.

Siloxane:
Siloxane sind Sauerstoffverbindungen des Siliziums der allgemeinen Formel H3Si-[O-SiH2]n-O-SiH3. Die Wasserstoffatome können durch organische Reste ersetzt sein. Siloxane treten immer häufiger bei Analysen von Raumluftproben auf. Ihre Quellen sind beispielsweise Mö-bellacke, in denen sie als Additive zur Verminderung der Oberflächenspannung, der Verbesserung des Verlaufes oder der Erhöhung der Kratzfestigkeit zugesetzt werden, oder Siliconprodukte, die beispielsweise zur Hydrophobierung von Baustoffen und Produkte des persönlichen Bedarfes verwendet werden.
Belastbare Daten zur toxikologischen Bewertung dieser Substanzen in der Innenraumluft liegen bisher nicht vor.

Alkohole, Ester und Ether mehrwertiger Alkohole (Glykole):
In Alkoholen der aliphatischen oder aromatischen Reihe, ist ein Wasserstoffatome durch eine Hydroxyl-[OH-]Gruppe ersetzt. Zu den bekanntesten Alkoholen zählt Ethanol, das durch Gärungsprozesse entsteht und in großen Mengen in alkoholischen Getränken enthal-ten ist. Das Vorkommen von iso-Propanol und Ethanol ist hauptsächlich auf deren Einsatz in Reinigungsmitteln, Raumluftsprays und Kosmetika zurückzuführen. Höhere Alkohole werden als Lösemittel für Lacke, Farben, Harze, Polituren, Extraktions- und Reinigungsmittel sowie für die Kunststoffherstellung, in Parfümen und Aromastoffen verwendet.

Bei verdeckten Feuchteschäden werden häufig erhöhte Konzentrationen des geruchsintensi-ven Alkohols 2-Ethyl-1-hexanol gemessen. Dieser Alkohol entsteht unter alkalischen Bedin-gungen (z.B. auf einem Estrich) durch Hydrolyse aus DEHP (Diethylhexylphthalat), der häufig als Weichmacher eingesetzt wird. In gleicher Weise wird n-Butanol aus dem Weichma-cher Dibutylphthalat (DBP) gebildet.

Glykole sind organische Derivate des Ethylenglykols in der zwei H-Atome durch Hydro-xygruppen substituiert wurden. Diese Verbindungen werden häufig als Lösungsmittel in wasserbasierten Lacken sowie in lösemittelarmen bzw. lösemittelfreien Teppichklebern ver-wendet. Dabei erlaubt das Umweltbundesamt, dass in Lacken, die den blauen Engel verlie-hen bekommen, bis zu 10 % Glykolverbindungen erhalten sein dürfen. In vielen lösemittel-freien Teppichklebern werden hochsiedende Glykolverbindungen mit Siedepunkten oberhalb 200 °C verwendet. Diese Hochsieder müssen nicht als Lösungsmittel deklariert werden und die Produkte dürfen somit als "lösemittelfrei" bezeichnet werden. Glykolverbindungen ver-dunsten aufgrund ihrer meist gegenüber konventionellen Lösemitteln höheren Siedepunkte nur extrem langsam. Durch Glykolverbindungen vorherrschende Belastungen können dabei über lange Zeiträume von Monaten und Jahren hinweg aus Oberflächen ausgasen und stellen somit eine potentielle Langzeitquelle dar. Glykole riechen außerdem nur schwach. Ein weiteres Problem, welches durch die Verwendung von Glykolverbindungen als Lösemittel auftreten kann, sind sogenannte Sekundärkontaminationen. Diese entstehen, wenn relative schwerflüchtige Substanzen über lange Zeit hinweg die Raumluft belasten und sich langsam auf ursprünglich unbelasteten Oberflächen wie Wände und Fußböden oder in Textilien niederschlagen.

Ester sind chemische Verbindungen, die aus einem Alkohol und einer organischen oder anorganischen Säure unter Wasserabspaltung entstehen (Veresterung). Diese Substanzen dienen in der Getränkeindustrie als Fruchtessenzen, in der Parfümerie als Geruchsstoffe und werden als Lösungsmittel für Kleber, Farben, Lacke und Harze eingesetzt.

Ester und Ether mehrwertiger Alkohole (EEMA) werden vor allem in lösungsmittelarmen Systemen wie "Wasserlacken", Dispersionsfarben oder Dispersionsklebern verwendet, um den Gehalt leichtflüchtiger Lösemittelbestandteilen aus Arbeitsschutzgründen zu vermindern. Ihr Gehalt der Innenraumluft ist deshalb in den letzten Jahren deutlich angestiegen.

Eine Reihe von Glykolverbindungen, insbesondere die Ethylen?Glykolether und ihre Acetate, haben sich im Tierversuch als embryotoxisch erwiesen. Darüber hinaus haben sie das Po-tential, die Fortpflanzungsorgane zu schädigen.

Aldehyde und Ketone: Aldehyde enthalten die reaktionsfreudige Aldehydgruppe (-CHO), in Ketonen ist das H-Atom durch einen weiteren aliphatischen und aromatischen Rest subtituiert. Sie sind Zwischen-produkte bei der Herstellung von Kunststoffen, Lösungsmitteln, Farbstoffen, Parfümen und Gerbereibedarfsartikeln. Aldehyde sind sehr geruchsintensiv, insbesondere n-Hexanal stellt eine Leitkomponente dar. Quellen sind Materialien aus Holz bzw. zellulosischem Material wie Paneele, Laminat, Fertigparkett oder OSB-Platten, bei denen die Aldehyde produktionsbe-dingt aus Restbeständen von Harzen entstehen und Produkte auf Basis von Leinöl, das bei-spielsweise als Bindemittel in Naturfarben und zur Herstellung von Linoleum eingesetzt wird. Auch Phthalate, die als Weichmacher Bestandteil von PVC-Bodenbelägen sind, können auf zu feuchten Estrichen hydrolisieren und allmählich zu den entsprechenden Aldehyden (E-thylhexanal) oxidiert werden. Höhere aliphatische Aldehyde weisen im Gegensatz zu Furfural und Benzaldehyd eine vergleichsweise geringe Toxizität auf.

Ketone wie z.B. Methylisobutylketon (MEK), Aceton oder Diethylketon sind klare, leichtflüch-tige Lösemittel mit charakteristischem Geruch und werden häufig in Klebstoffen (Alleskle-bern) und als Universal-Lösungsmittel eingesetzt. Auch Nagellackentferner enthält in der Regel größere Mengen Aceton.