Transport energetischer Stoffe für Prüfzwecke
Im Rahmen von Forschung- und Entwicklungstätigkeiten werden eine Vielzahl von neuen chemischen Stoffen hergestellt und weiterverarbeitet. Diese Substanzen können ein hohes Energiepotential haben und explosive Eigenschaften aufweisen, sind jedoch formell nicht in der Liste der gefährlichen Güter der Vereinten Nationen aufgelistet [1]. In vielen Fällen müssen diese jedoch für weitere Prüfzwecke transportiert werden, was aus regulatorischer Sicht Probleme bereiten kann.
März 2019
Erfahrungsgemäss kann die Explosionsgefährlichkeit eines Stoffes (Explosivstoffe gemäß UN Klasse 1) durch folgenden Eigenschaften beschrieben werden:
- Die Substanz enthält energiereichen chemische Molekülgruppen.
- Die Substanz weisst eine Selbstoxidierbarkeit auf, welche durch die sogenannte Sauerstoffbilanz beschrieben wird.
- Die Substanz hat ein gewisses thermisches Potential, welches z.B. mit der Zersetzungswärme in Bezug gebracht werden kann.
Im Anhang 6 der UN Empfehlungen für den Transport gefährlicher Güter, Handbuch über Prüfungen und Kriterien [2] ist eine darauf beruhende Screening-Methode dargestellt.
Diese Methode erlaubt es, die Anwendung des Aufnahmeverfahrens für die UN Klasse 1 für neu entwickelte Substanzen auszulassen, d.h. die Stoffe müssen nicht als Explosivstoff der UN Klasse 1 eingestuft werden, falls
- der Stoff keine chemischen Gruppen enthält, die auf explosive Eigenschaften hinweisen.
- der Stoff chemische Gruppen enthält, die mit explosiven Eigenschaften verbunden sind, welche Sauerstoff beinhalten und die berechnete Sauerstoffbilanz kleiner als -200 ist. Die Sauerstoffbilanz stellt eine vereinfachte Betrachtung dar, in wie weit ein Stoff selbst-oxidierend sein kann. Hierzu betrachtet man die Anzahl der Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome im Molekül.
- die Zersetzungswärme, z.B. gemessen mit einem Differential Scanning Calorimeter (DSC), kleiner als 500 J/g ist, oder der Beginn der exothermen Zersetzung gleich oder oberhalb 500 °C liegt.
Leider können die oben genannten Kriterien zu einer grossen Anzahl falsch-positiver Ergebnisse führen, d.h. Stoffe werden als potentielle Explosivstoffe eingestuft obwohl diese keine sind. Als nächster Schritt in der Bewertung sind somit zusätzliche Untersuchungen erforderlich, wie z.B. durch den TÜV SÜD Explosivstoff-Screening Test mittels des hochauflösenden Closed Pressure Vessel Tests (CPVT) gemäss [3], wofür ca.5 g Probensubstanz benötigt werden.
Oder man führt die offiziellen UN-Tests der Serie 2 durch, wodurch Substanzen identifiziert werden, die nicht ausreichend empfindlich sind für eine Einstufung als Explosivstoffe der Klasse 1. In der Testserie 2 sind folgende Tests vorgesehen:
- Bestimmung der Weiterleitung einer Detonation (UN Gap-Test), wofür ca. 1000 ml bis 1500 ml Substanz benötigt werden.
- Bestimmung der Wirkung beim Erwärmen unter Einschluss (Koenen-Test), wofür ca. 100 g bis 250 g Substanz benötigt werden.
- Bestimmung der Wirkung beim Anzünden unter Einschluss (Druck/Zeit-Prüfung), wofür ca. 25 g bis 100 g Substanz benötigt werden.
Leider erfordern diese Tests in vielen Fällen einen Probentransport des möglicherweise explosionsgefährlichen Stoffes zu einem für die notwendigen Tests ausgerüsteten Labor. Hierfür muss die Substanz als potentiell explosionsgefährlich eingestuft werden solange keine gegenteiligen Erkenntnisse vorliegen und dementsprechend versandt werden. Der Transport von “Explosivstoffen” ist sehr stark reglementiert und kann daher einer Herausforderung darstellen. Letzten Endes steht man vor dem Dilemma, dass man für den Transport beweisen muss, dass die Substanz keine explosionsgefährlichen Eigenschaften aufweist. Um jedoch genau dieses zu beweisen, muss man die Substanz zu einem Labor transportieren. Dieses ist ein immer wieder vorkommendes Problem. Aus diesem Grund hat der Verband der Europäischen Chemischen Industrie (CEFIC) ein Konzept zur Verpackung und zum Transport von möglicherweise explosionsgefährlichen Stoffen für Prüfzwecke entwickelt. Für die Anwendung des Konzepts müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:
- Es werden nur organische Substanzen betrachtet.
- Bereits bekannte Explosivstoffe und deren synthetische Vorstufen sind ausgenommen.
- Proben, die oxidierende Stoffe, deren Komplexe oder deren Salze enthalten sind ausgenommen.
- Es wird unterstellt, dass keine ausreichenden Daten für eine Klassifizierung vorliegen.
Im ADR, Ausgabe 2019 [6], wurde dieser Vorschlag aufgenommen und im Teil 1 mit Kapitel 2.1.4.3 ein neuer Abschnitt “Proben energetischer Stoffe für Prüfzwecke” aufgenommen.
Die Vorgaben für die Verpackung für typische Probenmengen für den Versand zu Prüfzwecken sind in der Verpackungsanweisung P520 und der Sondervorschrift für die Verpackung PP95 beschriebenen ([6], Teil 2).
Quellenangaben:
[1] http://www.unece.org/trans/danger/publi/unrec/rev20/20files_e.html
[2] http://www.unece.org/trans/areas-of-work/dangerous-goods/legal-instruments-and-recommendations/un-manual-of-tests-and-criteria/rev6-files.html
[3] A. Knorr et al, Loss Prevention in the Process Industries 20 (2007) 1–6
[4] United Nations: ST/SG/AC.10/C.3/2016/61, Sept. 2nd, 2016
[5] United Nations: ST/SG/AC.10/C.3/100, Dec 27th, 2016
[6] https://www.astra.admin.ch/dam/astra/de/dokumente/gefahrgut/adr2019_band1.pdf.download.pdf/ADR%202019%20Band%20I.pdf und https://www.astra.admin.ch/dam/astra/de/dokumente/gefahrgut/adr2019_band2.pdf.download.pdf/ADR%202019%20Band%20II.pdf
Dr. Thomas Gmeinwieser
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