Vorbeugender Brandschutz mit Stickstoff - Vakuum und Kompression produzieren schützende Atmosphäre

Vorbeugender Brandschutz mit Stickstoff - Vakuum und Kompression produzieren schützende Atmosphäre

Nicht selten verursacht das Löschen mehr Schaden als das Feuer. Den Brand gar nicht erst entstehen zu lassen, ist also allemal besser, als ihn zu bekämpfen. Die Wagner Group hat für diesen Zweck die OxyReduct-Technologie entwickelt. Darin arbeiten an zentraler Stelle Vakuumpumpen und Kompressoren von Busch.

Kennen Sie die sicherste Metropole der Welt? Es ist die bolivianische Hauptstadt La Paz, zumindest im Hinblick auf die Brandgefahr. Feuer in und an Gebäuden kommen dort praktisch nicht vor. Auf durchschnittlich 3600 Meter Höhe gelegen, beträgt der Sauerstoffgehalt der Luft dort weniger als 14 Prozent, statt 21 Prozent auf Meereshöhe. Bei diesem niedrigen Wert können zum Beispiel Kunststoffe oder Holz nicht mehr brennen. Selbst Papier entzündet sich nur noch in Form einzelner Blätter.

Gefahr für Archive und Serverzentren

Der allergrößte Teil der Erdbevölkerung lebt allerdings außerhalb Boliviens und unterhalb der Anden-Hochebene. Sie unterhält bei normalem Sauerstoffgehalt zahllose Einrichtungen, die deshalb durchaus feuergefährdet sind. Darunter gibt es auch solche, in denen ein Feuer beziehungsweise die anschließenden Löscharbeiten zu existenziellen Folgewirkungen führen würden: Gefahrstofflager, Archive und Museumsdepots oder Serverzentren. Die IT-Anlage etwa eines Flughafens darf einfach nicht ausfallen!

Die Grundidee von OxyReduct besteht darin, in solchen Räumen eine Hochgebirgsatmosphäre zu schaffen und damit jede Brandgefahr von vornherein auszuschließen. Durch die kontrollierte Einleitung von Stickstoff wird der Sauerstoffanteil der Luft auf einen Wert gesenkt, bei dem ein Feuer nicht entstehen kann. Stickstoff ist ein reaktionsträges Gas. Wie schon sein Name sagt, erstickt es Feuer, es bildet den größten Anteil der Erdatmosphäre und ist überall verfügbar. Man kann es von Gaseherstellern in Tanks anliefern lassen, doch das verursacht auf Dauer zu hohe Kosten.

Schutzgas direkt aus der Luft

Die OxyReduct-Anlage gewinnt den Stickstoff dort wo er benötigt wird aus der Umgebungsluft. Das geschieht mit dem Verfahren der Vakuum-Druckwechseladsorption (Vacuum Pressure Swing Adsorption, VPSA). Die Luft wird dabei durch Molekularsiebe aus Aktivkohle gepresst, welche die Sauerstoffmoleküle an ihre Oberfläche binden. Durch einen ständigen Wechsel zwischen Druck und Vakuum werden die Siebe regeneriert, der Sauerstoff wird zurück in die Umgebungsluft und der Stickstoff zum Einsatzort geleitet.

Klauen-Vakuumpumpen und Klauen-Kompressoren der Mink-Serie von Busch liefern Vakuum und Überdruck für den Druckwechsel im schnellen Takt. Im Vergleich zu herkömmlichen Sauerstoffreduzierungsanlagen können die Betriebs- und Energiekosten mit der Mink-Technologie um bis zu 80 Prozent gesenkt werden. Für die Entwicklung der OxyReduct-Anlage hat Busch dem Hersteller Wagner im Jahr 2017 den „Innovation in Vacuum Busch Award" verliehen.


Technische Gase sind allgegenwärtig. Sie werden zum Stahlkochen ebenso gebraucht wie in der Lebensmittelverarbeitung, in der Wasseraufbereitung oder im Krankenhaus. Die meisten dieser Gase –Stickstoff, Sauerstoff, Argon und weitere Edelgase – sind natürliche Bestandteile der Erdatmosphäre. Die klassische Methode, sie zu gewinnen, ist die Luftzerlegung. Die Luftgase haben unterschiedliche Siedepunkte. Beim Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand können sie voneinander getrennt werden. Dafür muss die Luft aber auf fast minus 200 Grad abgekühlt werden – mit entsprechend hohem Energieaufwand.

Anlagen, die nach dem Prinzip der Vakuum-Druckwechseladsorption (Vacuum Pressure Swing Adsorption, VPSA) arbeiten, tun dies bei Umgebungstemperatur und brauchen daher wesentlich weniger Energie. Sie nutzen den physikalischen Vorgang der Adsorption. Für ihn benötigt man einen Stoff mit poröser Struktur, wie etwa Aktivkohle, Silikatgel oder eine bestimmte Art keramischer Verbindungen (Zeolithe). Diese Stoffe adsorbieren die Moleküle bestimmter Gase: Sie können sie an ihrer Oberfläche „festhalten" und dort anreichern. Besonders gut funktioniert das bei erhöhtem Druck. Führt man Luft durch ein solches Material, wird ein Gas adsorbiert, während die anderen hindurchströmen. So lassen sich Gase gezielt aus dem Gemisch der Umgebungsluft voneinander trennen.

Schon nach wenigen Sekunden ist allerdings die Adsorptionsfähigkeit des porösen Stoffes erschöpft. Um das adsorbierte Gas wieder von diesem zu trennen, wird nun ein Vakuum angelegt. Dann folgt erneut das Einleiten mit hohem Druck. Die VPSA-Anlage „schwingt" also in schnellem Takt zwischen Vakuum und Überdruck hin und her. In der Regel wird sie doppelt ausgelegt: Während die eine Hälfte adsorbiert, regeneriert die andere. So erreicht man eine kontinuierliche Versorgung mit dem gewünschten Gas.


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