Staub, Rauch und Aerosol sind drei verschiedene Formen luftgetragener Schadstoffe, die sich in ihrer Entstehung, Partikelgröße und Gefährdungswirkung grundlegend unterscheiden. Staub entsteht mechanisch durch Zerkleinern, Schleifen oder Fräsen. Rauch bildet sich thermisch durch Verbrennung oder Schmelzprozesse. Aerosole entstehen durch Zerstäuben von Flüssigkeiten oder durch kondensierte Dämpfe. Die Unterschiede bestimmen, welche Absaugtechnik und Filtration erforderlich ist. Die folgenden Abschnitte erklären die Unterschiede systematisch und geben Orientierung für die Auswahl der richtigen Schutzmaßnahmen.
Wie entstehen Staub, Rauch und Aerosol in der Industrie?
Staub entsteht durch mechanische Prozesse: Schleifen, Fräsen, Bohren, Sägen oder Sieben zerkleinern feste Werkstoffe und setzen dabei Feststoffpartikel frei. Rauch entsteht thermisch, wenn Materialien verbrennen, schmelzen oder verdampfen und die entstehenden Gase in der Luft kondensieren. Aerosole entstehen, wenn Flüssigkeiten zerstäubt oder fein verteilt werden, zum Beispiel beim Einsatz von Kühlschmierstoffen oder Lacken.
In der industriellen Praxis treten diese drei Schadstoffarten oft gleichzeitig auf. Beim Schweißen entsteht Schweißrauch, der aus kondensierten Metalldämpfen besteht. Beim Schleifen von Metall entsteht Metallstaub. Beim Bearbeiten mit Kühlschmierstoff entstehen Ölnebelaerosole. Jeder dieser Prozesse erfordert eine eigene Bewertung und eine darauf abgestimmte Absaug- und Filtrationslösung.
Typische Entstehungsquellen im Überblick:
- Staub: Schleifen, Fräsen, Sägen, Schneiden, Sieben, Fördern von Schüttgütern
- Rauch: Schweißen, Löten, Plasmaschneiden, Laserschneiden, Thermodämpfe aus der Kunststoffverarbeitung
- Aerosol: Kühlschmierstoffeinsatz, Lackspritzen, Reinigungsprozesse mit Flüssigkeiten, Ölnebelbildung an Werkzeugmaschinen
Die Entstehungsart bestimmt nicht nur die Partikelgröße, sondern auch die chemische Zusammensetzung des Schadstoffs. Das ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Filterstufe und das geltende Regelwerk.
Was unterscheidet die Partikelgrößen von Staub, Rauch und Aerosol?
Staub, Rauch und Aerosol unterscheiden sich erheblich in ihrer Partikelgröße. Grobstaub liegt typischerweise über 10 Mikrometern (µm), Feinstaub zwischen 1 und 10 µm. Rauchpartikel aus thermischen Prozessen sind deutlich kleiner und liegen häufig unter 1 µm, oft im Bereich von 0,1 bis 0,5 µm. Aerosoltröpfchen aus Flüssigzerstäubung können je nach Prozess zwischen 0,01 und 100 µm variieren.
Die Partikelgröße bestimmt unmittelbar, wie tief Partikel in die Atemwege eindringen. Die relevanten Fraktionen nach TRGS 900 sind:
- E-Fraktion (einatembar): Partikel bis etwa 100 µm, die in den oberen Atemwegen abgeschieden werden. Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900: 10 mg/m³ (Überschreitungsfaktor 2).
- A-Fraktion (alveolengängig): Partikel unter etwa 10 µm, die bis in die Lungenbläschen vordringen. AGW nach TRGS 900: 1,25 mg/m³ (Überschreitungsfaktor 8). Der frühere Wert von 3 mg/m³ ist seit dem 14. Februar 2014 nicht mehr gültig.
Schweißrauch und Feinrauch aus thermischen Prozessen bestehen überwiegend aus der A-Fraktion und sind damit besonders lungengängig. Das erklärt, warum Schweißrauch gesondert geregelt ist und eigene Abscheideklassen (W1, W2, W3 nach DIN EN ISO 21904-2) erfordert. Diese W-Klassen gelten ausschließlich für Schweißrauch und dürfen nicht auf andere Staub- oder Raucharten übertragen werden.
Aerosole aus Kühlschmierstoffen (KSS) sind Stoffgemische. Für KSS-Aerosole gilt nach DGUV Regel 109-003 ein Zielwert von 10 mg/m³ für die Summe aus Aerosol und Dampf. Wichtig: Das ist kein gesundheitsbasierter Grenzwert, sondern ein technischer Zielwert nach dem Stand der Technik. Die Einhaltung schließt Gefährdungen nicht automatisch aus.
Warum sind Rauch und Aerosole schwerer abzuscheiden als Staub?
Rauch und Aerosole sind schwerer abzuscheiden, weil ihre Partikel kleiner sind und ein anderes physikalisches Verhalten zeigen als Staubpartikel. Grobe Staubpartikel werden durch Trägheit und Schwerkraft relativ effizient in Filtermedien zurückgehalten. Feinste Rauch- und Aerosolpartikel folgen dagegen den Luftströmungen, weichen Filterfasern aus und erfordern andere Abscheidemechanismen.
Für sehr feine Partikel unter 0,3 µm sind die maßgeblichen Abscheidemechanismen:
- Diffusion: Ultrafeine Partikel bewegen sich durch Brownsche Molekularbewegung und treffen zufällig auf Filterfasern.
- Elektrostatische Anziehung: Geladene Partikel werden von Filterfasern angezogen.
- Sperreffekt: Partikel folgen der Luftströmung und berühren Filterfasern.
Genau im Bereich um 0,3 µm liegt der sogenannte MPPS (Most Penetrating Particle Size), also die Partikelgröße mit dem schlechtesten Abscheidegrad in Filtermedien. Schwebstofffilter der Klassen H13 und H14 nach DIN EN 1822 sind auf diesen kritischen Bereich ausgelegt. H13 erreicht einen Abscheidegrad von mindestens 99,95 %, H14 von mindestens 99,995 % bezogen auf den MPPS.
Ein häufiger Fehler: Staubklasse H nach DIN EN IEC 60335-2-69 wird mit HEPA H13 oder H14 gleichgesetzt. Das ist falsch. Staubklasse H ist eine Geräteeinstufung mit einem maximalen Durchlassgrad von 0,005 %. In der Praxis wird das häufig über Schwebstoffstufen der Klasse H13 oder H14 nach DIN EN 1822 erreicht, aber die Staubklasse selbst schreibt keine bestimmte Filtermedienklasse vor. Wer diesen Unterschied nicht kennt, riskiert den Kauf des falschen Geräts.
Welche Grenzwerte gelten für Staub, Rauch und Aerosole am Arbeitsplatz?
Die geltenden Grenzwerte hängen von der Schadstoffart, der chemischen Zusammensetzung und dem Entstehungsprozess ab. Für allgemeinen Staub gelten die AGW-Werte nach TRGS 900. Für Schweißrauch gilt zusätzlich TRGS 528. Für KSS-Aerosole gilt der Zielwert nach DGUV Regel 109-003. Enthält ein Staub krebserzeugende Bestandteile, greift das Risikokonzept der TRGS 910.
Grenzwerte für Staub
Der allgemeine Staubgrenzwert nach TRGS 900 liegt für die A-Fraktion bei 1,25 mg/m³ und für die E-Fraktion bei 10 mg/m³. Für Stäube mit einem stoffspezifischen AGW unter 0,1 mg/m³ oder für krebserzeugende Stäube ist ein Entstauber der Staubklasse H nach DIN EN IEC 60335-2-69 erforderlich. Die Geräteklassen im Überblick:
- Staubklasse L: AGW über 1 mg/m³, maximaler Durchlassgrad unter 1 %
- Staubklasse M: AGW ab 0,1 mg/m³, maximaler Durchlassgrad unter 0,1 %
- Staubklasse H: AGW unter 0,1 mg/m³ oder krebserzeugende Stäube, maximaler Durchlassgrad unter 0,005 %
Grenzwerte für Schweißrauch und Aerosole
Für Schweißrauch gelten neben den AGW-Werten der TRGS 900 die Anforderungen der TRGS 528. Die Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904-2 beschreiben die Geräteleistung von Schweißrauchabscheidern: W1 mit mindestens 95 % Abscheidegrad für un- und niedriglegierte Stähle, W2 mit mindestens 98 % für legierte Stähle, W3 mit mindestens 99 % für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle. Diese Klassen gelten ausschließlich für Schweißrauch. Für KSS-Aerosole existiert kein gesundheitsbasierter AGW. Es gilt der technische Zielwert von 10 mg/m³ nach DGUV Regel 109-003 für die Summe aus Aerosol und Dampf.
Für krebserzeugende Stäube ohne Schweißbezug gilt: Die Staubfraktionen unterliegen den AGW-Werten der TRGS 900 und den Vorgaben der TRGS 504. Enthält der Staub krebserzeugende Bestandteile, greift zusätzlich das risikobezogene Maßnahmenkonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentration. Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Welche Absaugtechnik ist für welche Partikelart geeignet?
Die Wahl der Absaugtechnik richtet sich nach der Partikelart, der Partikelgröße, der chemischen Zusammensetzung und dem geltenden Regelwerk. Trockene Stäube erfordern Entstauber mit geeigneter Staubklasse. Schweißrauch erfordert Abscheider mit W-Klassifizierung. Ölnebelaerosole erfordern Ölnebelabscheider. Nassabscheider sind die richtige Wahl für reaktive oder explosionsgefährdete Stäube wie Aluminium, Magnesium oder Titan.
Die Gefährdungsbeurteilung ist die gesetzlich vorgeschriebene Grundlage für die Auswahl jeder Absaug- und Filteranlage. Ohne eine belastbare Gefährdungsbeurteilung lässt sich weder die erforderliche Geräteklasse noch die passende Filterstufe rechtssicher bestimmen. Die folgende Übersicht gibt eine erste Orientierung:
- Mechanische Bearbeitung (Schleifen, Fräsen, Bohren): Entstauber der Staubklasse L, M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69, abhängig vom AGW des Werkstoffs
- Schweißen, Löten, Plasmaschneiden: Schweißrauchabscheider mit Abscheideklasse W1, W2 oder W3 nach DIN EN ISO 21904-2, abhängig vom Grundwerkstoff
- Kühlschmierstoffeinsatz: Ölnebelabscheider, Zielwert 10 mg/m³ nach DGUV Regel 109-003
- Reaktive Stäube (Aluminium, Magnesium, Titan): Nassabscheider, da Trockenfilter bei diesen Werkstoffen eine Explosionsgefahr darstellen können
- Lösemitteldämpfe und VOC: Spezialsysteme mit Aktivkohlestufe oder katalytischer Nachverbrennung
Für die Raumlufttechnik gelten die Filterklassen nach DIN EN ISO 16890 (ISO Coarse, ePM10, ePM2,5, ePM1) und für HEPA-Endstufen die Schwebstofffilterklassen nach DIN EN 1822 (E10 bis U17). Diese Systeme sind von den Geräteklassen L/M/H und den Abscheideklassen W1/W2/W3 strikt zu trennen. Vier Klassifizierungssysteme existieren nebeneinander; sie sind nicht ineinander umrechenbar und nicht austauschbar. Wer sie verwechselt, wählt im Zweifel das falsche Gerät für die jeweilige Anwendung. Einen Überblick über die verschiedenen industriellen Anwendungen und Schadstoffarten gibt die Anwendungsübersicht.
So unterstützt ULMATEC bei der Auswahl der richtigen Absaugtechnik
Staub, Rauch und Aerosol stellen unterschiedliche technische Anforderungen an Erfassung, Filtration und Geräteklassifizierung. ULMATEC analysiert den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickelt, fertigt und montiert die passende Absauganlage dazu. Das Leistungsspektrum umfasst konkret:
- Entstauber (CF-Serie) der Staubklassen L, M und H nach DIN EN IEC 60335-2-69 für trockene Stäube aus mechanischer Bearbeitung, in den Baugrößen S bis XXL für Luftmengen bis 250.000 m³/h
- Schweißrauchabscheider mit den Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904-2 für Schweißrauch, Lötrauch und Plasmaschneidrauch
- Ölnebelabscheider (EF-Serie) für Kühlschmierstoffaerosole, ausgelegt auf den Zielwert von 10 mg/m³ nach DGUV Regel 109-003
- Nassabscheider (WE-Serie) für reaktive Stäube aus Aluminium-, Magnesium- und Titanbearbeitung
- Lösemitteldampf- und Geruchsabsaugung für VOC-Anwendungen
- Hallenlüftungssysteme mit integrierter Wärmerückgewinnung für energieeffiziente Gesamtlösungen
- Alle Anlagen werden inklusive technischer Dokumentation geliefert und sind nach BAFA und KfW förderfähig
Wir begleiten Sie von der Gefährdungsbeurteilung über die Auslegung bis zur Inbetriebnahme. Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland. Sprechen Sie uns an, um die für Ihren Prozess und Werkstoff passende Absauglösung zu ermitteln: Kontakt zu ULMATEC aufnehmen.
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