Wie verändert sich die Emissionsbelastung beim Wechsel auf wassergemischte Kühlschmierstoffe?

Der Wechsel auf wassergemischte Kühlschmierstoffe verändert das Emissionsprofil am Arbeitsplatz grundlegend. Statt reiner Ölnebel entstehen Aerosole aus Wasser, Öl und chemischen Additiven, dazu kommt eine biologische Komponente durch Mikroorganismen in der Emulsion. Betreiber in der Metallbearbeitung müssen ihre Absaugtechnik und Gefährdungsbeurteilung entsprechend anpassen. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen dazu.

Welche Schadstoffe entstehen bei wassergemischten Kühlschmierstoffen?

Bei wassergemischten Kühlschmierstoffen entstehen primär Aerosole aus fein verteilten Öltröpfchen, Wasser und Additiven, dazu Dämpfe flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) sowie biologische Schadstoffe wie Bakterien und Pilzsporen. Das Schadstoffspektrum ist damit deutlich breiter als bei reinen Schneidölen und erfordert eine differenzierte Betrachtung.

Konkret lassen sich vier Schadstoffgruppen unterscheiden:

• Ölaerosole und Ölnebel: Fein verteilte Tröpfchen mit Partikeldurchmessern unter 5 µm, die tief in die Atemwege eindringen können.
• Chemische Additive: Emulgatoren, Korrosionsschutzmittel, Biozide und pH-Stabilisatoren können als Dampf oder gebunden an Aerosole freigesetzt werden.
• Biologische Schadstoffe: Bakterien, Schimmelpilze und deren Stoffwechselprodukte (Endotoxine) entstehen durch mikrobiellen Befall der Emulsion.
• VOC-Dämpfe: Flüchtige organische Verbindungen aus Additiven oder Zersetzungsprodukten der Emulsion.

Typische Herausforderung: Die Zusammensetzung der Emulsion verändert sich im Betrieb kontinuierlich durch Verdunstung, Verschleppung und mikrobiellen Abbau. Das Emissionsprofil ist also kein statischer Zustand, sondern ein dynamischer Prozess, der regelmäßige Kontrollen erfordert.

Wie unterscheiden sich Ölnebel-Emissionen zwischen Reinölen und Emulsionen?

Reinöle erzeugen bei der Zerspanung hauptsächlich Ölnebel mit relativ einheitlicher Tröpfchengröße und stabiler chemischer Zusammensetzung. Emulsionen hingegen produzieren ein heterogeneres Aerosol: Die Tröpfchen sind kleiner, leichter und bleiben länger in der Luft, weil der hohe Wasseranteil die Oberflächenspannung reduziert.

Entscheidend für die Absaugtechnik ist der Unterschied in der Partikelgröße. Bei Reinölen liegen die meisten Tröpfchen im Bereich von 1 bis 10 µm. Bei Emulsionen entstehen durch den hohen Energieeintrag beim Zerspanen auch submikrometergroße Tröpfchen unter 1 µm, die mit konventionellen Koaleszenzabscheidern schwerer zu erfassen sind.

Hinzu kommt: Emulsionsaerosole trocknen nach dem Austritt aus der Bearbeitungszone teilweise ein. Die Wassertröpfchen verdunsten, zurück bleiben trockene Partikel aus Ölrückständen und Additiven. Diese Feststoffpartikel verhalten sich filtrationstechnisch anders als flüssige Aerosole und können herkömmliche Filtermedien schneller verlegen.

Warum steigt die biologische Belastung durch Mikroorganismen beim Einsatz von Emulsionen?

Emulsionen bieten Bakterien und Pilzen ideale Lebensbedingungen: Wasser, Nährstoffe aus organischen Additiven, Metallspäne als Spurenelemente und Temperaturen zwischen 20 und 40 °C im Kühlschmierstoffkreislauf. Ohne aktives Bestandsmanagement wächst die Keimzahl innerhalb weniger Tage auf kritische Werte.

Die gesundheitliche Relevanz ist erheblich. Bakterielle Endotoxine, also Zellwandbestandteile gramnegativer Bakterien, können auch in abgetöteter Form Entzündungsreaktionen in den Atemwegen auslösen. Pilzsporen führen bei sensibilisierten Personen zu allergischen Reaktionen bis hin zur exogen-allergischen Alveolitis.

Nach TRGS 611 sind Betreiber verpflichtet, den mikrobiellen Befall von Kühlschmierstoffen regelmäßig zu überwachen. Grenzwerte für Bakterien liegen bei 10⁶ koloniebildenden Einheiten pro Milliliter (KBE/ml), für Pilze bei 10⁴ KBE/ml. Werden diese Werte überschritten, muss der Betreiber Gegenmaßnahmen einleiten und die Gefährdungsbeurteilung aktualisieren.

Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.

Muss die Absauganlage beim Wechsel auf Emulsionen angepasst werden?

Ja, in den meisten Fällen ist eine Anpassung der Absaugtechnik notwendig. Eine Anlage, die für Reinöl ausgelegt wurde, ist auf die spezifischen Eigenschaften von Emulsionsaerosolen häufig nicht abgestimmt. Besonders Filtermedium, Abscheideprinzip und Entwässerung müssen überprüft werden.

Folgende Punkte sind beim Wechsel auf Emulsionen zu prüfen:

• Abscheideprinzip: Koaleszenzabscheider für Reinöl sind für feine Emulsionsaerosole oft nicht ausreichend. Kombinationsfilter aus Vorabscheider, Koaleszenzstufe und HEPA-Endstufe erzielen bessere Ergebnisse bei submikrometergroßen Tröpfchen.
• Entwässerungssystem: Emulsionen enthalten bis zu 95 % Wasser. Das anfallende Kondensat muss sicher abgeführt werden, ohne dass es zu Staunässe im Filter kommt.
• Filterstandzeit: Eingetrocknete Emulsionsrückstände verlegen Filtermedien schneller als reines Öl. Kürzere Wartungsintervalle oder selbstreinigende Systeme sind zu berücksichtigen.
• Erfassungsgrad: Der Volumenstrom und die Erfassungsgeometrie müssen auf die geänderte Aerosolausbreitung abgestimmt werden.

Grundlage jeder Anpassung ist eine aktualisierte Gefährdungsbeurteilung nach § 5 ArbSchG, die das neue Emissionsprofil und die geänderten Expositionspfade berücksichtigt.

Welche Normen und Grenzwerte gelten für Emulsionsaerosole am Arbeitsplatz?

Für Kühlschmierstoff-Emissionen am Arbeitsplatz gilt in Deutschland der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900: Für Kühlschmierstoffe beträgt der Grenzwert 10 mg/m³ (als einatembarer Staub) bzw. 3 mg/m³ für den alveolengängigen Anteil. Diese Werte gelten für das Gesamtaerosol und sind einzuhalten, unabhängig davon, ob Reinöl oder Emulsion eingesetzt wird.

Weitere relevante Regelwerke umfassen:

• TRGS 611: Spezifische Anforderungen an Kühlschmierstoffe, Grenzwerte für mikrobielle Belastung, Pflicht zur regelmäßigen Kontrolle.
• DGUV Regel 109-003: Konkrete Handlungsanleitungen für Betreiber von Maschinen mit Kühlschmierstoffeinsatz.
• DIN EN ISO 21904: Anforderungen an Absauganlagen für Schweißrauch; die Klassifizierung W1/W2/W3 nach dieser Norm gilt ausschließlich für Schweißraucherfassung, nicht für Kühlschmierstoff-Emissionsaerosole aus der Zerspanung.
• TRGS 900 und TRGS 910: Allgemeine Grenzwerte und Risikokonzept für krebserzeugende Gefahrstoffe, relevant wenn Additive mit CMR-Eigenschaften enthalten sind.

Wichtig: Enthält die Emulsion nitrosierbare Amine oder andere krebserzeugende Substanzen, greift das Minimierungsgebot nach TRGS 910. In diesem Fall reicht die bloße Einhaltung des AGW nicht aus. Der Betreiber muss nachweisen, dass die Exposition so weit wie technisch möglich reduziert wurde.

Wie lässt sich die Emissionsbelastung nach dem Umstieg dauerhaft kontrollieren?

Dauerhaft niedrige Emissionsbelastung nach dem Wechsel auf wassergemischte Kühlschmierstoffe erfordert ein strukturiertes Monitoring in drei Bereichen: technische Überwachung der Absauganlage, chemische Analyse der Emulsion und mikrobiologische Kontrolle des Kühlschmierstoffs. Alle drei Bereiche müssen regelmäßig und dokumentiert durchgeführt werden.

Für die Absaugtechnik in der Metallbearbeitung empfiehlt sich folgendes Vorgehen:

• Druckdifferenzmessung: Kontinuierliche Überwachung des Filterwiderstands zeigt Verlegung oder Schäden am Filtermedium frühzeitig an.
• Volumenstromkontrolle: Regelmäßige Messung des tatsächlichen Absaugvolumenstroms gegen den Auslegungswert, mindestens halbjährlich.
• Emulsionskontrolle: Konzentration, pH-Wert und Keimzahl der Emulsion wöchentlich prüfen, nach TRGS 611 dokumentieren.
• Arbeitsplatzmessungen: Personenbezogene Messungen der Aerosolkonzentration nach DGUV Grundsatz 314-002, besonders nach Prozessänderungen oder bei neuen Bearbeitungsaufgaben.

Ein häufig unterschätzter Punkt ist die Schulung des Bedienpersonals. Mitarbeiter müssen erkennen, wann Emulsionskonzentration oder Keimzahl kritische Werte erreichen, und wissen, welche Sofortmaßnahmen einzuleiten sind. Die Serviceleistungen rund um Wartung und Messung sind dabei ein wesentlicher Bestandteil eines nachhaltigen Schutzkonzepts.

Wie ULMATEC bei der Absaugung von Kühlschmierstoff-Emissionen unterstützt

Für Betreiber in der Metallbearbeitung, die nach einem Kühlschmierstoff-Wechsel ihre Emissionsbelastung sicher unter den geltenden Grenzwerten halten müssen, analysieren wir den jeweiligen Prozess, Volumenstrom und das Schadstoffspektrum und entwickeln, fertigen und montieren die passende Absauganlage dazu. Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland.

Konkret unterstützen wir mit:

• Ölnebelabscheidern für Emulsionsaerosole, ausgelegt für Partikel unter 1 µm, mit integrierter Entwässerung für den hohen Wasseranteil von Emulsionen.
• Kombinierten Filtersystemen aus Vorabscheider, Koaleszenzstufe und HEPA-Endstufe, konfigurierbar aus über 100 Filterkombinationen für Volumenströme von 500 bis 100.000 m³/h.
• Zentralen Absauganlagen für Produktionsbereiche mit mehreren Bearbeitungszentren, skalierbar von 3.000 bis 250.000 m³/h in den Größen S bis XXL.
• Technischer Dokumentation für Gefährdungsbeurteilung, BG-Prüfung und Fördermittelanträge (BAFA, KfW).
• Servicekonzepten für regelmäßige Wartung, Filterwechsel und Volumenstromkontrolle nach Inbetriebnahme.

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um Ihren Kühlschmierstoff-Wechsel absaugtechnisch sicher umzusetzen. Wir prüfen Ihren Prozess und legen eine Anlage aus, die die geltenden Grenzwerte nach TRGS 900 und TRGS 611 dauerhaft einhält. Einen umfassenden Überblick über unser gesamtes Programm an Absauganlagen finden Sie auf unserer Website.

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