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Technology Review

olychlorierte Biphenyle (PCBs) sind

eine Gruppe von chlorierten Kohlen-

wasserstoffen, die in der Industrie seit den

30er Jahren in großem Umfang eingesetzt

wurden. Sie bestehen aus zwei über eine

C-C-Bindung verbundenen Benzolringen,

bei denen mehrere oder alle der äußeren

10 Wasserstoffatome durch Chlor substituiert

wurden. PCBs können je nach Grad der Sub-

stitution dünnflüssige ölartige Flüssigkeiten

bis harte klare Harze sein. Der Nutzen der

PCBs für industrielle Anwendungen ergibt

sich aus ihrer chemischen Reaktionsträgheit,

ihrer Hitzebeständigkeit, ihrer Flammwidrig-

keit, ihrem niedrigen Dampfdruck und ihrer

hohen Dielektrizitätskonstante.

Als Anfang bis Mitte des letzten Jahrhun-

derts elektrische Geräte in praktisch alle

Industriezweige Einzug hielten, wurden die

Geräteanbieter die Hauptanwender von

PCBs. Meistens wurden sie als Kühlflüssigkeit

in Transformatoren (als Ersatz für Luftküh-

lung, die schwierig, teuer und unzuverlässig

war) sowie als Dielektrikum in Kondensato-

ren eingesetzt. PCBs fanden aber auch in

einer breiten Palette anderer Produkte wie

Schmierstoffen, Schneidölen, Dichtmitteln

(für die Bauindustrie) sowie in Farben,

Lacken und anderen Oberflächenüberzügen

einschließlich kohlefreiem Durchschreibe-

papier Verwendung.

Die Gefahrenquellen

Viele der Eigenschaften, die PCBs zu idealen

Produkten für industrielle Anwendungen

machen, verursachen Probleme, wenn

PCBs beispielsweise in Folge von Unfällen

oder bei der Entsorgung fehlerhafter oder

beschädigter Transformatoren in die Umwelt

Dirk Neupert

P

PCB-Transformatorenfachgerecht entsorgen

Zeit zurSanierung!

Transformatoröle mit polychlorierten Biphenylen (PCBs) als Zusatz wurden in der Industrie bis

in die späten 70er-Jahre in großem Umfang eingesetzt. Als man dann erkannte, dass sich PCBs

in der Umwelt anreichern und schädliche Auswirkungen haben können, wurden sie verboten.

Als Folge dieses Verbots stehen heute viele Betreiber von PCB-kontaminierten elektrischen

Betriebsmitteln vor der gewaltigen Aufgabe, ihre Geräte rechtzeitig zu ersetzen, damit die in

ihrem Land geltenden Fristen für die Entsorgung dieser Gefahrenstoffe eingehalten werden.

ABB bietet schlüsselfertige Komplettlösungen für den Austausch von PCB-Transformato-

ren und Kondensatoren an. Damit soll den Kunden geholfen werden, die durch den Ersatz ihrer

älteren Geräte entstehenden Kosten langfristig in Einsparungen umzumünzen, indem effizien-

tere, moderne Geräte installiert werden.

ABB Technik 2/2002 53

gelangen. Die Auswirkungen auf Menschen

und Umwelt ergeben sich vorwiegend durch

Langzeitwirkung. Wie viele andere chlorierte

Kohlenwasserstoffe verbinden sich PCBs mit

den organischen Komponenten von Böden,

Sedimenten und biologischen Geweben,

sowie mit gelöstem organischem Kohlenstoff

in Wasserkulturen.

In der Umwelt bauen sich PCBs nicht

einfach ab und können deshalb sehr lang

bestehen bleiben. Außerdem wechseln sie

leicht zwischen Luft, Wasser und Erde. In der

Luft können PCBs über lange Entfernungen

transportiert werden; so wurden sie in der

Luft, im Wasser und in Organismen weit

entfernt von den Orten festgestellt, an denen

sie freigesetzt wurden, beispielsweise in der

Arktis [1].

Innovative Lösungen für das

PCB-Problem

Als weltweit größter Hersteller von Transfor-

matoren ist sich ABB der Verantwortung

gegenüber Kunden und der Umwelt bewusst.

Deshalb hat sich das Unternehmen bereits

sehr früh des Problems der PCBs in Transfor-

matoren angenommen und nach Verfahren

gesucht, die es den Anwendern ermöglichen,

die entsprechenden Bestimmungen einzuhal-

ten.

Bei Transformatoren, die nur geringfügige

Mengen PCB enthalten, genügt häufig ein

Austausch des kontaminierten Öls, um die

Betriebsmittel auf PCB-Werte unterhalb der

gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte

(in vielen Ländern 50 ppm oder parts per

million) zu senken. Diesen Öltausch führen

wir durch, wenn wir garantieren können,

dass die Menge PCB, die in den verwendeten

organischen Werkstoffen des Transformators

verbleibt (z.B. im Isolierpapier und in den

Befestigungseinrichtungen aus Holz) so

gering ist, dass die Kontamination des neuen

Öls den gesetzlichen Grenzwert während der

Ein Ölaustausch reicht oft aus, um nur geringfügig mit PCB kontaminierte

Transformatoren auf Werte unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte zu bringen.

1

Es ist wichtig, zwischen «Askarel-Transformatoren» und «Transformatoren mit

kontaminiertem Öl» zu unterscheiden. PCB-Flüssigkeiten sind unter dem

Gattungsbegriff «Askarele» bekannt, aber die in Transformatoren verwendeten

PCBs sind auch unter ihrer Produktbezeichnung wie Clophen, Pyralène,

Inerteen, Apirolio oder Kaneclor bekannt. Transformatoren, die mit einer dieser

Flüssigkeiten gefüllt sind, werden als «Askarel»-Transformatoren bezeichnet

(typischerweise 40–60% PCBs).

Eine signifikante PCB-Kontamination ist jedoch auch in Transformatoren fest-

zustellen, die angeblich mit reinem Mineralöl gefüllt sind. Diese kann während

der Herstellung (etwa wenn auf der gleichen Anlage Askarel- und Mineralöl-

Transformatoren hergestellt werden) oder bei anschließenden Wartungsarbei-

ten verursacht worden sein. Solche Transformatoren werden als «Transforma-

toren mit kontaminiertem Öl» bezeichnet (in den meisten Fällen <1% PCBs).

Ein Öl unter anderem Namen. . .

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Technology Review

gesamten Lebensdauer des Transformators

nicht überschreiten wird. Der Austausch des

PCB-haltigen Öls kann an Ort und Stelle

erfolgen. Hierzu wird ein erfahrenes Service-

Team mit den notwendigen Werkzeugen und

der notwendigen Sicherheitsausrüstung zum

Kunden entsandt . Durch unsere sehr

strengen Sicherheitsmaßnahmen beim Um-

gang mit PCBs beim Kunden stellen wir

sicher, dass weder die Umwelt noch das Per-

sonal gefährdet wird.

Bei Transformatoren, die von Anfang an

mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt wurden, die

größere Mengen PCB enthalten – so genann-

te «Askarel»-Transformatoren (siehe Box auf

der vorhergehenden Seite) – reicht ein Aus-

tausch des Öls nicht aus. Die sichere Ent-

sorgung der PCBs und die Verwertung dieser

kontaminierten Transformatoren ist an-

spruchsvoll. Die vollständige Trennung

gefährlicher PCBs von den wiederverwend-

baren Metallteilen des Geräts und die end-

gültige Beseitigung aller mit PCBs getränkten

organischen Werkstoffe erfordert Spezial-

kenntnisse und Erfahrung.

All dies hat ABB veranlasst, in enger

Zusammenarbeit mit dem deutschen Bundes-

umweltministerium eine Technologie für die

Verwertung von PCB-Transformatoren zu

entwickeln, die zu den modernsten und

umweltfreundlichsten zählt. Im Gegensatz zu

anderen Entsorgungstechniken kommt unse-

re Technologie ohne hohe Temperaturen

aus, weil die thermische Behandlung der

Feststoffe von Transformatoren naturgemäß

die Gefahr mit sich bringt, dass Dioxine

erzeugt und freigesetzt werden, was vermie-

den werden muss.

Diese neue Verwertungstechnologie und

die Erfahrungen von ABB als größtem Trans-

formatorhersteller der Welt sind eine starke

Kombination - und einer der Hauptgründe

dafür, dass uns Kunden mit der Verwertung

ihrer PCB-Abfälle betrauen.

Grundlage der Komplettlösungen

von ABB: Kompetenz in drei

Bereichen

Bei einem Auftrag, PCB-Transformatoren zu

ersetzen, kann ABB auf die Ressourcen des

gesamten Konzerns zurückgreifen und so

1

PCB PCB PCB

PCB

GranulierungSpulen

ReinigungBleche

Kernbleche

Spülen

Gehäuse

Entleeren

Zur Beseitigung Zur Verwertung

ABB-Technologie

Kupfer

<100°C

95%

ABB hat für PCB-Transformatoren eine Verwertungstechnologie entwickelt, die zu den modernsten und

umweltfreundlichsten ihrer Art zählt.

2

ABB Technik 2/2002 55

den Kunden eine intelligente und gesamt-

hafte, auf ihre jeweiligen Bedürfnisse zuge-

schnittene Lösung anbieten. Dadurch lassen

sich PCB-Austausch-Projekte, die manche

Transformatorbetreiber zunächst für unange-

bracht und unerwünscht halten mögen, weil

sie scheinbar «unnötige» Ausgaben erfordern,

in Nachrüstprojekte mit solchen Effizienz-

steigerungen und Kosteneinsparungen

ummünzen, dass sie sich in nur wenigen

Jahren bezahlt machen.

Diese Vorteile kommen bei den PCB-Aus-

tausch-Projekten von ABB uneingeschränkt

zum Tragen, und zwar mit ganzheitlichen

Lösungen in drei Bereichen, in denen unser

Unternehmen über spezielles Fachwissen

verfügt:

n Verwertung PCB-kontaminierter Trans-

formatoren und Kondensatoren

n Fertigung von Qualitätstransformatoren für

einen breiten Anwendungsbereich

n Elektrische Systemberatung

(Electric Systems Consulting)

Eine Verwertungstechnologie,

die aus PCB-Transformatoren

wertvolle Rohstoffe macht

Die Technologie, die der Geschäftsbereich

Entsorgung und Umweltservice der ABB in

Dortmund einsetzt, ist die effizienteste und

umweltfreundlichste, die heute zur Verfü-

gung steht. Damit werden nicht nur die PCBs

restlos vernichtet, sondern auch 95 % der

Feststoffe des Transformators als hochwertige

Sekundär-Rohstoffe zurückgewonnen .

In der ersten Stufe des Dekontaminations-

verfahrens wird die PCB-Flüssigkeit abge-

pumpt, um diese später in Spezialanlagen in

der chemischen Industrie bei hoher Tempe-

ratur zu vernichten. Anders als die Feststoffe

werden PCB-Flüssigkeiten am effizientesten

und wirtschaftlichsten durch ein thermisches

Verfahren vernichtet. Die in den Sondermüll-

Verbrennungsanlagen entstehenden Rauchga-

se werden durch mehrere physikalische und

chemische Prozessen geleitet, die alle gefähr-

lichen Emissionen wie Dioxine und Furane

nahezu restlos beseitigen.

Anschließend werden die Transformato-

ren in hermetisch dichten Spülboxen mit

Lösungsmittel gespült, um das PCB von den

Innenflächen des Transformators zu entfer-

nen. (Das Lösungsmittel kann nach einem

Destillationsprozess wiederverwendet wer-

den.) Nach dem Spülen bleiben Restmengen

von PCB in den Befestigungseinrichtungen

aus Holz, in der Papierisolierung der Spulen

und zwischen den Blechen des Transforma-

torkerns zurück. Der Kern wird anschließend

zerlegt und die Bleche werden in einer Spe-

zialmaschine mit heißem Lösungsmittel gerei-

nigt .

Nun wird das Kupfer der Spulen von der

Papierwicklung getrennt. Dies geschieht

dadurch, dass die Spulen granuliert werden;

die entstehenden Papierfetzen werden zu

Briketts gepresst und mit dem PCB-haltigen

Öl und Holz verbrannt, während der anfal-

lende Kupferschrott PCB-frei ist . 4

3

2

Nach der Demontage werden die Transformator-Kernbleche in einer

Spezialmaschine mit heißem Lösungsmittel gereinigt.

3

56 ABB Technik 2/2002

Technology Review

Wie bereits erwähnt werden mit diesem

Verfahren bis zu 95 % der Feststoffe eines

kontaminierten Transformators zurückgewon-

nen; die durchschnittliche Kontamination der

wiederverwendeten Stoffe beträgt rund

2 ppm und liegt damit deutlich unter den

zulässigen Grenzwerten [2] (siehe auch

www.abb.com/pcb).

Qualitätstransformatoren für

einen breiten

Anwendungsbereich

Die von ABB angebotenen schlüsselfertigen

Entsorgungslösungen nutzen auch das Spezi-

alwissen, das sich das Unternehmen in der

Entwicklung und Herstellung von Transfor-

matoren im Laufe von nahezu einhundert

Jahren erworben hat. Entsprechend ihrer

zentralen Rolle in der Energieversorgung sind

ABB-Transformatoren für höchste Ansprüche

gebaut, und sie gewährleisten Leistungs- und

Sicherheitsstandards, die für eine echte Wert-

schöpfungssteigerung bei den Kunden sor-

gen. Ein breit gefächertes Geräteprogramm,

das flüssigkeitsgefüllte Transformatoren mit

einer Nennleistung von 25 MVA bei 72 kV,

Trocken- und Gießharztransformatoren mit

einer Nennleistung von 30 MVA bei 41,5 kV

sowie Spezialtransformatoren umfasst, deckt

ein breites Spektrum industrieller Anwendun-

gen ab. Dies ermöglicht es uns auch, für

jedes Probleme ein auf den jeweiligen Kun-

den zugeschnittenes Retrofit-Projekt mit der

geeignetsten technischen Lösung anzubieten

(siehe www.abb.com/transformers).

Electric Systems Consulting –

Wir optimieren Ihre Produktions-

mittel in einem umkämpften

Markt

Industrieunternehmen, Energieversorgungs-

unternehmen und unabhängige Strom-

erzeuger operieren in Märkten, die von

einem immer härter werdenden Wettbewerb

gekennzeichnet sind. Deshalb kommt es dar-

auf an, die Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit

und Effizienz der vorhandenen Systeme zu

maximieren.

Eine Systemanalyse ist der erste Schritt zu

einer Lösung hin, die unseren Kunden auf

dem Energiemarkt einen Wettbewerbsvor-

sprung sichert; sie ist deshalb ein zentrales

Die Transformatorspulen werden granuliert, um das Kupfer von der Papierwick-

lung zu trennen. Die Papierfetzen (links) werden zu Briketts gepresst und vernichtet;

der Kupferschrott (rechts) ist PCB-frei und kann wiederverwendet werden.

4

Die Europäische Union verlangt, dass Produkte einschließlich Transformatorenmit einer PCB-Konzentration von mehr als 50 mg/kg bis zum Jahr 2010 ent-sorgt werden müssen. Einige europäische Länder haben diese Frist vorgezo-gen, z.B. auf 1999 in den Anrainerstaaten der Nordsee. Strenge Vorschriftengelten auch für die Verwendung, Handhabung und den Transport PCB-konta-minierter Flüssigkeiten und Abfälle.

Ähnliche Gesetze bestehen auch in anderen Industrieländern, beispielsweise inden USA, Kanada und Japan, während viele andere Länder dabei sind, Vor-schriften für den Umgang mit PCBs zu erstellen. Allerdings gibt es in einigenLändern immer noch keine Programme für die PCB-Entsorgung.

Der Vorstoß für einen völligen Verzicht auf PCBs hat mit der Annahme der

POPs-Konvention in Stockholm im Jahr 2001, die die Beseitigung aller PCBs

bis zum Jahr 2025 vorsieht, neue Impulse erhalten. Damit der Vertrag interna-

tionales Recht wird, muss er von 50 Ländern ratifiziert werden – was etwa fünf

Jahre dauern dürfte. POPs (Persistent Organic Pollutants) sind giftige chemi-

sche Substanzen, die äußerst stabil sind und von denen man weiß, dass sie

sich in biologischem Gewebe ansammeln und dadurch die menschliche

Gesundheit und die Umwelt gefährden; PCB ist eines der 12 langlebigen

Umweltgifte, die in der Konvention von Stockholm aufgeführt sind.

Gesetzliche Vorschriften

ABB Technik 2/2002 57

Element in unserem schlüsselfertigen Kom-

plettpaket für die Entsorgung und den Ersatz

von Transformatoren. ABB Electric Systems

Consulting (siehe www.abb.com/esc) hat für

elektrische Systeme in allen Teilen der Welt

Systemanalysen durchgeführt und entspre-

chende Empfehlungen gegeben und verfügt

damit über umfassende einschlägige Erfah-

rungen. Dank dieser Unterstützung ist es den

Kunden möglich, die Effektivität ihrer Pro-

duktionsmittel zu maximieren sowie Neu-

anlagen und Nachrüstprojekte bis hin zu

schlüsselfertigen Lösungen, langfristigen

Instandhaltungspaketen und kreativen Finan-

zierungsstrategien zu bewerten.

Umfassende Dienstleistungen

zum Wohle der Umwelt

Neben schlüsselfertigen Lösungen für die

Verwertung und Entsorgung PCB-kontami-

nierter Geräte bietet ABB eine Reihe weiterer

Serviceleistungen im Umweltbereich an.

Diese reichen von der Dekontaminierung

und dem Rückbau von Gebäuden oder

Industrieanlagen, über die fachgerechte Ent-

sorgung anderer Industrieabfälle und

Bodensanierung bis zur Beratung und

Dienstleistungen rund um die Vermarktung

und Verlagerung gebrauchter Industrieanla-

gen. Unsere Referenzprojekte umfassen die

komplette Sanierung einer Behandlungsanla-

ge für PCB-Transformatoren und die Entsor-

gung des PCB-gefüllten Hydrauliksystems in

einem deutschen Staatstheater.

Ganzheitliche PCB-Entsorgungslösungen

von ABB sind auf die Kundenanforderungen

abgestimmt, um Projekte, die einige Kunden

als «unnötige» Ausgaben ansehen könnten, in

Nachrüstungs-Projekte umzumünzen, die

solche Effizienzsteigerungen und Kostenein-

sparungen bringen, dass sie sich in nur

wenigen Jahren bezahlt machen. Was also

bisher als Umweltbedrohung gesehen wurde,

kann mit Recht als Chance für die Zukunft

angesehen werden.

Adresse des Autors

Dr. Dirk NeupertABB Transformatoren GmbHEnvironmental ServicesDE-44147 DortmundDeutschlanddirk.neupert@de.abb.com

Literaturhinweise[1] United Nations Environment Program (UNEP): Inventory of worldwide PCB destruction capacity, Geneva, 1998.

[2] D. Neupert: The ABB technology – safe and eco-friendly recycling of electrical equipment contaminated with PCBs. First Continental Conference for

Africa on Environmentally Sound Management of Unwanted Stockpiles of Hazardous Waste and their Prevention. Rabat, Marokko, 2001.

Zwischen 1929 und 1989 betrug die PCB-Produktion welt-weit insgesamt rund 1,5 Millionen Tonnen (ohne Sowjet-union, für die keine Zahlen vorliegen) – durchschnittlichetwa 26000 Tonnen pro Jahr. Selbst nach dem Verbot vonHerstellung, Vertrieb und Verteilung von PCBs, außer in«geschlossenen» Systemen, in den USA im Jahr 1976verharrte die Weltproduktion von 1980–1984 auf 16000Tonnen pro Jahr und von 1984–1989 auf 10000 Tonnenpro Jahr.

Wenngleich viele Länder die Produktion Mitte der 70er-Jahre einstellten, bereiteten PCBs weiterhin große Sorge.Ein Grund hierfür ist, dass immer noch eine beträchtlicheMenge PCB in Gebrauch ist, weil einerseits die Transfor-matoren eine lange Lebensdauer haben und andererseits

viele Länder die Anwender – zumindest für eine begrenzteZeit – vom Verbot ausgenommen haben, sofern die PCBs«hermetisch gekapselt» sind. Weitere Probleme verursa-chen die Mengen an PCB, die noch gelagert sind und aufihre Entsorgung warten, sowie die relativ hohen Konzen-trationen, die im Boden zu finden sind. Außerdem deutetnoch einiges darauf hin, dass die PCB-Produktion nicht inallen Ländern vollkommen eingestellt worden ist. Ein Teilder Gesamtproduktion ist sicher und umweltfreundlichvernichtet worden, ein Teil bleibt in Gebrauch bzw. wartetauf seine Vernichtung. Ein beträchtlicher Teil wurde in dieUmwelt abgegeben und schafft dort Probleme, die erheb-lich schwieriger und kostspieliger zu lösen sind als diesachgerechte Entsorgung von PCBs, bevor sie in dieUmwelt gelangen können.

Hier, dort und überall