Bestimmung von Asbest in Baustoffen

Natürlicher Asbest (vollständiges Bild der Probe hier)

Zusammenfassung

Die Bestimmung von Asbest war bislang eine arbeits- und geräteintensive Prozedur. Seit 1996 können wir mit dem von uns entwickelten IR-Spektrometer Asbest in Baustoffen aller Art schnell und zerstörungsfrei mit einer hohen Genauigkeit bestimmen. Die Größe der Probe ist dabei unkritisch.

Asbestbestimmung in Baustoffen

Infolge der Verwitterung von asbesthaltigen Baustoffen und der industriellen Verarbeitung von Asbest wurden über Jahrzehnte hinweg Asbestfasern freigesetzt, deren cancerogene Wirkung bei der Inhalation erst relativ spät erkannt wurde. Bei der Sanierung und Renovierung von Bauten entstand als Folge der Abfallgesetzgebung zunehmend Bedarf nach einem einfach zu handhabenden Meßgerät zur Erkennung von Asbestfasern in mineralisch gebundenen Baustoffen. Wie dringlich dieser Bedarf ist, zeigt sich auch durch einen 1994 von der Eternit AG ausgeschriebenen Wettbewerb, der Naturwissenschaftler und Techniker aufrief, einen Schnelltest zur Asbesterkennung zu entwickeln.

Die Gründe für die Notwendigkeit eines derartigen Schnelltests liegen auf der Hand: Ein bestehender Verdacht, daß ein Bauwerk oder Teile davon Asbest enthält, muß schon aus Gründen des Arbeitsschutzes und im Hinblick auf eine fachgerechte Entsorgung überprüft werden. Die bislang üblichen Methoden wie z.B. die Elektronenmikroskopie oder auch die Identifizierung von Asbestfasern unter dem Durchlichtmikroskop sind zeitaufwendige Labortechniken, die nur erfahrene Techniker durchführen können. So sind längere Verzögerungen bei Baumaßnahmen unvermeidlich und eine potentielle Gefährdung der Arbeiter und der Umwelt wird unter Umständen erst spät erkannt.

1995 und 1996 wurden die Forschungen der BEGUMA auf dem Gebiet der infrarotspektroskopischen Mineralanalytik durch das Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) und das Land Brandenburg im Rahmen eines FuE-Projektes nachhaltig gefördert. Ziel dieser Forschung war und ist es, die Mineral- und Baustoffanalytik mit Hilfe der IR-Spektroskopie derart zu vereinfachen, daß nach einer aufbereitungslosen Analytik eine automatische Identifizierung der Probe bzw. eine Qualitätsüberprüfung nach entsprechenden Vorgaben möglich ist. Ein Schwerpunkt des Projektes war die zerstörungsfreie Schnellbestimmung von asbesthaltigen Baustoffen.

Im Rahmen unseres Forschungsprojekts konnten wir die Methoden der bei der FTIR-Spektroskopie üblichen Reflexionsmessung derart modifizieren, daß nun Festproben ohne Aufbereitung zerstörungsfrei untersucht werden können. Dabei spielt die Größe der Probe kaum mehr eine Rolle. Durch die Mobilität des Gerätes und die Möglichkeit, das Gerät vor das zu untersuchende Objekt zu positionieren, können auch großflächige Bauteile bzw. Proben oder ganze Wandflächen direkt analysiert werden.

Prinzipskizze des Prototypen (detailiert)

Zentrales Bauteil bei der FTIR-Spektroskopie ist ein Michelson-Interferometer. Für unsere Arbeiten setzen wir ein Interferometer ein, das aufgrund seiner stoßunempfindlichen, sehr kompakten Bauweise hervorragend für den Einbau in ein mobiles Meßgerät geeignet ist. An das Interferometer ist eine von uns entwickelte Meßzelle (Empfängereinheit) angekoppelt, deren Kernstück eine spezielle Reflexionseinheit mit integriertem IR-Detektor ist.

Die von uns gemessenen Proben haben üblicherweise Faustgröße, bei Platten haben sich DIN A5- bis DIN A3-Größen bewährt. Da wir auf eine Fokussierung der vom Interferometer ausgehenden IR-Strahlung verzichten, kann eine relativ große Fläche von ca. 8 - 10 cm² der Probe direkt untersucht werden. Die sonst bei röntgenographischen und herkömmlichen infrarotspektroskopischen Analysen auftretenden Schwierigkeiten der repräsentativen Probenaufbereitung entfallen dadurch.

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Spektren von drei Proben, die mit dem Prototypen unseres Gerätes untersucht wurden. Der Prototyp ist z.Z. mit einer von uns entwickelten Sensorik ausgestattet, die speziell die Asbesterkennung in Baustoffen ermöglicht. Andere Anwendungen und Fragestellungen sind durch entsprechende Modifikationen der Sensoren prinzipiell möglich und vorgesehen.

Spektren von Baustoffen (detailiert)

Bei den untersuchten Proben handelt es sich um zwei Asbestzementplatten und um eine asbestfreie Probe. Obwohl die Asbestzementplatten unterschiedlicher Herkunft sind und wahrscheinlich auch aus unterschiedlichen Produktionschargen stammen, sind ihre Reflexionsspektren nahezu identisch. Sie zeigen deutlich die für Asbest charakteristischen Absorptionsbanden und untergeordnet Banden, die auf die karbonatische Matrix (Zement) zurückzuführen sind. Die asbestfreie Probe hingegen besitzt nur Absorptionsbanden des Zements. Die sich noch in der Entwicklung befindliche Software wird eine selbständige Erkennung von Asbest in den Proben ermöglichen, ohne daß der Anwender selbst über Kenntnisse von Infrarotspektren und deren Auswertung verfügen muß.

Nach Abschluß der Testphase und Fertigstellung der Software suchen wir Partner für die Produktion des Gerätes.

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