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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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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
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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
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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 [email protected]
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