Die Sherlocks von Hardegsen
Asbest ist krebserzeugend – das weiß inzwischen jeder. Da die Mineralstoffverbindung aber noch in unzähligen Bauwerken steckt, ist die Gefahr trotz Verbots lange nicht vorbei. Insbesondere bei Sanierungen ist es wichtig zu wissen, ob Asbest verbaut ist. Die Untersuchung ist Detektivarbeit und erfolgt in Laboren wie der CRB Analyse Service GmbH.
von Holger Toth
In jeder dritten Probe steckt Asbest
Schon als Dr. Stefan Pierdzig die Proben im durchsichtigen Plastikbeutel betrachtet, ist er sich sehr sicher: „Darin werden wir Asbest finden“, sagt der Leiter des Analyselabors CRB in Hardegsen bei Göttingen. Zu behaupten, er habe im Laufe der Zeit ein Auge dafür entwickelt, wäre allerdings unzutreffend. Denn auch der Geologe kann die winzigen und doch so tückischen Mineralfasern natürlich nicht mit bloßem Auge sehen. Aber er hat die Erfahrung aus 33 Jahren Analysearbeit.
Viele Tausend Proben untersucht CRB Analyse Service GmbH jährlich auf Asbest. Bei 30 bis 40 Prozent der Proben ist der Befund positiv. Wenn Pierdzig also die Probenart – „PVC-Kleber“ steht auf dem einen, „Faserzementplatte“ auf dem anderen Beutel – kennt und das zu untersuchende Material sieht, kann er eins und eins zusammenzählen. Im Wettbüro wäre die Quote für seine Probenprognose also in etwa so hoch, als würde man auf die nächste Meisterschaft von Bayern München setzen.
Fingerfertigkeit bei Probenpräparation gefragt
Die Arbeit im Labor ist aber selbstverständlich keine Wahrscheinlichkeitsrechnung und kein Tippspiel, sondern die präzise und auf Fakten basierende Untersuchung des Materials. Und deshalb nehmen Pierdzig und seine 15 Kollegen ihre Detektivarbeit auf, um die Zusammensetzung der Proben zu bestimmen und Asbest nachzuweisen – wie Sherlock Holmes.
Die eigentliche Analyse findet dann mit einem der Schmuckstücke des Labors statt, einem Rasterelektronenmikroskop (REM). Zunächst ist jedoch Pierdzigs Fingerfertigkeit gefragt.
Schutzkleidung oder Atemschutzmasken müssen Stefan Pierdzig und seine Kollegen bei der Arbeit nicht tragen. Die im Tisch integrierten Absauganlagen verrichten ihre Arbeit so gut, dass keine Feinstaubbelastung entsteht. „Die Stäube werden in ausreichender Menge eingesogen und von den feinporigen Filtern zurückgehalten, das testen wir regelmäßig“, sagt der Laborleiter. „Wir nehmen regelmäßig Luftstaubproben, um sicher zu sein, dass wir uns nicht selbst kontaminieren und gefahrlos arbeiten können.“ Die Filter, das Asbestmaterial und andere Schadstoffe entsorgt CRB ordnungsgemäß in verschlossenen „Big Bags“ auf einer Deponie.
Das Material wird vergoldet
Bevor die Probe unter das Rasterelektronenmikroskop kann, muss das Material noch einen weiteren Vorbereitungsschritt durchlaufen. „Damit sich die Probe nicht auflädt und der Elektronenstrahl nicht abgelenkt wird, müssen wir die Probe leitfähig machen“, erklärt Pierdzig. Dafür gibt es eine Beschichtungsanlage (Sputter). Der Vorgang ist komplex und funktioniert mit einem Plasma aus dem ionisierten Gas Argon. Entscheidend ist das Ergebnis: Das vorher schwarze Probenmaterial ist nun mit einer hauchzarten Goldschicht im Nanometerbereich überzogen.
Ein durchaus passender Goldglanz. Denn das Geschäft mit Asbestanalysen brummt. Der Grund: Der Stoff, der eigentlich eine Sammelbezeichnung für natürlich vorkommende, feinfaserige Silikat-Minerale ist, galt lange Zeit als „Wunderfaser“ und steckt noch heute in unzähligen Gebäuden.
Inkubationszeit kann mehr als 30 Jahre betragen
Die guten Eigenschaften: Asbest ist hitzebeständig, fest, isolierend und lässt sich leicht verarbeiten. Die schlechte ist allerdings leider entscheidend: Die Fasern können sich in der Lunge ablagern und werden dort nicht biologisch abgebaut.
Asbest kann Krebs und andere Krankheiten erzeugen – und das auch noch 30 Jahre nach der Kontamination. Deswegen sterben auch heute noch jährlich etwa 1.500 Menschen an Berufskrankheiten, die mit Asbest zusammenhängen.
Ab 1930 wurde das Material eingesetzt. Obwohl Asbestose, die Lungenverhärtung durch Narbengewebe, seit 1936 als Berufskrankheit anerkannt ist, entwickelte sich ein regelrechter Boom um den krebserzeugenden Werkstoff, vor allem in der Baubranche. Laut Umweltbundesamt wurden zwischen 1950 und 1985 etwa 4,4 Millionen Tonnen Asbest zu mehr als 3.000 Produkten verarbeitet.
Erst 1993 wurden die Herstellung und die Verwendung von Asbest und asbesthaltigen Produkten in Deutschland verboten, doch asbesthaltiges Material ist in Deutschland immer noch verbaut. Legt man die Schätzungen der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) aus dem „Nationalen Asbestprofil“ zugrunde, dürften allein noch mehr als 30 Millionen Tonnen Asbestzement vorhanden sein.
Transparenter Umgang mit externen Qualitätsprüfungen
Die Arbeit wird der CRB Analyse GmbH also so schnell nicht ausgehen. Denn bei Sanierungen in Gebäuden, die vor 1993 gebaut wurden, müssen laut Gefahrstoffverordnung Asbestanalysen durchgeführt werden. „Ungefähr 80 Prozent unserer Aufträge sind Asbestanalysen“, sagt Ralf Klaus Blecher. Der Geschäftsführer gründete im Jahr 1992 mit seiner Schwester Claudia das Unternehmen in Hardegsen. Seitdem schicken Ingenieure, Architekten, Gutachter, Kommunen, Wohnungsbaugesellschaften und Privatpersonen Proben ein und lassen sie analysieren.
Besonders stolz ist Blecher auf die Qualität des Labors, die er regelmäßig von externen Organisationen durch sogenannte Ringversuche überprüfen lässt. Dabei erhalten die teilnehmenden Labore identische Proben und haben die Aufgabe, diese zu analysieren. Bereits der erste Ringversuch kurz nach Unternehmensgründung war ein voller Erfolg: „Über 130 Labore hatten sich angemeldet, nur 13 haben bestanden“, weiß Blecher. Die Originalberichte der Prüfungen veröffentlicht CRB von den Anfängen bis heute transparent auf der eigenen Internetseite.
CRB untersucht auch Glas, Roh- und Baustoffe
Im Keller des Gebäudes warten vier Mikroskope und andere Geräte auf ihren Einsatz. Wie ein klassisches Labor sieht es in dem Raum aus, in dem Jan Rubrecht gerade Stoffe in kleinen Schälchen erhitzt und verflüssigt – Erlenmeyerkolben und Reagenzgläser. Allerdings ist hier der Ort für die Vorbereitungen, während die eigentlichen Analysen nebenan stattfinden, wo die teuren Geräte stehen.
Der Chemisch-Technische Assistent ist der verantwortliche Prüfer am Gerät für die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA). Damit wird nicht nach Asbestspuren gesucht, weil beim Prozess die tückischen Fasern freigesetzt werden könnten. Vielmehr geht es darum, die Zusammensetzungen von Materialien herauszufinden. Denn Asbest ist zwar das Kerngeschäft von CRB, aber das Analyse-Unternehmen untersucht auch Glas, Roh- und Baustoffe – wenn etwa eine Schüttgutfirma wissen will, ob der Ton oder das Eisenerz, das sie verkauft, die gewünschte Qualität hat.
Material muss in Form gebracht werden
Jan Rubrecht muss das Material vor der Untersuchung erst „in Form“ bringen. Schmelzaufschluss nennt sich das Verfahren. Kurz gesagt: Die Probe wird zunächst verflüssigt und erstarrt am Ende in einer Form (Kokille) zu einer Glastablette. Die kann dann mittels RFA untersucht werden.
Neben den Glastabletten kann das RFA auch Materialien analysieren, die zu einem Pulver gemahlen und dann gepresst wurden. Das ist der Fall, wenn die Probe flüchtige Elemente wie zum Beispiel Chlor oder Schwefel enthält, die nicht geschmolzen werden können. Besondere Sicherheitsvorkehrungen sind aber auch bei der Herstellung dieser Pulverpresslinge nicht erforderlich, lediglich beim Mahlen der Materialien tragen die Mitarbeiter FFP3-Masken.
Elemente reagieren auf Röntgenstrahlung
Das Prinzip der RFA: Röntgenstrahlung regt das Probenmaterial an und jedes Element antwortet mit einer charakteristischen Fluoreszenzstrahlung. Dadurch lässt sich die Zusammensetzung des Materials bestimmen. „Es wird noch der Glühverlust, der beim Erhitzen entsteht, berechnet und im Bericht verarbeitet“, erklärt Rubrecht.
Unliebsamer Fund: Das radioaktive Armband
Allerdings warten manchmal auch unliebsame Überraschungen. Der Mineraloge Dr. Gunnar Ries erinnert sich an einen Fall, bei dem ein Hersteller von Luxusuhren die Keramik für ein spezielles Armband auf die Zusammensetzung untersuchen ließ. Es war ein bisschen zu speziell, wie sich herausstellen sollte. „Die verwendete Keramik war ein Abfallprodukt einer Mine aus der Mongolei, wo Seltene Erden abgebaut wurden“, weiß Ries. Zwei Prozent der Probe enthielten Uran, 30 Prozent Thorium – radioaktiv!
CRB installierte anschließend als Vorsichtsmaßnahme Geigerzähler, um eine radioaktive Kontamination auszuschließen. „Wenn solche Proben aufgemahlen werden, ist das natürlich kein Spaß“, betont Ries. Abgesehen von solchen Vorkommnissen macht ihm die Arbeit Spaß. „Jede Probe ist eine neue Herausforderung“, sagt Ries. „Wir haben es immer wieder mit anderen Materialien zu tun. Manchmal ist es auch eine spannende Detektivarbeit.“
Unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Methoden
Zurück zur Asbest-Analyse. Auch hierbei ist es nicht immer so einfach wie in den Fällen von PVC-Kleber und Faser-Zementplatte, die Proben zu präparieren.
Manche Materialien müssen zum Beispiel bei 450 Grad Celsius zu Asche verbrannt („verascht“) werden, bevor sie mit dem REM untersucht werden können. Organische Bestandteile verbrennen dabei, mineralische Bestandteile und künstliche Mineralfasern bleiben in der Asche enthalten. Ab einer Temperatur von 600 Grad Celsius würde sich Asbest in andere Minerale umwandeln. Im Prinzip also eine gute Möglichkeit, den Gefahrstoff loszuwerden – wäre die Methode nicht so energieaufwendig und entsprechend teuer.
Auch Luftanalysen sind mit sogenannten Filtermonitoren möglich. Hier arbeitet CRB mit Membranfiltern, wie Gunnar Ries im Video erklärt.
Das Ergebnis wird in Asbestfasern pro Kubikmeter Luft gemessen. Das ist zum Beispiel bei Freimessungen nach Sanierungsarbeiten wichtig, da dort festgelegte Grenzwerte nicht überschritten werden dürfen.
REM macht auch feinste Strukturen sichtbar
Am Rasterelektronenmikroskop steigt derweil die Spannung. Mit einem Mikroskop aus dem Schulunterricht hat das High-Tech-Gerät freilich nicht viel zu tun – außer, dass es das zu untersuchende Objekt vergrößert. Während handelsübliche Schulmikroskope eine bis zu 1.000-fache Vergrößerung schaffen, liefert das REM messerscharfe Bilder in bis zu 200.000-facher Vergrößerung, um selbst feinste Strukturen sichtbar zu machen. Und auch durch ein Okular müssen die Mitarbeiter nicht angestrengt schauen. Das REM projiziert die Bilder direkt auf den angeschlossenen Monitor.
„Ich evakuiere die Probenkammer“, sagt Stefan Pierdzig in der Fachsprache eines Laborleiters. Übersetzt bedeutet das, dass er Luft aus der Kammer pumpt, bis ein Vakuum entsteht. Zuvor hat er den präparierten Teller mit den Proben vom PVC-Kleber und von der Faserzementplatte im REM platziert. Ist das Vakuum erreicht, kann er den Elektronenstrahl einschalten. „Das ist im Prinzip nichts anderes, als würde ich im Raum den Lichtschalter betätigen und eine Lampe einschalten.“ Nur ist das konzentrierte Licht im REM eben sehr energiereich. Mit 20.000 Volt werden Elektronen von einer Wolfram-Kathode abgespalten, in der Elektronenkanone beschleunigt und als fein fokussierter Strahl auf das Präparat gerichtet. Der Elektronenstrahl macht die Strukturen sichtbar, indem er über das Präparat rastert – daher auch der Name des Geräts.
Wie die Lupe von Sherlock Holmes
Pierdzig sucht nun die Probe nach verdächtigen Stellen ab. Wenn er Sherlock Holmes ist, ist das REM seine Lupe. Es dauert nicht lange, bis er fündig wird. Die Ansicht auf dem Monitor bestätigt Pierdzigs Anfangsverdacht. Zu sehen sind viele weißliche Fäden, die wie Wolle anmuten und doch so tückisch sind: Asbestfasern. Eine ergänzende Untersuchung erfolgt ebenfalls unter dem REM und nennt sich Energiedispersive Röntgenmikroanalyse, kurz EDX.
„Es ist ein fantastisches Verfahren, das mich immer wieder fasziniert“, sagt der Laborleiter. Das Prinzip ähnelt dem der Röntgenfluoreszenz-Analyse. „Die Elektronen, mit denen ich die Probe beschieße, sind so energiereich, dass sie in Wechselwirkung mit den Atomen der einzelnen Elemente der Probe treten“, erklärt Pierdzig und führt das im Video weiter aus.
Chrysotil, auch Weißasbest genannt, sei die am häufigsten verwendete Asbest-Art, um die Eigenschaften von Materialien zu verbessern. Insofern sind auch bei CRB die meisten Asbestbefunde Chrysotil.
Schätzung der Asbestmenge als Teil der Untersuchung
Zum Abschluss dokumentiert Stefan Pierdzig die Ergebnisse für den Kunden. Er speichert Fotos, die Analyse der Zusammensetzung und trägt auf dem Probenzettel für den PVC-Kleber die Mengenklasse 3 ein. „Das ist eine Schätzung, die ich aufgrund der Ergebnisse vornehme“, erläutert der Laborleiter.
Klasse 1 bedeutet, dass nur Asbestspuren gefunden wurden – nachweisbar bis zu einer Menge von 0,001 Prozent. Das trifft häufig auf Putze, Spachtelmassen und Fliesenkleber zu, denen kleine Mengen von Asbest beigemischt wurden. „Selbst Materialien mit kleinsten Asbestgehalten setzen unter Umständen große Fasermengen frei. Wenn Sie eine Wand abschleifen, haben Sie eine Konzentration von bis zu einer Million Fasern pro Kubikmeter Luft“, veranschaulicht Pierdzig, warum auch diese winzigen Mengen gefährlich sein können. Bei Klasse 5 liegt der Asbestanteil bei mehr als 60 Prozent, Fußbodenbeläge mit untergelegter Asbestpappe sind ein Beispiel. Im PVC-Kleber – wie später auch im Faserzement – findet sich ein Asbestanteil zwischen 10 und 15 Prozent. Deshalb also Klasse 3. Das Ergebnis schickt Pierdzig den Kunden zu. Handlungsempfehlungen spricht er nicht aus, CRB ist ein Analyse- und kein Gutachterbüro.
Neue Herausforderungen auch 30 Jahre nach dem Verbot
Wie lange eine Untersuchung dauert, hängt von der Probe ab. Finden die Prüfer sofort Asbest, dauert die Analyse unter dem REM nur zwei Minuten. „Eine aufwendige Asbestuntersuchung kann aber auch bis zu einer Dreiviertelstunde dauern“, sagt Pierdzig. Es gibt bestimmte Vorgaben und Suchsystematiken, die durchlaufen werden müssen. Erst wenn er dann nichts entdeckt, kann er „Asbest nicht nachgewiesen“ eintragen. Entsprechend schafft er am einen Tag vielleicht ein Pensum von 60 Proben, am anderen Tag sind es vielleicht nur zehn.
Zudem kann es sein, dass Kunden CRB mit der quantitativen Untersuchung von Asbest beauftragen. Dann dauert die Analyse nochmals länger, weil Pierdzig und seine Kollegen dann mithilfe des REMs ein digitales Lineal anlegen müssen. Dann kommt er beispielsweise zum Ergebnis, dass die Asbestfasern der Probe einen Durchmesser von 1 Mikrometer (also ein Millionstel eines Meters) haben und 10 Mikrometer lang sind. Das kann für Kunden, die mit Asbest arbeiten, wichtig sein: Fasern, die kürzer als 250 Mikrometer und dünner als 3 Mikrometer sind, gelten als lungengängig und damit besonders gefährlich.
Obwohl Asbest seit mehr als 30 Jahren verboten ist, gibt es auch heute noch Innovationen in der Analyse. „Wenn einem Stoff kein technischer Asbest zugesetzt wurde, kann er trotzdem über die Rohstoffe natürliches Asbest enthalten“, gibt Stefan Pierdzig ein Beispiel. In Ausschüssen des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) arbeitet er mit, Merkmale zu erarbeiten, um technischen von geogenem Asbest zu unterscheiden: „Denn beim Umgang damit gibt unterschiedliche Grenzwerte und Vorschriften.“ Die neuen Fälle, so scheint es, werden den Sherlocks von Hardegsen so schnell nicht ausgehen.