Inertisierung: Definition, Zeitpunkt der Einführung und Vorgehensweise

Die Inertisierung wird in zahlreichen Industriezweigen, darunter der Logistik-, der Chemie-, der Lebensmittel- sowie der Pharmabranche eingesetzt, um Sauerstoff zu verdrängen und das Auftreten von Feuchtigkeit während der Lagerung, der Verarbeitung oder des Transports der Waren möglichst gering zu halten. Dieses Verfahren trägt zur Schaffung sichererer Umgebungen bei, insbesondere in Anlagen, in denen Risiken im Zusammenhang mit brennbaren oder leicht verderblichen Stoffen bestehen. Durch Inertisierung werden Anlagen und Produkte vor Korrosion, Oxidation oder Verunreinigungen geschützt.

In diesem Artikel erläutern wir, was Inertisierung ist, welche Vorteile sie bietet, welche Anwendungsbereiche es gibt und welche Methoden am häufigsten zum Einsatz kommen, sowie welche Rolle sie im Logistikbereich und in automatischen Lagern spielt.

Was ist Inertisierung?

Bei der Inertisierung wird die Sauerstoffkonzentration in einem geschlossenen Raum durch Inertgase wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon verringert. Sie wird zur Vermeidung unerwünschter Verbrennungen und zum Schutz empfindlicher Produkte vor Sauerstoff und Feuchtigkeit eingesetzt. Die Bedeutung der Inertisierung hängt somit mit der Schaffung sicherer und stabiler Umgebungen für die Lagerung, den Transport oder die Verarbeitung bestimmter Stoffe zusammen.

Dieses Verfahren wird üblicherweise in Branchen eingesetzt, in denen brennbare Stoffe, feuchtigkeitsempfindliche Güter oder Materialien, die bei Kontakt mit Luft zerfallen können, gelagert oder gehandhabt werden. Dazu zählen beispielsweise Kraftstoffe, Chemikalien, Lebensmittel, Arzneimittel oder elektronische Bauteile. Die Inertisierung kommt beispielsweise in Tanks und Behältern zur Lagerung brennbarer Stoffe, in Rohrleitungen, durch die Gase oder Chemikalien fließen, in Industriereaktoren, in denen sauerstoffempfindliche Prozesse ablaufen, sowie in automatischen Lagern und Kühlräumen zum Einsatz.

Die Inertisierung basiert auf einem der Prinzipien des sogenannten Feuerdreiecks. Demnach sind für eine Verbrennung drei Elemente erforderlich: Brennstoff, Sauerstoff und eine Wärmequelle (oder Zündquelle). Durch die Verringerung des Sauerstoffgehalts beseitigt die Inertisierung eine der drei für die Entstehung oder Ausbreitung eines Brandes notwendigen Voraussetzungen.

Die Luft enthält etwa 21 % Sauerstoff. Sinkt dieser Wert jedoch unter einen bestimmten Schwellenwert, die sogenannte Sauerstoffgrenzkonzentration (LOC – limiting oxygen concentration), ist eine Verbrennung nicht mehr möglich. Dieser Wert ist nicht fest: Er hängt vom gelagerten oder verarbeiteten Material, vom zur Inertisierung verwendeten Gas sowie von der Temperatur, dem Druck und den konkreten Betriebsbedingungen der Anlage ab. Bei Industrieprojekten wird die zulässige Sauerstoffkonzentration daher auf der Grundlage einer Risikoanalyse, der Eigenschaften des Brennstoffs und der geltenden technischen Vorschriften festgelegt.

Vorteile der Inertisierung

Die Inertisierung bietet zahlreiche Vorteile in industriellen und logistischen Umgebungen, in denen empfindliche oder brennbare Stoffe gelagert oder gehandhabt werden:

• Brand- und Explosionsschutz. Bei der Inertisierung wird eines der physikalischen Prinzipien der Brandunterdrückung angewendet: die Verringerung der Sauerstoffkonzentration unter den für die Entzündung erforderlichen Wert.
• Schutz empfindlicher Produkte. Sie verhindert Oxidation, Feuchtigkeit und andere Reaktionen, die Lebensmittel, Medikamente, elektronische Bauteile oder Chemikalien beeinträchtigen können.
• Schutz von Geräten und Anlagen. Sie minimiert Korrosion und Schäden, die durch unerwünschte chemische Reaktionen in Lagern, Rohrleitungen oder Industrieanlagen verursacht werden.
• Erhöhte Betriebssicherheit. Sie reduziert das Risiko von Leckagen, gefährlichen Emissionen oder explosionsfähigen Atmosphären, die Personen, Anlagen oder die Umwelt gefährden könnten.

Die Inertisierung bringt zwar zahlreiche Sicherheitsvorteile mit sich, ist jedoch auch mit einigen technischen Einschränkungen verbunden. Dazu zählen die Kosten für Installation und Wartung, die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Sauerstoffkonzentration sowie die Notwendigkeit einer hermetischen Abdichtung des Raums.

Anwendungsbereiche der Inertisierung

Die Inertisierung kommt in zahlreichen Industriezweigen zum Einsatz, wobei ihre Anwendung je nach Art der Anlage, den verarbeiteten Stoffen und dem erforderlichen Sicherheitsniveau variiert.

• Chemie und Petrochemie. Sie wird in Tanks, Behältern, Reaktoren und Rohrleitungen eingesetzt, in denen brennbare Stoffe gelagert oder transportiert werden. Durch die Verringerung des Sauerstoffgehalts wird die Bildung explosionsfähiger Atmosphären und damit die Brandgefahr verhindert.
• Lebensmittel- und Pharmabranche. Durch die Inertisierung wird die Haltbarkeit der Produkte verlängert und ihre Eigenschaften bleiben erhalten. Sie wird auch bei der Verpackung von Lebensmitteln, Medikamenten und anderen empfindlichen Artikeln verwendet, um die Oxidation zu verlangsamen und deren Verderb zu verhindern.
• Elektronik. Sie wird bei der Herstellung von Halbleitern und beim Löten von Leiterplatten eingesetzt, um die Feuchtigkeit zu reduzieren, Oxidation zu verhindern und das Risiko einer Überhitzung oder eines Brandes nahezu auszuschließen.
• Logistik. In bestimmten automatischen Lagern und Kühllager beugt die Inertisierung Bränden vor und erhöht die Sicherheit in Umgebungen, in denen die Ausbreitung von Feuer und Löscharbeiten schwieriger sein können. Dies ist beispielsweise in Hochregallagern der Fall, die mit Kompaktlagersystemen ausgestattet sind.
• Brennbare Stäube. In Silos, in denen Rohstoffe wie Mehl, Zucker, Getreide oder Holzmehl gelagert oder verarbeitet werden, wird durch die Inertisierung das Risiko von Explosionen durch in der Luft schwebende Partikel auf ein Minimum reduziert.
• Kühllagerung. In Kühllagern und Gefriertunneln wird die Inertisierung angewendet, um den Sauerstoffgehalt auf einem kontrollierten Niveau zu halten und die Ausbreitung von Feuer in Anlagen zu begrenzen, in denen Temperaturen unter Null herrschen. Bei dieser Art von Systemen wird in der Regel Stickstoff eingesetzt, um eine kontrollierte Atmosphäre zu schaffen und den Brandschutz in Umgebungen mit hoher Dichtheit und hoher Lagerdichte zu verstärken.

Inertisierungsverfahren

Es gibt verschiedene Inertisierungstechniken zur Reduzierung der Sauerstoffkonzentration auf Werte, bei denen keine Verbrennung oder Explosion stattfinden kann:

• Blanketing. Dabei wird eine Schutzschicht aus Inertgas über einem gelagerten Produkt gebildet, um den Kontakt mit Sauerstoff und Feuchtigkeit zu verhindern. Durch dieses System werden stabile Lagerbedingungen für die Ware gewährleistet.
• Sparging. Kleine Bläschen eines Inertgases werden in eine Flüssigkeit eingeleitet, um den gelösten Sauerstoff oder andere unerwünschte Gase zu entfernen. Dieses Verfahren wird beispielsweise in der Chemie, der Lebensmittelindustrie oder bei der Wasseraufbereitung eingesetzt.
• Spülung. In eine Anlage, einen Behälter oder eine Rohrleitung wird ein Inertgas eingeleitet, um den darin vorhandenen Sauerstoff zu verdrängen oder zu verdünnen. Je nach Brandgefahr, Produkteigenschaften, Kosten oder Verfügbarkeit kommen in der Regel Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon zum Einsatz. Es gibt verschiedene Arten der Spülung, je nachdem, auf welche Weise das Inertgas die Luft im System verdrängt:
  • Spülung durch Verdünnung. Das Inertgas wird in Behälter, Rohrleitungen oder geschlossene Anlagen eingeleitet und vermischt sich mit der dort vorhandenen Luft, wodurch die Sauerstoffkonzentration schrittweise sinkt.
  • Spülung durch Verdrängung. Das Inertgas verdrängt die Luft oder die in Behältern oder Rohrleitungen vorhandenen Gase, ohne sich vollständig mit ihnen zu vermischen. Bei diesem Verfahren wird in der Regel eine geringere Gasmenge zur Erreichung des gewünschten Sauerstoffgehalts benötigt.
  • Spülung durch Druck. Dabei wird unter Druck stehendes Inertgas in Tanks oder Industrieanlagen eingeleitet, um die Vermischung und das Verdrängen des Sauerstoffs zu fördern. Es wird in Systemen eingesetzt, die mäßige Druckschwankungen aushalten können.
  • Spülung durch Vakuum. Zunächst wird die Luft aus dem Inneren von Behältern oder geschlossenen Anlagen abgesaugt, anschließend wird ein Inertgas eingeleitet. Damit lassen sich sehr niedrige Sauerstoffkonzentrationen bei geringerem Gasverbrauch erreichen, allerdings sind dafür Geräte für den Betrieb bei niedrigem Druck erforderlich.

Die Inertisierung im Lager

Die Logistik nutzt die Inertisierung als Teil der Sicherheits- und Risikopräventionsstrategien im Lager. Im Gegensatz zu anderen Brandschutzsystemen, die erst nach Ausbruch eines Brandes zum Einsatz kommen, zielt die Inertisierung auf die Aufrechterhaltung von Bedingungen ab, die die Verbrennung erschweren und das Brandrisiko verringern.

Herkömmliche Brandschutzsysteme konzentrieren sich in der Regel auf die Erkennung eines Brandes in dessen Anfangsphase, auf dessen Löschung, sobald er sich ausgebreitet hat, oder auf die Eindämmung seiner Ausbreitung durch flammhemmende Materialien und Lösungen. In Kompaktlagern müssen Brandschutzsysteme für Metallregale und Lager an große Höhen, schmale Gänge und Kompaktlagersysteme angepasst sein. Die Inertisierung greift ein, bevor es zur Verbrennung kommt.

Dazu wird bei der Inertisierung in der Regel Stickstoff verwendet. Dieses Gas kommt natürlicherweise in der Luft vor, ist stabil und nicht reaktiv. Mithilfe von Stickstoffgeneratoren, Sauerstoffsensoren und automatisierten Steuerungssystemen wird im Lager jederzeit eine kontrollierte Atmosphäre aufrechterhalten.

Ein Anwendungsbeispiel für diese Technologie ist das selbsttragende automatische Lager von Takeda in Polen. Diese 32,5 m hohe Anlage ist mit einem Inertisierungssystem ausgestattet, das die Sauerstoffkonzentration durch die Einleitung von Stickstoff auf unter 15 % senken kann. Das Projekt, das der Lagerung von Arzneimitteln dient, umfasst zudem eine Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung, doppeltiefe Regale sowie automatisierte Fördersysteme zur Abwicklung von mehr als 6.500 Paletten.

Ein weiteres Beispiel ist das automatisierte Kühlhaus von Frigo Logistics, einem auf Tiefkühlprodukte und temperaturgeführte Lagerung spezialisierten 3PL-Dienstleister. Das Unternehmen wird in Polen ein neues Verteilzentrum errichten, das mit einer Komplettlösung von Mecalux ausgestattet ist. Dazu gehört ein Inertisierungssystem, das den Brandschutz in einer Umgebung mit Temperaturen unter Null und hoher Lagerdichte verstärkt.

Inertisierung und Brandschutz in Lagern

Die Inertisierung ist eine Lösung zur Verbesserung der Sicherheit in Industrie- und Logistikumgebungen, in denen Brandgefahr besteht oder die Gefahr einer Beschädigung der Waren besteht. Durch die kontrollierte Reduzierung des Sauerstoffgehalts ermöglicht dieses System die Schaffung einer sichereren und stabileren Atmosphäre in Einrichtungen wie automatischen Lagern oder Kühllagern.

Im Folgenden sind einige Empfehlungen und wichtige Aspekte aufgeführt, die bei der Anwendung von Inertisierungssystemen in Industrie und Logistik zu beachten sind:

• Die Sauerstoffkonzentration muss kontinuierlich überwacht werden, um sichere und stabile Bedingungen zu gewährleisten.
• Die gängigste Methode zur Reduzierung des Sauerstoffgehalts ist die Verwendung von Stickstoff, einem stabilen, inerten Gas, das natürlicherweise in der Luft vorkommt.
• Die Dichtheit der Anlage ist für die Aufrechterhaltung einer kontrollierten Atmosphäre und zur Vermeidung von Effizienzverlusten von entscheidender Bedeutung.
• In automatischen Lagern, Kühllagern oder Anlagen mit hoher Lagerdichte kann die Inertisierung zur Verbesserung des Brandschutzes beitragen.
• Die Inertisierung muss mit Überwachungssystemen und zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen kombiniert werden, um den Schutz von Personen und Anlagen zu gewährleisten.