Brandgefahr durch Komposthaufen

 

Brände von Komposthaufen in Kompostieranlagen sind sehr häufig. Für die Komposthersteller ist dies ein ernstes Problem, da es aufgrund der Gefahr für Menschenleben und der Gefahr von Großbränden zu Untersuchungen oder sogar zur Einstellung der Kompostierungs- und Mulchaktivitäten führen kann.

 

Ursachen von Komposthaufenbränden

 

Das Feuer im Komposthaufen entsteht durch Selbstentzündung. Spontane Verbrennung im Kompost entsteht, wenn die im Haufen erzeugte Wärme die Wärmeverluste übersteigt.

 

Wie es zur Selbstentzündung in Komposthaufen kommt

 

 1. Mikrobielle Aktivität erzeugt Wärme

 

Organische Materialien wie Kompost, Mulch und verrottende Pflanzen enthalten Feuchtigkeit und Nährstoffe, die die mikrobielle Zersetzung unterstützen. Wenn Mikroben organisches Material zersetzen, setzen sie Wärme frei - vor allem während der aktiven Kompostierungsphase. In großen Haufen kann sich diese Wärme schneller ansammeln als sie abgeführt wird, vor allem wenn der Haufen verdichtet oder schlecht belüftet ist.

 

 2. Isolierung speichert Wärme

 

Materialien wie Kompost oder Mulch sind gute Isolatoren, so dass die im Inneren erzeugte Wärme nicht so leicht entweichen kann. Wenn die Innentemperaturen über 70°C (158°F) steigen, erhöht sich das Risiko einer Selbstentzündung.

 

3. Trockenzonen und Sauerstoffversorgung

 

In einigen Bereichen des Stapels, vor allem in der Nähe der Oberfläche, kann das Material austrocknen, während es weiterhin dem Sauerstoff ausgesetzt ist. Diese Kombination kann die Oxidation von organischen Verbindungen oder sogar Selbsterhitzungsreaktionen fördern.

 

 Vorhandensein von Ölen oder Fetten

 

Bestimmte landwirtschaftliche Materialien (z. B. Leinsamen, Raps, Baumwollsamen oder ölhaltige Pflanzenstoffe) sind anfälliger für oxidative Selbsterhitzung. Diese Öle können eine langsame Oxidation durchlaufen, die auch ohne mikrobielle Einwirkung Wärme erzeugt.

Wenn Sie mit Problemen im Zusammenhang mit Kompostbränden konfrontiert sind, stehen Ihnen unsere regionalen Experten gerne zur Verfügung:

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Was sind die Wärmequellen bei Komposthaufenbränden?

 

Komposthaufen erzeugen Wärme aus drei primären Quellen, die jeweils in verschiedenen Stadien der Zersetzung dazu beitragen:

 

1. Biotische Wärme - Atmung durch lebende Zellen und Mikroorganismen

 

Noch lebende Pflanzenzellen atmen nach dem Abschneiden der Vegetation weiter und setzen über den Zitronensäurezyklus Wärme frei, bis sie aufgrund von Feuchtigkeitsmangel oder hohen Temperaturen (25°C-50°C) absterben. Mikroorganismen (Bakterien und Pilze) ernähren sich dann von den freigesetzten Zuckern und Stoffwechselprodukten und erzeugen durch mikrobielle Atmung zusätzliche Wärme. Quelle: Buggeln & Rynk, 2002

 

 2. Abiotische Wärme - Chemische Oxidation von Pflanzenstoffen

 

Lipide (z. B. Linolensäure, Ölsäure, Palmitinsäure) in Pflanzenzellen oxidieren in Gegenwart von Sauerstoff und erzeugen dabei Wärme ohne biologische Aktivität. Diese Autooxidation ist bei etwa 80 °C nachweisbar und wird durch Feuchtigkeit beschleunigt, ähnlich wie bei der Rostbildung.

        Quelle: Buggeln & Rynk, 2002

 

 3. Pyrolytische Hitze - Thermische Zersetzung in sauerstoffarmen Zonen

 

In den sauerstoffarmen Teilen des Haufens findet bei 65°C-70°C eine langsame Pyrolyse von Zellulose und Lignin statt, wobei Gase und Holzkohle entstehen. Diese Gase können mit Sauerstoff reagieren und mehr Wärme erzeugen. Durch die Pyrolyse wird auch der pH-Wert durch die Bildung von Kohlensäure gesenkt, was die weitere Zersetzung und Wärmefreisetzung beschleunigt. Quellen: Buggeln & Rynk, 2002; Gustafsson, 2013

Diese kombinierten Wärmequellen können die Komposttemperaturen so hoch treiben, dass die Gefahr einer Selbstentzündung besteht, wenn sie nicht richtig gehandhabt werden.

 

Wie kommt es zur Selbstentzündung in Komposthaufen als Kettenreaktion?

 

Die spontane Verbrennung in Komposthaufen ist eine Kettenreaktion, die aus dem aufeinander folgenden Aufbau von biotischen, abiotischen und pyrolytischen Wärmequellen resultiert.

Wie in den vorangegangenen Erläuterungen zu den Wärmequellen dargelegt:

• Biotische Wärme (aus der Atmung von Pflanzenzellen und Mikroben) setzt diesen Prozess in Gang.
• Bei Temperaturen über ~80°C (175°F) setzt die abiotische Oxidation von trockenen organischen Verbindungen ein.
• In sauerstoffarmen Taschen beginnt die Pyrolyse, wodurch die Temperaturen weiter ansteigen.

Diese Kettenreaktion ist selbstbeschleunigend:

• Jede Stufe erhöht die Temperatur und ermöglicht die nächste.
• Die Reaktionsgeschwindigkeiten verdoppeln sich mit jeder Erhöhung um 10 °C, was bedeutet, dass sich die Wärme bei 100 °C exponentiell 16-mal schneller entwickelt als bei 60 °C.
• Wenn Kühlmechanismen wie Feuchtigkeitsverdunstung, Belüftung oder Wenden versagen, können die Temperaturen schnell 150-200°C (300-400°F) erreichen, was zu Schwel- oder Flammenbränden führt.

Im Wesentlichen wird die Selbstentzündung nicht durch einen einzelnen Faktor verursacht, sondern durch ein fortschreitendes Zusammenspiel aller drei Wärmequellen, wobei ein frühzeitiges Eingreifen entscheidend ist, um eine Entzündung zu vermeiden.
 Quellen: Rynk, 2000a; Alberta, 2006

 

Strategien zur Verhütung von Komposthaufenbränden

 

Bevor wir uns mit den Präventionsstrategien befassen, ist es sehr wichtig, die Ursachen der Selbstentzündung von Komposthaufen zu kennen. Die Selbstentzündung wird in erster Linie durch eine Kombination aus biologischer Aktivität, trockenen Bedingungen und schlechter Haufenverwaltung verursacht.

Größere, gut isolierte Haufen - vor allem wenn sie trocknen - sind aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften anfälliger für einen Wärmestau. Lagerhaufen (unverarbeitetes Ausgangsmaterial, Reifung oder fertiger Kompost) sind stärker gefährdet als aktive Komposthaufen, da sie in der Regel weniger überwacht werden und eher passiv als zwangsweise belüftet werden.

Zu den kritischen Risikofaktoren gehören:

 

• Begrenzter Luftstrom und geringer freier Luftraum
• Schlechte Feuchtigkeitsverteilung (25%-40% sind die Gefahrenzone)
• Ungleichmäßiger Materialmix
• Unzureichende Temperaturüberwachung

 

Kurzer Tipp: Wie man die Brandgefahr in Komposthaufen erkennt

 

Kontrollieren Sie den Komposthaufen wöchentlich auf Hitzeschlitze - achten Sie auf Dampf oder Verfärbungen an der Oberfläche, besonders am frühen Morgen. Entlüftungsöffnungen an Kompoststapeln können auf einen Hitzestau im Inneren hinweisen - ein potenzielles Brandrisiko. Durch diese Öffnungen kann Wärme entweichen und Sauerstoff eindringen, was zu einer spontanen Verbrennung führen kann. Die frühzeitige Erkennung von Entlüftungsöffnungen und die Überprüfung ihrer Temperatur hilft, die Brandgefahr zu erkennen, bevor sie sich ausbreitet. (Naylor, 2004). Verwenden Sie an diesen Stellen eine Temperatursonde. Wenn die Temperaturen nahe oder über 93°C (200°F)stoppen Sie die Belüftung und entfernen Sie das Material, um einen Brand zu verhindern.

 

Wie man einen Brand im Komposthaufen löscht

 

Brechen Sie den Haufen ab und verteilen Sie das Material in dünnen Schichten (6-8 Zoll), um die Wärme freizusetzen, und tränken Sie es dann sofort mit Wasser. Einfaches Aufsprühen von Wasser funktioniert nicht - es erreicht den brennenden Kern nicht (Rynk, 2000b).

 

Referenzen

Alberta Agri-Facts. "Feuer-Kompost und organische Materie", Agdex 086-9, April 2006.

Buggeln, R. und R. Rynk. "Self-Heating in Yard Trimmings: Conditions Leading to Spontaneous Combustion," Compost Science and Utilization, (2002), Vol. 10, No. 2, p. 162-182.

Rynk, R. "Brände in Kompostieranlagen: Handhabung und Löschung von Bränden. Part II." BioCycle 41 (2000b): 58-62.

Rynk, R. "Brände in Kompostieranlagen: Causes and Conditions", BioCycle 41 (2000a): 54-57.

Naylor, L. "Fire Prevention at Composting, Mulch Facilities", BioCycle 45 (2004): 30-33 unter https://www.biocycle.net/fire-prevention-at-composting-mulch-facilities/