Es gibt immer wieder Situationen, die völlig harmlos wirken, aber tatsächlich extrem gefährlich sind. Dazu gehören Staubexplosionen. Das Phänomen ist gut bekannt und gehört zum Standardprogramm bei der Ausbildung in der Anlagen- und Sicherheitstechnik. Aber leider gehört es nicht zur Allgemeinbildung.

Und so kann es leider zu schweren Unfällen kommen, wie am Samstag in Taiwan. Auf einer Party wollte man Farbpulver mit einem Gebläse in die Zuschauer blasen. Aber das Farbpulver, wahrscheinlich gefärbtes Mehl wie beim indischen Holi-Fest, entzündete sich und fügte den Gästen schwere Verbrennungen zu. Staubexplosionen wirken vielleicht im ersten Moment wie ein Witz. Und in dem Fall ging es auch mehr um einen schnellen Brand, eine Verpuffung oder Stichflamme, die zu teilweise schweren Brandverletzungen bei über 500 Besuchern führte.

Explosionen kennt man  hauptsächlich von Schwarzpulver, Sprengstoffen, Gas oder Benzin. Staub dagegen wirkt harmlos, allenfalls ist er schlecht für die Lunge.

Aber das ändert sich, wenn man überlegt, was brennbares Gas in der Luft so gefährlich macht. Damit etwas brennen kann, muss ein brennbarer Stoff mit Luft in Berührung kommen. Nur dort wo der brennbare Stoff mit Luft in Berührung kommt, kann er brennen. Deswegen glüht Holzkohle auf dem Grill heller, wenn man dagegen bläst. Es kommt mehr Luft mit der heißen Holzkohle in Berührung und schon kann mehr Kohle in der gleichen Zeit verbrennen. Ein Gas dagegen vermischt sich sofort mit der Luft und kommt deswegen überall mit Luft in Berührung – und kann deswegen auch überall sofort verbrennen.

Und ein Staub aus einem brennbaren Material – wie zum Beispiel Mehl – ist fast das gleiche. Es ist ein fein verteiltes Material, das im Vergleich zur Masse eine sehr große Oberfläche hat. Das heißt, dass sehr viel von der Oberfläche mit Luft in Berührung kommt und potentiell verbrennen kann.

Ganz so leicht ist es aber nicht. Nur weil ein brennbares Gas mit Luft vermischt ist oder ein brennbarer Stoff mit Luft in Berührung kommt, fängt es nicht an zu verbrennen. Die Reaktion zwischen einem Gas wie Wasserstoff und der Luft passiert nur, wenn die Sauerstoff und Wasserstoff Moleküle mit ausreichend Energie aufeinander treffen. Wenn das passiert, dann reagiert Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser und es wird etwas Energie frei. Und das ist noch völlig harmlos. Die Energie aus der Reaktion von 2-3 Molekülen miteinander ist vernachlässigbar klein und wird an den Bedingungen nicht viel verändern. Sie reicht nicht, um sofort zu weiteren Reaktionen zu führen. Die Energie wird an die Luft in der Umgebung abgegeben und alles ist wieder gut.

Das ändert sich, wenn das Gas-Luft-Gemisch an einer Stelle mit einer gewissen Menge Energie aufgeheizt wird, die ausreicht, dass praktisch jede Kollision von brennbarem Gas und Sauerstoff zu einer Reaktion führt. Dann laufen in einem kleinen Raum so viele Reaktionen in so kurzer Zeit ab, dass die Energie praktisch keine Zeit mehr hat sich zu verflüchtigen. Die Reaktion hört dann erst auf, wenn der Brennstoff verbraucht ist.

Die Energie die dabei entsteht, ist nun nicht mehr vernachlässigbar klein. Sie heizt das Stoffgemisch in der Umgebung auf, und zwar so sehr, dass auch dort die Reaktion von allein, genauso schnell stattfinden kann. Der Unterschied zwischen einem Staub und einem Gas verwischt dabei sehr bald. Natürlich ist ein Gas, gerade Wasserstoff, sehr viel empfindlicher. Aber wenn in einem Staub ausreichend dichten, brennbaren Staub erst einmal an einer Stelle genug Hitze entstanden ist, dann kann die ganze Staubwolke in Brand geraten.

Wichtig ist dabei vor allem die gute Durchmischung von Staub und Luft. Deswegen ist der Staub beim Holi Festival meistens ungefährlich im allgemeinen nicht so leicht entzündlich. Er wird mit der Hand in die Luft geworfen, und der größte Teil des Staubs bleibt in Klumpen zusammen, nur zum Rand hin wird er zerstäubt. Aber wenn man den Staub, wie im Video der BBC in dem ersten Link zu sehen, mit Gebläsen in die Luft bläst, dann ist das nicht mehr der Fall.

In einem Experiment, das wir im Studium durchführen sollten, kam die Hitze übrigens von einem elektrischen Funken. Allerdings keinen kleinen Funken. Es war ein kleiner, heller Blitz, mit sehr gut hörbarem Knall. Es ist gut möglich, dass dieser Unfall ganz ähnlich durch einen Kurzschluss entstand.

Wie das ganze in einem richtig großen Experiment aussieht, kann man zum Beispiel hier sehen.

Jedenfalls gilt es für alle Vorsichtig zu sein, sobald sie es mit brennbarem Staub zu tun haben. Im Alltag meistens Mehl oder Holz, aber es können auch Kohle, Lack oder große Mengen feiner Metallstaub und vieles anderes sein.

Kommentare (9)

  1. #1 DasKleineTeilchen
    28. Juni 2015

    ohmann, da hat aber jemand wirklich mist gebaut; das waren richtig fette gebläse, wie man hier in dieser wideshot-aufnahme sieht. könnte sich auch an nem heissen scheinwerfer entzündet haben.

    • #2 wasgeht
      28. Juni 2015

      Ich kann dort niemandem einen Vorwurf machen. Nur wenige Leute wissen überhaupt, dass sich Mehlstaub auf diese Weise entzünden kann.

  2. #3 bruno
    29. Juni 2015

    nuja, da geht: https://www.youtube.com/watch?v=XWcR5nv1N8I
    die mythbusters milchpulver-explosion schon etwas eindrücklicher ab.

    und ältere semester… kennen sicher noch irgendeine mehlstaubexplosion aus der ihrer nähe… bei uns war das vor 20jahren zumindest noch bekannt, auch aus der schule, das aus feinem pulver und flammen/ funken keine guten ideen resultieren…

    • #4 wasgeht
      29. Juni 2015

      Ja, ist mir auch noch eingefallen, aber zu spät. Danke für’s verlinken des Videos. :)

  3. #5 bruno
    29. Juni 2015

    …sägemehl geht auch gut…https://www.youtube.com/watch?v=IvPL7KC1DEA

  4. #6 Tino
    29. Juni 2015

    Ich kann dort niemandem einen Vorwurf machen. Nur wenige Leute wissen überhaupt, dass sich Mehlstaub auf diese Weise entzünden kann.

    Ich weiß nicht wie es in Taiwan abläuft, aber in Europa müssen fast überall Brandschutzbestimmungen eingehalten werden, das heißt fast überall und im Besonderen bei Versammlungsstätten hat die Feuerwehr ihre Finger mit im Spiel.
    Und ich gehe davon aus, dass auch in Taiwan die Feuerwehr von der Möglichkeit einer Staubexplosion weiß und auch über die möglichen Zündquellen.
    Auf dem Video der Tagesschau gestern Abend sah man auch sehr schön die Besonderheit von Staubexplosionen im Gegensatz zu Gasexplosionen: eine kleinere Primärexplosion gefolgt von einer oder mehreren größeren Explosionen, da die Primärexplosion das abgelagerte Material aufwirbelt und dann zündet.

    Die Holi-Festivals bei denen man das Zeug mit der Hand in die Luft wirft sind daher ebenfalls sehr riskant, da eine ausreichend große Primärexplosion das restliche Material aufwirbeln kann.

    Allerdings gibt es in Deutschland mittlerweile ein Umdenken, da viele Feuerwehren und auch einige Hersteller der Pulver sich dem Thema annehmen und die Pulver untersuchen lassen und auf Basis der Ergebnisse die Zusammensetzung ändern, so dass das Material nicht mehr explosionsfähig ist.

    Es ist auch gar nicht zwingend notwendig, dass die Zündung durch einen elektrischen Funken mit hörbarem Knall zustande kommt, einige Stäube lassen sich schon durch viel harmloser aussehende Funken von Polyesterkleidung zünden oder auch Aufladung durch die Gebläse, vielleicht auch ein heißgelaufener Ventilator im Gebläse, ein heißer Scheinwerfer oder eine Zigarette.
    Vielleicht fing auch Staub der den ganzen Abend auf einem der Scheinwerfer lag an zu brennen.

    Ergo, auch die Menschen insbesondere die Feuerwehr in Taiwan konnte wissen dass so etwas möglich ist, aber selbst in Deutschland hat man das Ganze bisher unterschätzt und es war nur eine Frage der Zeit bis mal etwas passiert.
    Dass es dann direkt solche Ausmaße haben musste ist wirklich tragisch.

    • #7 wasgeht
      29. Juni 2015

      Ich muss dir recht geben, dass ich den Teil mit dem Holi Farbpulver leichtfertig formuliert habe. Es ist genauso brennbar, nur die Umstände machen Brände sehr viel weniger wahrscheinlich.

      Aber was die Entzündbarkeit durch kleine Entladungen von Polyesterkleidung o.ä. angeht, ist es zumindest aus meiner Erfahrung so, dass man damit in praktisch keinem Fall etwas erreichen kann.

      Es mag nicht zwingend notwendig sein, aber wenn man ständig extrem unwahrscheinliche Unfallszenarien in den Vordergrund rückt, dann verliert man zu leicht den Blick für wahrscheinlichere Unfälle.

      Eine Staubexplosion durch Farbstaub könnte selbst so ein Fall sein. Im Zweifelsfall wird eher darauf geachtet, ob vielleicht eine bestimmte Stufe 3 Zentimeter zu hoch ist, als auf Gefahren wie Staubexplosionen.

      Weniger warnen ist meistens effektiver, als mehr warnen. Denn man kann immer nur eine sehr begrenzte Zahl von Warnungen im Auge behalten.

  5. #8 Tino
    29. Juni 2015

    @wasgeht

    Da kann ich dir leider nicht recht geben. Aber das mag an verschiedenen Einschätzungen von”Risiko liegen.
    Ja zu viele Warnungen helfen nicht, aber relativ (nicht vollkommen) unwahrscheinliche Szenarien mit großem Schadensausmaß sollte man nie vernachlässigen.

    Vor allem wenn die Lösung wie im Falle der Farbpulver eine so einfache ist. Da ist nicht einmal eine Warnung nötig, es reicht – wie in tausenden Fällen anderer Produkte – die Bestandteile vorzugeben. Mineralisch und fertig.

    PS: ich empfinde es eh als sehr unpassend Mais- oder Reismehl für solche Aktionen zu verschwenden. Aber das ist wieder ein anderes Thema…

  6. #9 DasKleineTeilchen
    29. Juni 2015

    @frank:

    “Ich kann dort niemandem einen Vorwurf machen.”

    kann man eben doch; das war veranstaltungstechnik für konzerte, und in der branche wird zb für die pyrotechnik schon ewig auf Bärlappsporenpulver zurückgegriffen, auch in asien. die hätten also zumindestens anehmen müssen, daß feinzerstäubtes mehl zum echten problem werden kann.