Selbstentzündung

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Brandgefahren in der Landwirtschaft
Ein Misthaufen der von selbst (Selbstentzündung] in Brand geriet. Die Brandbekämpfung führte die FW Wiesbaden-Igstadt durch.
Foto: FW Wiesbaden-Igstadt
gepflegtes Holz (mit Öl oder Wachs) ist nicht nur etwas für das Auge, sondern auch etwas für die Haltbarkeit.
Aber Leinöl neigt zur Selbstentzündung, wenn es auf einer großen Oberfläche verteilt ist.
Foto: Rainer Schwarz
durch Selbstentzündung von frisch gemähten Gras kam es in den Mittagsstunden zum Flächenbrand auf einem Gartengrundstück.
Foto: Feuerwehr Schleusingen
Selbstentzündungsgefahr in der Gebrauchsanleitung vermerkt
Fotos: Rainer Schwarz
wie auch hier
siehe Bedienungsanleitung bei diesem Hartöl


deutsch:
Eine Selbstentzündung (SEZ) ist eine auf eine Selbsterwärmung folgende Zündung ohne Energiezufuhr von außen, bei der die Zündenergie ausschließlich durch die bei niedrigen Umgebungstemperaturen (atmosphärische Bedingungen im Temperaturfeld) in dem betrachteten Stoffsystem ablaufenden exothermen, chemischen, biologischen oder physikalischen Prozessen erzeugt wird.
Quelle: Schildhauer, P.: "Selbstentzündung ungesättigter Pflanzenöle auf saugfähigen Trägerstoffen; erschienen in der Reihe Wuppertaler Berichte zum Brand- und Explosionsschutz, Bd. 1, VdS-Verlag, Köln 2001


Rasenschnitt entzündete sich in einer Biotonne
Bielefeld: Am 03.07.2010, um 12.20 Uhr, entdeckte die Mieterin eines Einfamilienhauses an der Straße "Am Bredenbusch" schwarzen Rauch und alarmierte die Feuerwehr. Eine an der Hauswand abgestellte Biotonne hatte Feuer gefangen. Vermutlich hatte sich, aufgrund des heißen Sommerwetters (36° Grad Celsius), in der Tonne befindlicher Rasenschnitt selbst entzündet. Durch die schnelle Brandentdeckung könnte ein Übergreifen des Feuers auf das Wohnhaus verhindert werden.
Es entstand ein Sachschaden in Höhe von ca. 5000,- Euro. Personen wurden nicht verletzt. (MKu.)



Wenn Jemand mit dem Begriff der Selbstentzündung zu tun hat, wird es den meisten Leuten wie ein Buch mit sieben Siegeln vorkommen. Wurde ein Brand beispielsweise absichtlich mittels Feuerzeug oder fahrlässig mit einem Schweißbrenner verursacht, kann sich Jeder etwas darunter vorstellen. Wenn sich aber ein Stoff oder eine Flüssigkeit von selbst entzündet, ist es für die Allgemeinheit meist schwer vorstellbar, wie das von statten gehen kann. Wer in der Landwirtschaft tätig ist oder einen Garten hat, der hat sicherlich schon einmal festgestellt, dass frisch gemähtes Gras, welches auf einem Haufen liegt, nach einiger Zeit ziemlich warm, ja sogar heiß wird. Das sind bereits Selbsterwärmungsprozesse, ohne Zutun eines „Brandstifters“. Die Übeltäter sind in diesem Fall Mikroorganismen und es können Temperaturen von 50 - 60°C erreicht werden.

Selbstentzündungsprozesse sind im polizeilichen Alltag in der Brandursachensachbearbeitung nicht so oft vertreten, sollten einem Brandursachenermittler jedoch nicht fremd sein.
Es kann aber durchaus desöfteren vorkommen, dass sich bestimmte Materialien oder Lagergüter von selbst erwärmen oder erhitzen. Längst nicht immer muss es hierbei zu einem Brand kommen. Die Einflussfaktoren sind sehr vielfältig. Wenn in so einem brennbaren System (brennbarer Stoff und Oxidationsmittel), wie z. B. eine Miete aus Heuballen, Wärme entsteht und eine ausreichende Belüftung besteht, passiert nichts.

Als Faustregel kann gelten: Wenn mehr Wärme abgeführt werden kann, wie produziert wird, kommt es zu keinem Brand.

Selbsterwärmungen sind komplizierte und komplexe chemische Prozesse. Wer sich hiermit näher beschäftigen möchte, kann sich in diverser Fachliteratur oder Publikationen kundig machen, so z. B. von Peter Schildhauer oder auch Literatur vom Autor dieses Artikels.

Selbstentzündung von Holz
Diese beginnt tatsächlich erst bei Temperaturen von 130-150 °C. Treten dann noch die Bedingungen eines Wärmestaus hinzu, entzündet sich das Holz. Da die Selbsterwärmung unterhalb des Zündpunktes beginnt, muss das Holz zu den Stoffen gezählt werden, welches selbstentzündlich ist.
Bei einer Dauerbelastung von über 80 °C setzt bereits ein Zersetzungsprozess ein, bei dem Holzkohle entsteht. Während der fortlaufenden Zersetzung bei weiterer Temperaturerhöhung nimmt der Gehalt an Kohlenstoff zu und die Wasserstoff- und Sauerstoffkonzentration nehmen ab. Zwangsläufig erhöht sich die Porosität des Holzes. Die Holzoberfläche, die mit dem Luft-O2 in Berührung kommen kann, vergrößert sich. Der Porenraum des Holzes liegt jetzt etwa bei 80 %. Im Temperaturbereich 230 - 270 °C setzt die Bildung der Holzkohle ein, welche Gase problemlos adsorbieren kann und dadurch leicht oxidierbar ist. Unter diesen Voraussetzungen kann es zu spontanen Temperaturerhöhungen kommen, die eine Selbstentzündung nach sich zieht.
Holz kann sich auch durch mikrobiologische Vorgänge von selbst entzünden, wie bei feuchten Sägespänen. Diese Vorgänge laufen ähnlich ab, wie bei Heu und Stroh, denn durch vorhandene Feuchtigkeit finden die Mikroben günstige Lebensbedingungen vor. Durch die Lebenstätigkeit der Mikroorganismen wird Wärme entwickelt, die die Sägespäne auf ca. 60 - 70 °C erhitzen kann. Der weitere Verlauf der Erwärmung bis hin zur Entzündung der Späne bzw. des Holzes ist dem bei anderen pflanzlichen Produkten ähnlich. Verunreinigungen (z.B. Pflegeöle) im Holzmaterial können zu einer katalytischen Wirkung führen.
Die geschilderten Prozesse können sich über sehr lange Zeiträume (Monate bis Jahre) hinziehen, je nachdem ob und mit welcher Konzentration Sauerstoff hinzutreten kann. Bei in Schornsteinen versteckten Balken (durch falsche Konstruktion) kann es sehr lange dauern, bis der Balken so weit verkohlt ist, bis eine „freie Stelle“ erreicht wird. Tritt jetzt genügend Sauerstoff hinzu, kann die Brandentwicklung mit zunehmender Geschwindigkeit voranschreiten. Der vorige Schwelbrand kann außerhalb der Heizsaison wieder verlöschen. Wenn wieder geheizt wird, kann der Prozess von neuem beginnen. Unter Umständen wird dieser ungewollte Schwelbrand nicht wahrgenommen, da dieser erstens baulich verdeckt ist und die Schwelgase zweitens über den Schornstein abziehen können.

Selbstentzündung von Getreide; Fotos: Thomas Schulz, Magdeburg
Es kam zu einer Selbstentzündung durch einen biologischen Prozess im Inneren des Getreides.
Mehrere Hundert Tonnen Getreide mussten aus der Lagerhalle gebracht werden.



Selbstentzündung von Heu

Der Prozess einer Heuselbstentzündung, der sich in wenigen Wochen entwickelt, kann vereinfacht wie folgt dargestellt werden:
- wenn das Heu eine Feuchte von über 17 % aufweist, enthält es Mikroorganismen, die Wärme produzieren
- wenn die produzierte Wärme nicht ausreichend abgeführt werden kann, verstärkt sich dieser Prozess über mehrere Stufen
- andere Mikroorganismen werden aktiv, während die vorigen absterben; es wird weiter Wärme produziert, die die chemische Struktur des Heu’s verändert
- die Wärmeentwicklung reicht soweit, dass Selbstentzündungstemperaturen des schon veränderten Heu’s (poröse Holzkohle) erreicht werden
- bei nicht erfolgten Gegenmaßnahmen und Luftzutritt erfolgt die meist schlagartige Zündung des Lagergutes

Es ist nicht immer Brandstiftung. Heuselbstentzündung - Fotos: Feuerwehr Ostseel




Selbstentzündung von Recyclingmaterial
Auf Grund einer Häufung von Bränden in Recyclinganlagen, Wertstoffhöfen und Deponien, gab es in einigen Bundesländern Bestrebungen diese Vorkommnisse näher zu untersuchen. Aus dem Resultat dieser Untersuchungen kann geschlussfolgert werden, dass Selbstentzündungsprozesse hier nicht ausgeschlossen sind. In der Regel finden sich auch keine tatsächlichen Anhaltspunkte für vorsätzliche Handlungen. Meistens sind solche Deponien auch umzäunt und bewacht. Der genaue Hergang dieser Prozesse ist noch nicht hinreichend erforscht. Es können sowohl biologische, aber auch chemische Prozesse, wie oben schon beschrieben, die entscheidende Rolle spielen. Beim Recyceln von Hausmüll ist eine riesige Palette verschiedenster Stoffe vorhanden.
Lebensmittelverunreinigungen können Mikroorganismen Nährboden geben oder aber auch Reaktionen mit Sauerstoff hervorrufen. In beiden Fällen wird hier Wärme in unterschiedlicher Quantität freigesetzt.

Selbstentzündung von Chemikalien
In einer weiteren Gruppe, in der die Selbstentzündung erläutert werden soll, geht es allgemein um Chemikalien. Im Jahre 2017 waren 135 Millionen Chemikalien, Stoffe, Gemische usw. registriert, von denen eine Unmenge unter bestimmten Voraussetzungen und Konstellationen Wärme produziert. Es würde den Rahmen dieser Abhandlung sprengen, wenn auch nur annähernd auf alle Reaktionen eingegangen würde.
Es werden grundsätzlich drei verschiedene Reaktionsgruppen unterschieden, während es auch zu Überschneidungen kommen kann:
1. Stoffe, die bei der Berührung mit Luft Wärme entwickeln oder sich selbst entzünden,
2. Stoffe, die bei der Einwirkung von Wasser Wärme entwickeln oder sich selbst entzünden,
3. Stoffe, die durch gegenseitige Vermischung Wärme produzieren oder sich selbst entzünden

1. Gruppe:
Die Stoffe, welche dieser Gruppe zugeordnet werden können, werden vom Luftsauerstoff heftig oxidiert, wobei eine bestimmte Wärmemenge entwickelt wird. Dieser Prozess kann bis zur Selbstentzündung führen. Unter den Metallen gibt es einige, die mit dem Sauerstoff so exorbitant reagieren, dass in kürzester Zeit an der Luft eine spontane Entzündung erfolgt und die Verbrennung unter Feuererscheinung abläuft. Die meisten Metalle sind nur in Pulverform selbstentzündlich, außer Rubidium und Cäsium.
2. Gruppe:
Viele Chemikalien reagieren beim Kontakt mit Feuchtigkeit oder Wasser (H2O) unter Abgabe von Wärme. Von besonderem Interesse sollen hier die Stoffe sein, welche mit Wasser besonders heftig reagieren, sodass es zu Entzündungen kommt. Zu diesen zählen u. a. Natrium, Rubidium, Kalium, Cäsium und deren Karbide und Hydride.
3. Gruppe:
Zur 3. Gruppe gehören Oxidationsmittel aller Aggregatzustände wie z. B. Sauerstoff unter Druckeinwirkung, Chlor, Brom, Fluor, Salpetersäure, Bleioxid, Natrium- und Bariumperoxid, Kaliumpermanganat, Nitrate und Chlorate. Die angeführten Oxidationsmittel sind in der Lage, die meisten organischen Stoffe bei Kontakt oder Vermischung zur Entzündung zu bringen.
Einige dieser Gemische können allerdings nur durch Zugabe von Schwefel- oder Salpetersäure oder durch Schlag, Stoß oder geringe Wärmezufuhr entzündet werden.
In der Chemie sind noch weitere starke Oxidationsmittel wie die Halogene (Fluor, Chlor, Brom und Jod) bekannt, welche mit den unterschiedlichsten Stoffen sehr heftig reagieren. Bei diesen Reaktionen wird wiederum so viel Wärme entwickelt, dass es zur Entzündung des jeweiligen Stoffes kommt.
Beim Einwirken einer starken Lichtquelle entzünden sich Gemische von Azetylen, Wasserstoff, Methan und Äthylen mit Chlor. Die Metalle Kalium, Natrium, Eisen¬watte, Zink, Magnesium, Aluminiumdraht und weitere Metalle sind im Chlor, Brom oder Fluor nach einer geringen Erwärmung selbstentzündlich.


Wie kann man Brände durch Selbstentzündungen vermeiden?
1. bei größeren Lagermengen bestimmter Materialien Lagerbedingungen anpassen
2. Temperaturüberwachung
3. Sauerstoffreduzierung
4. ausreichende Belüftung
5. technische Regeln (branchenabhängig) und Gebrauchsanleitungen beachten
6. sauerstoffführende Armaturen frei von Ölen und Fetten halten
7. Putzlappen mit Leinöl nur in Metallbehälter aufbewahren oder eben auf einem nicht brennbaren Boden ausbreiten


Fotos: Rainer Schwarz





siehe auch:





siehe auch Artikel:



Die in diversen Publikationen gelegentlich angeführte spontane menschliche Selbstentzündung (auch engl. SHC-spontaneous human combustion) ist nicht nur schlechthin unwissenschaftlich, sondern ein derartiger Reaktionsablauf existiert ganz einfach nicht.




english:
Self-ignition (SEZ) is ignition that follows self-heating without any external energy supply, in which the ignition energy is generated exclusively by the exothermic, chemical, biological or physical processes taking place in the material system under consideration at low ambient temperatures (atmospheric conditions in the temperature field). Source: Schildhauer, P.: "Self-ignition of unsaturated vegetable oils on absorbent carriers; published in the Wuppertal Reports on Fire and Explosion Protection series, Vol. 1, VdS-Verlag, Cologne 2001
When someone deals with the concept of spontaneous combustion, it will seem like a closed book to most people. For example, if a fire was caused intentionally with a lighter or negligently with a welding torch, everyone can imagine what that means. However, if a substance or liquid ignites by itself, it is usually difficult for the general public to imagine how this can happen. Anyone who works in agriculture or has a garden has certainly noticed that freshly mown grass lying in a heap gets quite warm, even hot, after a while. These are already self-heating processes without the intervention of an "arsonist". In this case, the culprits are microorganisms and temperatures of 50 - 60°C can be reached. Self-ignition processes are not so common in everyday police work when dealing with the cause of a fire, but they should not be alien to a fire investigator. However, it can often happen that certain materials or stored goods warm up or heat up by themselves. It doesn't always have to be a fire. The influencing factors are very diverse. If in such a combustible system (combustible matter and oxidizer) as e.g. B. a heap of hay bales, heat is generated and there is sufficient ventilation, nothing happens. As a rule of thumb, if more heat can be dissipated than is produced, there will be no fire. Self-heating is an intricate and complex chemical process. Anyone who would like to deal with this in more detail can find out more from various specialist literature or publications, e.g. B. by Peter Schildhauer or literature from the author of this article. Self-ignition of wood The self-heating of wood actually only starts at temperatures of 130-150 °C. If the conditions of a heat build-up then occur, the wood will ignite. Since self-heating begins below the ignition point, wood must be counted among the substances that are self-igniting. At a constant load of more than 80 °C, a decomposition process starts, which produces charcoal. As the decomposition proceeds as the temperature increases, the carbon content increases and the hydrogen and oxygen concentrations decrease. Inevitably, the porosity of the wood increases. The wood surface that can come into contact with the air O2 increases. The pore space of the wood is now around 80%. In the temperature range of 230 - 270 °C, the formation of charcoal begins, which can easily adsorb gases and is therefore easily oxidized. Under these conditions, there can be spontaneous increases in temperature that result in self-ignition. Wood can also self-ignite due to microbiological processes, such as damp sawdust. These processes are similar to hay and straw, because the microbes find favorable living conditions due to the moisture present. The life activity of the microorganisms generates heat that can heat up the sawdust to approx. 60 - 70 °C. The further course of the heating up to the ignition of the chips or the wood is similar to that of other vegetable products. Impurities (e.g. care oils) in the wood material can lead to a catalytic effect. The processes described can last for very long periods of time (months to years), depending on whether and at what concentration oxygen can enter. In the case of beams hidden in chimneys (due to incorrect construction), it can take a very long time for the beam to char to the point where a “vacant spot” is reached. If enough oxygen is added now, the fire can develop at an increasing rate. The previous smoldering fire can go out again outside the heating season. When it is heated again, the process can start again. Under certain circumstances, this unwanted smoldering fire is not noticed, firstly because it is structurally covered and secondly because the smoldering gases can escape through the chimney.
Spontaneous combustion of hay The process of hay self-ignition, which develops in a few weeks, can be simplified as follows:

  • if the hay has a moisture content of more than 17%, it contains microorganisms that produce heat
  • if the heat produced cannot be dissipated sufficiently, this process intensifies over several stages - other microorganisms become active while the previous ones die; heat is still produced, which changes the chemical structure of the hay
  • the heat development reaches so far that self-ignition temperatures of the already modified hay (porous charcoal) are reached
  • If countermeasures are not taken and air ingress occurs, the stored goods usually ignite suddenly


Spontaneous combustion of recycling material
Due to an increase in fires in recycling plants, recycling centers and landfills, there were efforts in some federal states to investigate these incidents more closely. From the result of these investigations it can be concluded that self-ignition processes cannot be ruled out here. As a rule, there are also no actual indications of intentional acts. Most of these landfills are also fenced and guarded. The exact course of these processes has not yet been adequately researched. Both biological and chemical processes, as already described above, can play the decisive role. When it comes to recycling household waste, there is a huge range of different substances. Food contamination can give microorganisms a breeding ground or also cause reactions with oxygen. In both cases heat is released here in different quantities. Spontaneous combustion of chemicals Another group to discuss spontaneous combustion is about chemicals in general. In 2017, 135 million chemicals, substances, mixtures, etc. were registered, a vast number of which produce heat under certain conditions and constellations. It would go beyond the scope of this paper to go into all of the reactions. There are basically three different reaction groups, while there can also be overlaps:
1. Substances which develop heat or ignite spontaneously when they come into contact with air,

2. Substances which generate heat or ignite spontaneously when exposed to water, 3. Substances which, by mixing together, produce heat or ignite spontaneously
1st group: The substances that can be assigned to this group are violently oxidized by the oxygen in the air, with a certain amount of heat being developed. This process can lead to self-ignition. Among the metals there are some that react so exorbitantly with oxygen that spontaneous ignition occurs in the air in a very short time and combustion takes place with the appearance of fire. Most metals are only self-igniting in powder form, except rubidium and cesium.
2nd group: Many chemicals react with heat when they come into contact with moisture or water (H2O). Substances that react particularly violently with water, causing inflammation, should be of particular interest here. These include Sodium, rubidium, potassium, cesium and their carbides and hydrides.

3rd group: The 3rd group includes oxidizing agents of all states of aggregation, e.g. B. Oxygen under pressure, chlorine, bromine, fluorine, nitric acid, lead oxide, sodium and barium peroxide, potassium permanganate, nitrates and chlorates. The oxidizing agents listed are capable of igniting most organic materials on contact or mixing. However, some of these mixtures can only be ignited by the addition of sulfuric or nitric acid or by impact, shock or a small amount of heat. In chemistry, other strong oxidizing agents such as halogens (fluorine, chlorine, bromine and iodine) are known, which react violently with a wide variety of substances. In these reactions, in turn, so much heat is generated that the substance in question ignites. Mixtures of acetylene, hydrogen, methane and ethylene with chlorine ignite on exposure to a strong light source. The metals potassium, sodium, iron wool, zinc, magnesium, aluminum wire and other metals are self-igniting in chlorine, bromine or fluorine after slight heating.
How can you avoid fires caused by spontaneous combustion?

  • 1. Adjust storage conditions for larger quantities of certain materials
  • 2. Temperature monitoring
  • 3. Oxygen reduction
  • 4. adequate ventilation
  • 5. Observe technical rules (industry-specific) and instructions for use
  • 6. Keep oxygen-carrying fittings free from oil and grease
  • 7. Keep cleaning rags with linseed oil only in metal containers or spread them out on a non-combustible floor



Autor: Ing. Jörg Cicha

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