Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Die Grafik zeigt eine mögliche Zusammensetzung für graues EPS. Weißes EPS enthält kein Graphit, dafür einen höheren EPS-Anteil.

Kunststoff-Matrix (EPS)

Die Rohstoffe für die zugrundeliegende Kunststoffmatrix (= Polystyrolgranulat) werden in einem eigenen Datenblatt unter Grundstoffe / Polystyrol beschrieben.
EPS-Kunststoffschäume beinhalten Luft in einer Vielzahl kleiner Poren. Die Luft ist das eigentliche Dämmmedium. Der fertige EPS-Dämmstoff besteht zu rund 98 Volumen-% aus Luft. Die Funktion der Kusnststoffmatrix besteht darin, die Poren zu bilden und dem Dämmstoff genügend Festigkeit für die bautechnischen Anforderungen zu verleihen.

Flammschutzmittel

Da reines EPS gut brennbar ist, muss es für den Einsatz am Bau mit einem Flammhemmer versehen werden. Als Flammschutzmittel wurde bisher meistens rund 1 Massen-% HBCD (Hexabromcyclododekan) beigesetzt.
Hexabromcyclododecan (HBCD) erfüllt die Kriterien für persistente (in der Umwelt nicht leicht abbaubare), bioakkumulierende (sich in Organismen anreichernde) und toxische (giftig für Mensch, Ökosysteme oder Organismen) Stoffe (PBT-Stoffe) der neuen europäischen Chemikalienverordnung REACH. 
Für das Flammschutzmittel  gilt seit Frühjahr 2016 in der EU ein weitgehendes Handels- und Verwendungsverbot. HBCD war lange das wirtschaftlich wichtigste Flammschutzmittel für Polystyrol-Dämmstoffe (über 90 % der HBCD-Produktion werden in Dämmstoffen eingesetzt.) – entsprechend gibt es für Dämmstoffe aus expandiertem Polystyrol (EPS) noch veschiedene Übergangsregeln (längstens bis Februar 2018). Für Dämmstoffe aus extrudiertem Polystyrol (XPS) mit HBCD gelten keine Übergangsregeln mehr. Sie dürfen seit dem 22. Juni 2016 nicht mehr in Verkehr gebracht und verwendet werden.
Das weltweite Aus war 2013 eingeleitet worden, als HBCD unter der internationalen Stockholm-Konvention als in der Umwelt schwer abbaubarer organischer Schadstoff (POP) identifiziert wurde. Das Verbot wird zurzeit von allen an der Konvention beteiligten Staaten stufenweise eingeführt. Nachdem es aufgrund der Einstufung als gefährlicher Abfall ab Oktober 2016 in Deutschland zu Entsorgungsengpässen kam, wurde dies mit Verordnung der Bundesregierung ab 01.08.2017 geändert.
Das Umweltbundesamt hat in einem Hintergrundpapier, das regelmäßig aktualisiert wird, zusammengestellt, warum der Stoff nicht mehr verwendet werden soll, welche Verbote in der Europäischen Union (EU) bereits ab März 2016 gelten und wo es noch Übergangsfristen gibt. Es wird erläutert, welche Alternativen vorliegen und wie HBCD-haltige Dämmstoffe aktuell zu entsorgen sind.

Download: Hintergrundpapier - Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Hexabromcyclododecan (HBCD) / Umweltbundesamt

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Zur Gewinnung der Rohstoffe der Kunststoff-Matrix siehe auch Grundstoff Polystyrol.
Die Herstellung von EPS erfolgt aus Polystyrolgranulat, einem Erdölprodukt, das an die verarbeitenden Betriebe geliefert wird. Die ökologischen Folgen der Gewinnung von fossilen Rohstoffen sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben.

Verfügbarkeit

Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von Polystyrol und anderen Kunststoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe zur Herstellung von Polystyrol auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Rückstände aus der Dämmstoffproduktion (aus Blockbesäumung, Zuschnitten usw.) werden zerkleinert mit vorgeschäumter Neuware vermischt und dem weiteren Produktionsablauf wieder zurückgeführt. Der Recyklat-Anteil wird durch die Anforderungen an das Neuprodukt begrenzt. Hochwertige Produkte können bis zu 5% Rezyklat enthalten, für geringere Anforderungen sind Rezyklat-Anteile bis nahezu 100% möglich.
Die Wiederverwertung von EPS-Abfällen ab Baustelle als Rohstoff für die Dämmstoffherstellung ist möglich und wird beispielsweise in der Schweiz praktiziert.

Radioaktivität

Für Dämmstoffe aus Kunststoffen besteht keine Gefahr der Kontamination mit radioaktiven Stoffen.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Die EPS-Produktion ist mit geringem Flächenverbrauch für die Erdölgewinnung und die Raffineriestandorte verbunden, allerdings können die Flächen zerstörter Naturräume durch Tankerunfälle beträchtlich sein.

Herstellung

Prozesskette

Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess von EPS-Dämmstoffen wird hier soweit dargestellt, als er für das Produkt spezifisch ist. Für die Herstellung von Styrol sei auf das Datenblatt für Polystyrol verwiesen.

Der erste Teil der Produktion erfolgt bei weltweit nur wenigen großen Herstellern. Aus Styrol, Pentan und im Falle von grauem EPS Graphit oder Ruß werden in der Perlpolymerisation EPS-Perlen hergestellt. Die Perlpolymerisation basiert auf einer Suspension des Styrols in Wasser, wobei sich die Polystyrolkugeln als schwimmende "Kunststoffbläschen" ausbilden, die bereits Pentan und evtl. Graphit oder Ruß enthalten. Die Suspension muss durch Hilfsstoffe erhalten werden, die zu geringen Verunreinigungen der Polystyrolkugeln führen. Die Oberflächen der expandierbaren Polystyrolkugeln werden in der Nachbehandlung mit Ammonium- oder Sulfoniumsalzen beschichtet, damit sie sich nicht statisch aufladen. Die Verklumpung der Perlen wird durch aufbringen von Silikaten oder metallischen Salzen von Fettsäuren verhindert. Diese Additive verbleiben im nun fertigen expandierbaren Polystyrol-Granulat.

Das expandierbare Polystyrol-Granulat wird für den zweiten Teil der Produktion an zahlreiche größere und kleinere Produktionsbetriebe vertrieben. Diese expandieren das Polystyrolgranulat durch Erhitzung mit Heißdampf auf über 100 °C. Das Granulat expandiert um bis den Faktor 50. Dabei entweicht das Pentan größtenteils aus den Perlen. Das expandierte Granulat wird zuerst zwischengelagert, bevor es in einem weiteren Produktionsschritt erneut mit Heißdampf auf über 100 °C erhitzt wird. Dies geschieht in den meisten Fällen in Blockformen, wodurch die Perlen zu Blöcken verschmelzen, die dann zu EPS-Platten geschnitten werden können.

Umweltindikatoren / Herstellung

Energieaufwand

Der Energieaufwand für die Herstellung von Dämmstoffen aus EPS stammt fast vollständig aus der Herstellung des EPS-Granulates. Die Plattenherstellung mit Aufschäumen des Granulates und Pressen der Platten trägt nur einen geringen Teil zum gesamten Energieaufwand bei.

Der wichtigste Einflussfaktor zur Reduktion des Energieaufwands stellt der Einsatz von rezykliertem EPS aus gebrauchten Dämmstoffen dar.

Graue Energie

In Ökobau.dat finden sich Ökobilanzdaten zu EPS-Dämmstoffen. Die Daten stammen aus den EPD des "Industrieverbands Hartschaum e.V." aus dem Jahre 2012. In untenstehender Tabelle ist der nicht-erneuerbare Primärenergieverbrauch in der Herstellung pro Kilogramm weißes, graues und intensiv geschäumtes EPS wiedergegeben. Die Energieverbräuche unterschieden sich für die EPS-Varianten kaum.

Für eine Aussenwand, die mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) gedämmt wurde, ist ein Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) von 0.2 heute Stand der Technik. Unter Berücksichtigung einer 20cm dicken Betonwand sowie des benötigten Klebers kann für EPS-Dämmstoffe die benötigte Dicke berechnet werden. Mit dieser Angabe sowie der Rohdichte des Dämmstoffs kann dann die graue Energie pro Quadratmeter Dämmstoff berechnet werden. Aus untenstehender Tabelle ist ersichtlich, dass EPS grau aufgrund seiner besseren Dämmeigenschaften (tiefere Wärmeleitfähigkeit) bei gleicher Dämmleistung die niedrigste Herstellungsenergie benötigt. Sämtliche Dämmstoffdaten wurden den Datensätzen in Ökobau.dat entnommen.

Charakteristische Emissionen

Im Reiter zu → Polystyrol sind Emissionsdasten für die Herstellung von EPS-Granulat ausgewiesen. Diese Angaben beziehen sich auf das Kunststoffgranulat, wie es zu den Dämmstoffherstellern gelangt. In der Granulatproduktion treten nach Herstellerangaben nur geringe Styrolemissionen auf (0.005 Gramm pro kg EPS-Granulat). Bereits in der Granulatherstellung wird auch der Flammhemmer beigefügt. Dies ist bis heute meistens HBCD. Die EU schätzt in ihrer Risikoanalyse zu HBCD die Anlagen zur Formulierung expandierten und extrudierten Polystyrols las kritische Punktquellen für HBCD-Emissionen in die lokale Umwelt ein.

Das Granulat wird beim Dämmstoffhersteller geschäumt. Dabei tritt das Pentan aus dem Granulat aus. Diese Emissionen können durch geeignete Anlagen teilweise zurück gehalten werden. Fortschrittliche Hersteller nutzen das so gewonnene Pentan zur Energiegewinnung.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung von EPS-Dämmstoffen sind die Arbeiter vor den Pentanemissionen zu schützen. Dies geschieht durch ausreichende Frischluftzufuhr. Beim Sägen der EPS-Blöcke kann Staub entstehen vor dem die Arbeiter durch Quellenabsaugung oder Tragen von Staubmasken zu schützen sind.

Maßnahmen Umweltschutz

Die Produktion der EPS-Dämmstoffe aus dem Granulat erfordert keine Massnahmen zum Umweltschutz. Fortschrittliche Hersteller gewinnen jedoch das Pentan aus der Abluft zurück und verwenden es zur Energiegewinnung.

Quellen

Europäische Union (2008) RISK ASSESSMENT Hexabromocyclododecane, Final Report, Office for Official Publications of the European Communities, May 2008
Ecoprofile EPS, Platics Europe

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

EPS kann an der Baustelle mit normalen Schneidwerkzeugen einfach zugeschnitten werden.
Durch lange einwirkende UV-Strahlung (mehrere Wochen oder Monate) vergilbt und versprödet die Oberfläche von EPS. Deshalb sollten die geplanten Deckschichten kurzfristig aufgebracht werden.
Dämmstoffe aus EPS sind nicht beständig gegen Lösemittel und Benzine, was beim Aufbringen einer Beschichtung oder beim Kleben unbedingt beachtet werden muss.

EPS ist nicht wasserabweisend und sollte deshalb nicht lange nasser Witterung ausgesetzt sein. Der Einbau nasser Dämmplatten kann insbesondere im Falle von verputzten Wärmedämmverbundsystemen zu eine Verminderung der Dämmleistung führen.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Dämmstoffe aus EPS werden auf der Baustelle höchstens mechanisch bearbeitet. Vor dem entstehenden Staub sind die Arbeitnehmer mittels Staubmasken zu schützen. Eine weitere Gefährdung entsteht beim Schneiden mit Heißdraht. Dabei kann gesundheitsgefährdendes Styrol als Monomer entstehen. Konzentration und Expositionsdauer sind jedoch i.d.R. sehr gering.

AGW-Werte

Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) existieren für:
- Styrol
- Staub

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Untersuchungen zeigen, dass unmittelbar nach der Herstellung Ethylbenzol und Styrol aus Polystyrol-Produkten in geringen Mengen ausgasen können. Diese Emissionen nehmen jedoch innerhalb weniger Tage stark ab.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Belastungen der Innenraumluft durch eingebaute EPS-Dämmstoffe sind nach heutigem Kenntnisstand nicht zu erwarten.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Gefährdungen für Wasser, Luft und Boden aus eingebauten EPS-Dämmstoffen sind nach heutigem Kenntnisstand nicht zu erwarten. Eine Untersuchung über die Langzeit-Bewährung der für Polystyrol-Hartschaumdämmstoffe beim Einbau nachgewiesenen Baustoffklasse hat ergeben, dass i.d.R. auch in sehr großen Zeiträumen (mind. 100 Jahre) eine Alterung des enthaltenen Flammschutzmittel (FSM) - Systems nicht erfolgt und keine nennenswerte Auswanderung (Migration) der üblichen Flammschutzmittel zu erwarten ist. 
EPS enthält keine fluorierten Kohlenwasserstoffe (HFKW). Das Treibmittel Pentan entweicht zum Großteil bei der Herstellung.

Siehe auch Polystyrol

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Im Brandfall können Sich durch das enthaltende HBCD polybromierte Dioxine und Furane bilden.

Wassereinwirkung

EPS-Dämmstoffe sind nur in der intensiv geschäumten Variante feuchteresistent. Weißes und graues EPS sind vor Feuchteeinwirkung zu schützen. Bei anhaltender Wassereinwirkung durchnässt der Dämmstoff und verliert seine Wärmedämmende Wirkung weitgehend. Als organisches Material bietet feuchtes EPS zudem Pilzen und Bakterien eine gute Nahrungsgrundlage, weshalb ein mikrobiologischer Befall des feuchten EPS auftreten kann.

Beständigkeit Nutzungszustand

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.

→ Datenbank als PDF

Instandhaltung

Wesentlich ist der Schutz der Dämmung vor Feuchte. Risse  oder Fehlstellen in einem Wärmedämmverbundsystem sind umgehend zu reparieren.

Quellen

Bromierte Flammschutzmittel – Schutzengel mit schlechten Eigenschaften?; Presseinformation 020/2008; Umweltbundesamt; Berlin; 2008 (Download)

Nachnutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Mit dem Rückbau sind keine speziellen gesundheitlichen Risiken oder Umweltrisiken verbunden.

Wiederverwendung

Bei zerstörungsfreiem Ausbau ist eine Wiederverwendung gebrauchter unverschmutzter Dämmstoffe aus EPS als Dämmstoff theoretisch möglich.

Heute wird EPS in der Fassade meist in Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) eingesetzt. Dabei wird das EPS mauerseitig verklebt und putzseitig mit einer Armierungsschicht bestehen aus einem Glasfasergewebe und einem Klebemörtel versehen. Als Folge davon lässt sich das EPS im Rückbau nur noch mangelhaft von diesen Schichten trennen. Eine Wiederverwendung der EPS-Dämmplatten aus WDVS ist gänzlich ausgeschlossen und eine stoffliche Verwertung stark erschwert.

Stoffliche Verwertung

Eine stoffliche Verwertung gebrauchter Dämmstoffe aus EPS zu neuen Dämmplatten ist technisch im Prinzip möglich. In der Schweiz besteht ein flächendeckendes EPS-Recyclingsystem des EPS-Verbandes Schweiz, das sortenreine EPS-Abfälle von Unternehmen und über teilnehmende kommunale Sammelhöfe auch von Privaten zurück nimmt.

Aus den heute häufig zur Fassadendämmung erstellten WDVS kann jedoch höchstens ein Teil des  EPS sortenrein zurück gewonnen werden.

Erst im akademischen Umfeld wurden Lösungen zur Rückgewinnung des reinen Polymers aus EPS-Abfällen erprobt. Insbesondere das Fraunhofer-Institut verfolgt ein Projekt  bisher bis zur Pilotanlage, die seit Ende 2012 in Betrieb ist. Wie bei allen Recyclingansätzen, die aus gebrauchten Kunststoffen Vorprodukte herstellen, ist die Energiebilanz kritisch. Das Recycling lohnt sich aus energetischer Sicht nur, falls der Energieverbrauch des Recyclings nicht höher liegt als der Energieverbrauch der Herstellung aus dem Rohstoff minus der aus thermischer Verwertung des Altstoffs gewonnenen Energie. Die unten stehende Grafik illustriert diesen Zusammenhang.

Energetische Verwertung

Ist eine stoffliche Verwertung nicht möglich, müssen Dämmstoffe aus EPS der energetischen Verwertung zugeführt werden. Der Heizwert von EPS ist mit 39,9 MJ/kg gewichtsbezogen relativ hoch [Katalyse 2003].
Pro m3 - der relevanten Größe für die energetische Verwertung von Dämmstoffen - ist der Heizwert jedoch eher gering:
EPS ca. 600 MJ/m3 vgl. Holz > 5000 MJ/m3

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Eine Deponierung von EPS ist seit dem 01.05.2005 ohne thermische / energetische Vorbehandlung nicht mehr möglich. (→ Beseitigung)

EAK-Abfallschlüssel

siehe auch Lexikon / Abfallschlüssel

Flammschutzmittel HBCD in EPS-Dämmstoffen

Das Umweltbundesamt hat in einem Hintergrundpapier, das regelmäßig aktualisiert wird, zusammengestellt, warum der Stoff nicht mehr verwendet werden soll, welche Verbote in der Europäischen Union (EU) bereits ab März 2016 gelten und wo es noch Übergangsfristen gibt. Es wird erläutert, welche Alternativen vorliegen und wie HBCD-haltige Dämmstoffe aktuell zu entsorgen sind.

Download: Hintergrundpapier - Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Hexabromcyclododecan (HBCD) / Umweltbundesamt

Quellen

KATALYSE Institut (2003) Informationsbroschüre „Umweltverträglichkeit von Gebäudedämmstoffen“;06/2003; Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein, Kiel

Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis (Abfallverzeichnis-Verordnung – AVV, zuletzt geändert am 24. Februar 2012, Online-Quelle