Ökotoxikologische Bewertung von Bauprodukten

Bauarbeiter verlegen bitumenhaltige Dachbahnen.zum Vergrößern anklicken
Regenwasser kann aus Dachbahnen Stoffe herauslösen, die so in die Umwelt gelangen.
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Nach dem Vorsorgeprinzip benötigen Hersteller von Stoffgemischen, Produkten und Recyclingmaterialien zuverlässige Verfahren, um die Umweltauswirkungen ihrer Produkte im Voraus einschätzen zu können. Als praktikable Methode haben sich neben der chemischen Analytik ökotoxikologische Tests etabliert, mit denen im Labor die Auswirkungen von Stoffen auf Lebewesen untersucht werden.

Ökotoxikologische Tests werden mit Organismen durchgeführt, die sich leicht im Labor züchten lassen, etwa mit Algen oder Wasserflöhen. Diese werden den zu untersuchenden Stoffen im Labor ausgesetzt, um zu sehen, ob hierdurch zum Beispiel das Wachstum gehemmt oder die Beweglichkeit eingeschränkt wird.

Ökotoxikologische Tests sind seit 2005 ein Bestandteil des in Deutschland bauaufsichtlich eingeführten Bewertungskonzepts für Bauprodukte, die in ihrer Verwendung Kontakt mit Boden und Grundwasser haben. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass ökotoxikologische Tests ein aussagekräftiges Bewertungsinstrument für Bauprodukte, die gefährliche Stoffe in die Umwelt freisetzen können, sind. Künftig sollte auch ein europäisches Prüfkonzept verfügbar sein. Eine europäische Verständigung über eine empfehlenswerte und praktikable Vorgehensweise ist wichtig, da Bauprodukte am Binnenmarkt grenzüberschreitend angeboten und eingesetzt werden. Nur wenn alle Labore die verfügbaren Tests gleich ausführen, sind Testergebnisse vergleichbar.

Ein von Hydrotox GmbH geleitetes Konsortium hat Empfehlungen zur Planung und Durchführung von Ökotoxizitätstests an Bauprodukten erarbeitet. Das im Auftrag des Umweltbundesamts (UBA) durchgeführte Projekt hatte das Ziel, zur europäischen Harmonisierung ökotoxikologischer Prüfmethoden für Bauprodukte zur Außenanwendung beizutragen.

Vorgehen bei der ökotoxikologischen Untersuchung von Bauprodukten

Während der Bau- und Nutzungsphase können viele Bauprodukte Kontakt mit Regen- und Sickerwasser oder Grundwasser haben. Die aus diesen Bauprodukten mit dem Kontaktwasser ausgelaugten Stoffe sollten das Grundwasser nicht verunreinigen. Üblicherweise gibt es Referenzwerte für Stoffe in Gewässern, um über mögliche Umweltgefährdungen urteilen zu können. Liegen diese Werte allerdings für die freigesetzten organischen Verbindungen nicht vor, bieten ökotoxikologische Tests eine Orientierung, um eine Unbedenklichkeit zu bewerten.

Am besten geeignet, um Auswirkungen auf das Schutzgut Grundwasser zu prüfen, sind Tests mit verschiedenen Wasserorganismen. Da unterschiedliche Lebewesen nicht gleich empfindlich auf Chemikalien reagieren, ist es üblich, mehrere Organismen in standardisierten Tests zu verwenden. Der erste Schritt, um die Verträglichkeit von Bauprodukten für Grundwasser zu bewerten, ist die Gewinnung eines Eluats. Dazu wird das Bauprodukt unter genormten Bedingungen in einen Wasserbehälter gehalten. Die Untersuchung des so gewonnenen Wassers, des Eluats, gibt Auskunft über mögliche mobilisierbare Stoffe und Umweltgefährdungen in der vorgesehenen Verwendung des Bauprodukts.

Untersuchungsprogramm zur Ableitung der Empfehlungen

Die als UBA-Texte veröffentlichten „Empfehlungen für eine Testbatterie zur ökotoxikologischen Bewertung der Umweltverträglichkeit von Bauprodukten“ basieren auf einem Untersuchungsprogramm mit 20 Bauprodukten und einem Ringversuch mit zwei Produkten. Vorerst hat das Forschungskonsortium Bauprodukte ausgewählt, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und Verwendung organische Stoffe auslaugen könnten, und diese eluiert. Für die Herstellung der Eluate für einteilige (beispielsweise Rohre) und flächige Bauprodukte (beispielsweise Dachbahnen) ist bereits eine europäisch einheitliche Prüfvorschrift vorhanden: die horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung (DSL-Test) nach CEN/TS 16637-2. Hier galt es, erstmalig Erfahrungen zu sammeln, wie sich der DSL-Test am besten mit den bereits international genormten Tests für Ökotoxizität kombinieren lässt. Für körnige Bauprodukte (wie Granulate zum Sportplatzbau) lag das entsprechende europäische Prüfverfahren zur Eluatgewinnung während der Projektlaufzeit noch nicht vor. Deshalb hat das Projektkonsortium körnige Produkte im Schütteltest nach DIN EN 12457-1 eluiert. Dies ist ein europäisches Prüfverfahren für Abfälle, das möglicherweise in Zukunft als eine Schnelltestmethode für Bauprodukte zur Anwendung kommt.

Das Versuchsprogramm für die Eluate umfasste vier aquatische Toxizitätstests (mit Algen, Wasserflöhen, Leuchtbakterien und Fischeiern), einen Gentoxizitätstest und einen Test zur biologischen Abbaubarkeit der organischen Stoffe im Eluat. Je nach Produkt und Testorganismus zeigten sich nicht messbare bis sehr hohe Ökotoxizitäten. Für einen Ringversuch, der die Variabilität der Ergebnisse zwischen verschiedenen Laboren zeigen sollte, hat das Projektkonsortium zwei Produkte mit einer hohen Ökotoxizität ausgewählt. (Denn bei einer nicht messbaren Ökotoxizität wäre die Variabilität nicht sichtbar.)

Am Ringversuch haben 17 Labore aus fünf Ländern teilgenommen. Die Teilnehmer haben für eine Dachbahn und ein Granulat für Sportplätze aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk den gesamten, komplexen Verfahrensablauf vom Elutionsprozess über Probenlagerung bis hin zu den eigentlichen Biotests durchgeführt. Nach Ausschluss der als Ausreißer identifizierten Biotests war die laborübergreifende Streuung des Gesamtverfahrens zur ökotoxikologischen Charakterisierung von Bauprodukten akzeptabel. Sowohl in der absoluten Höhe der Toxizität als auch in der Reihenfolge der Empfindlichkeit der Testorganismen unterschieden sich die beiden geprüften Bauprodukte deutlich. Es hat sich gezeigt, dass der Gesamtprozess aus Elutionsverfahren und mehreren Ökotoxtests (Testbatterie) grundsätzlich geeignet ist, eine ökotoxikologische Charakterisierung der Bauprodukte mit akzeptabler Variabilität vorzunehmen.

Übertragung der Ergebnisse nach Europa

Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sind wichtig, um die deutschen Erfahrungen mit Prüfung der Ökotoxizität von Bauprodukteluaten im europäischen Kontext in die Normung einbringen zu können. Die Empfehlungen aus dem Projekt und die Ergebnisse aus dem Ringversuch unterstützen zurzeit die Erstellung eines Technischen Berichts “Guidance on the use of ecotoxicity tests applied to construction products” (Anleitung zur Anwendung von ökotoxikologischen Tests für Bauprodukte). Dieser Technische Bericht wird voraussichtlich im Jahr 2017 als CEN/TR (Fachbericht des Europäischen Komitees für Normung) erscheinen. Der CEN/TR kann künftig als Referenz zum Beispiel bei der Vergabe des Blauen Engels oder bei der Europäischen Technischen Bewertung von innovativen Bauprodukten Verwendung finden. Als nächster Schritt sollte die ökotoxikologische Methodik gleichwertig mit den chemischen Analysemethoden als Europäische Normen (EN) zur Prüfung von Bauprodukten und ihren Eluaten verfügbar sein. Mit einer verbesserten Methodik zur Prüfung der Auslaugung aus Bauprodukten und ihrer Auswirkung auf die Umwelt ist zu erwarten, dass Hersteller die Umweltverträglichkeit ihrer Bauprodukte leichter und zuverlässiger steuern können als bisher.