Kohlendioxid: Verwendungszwecke und Sicherheitshinweise

Kohlenstoffdioxid ist nicht nur als natürlicher Bestandteil der Luft allgegenwärtig: Im gewerblichen, gastronomischen und privaten Bereich kommt es täglich zum Einsatz. Grund genug, dieses vielseitige Gas einmal genauer unter die Lupe zu nehmen.

Der vorliegende Beitrag liefert Ihnen wichtige Erklärungen, Hinweise und Informationen zur Verwendung sowie zur sicheren Lagerung von CO₂-Flaschen.

Allgemeine Informationen zu Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid, auch unter dem Namen Kohlendioxid oder einfach CO₂ bekannt,  ist eine Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Als Gas ist es (normalerweise) farb- und geruchlos und kommt in der Luft in einer Konzentration von ca. 0,038% vor. Es entsteht sowohl bei der Atmung des Menschen sowie bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Produkten. Aufgrund der guten Wasserlöslichkeit sind in den Ozeanen und Süßwasservorkommen der Erde große Mengen an CO₂ gespeichert. Durch Photosynthese wandeln Pflanzen Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff um.

Durch seine Eigenschaften bleibt das Gas von Menschen erst einmal unbemerkt. Bereits bei Konzentrationen von ungefähr 4-5% in der Luft (etwa durch ein Austreten aus defekten Leitungen o.ä.)) jedoch führt das Gas zu Schwindel, Benommenheit, Kopfschmerzen, Atemprobleme und im schlimmsten Falle sogar zum Tod.

Der Einfluss von CO₂ auf die Atmosphäre und das Klima

Zwar nimmt Kohlenstoffdioxid nur einen sehr geringen Anteil an der Atmosphäre unserer Erde ein – ungefähr 0,04% – dennoch ist es mitverantwortlich für den Klimawandel. Daher in aller Kürze: Was genau ist so schädlich an CO₂?

Kohlenstoffdioxid als Gas trägt zum sogenannten Treibhauseffekt bei: Die Wärme unseres Planeten verbleibt so in der Atmosphäre und verfliegt nicht ins Weltall. Prinzipiell ist das gut und ermöglicht uns das Leben, so wie wir es kennen. Allerdings geben wir jährlich eine riesige Menge des Treibhausgases ab: Im Jahr 2015 waren es laut der Internationalen Energieagentur 32,3 Gigatonnen (=Milliarden Tonnen). China, USA und Indien führen dieses “Ranking” an.

Das erhöht natürlich den Anteil bzw. die Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre und verstärkt dementsprechend den Treibhauseffekt: Während zu Beginn der Industrialisierung eine Konzentration von ca. 280 ppm (Parts per Million) normal war, ist sie in den letzten Jahrhunderten explosionsartig gestiegen. In den letzten Jahren lag sie bei über 400 ppm. Die Folge ist eine Erhöhung der weltweiten Temperatur. Deshalb ist im Kampf gegen Erwärmung ein geringerer CO₂-Ausstoß das große, internationale Klimaziel.

Geprüfte Kohlendioxidflaschen sind Pflicht

Kohlenstoffdioxid findet dabei in der Industrie, Medizin, Biologie, aber auch im privaten Sektor vielfach Verwendung. Als Gas ist es dabei in Druckgasbehältern abgefüllt. Dabei gilt: Kohlenstoffdioxidflaschen müssen vom TÜV abgenommen werden. Bei Ablauf der Prüfung ist eine Befüllung gleichzeitig auch nicht mehr erlaubt. Die Prüfungsintervalle liegen bei 10 Jahren, zudem muss eine Kennzeichnung mit dem nächsten Abnahmedatum bzw. dem Jahr der Prüfung (das wird gleichzeitig angewendet) vorhanden sein. Der vom TÜV aufgebrachte Prüfdruck entspricht dabei meist 250 bar.

Achten Sie beim Kauf darauf, dass die Gasflasche mit dem sogenannten Cage, also einem Schutzbügel, oder Tragegriff ausgestattet ist. Falls dem nicht so ist, darf es ebenfalls aufgrund der Sicherheitsvorschriften keine Nachfüllung geben. Selbstverständlich rüsten wir an unserem Standort (Immenburgstraße 40, 53121 Bonn) diesen Cage auch gerne nach.

Die CO_2-Gasflaschenventile sind meist durch eine Berstscheibe (Sicherheitsventil zur Druckentlastung der Flasche) gesichert, da sich Kohlenstoffdioxid bei starker Wärmezufuhr relativ schnell ausdehnt und einen starken Druckanstieg bewirken kann.

Das ist bei der Lagerung von CO₂-Flaschen zu beachten

Mit der Tatsache im Hinterkopf, dass Kohlenstoffdioxid schwerer ist als Luft und sich daher in Bodennähe ansammelt, ergeben sich für die Lagerung folgende Empfehlungen:

• Kohlendioxidflaschen niemals starker Erwärmung (durch direkter Sonneneinstrahlung, offenes Feuer, Heizkörper o.ä.) aussetzen.
• Vor Korrosion, Beschädigung und unbefugtem Zugriff schützen.
• Flasche niemals ohne Druckminderer nutzen, defekte Teile sofort austauschen.
• Ein Lager muss laut geltender Vorschriften aus feuerhemmenden Materialien bestehen und eine gut funktionierende Lüftung besitzen.
• Achtung: Verdichter etc. können die Lüftung dieser Räume beeinträchtigen.
• CO²-Flaschen dürfen nicht in direkter Nähe zu Brenngas- oder Sauerstoffflaschen gelagert werden.
• Für den Transport im Betrieb empfiehlt sich ein Flaschenwagen mit Sicherungskette.
• Bei Lagerung in Räumen ohne natürliche Be- und Entlüftung ist eine technische Lösung oder ein Gaswarngerät notwendig (siehe hierzu auch unsere Gasmelder-Kaufberatung).

Kohlendioxid für das Aquarium – häufigste private Verwendung

Bei der Anschaffung eines mit CO_2-betriebenem Düngesystems stellen sich dem zukünftigen Besitzer die Frage nach der Größe der Kohlendioxidflasche sowie die benötigten Wechsel- bzw. Nachfüllintervalle.

In diesem Kontext ist die Karbonathärte (KH), auch temporäre Härte genannt, ein wichtiger Faktor. Zusammen mit CO² und Magnesium bzw. Kalzium bildet es eine wichtige Kohlendioxidquelle für Pflanzen und Tiere.

Als Grundregel gilt: je geringer die Karbonathärte, desto geringer auch der CO₂-Bedarf. Ab einer Aquariumgröße von 100 Litern empfiehlt sich der Einsatz einer Druckflasche von 2 kg. Wiederbefüllbare CO₂-Flaschen gibt es in knapp 15 verschiedenen Größen von 350 g – 37,5 kg, sodass eine passende Lösung für jede Aquariumsgröße denkbar ist. Logischerweise sind bei größeren Flaschen auch die Nachfüllintervalle geringer.

Der Inhalt der Stahlflaschen wiederum lässt sich nur über das jeweilige Gewicht akkurat bestimmen. Hierfür benötigen Sie das Leergewicht der Flasche (Ziffer befindet sich im Stempel der Flasche, das Gewicht des Schutzbügels (ca. 0,5 kg) und das Gewicht des Ventils (ca. 0,25 kg).

Hinweis von GASPROFI-Geschäftsführer Sascha Busch:
Sie haben weitere Fragen zum sicheren Umgang mit Gas und gasführenden Teilen? Dann empfehle ich Ihnen unser Gaslexikon. Dort haben wir Antworten auf häufige Fragen gesammelt.

Formel zur Berechnung des CO₂-Gewichts einer Flasche

Flaschengewicht
– Leergewicht
– Schutzbügel
– Ventilgewicht
________________
CO₂-Gewicht

Anhand einer weiteren Formel lässt sich der CO₂-Verbrauch ebenfalls berechnen. Voraussetzung ist, dass Sie die Anzahl der CO²-Blasen pro Minute kennen und diesen Wert auch konstant halten. Grundsätzlich gehen wir bei dieser Berechnung davon aus, dass zehn Kohlenstoffdioxid-Blasen pro Minute einem Gramm Kohlendioxid am Tag entsprechen. Je höher also die Anzahl der Blasen pro Minute, desto höher ist auch der CO₂-Verbrauch.

Um den Zeitpunkt der nächsten Nachfüllung möglichst einfach abzuschätzen, beobachten Sie den Flaschendruck. Sinkt dieser unter 50 bar, wird in den kommenden Tagen eine Nachfüllung notwendig sein.

Gewerbliche Nutzung: Kohlendioxid für Zapf- und Getränkeanlagen

Bier aus Flaschen wird unter Druck abgefüllt und enthält Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid in Verbindung mit Wasser). Nach dem Öffnen der Flasche entweicht der Druck und das Gas entbindet sich aus der Flüssigkeit. Warum?

Über dem Bier herrscht in diesem Falle nur noch der normale Luftdruck, während das Kohlendioxid in der Flüssigkeit mit dem höheren Sättigungsdruck gelöst ist. Das CO₂ strebt daher nach oben, um die Sättigung an die neuen Druckverhältnisse anzugleichen.

Das gleiche Prinzip gilt auch für das Zapfen vom Fass. Wenn in der Leitung ein zu geringer Sättigungsdruck herrscht, dann beginnt sich das Kohlendioxid bereits dort aus der Flüssigkeit zu binden. Dieser Prozess führt zur Blasenentstehung und dies wiederum zu einem „Schaumbier“. Beim Zapfen gilt es also, ein Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Leitung und dem Sättigungsdruck des Kohlendioxids im Bier herzustellen. Dieser Gleichgewichtsdruck ist temperaturabhängig und nimmt mit steigender Außentemperatur zu. So hat zum Beispiel eine Flasche oder ein Fass Bier bei

• 7 °C einen Druck von 1,0 bar,
• 14°C einen Druck von 1,5 bar
• 25 °C ein Druck von 2,4 bar.

Übrigens: Die Frage, wie viel CO₂ beispielsweise für ein Fass Bier nötig ist, lässt sich nicht pauschal beantworten. Als grober Richtwert gilt: 500g Kohlendioxid reichen für 50 bis 100 Liter.

Prüfung von Getränkezapfanlagen

An dieser Stelle ein allgemeiner Hinweis: Jeder Betreiber von Getränkezapfanlagen ist dazu verpflichtet, diese zu prüfen bzw. prüfen zu lassen, normalerweise in einem Turnus von zwei Jahren. Da sich die Vorschriften aus verschiedenen Gesetzestexten ergeben, hat die Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe die wichtigsten Punkte im Arbeitsblatt ASI 6.83 zusammengefasst. Die Kernaussagen davon sind:

• Durchzuführen nach der Montage und vor der Inbetriebnahme, nach jedem Aufbau an einem neuen Standort, nach Änderungen bzw. Arbeiten, die Einfluss auf die Sicherheit genommen haben könnten
• Kernpunkte der Prüfung: Erhebung des Ist-Zustands, Vergleich mit dem Soll und die Bewertung des Unterschieds
• Darunter fallen offensichtliche Mängel und die Prüfung nach §10 der Betriebssicherheitsverordnung
• Prüfung auf offensichtliche Mängel können durch eine „geeignete” Person durchgeführt werden. Diese muss vorher über die besonderen Gefahren unterrichtet und unterwiesen worden sein
• Prüfung nach §10 nur durch „befähigte” Person – gekennzeichnet durch entsprechende Berufserfahrung und -ausbildung sowie eine Erfahrungen bei der Durchführung der Prüfung
  u.a. korrekte Lagerung der Gasflaschen, Funktionsfähigkeit der Sicherheitsbauteile, Erfüllung von technischen und hygienischen Anforderungen

Kohlenstoffdioxid für andere gewerbliche Einsätze

In der flüssigen Form findet CO₂ auch in der Industrie oder im Handwerk häufige Anwendung. Hierfür sind die Gasflaschen mit einem sogenannten Steigrohr ausgestattet, das bis in den Bodenbereich der Flasche reicht. Durch das gasförmige Kohlendioxid im oberen Bereich der Flasche wird das Flüssiggas durch das Steigrohr nach oben durch das Ventil hinausgepresst. Auf diese Weise lässt sich CO₂ für die Herstellung von Trockenschnee oder für die Stahlreinigung (Schneestrahlen oder Trockeneisstrahlen) nutzen.

Je nach Kohlendioxid-Gemisch kann sich auch die Farbe der Gasflasche unterscheiden. Diese soll nach der DIN EN 1089-3 Auskunft über Zusammensetzung und Gefahren der Gase geben. Weitere Informationen dazu finden Sie in unserem Beitrag zur Farbkennzeichnung von Gasflaschen.

Hinweis von GASPROFI-Gefahrgutbeauftragter Andre Gensmann:
Wir haben es bereits vorher erwähnt, hier aber nochmals: Achten Sie beim Arbeiten mit Kohlendioxid auf eine gute Belüftung des Raums. CO₂ ist schwerer als Luft und kann in schlecht belüfteten Räumen die Atemluft verdrängen.

Auch bei den Heizungsinstallateuren ist Kohlendioxid beliebt, da es in seiner flüssigen Form für Rohrleitungen in Mehrfamilienhäusern verwendbar ist. Dadurch entfällt bei einem eventuellen Austausch von Heizungskörpern die Entleerung der gesamten Anlage. Alternativ ist das auch mit festem Kohlenstoffdioxid – handelsüblich bekannt als Trockeneis – möglich. Wichtig dabei: CO₂-Flaschen mit Steigrohr dürfen im Gegensatz zu den Standardflaschen nicht mit Druckminderern betrieben werden.

Zusätzlich dazu spielt Kohlenstoffdioxid beim Schweißen eine Rolle. Während früher das Schweißen mit reinem CO₂ häufiger Verwendung fand, ist heutzutage ein Gemisch zusammen mit anderen Schutzgasen gang und gäbe. Oftmals deuten Zahlen in Produktnamen auf den Kohlendioxid-Anteil hin.

Nicht zuletzt kommt Kohlenstoffdioxid in seiner festen Form auch zur Kühlung zum Einsatz. Dafür gibt es übrigens sogar auch private Einsatzzwecke: Die Verwendung von Trockeneis zum Kühlen von Getränken ist besonders in Camping- oder anderen Outdoor-Situationen interessant.

Kohlensäure für Wassersprudler

Ob Single-Haushalt oder Großfamilie – Wassersprudler erleichtern den Alltag von Liebhabern des prickelnden Getränks. Grundlage dafür ist auch hier Kohlenstoffidoxid. Dieses ist in Kartuschen beziehungsweise Zylindern unterschiedlicher Größen erhältlich – handelsüblich ist beispielsweise eine 425g-Aluminiumflasche, deren Inhalt für rund 60 Liter ausreicht. Achten Sie beim Kauf auf die Kompatibilität der Kohlensäureflaschen mit Ihrem entsprechenden Gerät.

Wichtig in diesem Zusammenhang ist außerdem die Qualität des Kohlendioxids. Genau wie für Zapfanlagen ist hier nämlich nur “lebensmittelgerechtes” CO² erlaubt. Dies erkennen Sie an dem Zusatz E290 – das ist die Kennzeichnung von EU-weit zugelassenen Lebensmittelzusatzstoffen.

Stets frisches und prickelndes Sprudelwasser im Haus zu haben – diese Vorstellung ist für viele wahrscheinlich schon der größte Reiz.  Weitere Vorteile beim Einsatz von Kohlensäureflaschen sind:

• Sie müssen keine Wasserkisten mehr schleppen. Besonders. Ebenso fällt der Lagerplatz für Flaschen und Kisten weg.
• Mit einem Wassersprudler können Sie schon nach wenigen Monaten viel Geld sparen. Im Vergleich: Ein Liter Leitungswasser kostet inklusive Abwasserkosten einen halben Cent, ein Liter Mineralwasser dagegen 24-70 Cent pro Liter. Im Preisvergleich gewinnt also klar das Wasser aus der Leitung.
• Laut Ergebnissen der Stiftung Warentest liefert nicht jedes Mineralwasser automatisch mehr Mineralien als Leitungswasser, das in Deutschland außerdem den höchsten Kontrollstandards von Lebensmitteln unterliegt.
• Das Gehalt der Kohlensäure in Ihren Getränken bestimmen Sie selber.
• Wassersprudler sind deutlich umweltfreundlicher gegenüber PET-Flaschen, da die Gaskartuschen wiederbefüllbar sind.

Hinweis von GASPROFI Fabian Pohl:
Alte Leitungen aus Kupfer und Nickel können den Geschmack des Leitungswassers allerdings negativ beeinflussen. Testen Sie bei Unsicherheiten daher vorsorglich die Qualität des Wassers bzw. haken Sie bei Ihrem örtlichen Versorger nach.

Fazit

Auch bei Kohlendioxid zeigt sich wieder die Vielseitigkeit bei der Verwendung von Gas. Je nach Verwendungszweck gibt es jedoch bestimmte Dinge zu beachten. Egal ob Kohlensäureflasche oder bei Fragen zum Einsatz in der Aquaristik, das Team von GASPROFI steht Ihnen kompetent zur Seite – denn wir sind GasProfis mit Leidenschaft und zertifizierte Fachmänner nach DGUV V 79 (ehemals BGV D34) & G 607.

Zudem füllen wir Kohlendioxid auf unserer hauseigenen Abfüllanlage ab, prüfen die Flaschen auf ihre TÜV-Gültigkeit, rüsten einen fehlenden Schutzbügel nach oder kümmern uns ums Entsorgen der Gasflasche. Bei weiteren Fragen stehen wir Ihnen gerne unter 0228 – 7675 7675 oder per mail (info(at)gasprofi24.de) zur Verfügung.

Weiterführende Informationen zu Kohlendioxidflaschen und Kohlensäure

• Der Industriegaseverband e.V. über Eigenschaften und Verwendung von Kohlenstoffdioxid
• Merkblatt zu stationären Druckbehältern zur Versorgung von Getränkeschankanlagen mit Kohlendioxid – Arbeitssicherheitsinformation der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe (PDF-Datei)
• CO²-Verbrauchsrechner von aq-technik.de
• Vorschriftensammlung zu Getränkeschankanlagen der BGN
• Stiftung Warentest hat Leitungs- und Mineralwasser überprüft
• Liste aller Lebensmittelzusatzstoffe und weitere Informationen vom Bundeszentrum für Ernährung
• Das Institut der Deutschen Wirtschaft informiert über die Erwärmung, Temperatur-Entwicklung und den weltweiten Ausstoß von Kohlenstoffdioxid
• Die Universität von San Diego beobachtet kontinuierlich die ppm-Konzentration von CO2 (englisch)