Stickstoff und Stickstoffflaschen: Verwendungszwecke und Sicherheitshinweise

Egal ob tiefkalt verflüssigt oder gasförmig: Stickstoff ist ein extrem vielseitiges Gas, das in Industrie und Medizin täglich zum Einsatz kommt.

Grund genug, dass wir den Stoff mitsamt seiner Anwendungen und sicherheitsrelevanten Hinweise genauer vorstellen.

Eigenschaften von Stickstoff

Zunächst einige grundlegende Informationen zu Stickstoff sowie Stickstoffverbindungen und den Eigenschaften des Gases.

Was ist Stickstoff?

Stickstoff (Symbol N), auch Azot, Nitrogenium oder Stickgas genannt, ist ein farbloses und geruchloses Gas, das 78% der Erdatmosphäre ausmacht und in vielen verschiedenen Industrien Anwendung findet. In der Regel liegt es als N₂, also in Form zweiatomiger Moleküle (auch Distickstoff genannt), vor.

Ist Stickstoff giftig?

Stickstoff ist zwar nicht giftig, jedoch erstickend. In hohen Konzentrationen verdrängt er den Sauerstoff aus der Atemluft, was bei Menschen und Tieren zu Bewusstlosigkeit und innerhalb kurzer Zeit zum Tod führen kann. Da Stickstoff geruchlos ist, wird ein Austritt oft nicht bemerkt.

Wo verwendet man Stickstoff?

Auch wenn die Gewinnung von Stickstoff aus (verflüssigter) Luft mittels fraktionierter Destillation technisch aufwendig ist, lohnt sich dieser Prozess aufgrund des hohen Anteils in der Atmosphäre und der hohen Reinheit des gewonnenen Gases.

Es existiert eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, von denen im Folgenden einige exemplarisch vorgestellt werden. Stickstoffhaltige chemische Verbindungen (z. B. aus Ammoniak) sind hier ausgeklammert.

Stickstoff als Schutzgas

Im Bereich des Schweißens findet Stickstoff als sogenanntes Schutzgas häufige Verwendung, vor allem weil es vergleichsweise sehr reaktionsträge ist. Während der Schweißarbeiten hält es den Sauerstoff vor dem Eindringen in das zu bearbeitende Material ab (Schutz vor Oxidation). Wie bei so vielen Schutzgasen kommt Stickstoff auch als Gasgemisch zum Einsatz, beispielsweise als sogenanntes Formiergas. Je nach konkretem Einsatzzweck setzt sich das aus 90–95 % Stickstoff (oder Argon) und 5–10 % Wasserstoff  (H₂) zusammen.

Bei bestimmten Metallen und hohen Temperaturen ist jedoch Vorsicht geboten: So nimmt beispielsweise Titan ab 300°C Stickstoff (und Sauerstoff sowie Wasserstoff) mit auf, was die Materialeigenschaften negativ beeinflussen kann. Nicht in allen Situationen also ist das Gas die richtige Wahl. Einzig beim Elektrodenschweißen (E-Schweißen) ist Stickstoff gar nicht zu gebrauchen, da hier kein externes Schutzgas verwendet wird.

Wofür wird Flüssigstickstoff verwendet?

In flüssigem Zustand ist Stickstoff beinahe noch vielseitiger einsetzbar. Der große Vorteil besteht hier darin, dass Flüssigstickstoff sehr niedrige Temperaturen aufrechterhalten kann (der Siedepunkt, also der Übergang von flüssig zu gasförmig,  liegt unter Normalbedingungen erst bei -196°C). Deshalb findet es unter anderem in folgenden Situationen Verwendung:

• In der Medizin (Aufbewahren von Zellen, Gewebeaufbewahrung, Entfernen von Warzen, Kryokonservierung,…)
• Zur Vorbereitung von Nahrungsmitteln für den Transport (z.B. in der Kühlung)
• Als Kühlmittel in der Computertechnik, bei Lasern, in der Bauindustrie…
• Gastronomie (z. B. Speiseeisherstellung, Show-Effekte bei Getränken)

Achtung: Flüssigstickstoff kann schwere Kälteverbrennungen (Erfrierungen) verursachen. Zudem besteht bei Verdampfung in geschlossenen Behältern erhebliche Gefahr durch Druckanstieg. Stickstoff selbst ist nicht explosiv, kann jedoch Bestandteil bestimmter explosiver chemischer Verbindungen sein.

Stickstoff als Reifengas

In Flugzeugen, Gefahrgut-LKWs, Rennfahrzeugen und anderen Spezialfahrzeugen wird Stickstoff als Reifenfüllgas verwendet. Dies wird gemacht, um das Brandrisiko zu minimieren, das durch die erhöhte Reibung und/oder die Ladung entsteht.

Das Reifengas ist dabei ein Gemisch, das einen Anteil von 85-99% Stickstoff aufweist. Die genaue Zusammensetzung ist unter anderem abhängig vom konkreten Einsatz. In der zivilen Luftfahrt ist Stickstoff Standard; andere Gase wie Helium kommen nur in Sonderfällen zum Einsatz. Für PKWs im ganz normalen täglichen Einsatz, deren Reifen ja mit Druckluft befüllt werden, sind die Vorteile übrigens nicht relevant.

Allgemeine Informationen zu Stickstoffflaschen

Auch wenn Stickstoff (im Gegensatz zu anderen Industriegasen wie zum Beispiel Acetylen) nicht bzw. nur bedingt brennbar ist, gibt es dennoch einige Hinweise und Empfehlungen, damit Sicherheit im Umgang und bei der Lagerung der Flaschen gewährleistet ist.

Welche Farben haben Stickstoffflaschen?

Laut der Farbkennzeichnung für Gasflaschen und der aktualisierten EN 1089-3 ist die Schulter einer Stickstoffflasche schwarz. Die Farbe des Flaschenmantels ist nicht genormt und kann variieren (häufig grau oder grün).

Druckgasflaschen mit der vorherigen Farbgebung sollten normalerweise kaum mehr im Umlauf sein. Gemäß dieser Regelung sind diese dunkelgrün. Dabei sollten Sie in jedem Fall daran denken: Die farbliche Kennzeichnung von Gasflaschen ist nicht das entscheidende Merkmal zur Bestimmung ihres Inhalts, sondern der Gefahrgutaufkleber.

TÜV-Prüfung bei Stickstoffflaschen

Druckgasflaschen mit reinem Stickstoff müssen in der Regel alle 10 Jahre einer wiederkehrenden Prüfung unterzogen werden. Nach bestandener Prüfung wird das nächste Prüftermin-Datum in die Flaschenschulter eingeprägt.

Sicherheitshinweise im Umgang mit Stickstoff und Stickstoffflaschen

• Hohe Konzentrationen von Stickstoff wirken erstickend, das Opfer bemerkt den Prozess und das Austreten nicht – somit gibt es keine akuten Warnzeichen
• Das gesamte Gassystem (inkl. Flaschenventile) regelmäßig auf Lecks überprüfen
• Bei tiefkalt verflüssigtem Stickstoff trockene Handschuhe aus dickem Leder (Kälteschutzhandschuhe), Schutzbrille, geschlossene Kleidung und festes Schuhwerk tragen
• Im Falle eines Brandes aus geschützter Position mit Wasser kühlen
• Während des Umgangs mit den Flaschen und in der Nähe nicht rauchen – Rauchverbot im Umgangs- und Lagerbereich
• Anschlüsse der Ventile frei von Öl, Wasser und anderen Verunreinigungen halten
• Für ausreichende Belüftung sorgen

Stickstoffflaschen lagern und transportieren

• Bereits aus einem Liter flüssigem Stickstoff entstehen 691l gasförmiger Stickstoff – Arbeits- und Lagerräume daher stets gut lüften
• Die Behälter stehen unter Druck – hohe Temperaturen von über 50°C vermeiden
• Flaschen vor dem Transport gegen Umfallen sichern
• Ventile müssen beim Transport von Stickstoffflaschen verschlossen sein und mit einer Schutzkappe versehen werden. Stopfen bzw. Muttern müssen ebenfalls korrekt sitzen
• Stellen Sie eine ausreichende Lüftung sicher

Stickstoffflaschen entsorgen

Egal ob Keller oder Baustelle: Immer wieder findet man alte Stickstoffflaschen, die sicher und fachgerecht entsorgt werden müssen. Alte oder nicht mehr benötigte Stickstoffflaschen müssen fachgerecht entsorgt werden. Die Rücknahme und Entsorgung erfolgt über zertifizierte Fachbetriebe. Auf Wunsch kann ein entsprechender Entsorgungsnachweis ausgestellt werden. Allgemeine Informationen zu diesem Thema finden Sie auch in unserem Beitrag “Gasflaschen entsorgen“.

Fazit

Wie bei beinahe allen anderen Gasen (egal ob zur technischen, medizinischen oder privaten Nutzung) gilt es, beim Umgang mit Stickstoff bzw. Distickstoff eine gewisse Vorsicht walten zu lassen. Trotz seiner chemischen Trägheit stellt er durch seine erstickende Wirkung ein ernstzunehmendes Risiko dar. Bei Fragen rund um Stickstoff und Stickstoffflaschen stehen wir Ihnen als Fachhändler jederzeit gerne zur Verfügung.

Bei konkreten Fragen zu Stickstoff und Stickstoffflaschen helfen wir Ihnen als Fachhändler gerne weiter! Sie erreichen uns

• per Mail: info(at)gasprofi.de

Weiterführende Informationen zu Stickstoff und Stickstoffflaschen

• PRAXAIR informiert über mögliche Verwendungsmöglichkeiten von gasförmigem und flüssigem Stickstoff
• Informationen vom Industriegaseverband zum Umgang mit tiefkalt verflüssigten Gasen wie Stickstoff (PDF-Datei)