Ameisensäure und Essigsäure in alten Fertighäusern. Die unterschätzten Holzsäuren in der Raumluft

Kurz zusammengefasst

Holzsäuren mit weniger Aufmerksamkeit

Beim Thema Schadstoffe in alten Fertighäusern stehen meist PCP, Lindan, Formaldehyd und Asbest im Mittelpunkt. Die Holzsäuren bekamen weniger Aufmerksamkeit. Das hat einen Grund, der sich erst bei genauem Hinsehen zeigt. Lange fehlten schlicht belastbare Messdaten.

Eine Untersuchung des ARGUK Umweltlabors hat das geändert. Sie wertete Raumluftmessungen aus älteren Fertighäusern in Holzständerbauweise aus und kommt zu dem Schluss, dass die Essigsäure zu den prioritären Schadstoffen in älteren Fertighäusern zählt.

Carbonsäuren

Beide Stoffe gehören zu den Carbonsäuren. Sie unterscheiden sich in Stärke und Wirkung.

Ameisensäure. Sie ist eine farblose, klare, flüchtige und stechend riechende Flüssigkeit und die stärkste der unsubstituierten Carbonsäuren. In reiner Form wirkt sie beim Verschlucken oder Einatmen ätzend und gesundheitsschädlich. Als Arbeitsplatzgrenzwert gelten 9,5 Milligramm pro Kubikmeter beziehungsweise 5 ppm (siehe: argukarguk)

Essigsäure. Sie ist die bekannteste Carbonsäure und steckt im Speiseessig. Sie hat einen durchdringenden Geruch und wirkt in Dampf und Aerosolform reizend auf Augen, Haut und Schleimhäute. Der Arbeitsplatzgrenzwert liegt bei 25 Milligramm pro Kubikmeter beziehungsweise 10 ppm. Die Senatskommission räumt dabei ein, dass schon unterhalb dieses Wertes vereinzelt Reizerscheinungen aufgetreten sind.

Arbeitsplatzgrenzwerte gelten für Beschäftigte an Arbeitsplätzen, nicht für Wohnräume. Sie liegen um ein Vielfaches höher als die Werte, die in Fertighäusern gemessen werden. Für die Bewertung von Wohnräumen sind sie deshalb nur ein grober Anhaltspunkt.

Ursprung der Holzsäuren

Der chemische Ursprung

Holz besteht aus Cellulose, Hemicellulosen und Lignin. Die Hemicellulosen machen einen Anteil von 27 bis 37 Gewichtsprozent aus. In ihnen sind Acetylgruppen als Seitenreste angelegt. Nach Einwirkung von Wasser kommt es zur hydrolytischen Abspaltung und Freisetzung als Essigsäure. Deshalb nennt man Essigsäure auch Holzsäure (siehe: arguk)

Die Herkunft der Ameisensäure ist weniger gut erforscht. Eine Hypothese beschreibt die Spaltung von Brenztraubensäure durch Stoffwechselprozesse im Holz. Zusätzlich kann Ameisensäure durch die Oxidation von Formaldehyd entstehen. Die Studie fand dafür allerdings nur eine schwache Korrelation und schließt daraus, dass der oxidativ gebildete Anteil eher gering ist.

Die Holzart

Nicht jedes Holz gibt gleich viel ab. Die Hemicellulosen von Laubhölzern enthalten mehr Acetylgruppen als die der Nadelhölzer. Bei Massivholz zeigen Messungen nach sieben Tagen bei 20 Grad die höchsten Essigsäurewerte unter anderem bei Lärche, Eiche und Buche. Ein Museumsleitfaden nennt die Eiche als Holzart mit der höchsten Emissionsrate, und frisches Holz gibt mehr ab als abgelagertes. Besonders viel Säure entweicht über die Hirnholzseiten (siehe: https://www.irbnet.de/daten/rswb/20119006649.pdf)

Holzwerkstoffe geben mehr ab

Für Fertighäuser wichtiger sind die Holzwerkstoffe. Die Studie hält fest, dass fertige Holzspanplatten im Vergleich zu Vollholz oder Spänen eine höhere Menge an flüchtigen organischen Säuren wie Ameisen und Essigsäure abgeben. Der Grund liegt im Herstellungsverfahren. Beim Pressen verändern sich Acidität und Chemie der Späne. Dazu kommen die Bindemittel.

Phenolharz

Das alkalische Milieu in Platten mit Phenolharz bedingt eine erhöhte Emission von Essigsäure

Harnstoffformaldehydharz

Hier wirkt die Zugabe von Ammoniumchlorid als Härtungsbeschleuniger. Sie führt zu einem niedrigen pH Wert, der die Hydrolyse der Hemicellulose fördert. Ein höherer Formaldehydanteil im Harz führt zu stärkerer Säureabgabe.

Faserplatten

Bei mitteldichten Faserplatten, deren Fasern chemisch und thermisch aufgeschlossen werden, entsteht besonders viel Essigsäure. Die Mittelschicht gibt mehr ab als die Deckschicht, weil die Säuren beim Pressen mit dem Dampf in die Plattenmitte wandern.

Weitere Typen

Ein Forschungsbericht zu Holzwerkstoffen fand, dass zementgebundene Spanplatten und eine Spanplatte vom Typ A sowohl Ameisen als auch Essigsäure abgaben, und Ameisensäure in nennenswerten Konzentrationen nur von den beiden OSB Platten emittiert wurde. Auch zur feuchtebeständig verleimten Platte der Klasse V100 gibt es einen Hinweis. Sie emittiert deutlich weniger Formaldehyd als Platten mit Harnstoffformaldehydharz, setzt dafür aber mehr Essigsäure frei. Wie sich die Plattentypen im Haus unterscheiden, beschreibt der Artikel zu den Spanplatten.

Das Fazit der ARGUK Forscher lautet knapp. Gebäude aus Holzwerkstoffen wie ältere Fertighäuser sind in besonderem Maße von Emissionen dieser Holzsäuren betroffen.

Weitere Quellen im Haus

Nicht jede Essigsäure im Raum stammt aus den Platten. Die Studie nennt mehrere andere Quellen.

Haushaltsreiniger. Ein Essigreiniger vor der Messung erhöht den Wert.

Silikondichtungen. Es gibt Silikone, die beim Aushärten Essigsäure abspalten. Eine frisch angebrachte Fuge im Bad oder am Fenster kann den Messwert verfälschen.

Kork. Bei Kork entsteht Essigsäure durch die thermische Zersetzung der Hemicellulosen während der Herstellung.

Textile Bodenbeläge. Essigsäure dient dort bei der Farbgebung als pH Regulant.

Brände. Nach Brandereignissen kann Essigsäure in erhöhter Konzentration in Räumen vorkommen, mit der Gefahr von Korrosion.

Die Studie nutzt dafür einen praktischen Trick. Sie bildet den Quotienten aus Essigsäure und Ameisensäure. Bei der Holzwerkstoffquelle liegt er zwischen 2 und 13. Eine auffallende Abweichung wie ein Quotient von 46 weist auf eine zusätzliche Essigsäurequelle hin, etwa einen Essigreiniger oder eine essigsäureabspaltende Silikondichtung. Deshalb sollten Labore immer beide Säuren messen und nicht nur die Essigsäure.

Was Messungen im Fertighaus zeigen

Die ARGUK Studie wertete Messungen aus 79 älteren Fertighäusern aus der Bauzeit von 1963 bis 2003 aus, überwiegend aus den Jahren zwischen Mitte der 1960er und Mitte der 1980er. Aus 98 Raumluftproben blieben 84 gültige, bei denen die Raumtemperatur zwischen 16 und 26 Grad lag. Die Häuser stammten meist aus Aufträgen von Privatkunden, die kaufen oder verkaufen wollten. Das Kollektiv bildet also nicht alle Fertighäuser ab, sondern Fälle mit einem Anlass.

Die Ergebnisse in Mikrogramm pro Kubikmeter lauteten wie folgt:

Drei Befunde stechen heraus:

• Essigsäure dominiert. Ihr Median liegt etwa doppelt so hoch wie der von Formaldehyd. Die Studie sieht ein ungefähres Verhältnis von Essigsäure zu Formaldehyd von 2 zu 1.
• Möblierung spielt kaum eine Rolle. In unmöblierten Räumen lagen die Werte ähnlich. Dort betrug der Median für Essigsäure 178 und der Höchstwert 800. Die Gebäudematerialien bestimmen also die Belastung, nicht die Einrichtung.
• Das Baujahr hilft nicht. Der Verlauf nach Herstellungsjahr zeigt keine Abnahme der Ameisen und Essigsäure Werte zwischen Mitte der 1960er und Mitte der 1980er Jahre. Bei Formaldehyd ist es anders. Dort sinkt der Trend von etwa 140 auf etwa 70 Mikrogramm pro Kubikmeter. Das passt zur Geschichte der Emissionsklassen und zeigt, dass bessere Platten beim Formaldehyd wirkten, nicht aber bei den Holzsäuren.

Die Autoren warnen vor Übertragung auf neue Häuser. Für Bauten nach 2000 fehlen ausreichend viele Fälle. Sie nennen aber Einzelbefunde zu Häusern mit OSB Platten, bei denen Essigsäurekonzentrationen von über 400 Mikrogramm pro Kubikmeter nicht ungewöhnlich seien.

Wie bewertet man die Werte

Hier liegt die eigentliche Schwierigkeit. Für beide Säuren existieren im Innenraum keine rechtsverbindlichen Grenz oder Richtwerte. Was es gibt, sind Entwürfe und abgeleitete Vorschläge.

Die Logik der Innenraumwerte

Der Ausschuss für Innenraumrichtwerte beim Umweltbundesamt arbeitet mit zwei Stufen. Der Richtwert I ist der Vorsorgewert. Bei seiner Einhaltung ist nach gegenwärtigem Kenntnisstand auch bei lebenslanger Exposition empfindlicher Personen keine gesundheitliche Beeinträchtigung zu erwarten. Der Richtwert II ist der Gefahrenwert. Er beschreibt, wann unverzüglich Handlungsbedarf besteht. Zwischen beiden Werten ist eine unmittelbare Gefährdung der Gesundheit nicht zu erwarten. Der Richtwert I kann bei einer Sanierung als Zielwert dienen.

Der Stand bei Essig- und Ameisensäure

Für die Alkansäuren gibt es bisher keine abschließenden Werte. Das Umweltbundesamt hat 2018 einen Stoffbericht zur Toxikologie von Essigsäure und C1 bis C9 Alkansäuren vorgelegt, der Vorschläge für Richtwerte I und II enthält. Er betont, dass der Bericht keine abschließende Bewertung mit finaler Festlegung darstellt und final abgestimmte Richtwerte erst nach ihrer Veröffentlichung im Bundesgesundheitsblatt Gültigkeit erlangen. In den von mir ausgewerteten Quellen habe ich keine veröffentlichten Richtwerte gefunden. Prüfen Sie den aktuellen Stand auf der Internetseite des Ausschusses.

Die ARGUK Studie stützt sich auf einen Behelf. In einem Sitzungsprotokoll von 2011 hielt die damalige Arbeitsgruppe für Essigsäure einen Richtwert II von 400 Mikrogramm pro Kubikmeter fest, der nie offiziell veröffentlicht wurde. Er wurde aus einer Humanstudie mit Kurzzeitexposition von bis zu vier Stunden abgeleitet, mit der Reizung der Atemwege als Endpunkt. Darauf aufbauend setzten die Autoren vorläufige Beurteilungswerte an.

Nach diesen vorläufigen Maßstäben ergibt sich für das Kollektiv ein deutliches Bild. Der Vorsorgewert für Ameisensäure wurde in 37 Prozent der Proben überschritten, der Gefahrenwert in 2 Prozent. Beim Essigsäure Vorsorgewert waren es 82 Prozent, und der Gefahrenwert von 400 Mikrogramm wurde in 17 Prozent überschritten. Die Autoren folgern daraus, dass Essigsäure zu den prioritären Schadstoffen in älteren Fertighäusern zählt.

Der Hinweis zur Zurückhaltung gehört dazu. Die Maßstäbe sind vorläufig und stammen von einem Labor. Sie sind keine amtlichen Grenzwerte.

Gesundheitliche Bewertung der Holzsäuren

Geringe akute Giftigkeit. Die Studie hält fest, dass Monoterpene, Essigsäure und höhere Aldehyde eine relativ geringe akute Toxizität aufweisen. Eine akute Gesundheitsgefährdung ist bei den gemessenen Werten daher nicht der Maßstab. Auch eine Krebswirkung wird nicht angenommen. Die Autoren schreiben, dass es sich um keine kanzerogenen oder akut toxischen Substanzen handelt.

Reizwirkung bei Dauerexposition. Entscheidend ist die Reizung. Essigsäure wirkt in Dampfform auf Augen, Haut und Schleimhäute, und Ameisensäure ist stärker. Die Autoren nennen beide Säuren am Ende ihrer Arbeit gesundheitlich relevante Reizstoffe. Beim Erreichen des Gefahrenwertes sind bei ganztägiger Nutzung negative Auswirkungen insbesondere bei empfindlichen Personen, unter anderem Kindern, nicht mehr mit hinreichender Wahrscheinlichkeit auszuschließen.

Bei der Ableitung von Richtwerten betrachtet das Umweltbundesamt als kritischen Endpunkt bei Ameisensäure die Degeneration des Riech und Atemwegsepithels bei Ratten und Mäusen. Für Essigsäure zog der Gutachter Befunde mit ersten leichten entzündlichen Veränderungen der oberen Atemwege heran. Das zeigt, wo die Reizwirkung ansetzt, nämlich in Nase und Atemwegen.

Wer Beschwerden hat, etwa gereizte Augen oder Schleimhäute, die sich außerhalb des Hauses bessern, sollte ärztlichen Rat einholen. Der Artikel zu Symptomen bei Schadstoffbelastung erklärt das Beobachtungsmuster.

Geruch von Holzsäuren

Teilweise, aber unzuverlässig. Die Literatur nennt für die Empfindungsschwelle, bei der die Hälfte der Probanden eine Geruchsempfindung angibt, 1,9 Milligramm pro Kubikmeter bei Ameisensäure und 2,5 Milligramm pro Kubikmeter bei Essigsäure. Das sind 1.900 und 2.500 Mikrogramm. Die in der Studie gemessenen Höchstwerte liegen mit 197 und 970 Mikrogramm deutlich darunter. Rechnerisch riechen viele Bewohner die Säuren also bei den üblichen Konzentrationen nicht bewusst. Die Studie beschreibt aber, dass Konzentrationen von über 400 Mikrogramm pro Kubikmeter mit einer sensorischen und irritativen Belastung durch einen Essiggeruch einhergehen können. Die Wahrnehmung schwankt von Mensch zu Mensch.

Ein zweiter Punkt betrifft die Verwechslung. Ein Institutsbericht zu Emissionen aus Holzwerkstoffen stellt fest, dass der säuerliche Geruch wesentlich der Essigsäure zuzuschreiben ist, gemeinhin aber irrtümlich mit dem Geruch von Formaldehyd gleichgesetzt wird. Wer also einen stechend sauren Geruch auf Formaldehyd zurückführt, kann falsch liegen. Der Artikel zur Nase als Messgerät erklärt, warum der Geruch allein nie genügt.

Korrosion und Materialschäden durch Holzsäuren

Carbonsäuren führen zur Korrosion von Metallen und kalkhaltigen Materialien. In Museen ist das gut belegt. Dort werden Vitrinen aus Holzwerkstoffen zum Risiko für Exponate. Kalkhaltige Objekte wie Muscheln und Keramiken und Bleigegenstände, die unter Bildung von Bleicarbonaten korrodieren.

Für Wohnhäuser gibt es dazu weniger systematische Daten. Wer an Metallbeschlägen, Schrauben oder Elektroinstallationen ungewöhnliche Korrosion bemerkt, sollte das als Hinweis ernst nehmen und im Gutachten ansprechen.

Korrekte Messverfahren

Hier unterscheidet sich die Praxis von der Standardmessung. Das ist der wichtigste Hinweis dieses Artikels für alle, die messen lassen.

Tenax ist ungeeignet

Die übliche Methode für flüchtige organische Verbindungen nach der DIN ISO 16000 Teil 6 arbeitet mit dem Adsorbens Tenax. Für Ameisen und Essigsäure ist sie nach der Studie nicht ausreichend. Für Essigsäure besteht nur ein geringes sicheres Sammelvolumen, sodass Minderbefunde auftreten, und für Ameisensäure wird kein sicheres Sammelvolumen angegeben. Bisherige Befunde nach einer Tenax Probenahme müssen daher zwingend kritisch hinterfragt werden. Die Autoren sprechen vom hinreichenden Verdacht erheblicher Minderbefunde bis hin zur Unbrauchbarkeit der Messwerte. Ältere Messberichte können die Belastung also deutlich unterschätzen.

Silicagel und passende Analytik

Eine Studie nutzte Silicagel als Sammelmedium und eine Dampfraumanalyse mit Gaschromatographie und Massenspektrometer. Die Bestimmungsgrenzen lagen bei 3 Mikrogramm pro Kubikmeter für Ameisensäure und 1 Mikrogramm für Essigsäure. Inzwischen gibt es eine Richtlinie. Die VDI 4301 Blatt 7 erschien im Oktober 2018 unter dem Titel Messen von Carbonsäuren. Sie beschreibt Probenahme und Analyse von Carbonsäuren der Kettenlängen C1 bis C8 in der Innenraumluft und in Materialproben. Fragen Sie das Labor, nach welchem Verfahren es arbeitet.

Messbedingungen

Bei kontinuierlich emittierenden Stoffen stellt sich nach dem Lüften mehrere Stunden lang ein Gleichgewicht ein. Die Studie führte deshalb einen ungünstigen Fall herbei. Nach einer intensiven Lüftung von 10 bis 15 Minuten wurde dem Raum mindestens 8 Stunden lang keine Außenluft zugeführt, bei geschlossenen Fenstern und Innentüren. Bei einer Richtwertüberschreitung folgt eine zweite Messung unter nutzungsüblichen Bedingungen mit einer Querlüftung von 10 Minuten und einer Stunde Verweilzeit. Die Raumtemperatur sollte zwischen 16 und 26 Grad liegen.

Beide Säuren messen

Nur der Vergleich von Essigsäure und Ameisensäure zeigt, ob eine zweite Quelle mitspielt. Wer nur Essigsäure bestimmt, riskiert eine Fehlinterpretation.

Parallel mit Formaldehyd

Die Studie bestimmte Formaldehyd und Acetaldehyd mit. Das ist sinnvoll, weil beide aus denselben Plattentypen stammen.

Handlungsempfehlungen bei hohen Werten

Sichere, in Studien belegte Sanierungsverfahren speziell für Holzsäuren habe ich nicht gefunden. Folgende Schritte lassen sich aus den Befunden ableiten.

Zweite Quelle ausschließen. Prüfen Sie, ob kürzlich ein Essigreiniger verwendet oder eine Silikonfuge erneuert wurde. Der Quotient aus Essigsäure und Ameisensäure hilft bei der Zuordnung.

Die Bauteile als Quelle ernst nehmen. Weil die Möblierung kaum Einfluss hat, kommen die Holzwerkstoffe in Wänden, Decken und Böden in Betracht. Der Artikel zu den Spanplatten hilft, Plattentypen im Haus zu bestimmen. Eine Platte mit Phenolharz, eine V100 Platte, OSB oder eine Faserplatte gibt mehr Essigsäure ab als eine unauffällige Platte.

Lüftung nutzen, aber nicht überschätzen. Regelmäßiges Lüften senkt die Konzentration. Weil sich nach dem Lüften in einigen Stunden wieder ein Gleichgewicht einstellt, ist es eine Übergangsmaßnahme. Eine Lüftungsanlage kann die Belastung dauerhaft verringern.

Austausch oder Abdeckung prüfen. Denkbar sind der Austausch stark emittierender Platten und eine dichte Beschichtung. Das ist meine Einschätzung und kein belegtes Verfahren. Prüfen Sie jede Maßnahme durch eine Nachmessung.

Gemeinsam mit anderen Schadstoffen planen. Holzsäuren treten zusammen mit Formaldehyd und häufig mit Holzschutzmitteln und Chloranisolen auf. Eine Sanierung sollte alle Stoffe berücksichtigen. Der Artikel zur Notwendigkeit des Sachverständigen erklärt, warum diese Planung in Fachhände gehört.

Kauf und Verkauf

Für Käufer ist die Botschaft einfach. Wenn eine Raumluftmessung Teil der Kaufprüfung ist, sollte sie die Holzsäuren einschließen und nach einem geeigneten Verfahren erfolgen. Ein altes Messergebnis nach Tenax ist mit Vorsicht zu lesen. Der Artikel zum Abstand vom Hauskauf zeigt, wie sich Befunde in Preis und Vertrag verankern lassen. Verkäufer sollten bekannte Belastungen nicht verschweigen. Der Artikel zur Haftung beim Hausverkauf erklärt die Folgen.

Checkliste- Verdacht auf Holzsäuren im alten Fertighaus

Fester Bestandteil der Diagnostik

Häufig gestellte Fragen

Was sind Holzsäuren?

Holzsäuren sind Ameisensäure und Essigsäure. Sie entstehen im Holz und in Holzwerkstoffen durch die Abspaltung von Acetylgruppen aus den Hemicellulosen und gasen langfristig aus.

Wie hoch sind die Werte in älteren Fertighäusern?

In einer Studie mit 84 gültigen Raumluftproben lag der Median für Essigsäure bei 200 und für Ameisensäure bei 35 Mikrogramm pro Kubikmeter. Der Höchstwert für Essigsäure betrug 970. Die Proben stammten meist aus Kauf und Verkaufsfällen und bilden nicht alle Häuser ab.

Gibt es Richtwerte für Essigsäure und Ameisensäure in der Raumluft?

Verbindliche Innenraumrichtwerte gibt es nach den ausgewerteten Quellen nicht. Es existiert ein nie offiziell veröffentlichter Gefahrenwert für Essigsäure von 400 Mikrogramm pro Kubikmeter. Das Umweltbundesamt hat 2018 Ableitungsvorschläge erarbeitet, die noch nicht als Richtwerte veröffentlicht sind. Prüfen Sie den aktuellen Stand.

Sind Essigsäure und Ameisensäure gefährlich?

Ihre akute Giftigkeit ist gering. Sie wirken aber reizend auf Augen, Haut und Schleimhäute, Ameisensäure stärker als Essigsäure. Bei dauerhaftem Aufenthalt sind Reizwirkungen vor allem bei empfindlichen Personen nicht auszuschließen.

Kann ich Essigsäure im Haus riechen?

Nur eingeschränkt. Die Empfindungsschwelle liegt mit 2,5 Milligramm pro Kubikmeter höher als die meisten gemessenen Werte. Ein saurer Geruch wird zudem oft fälschlich Formaldehyd zugeschrieben. Eine Messung klärt es.

Wie messe ich Holzsäuren richtig?

Mit einer Probenahme auf Silicagel und einer Analytik nach der VDI 4301 Blatt 7. Die Standardmethode mit Tenax liefert für diese Säuren Minderbefunde. Beide Säuren sollten gemeinsam und unter definierten Bedingungen gemessen werden.

Hilft Lüften gegen Holzsäuren?

Lüften senkt die Konzentration kurzfristig. Nach einigen Stunden stellt sich wieder ein Gleichgewicht ein, weil die Quelle in den Bauteilen sitzt. Es ist eine Übergangsmaßnahme.

Haben neue Fertighäuser keine Holzsäuren?

Nicht automatisch. Bis Mitte der 1980er Jahre zeigte die Studie keinen Rückgang. Für neuere Häuser fehlen ausreichende Daten, und einzelne Befunde mit OSB Platten deuten auf erhebliche Belastungen hin.

Weiterführende Literatur

Dieses Thema behandle ich in meinem Buch „Das Fertighausdilemma” ausführlich. Dort finden Sie die Einordnung der Schadstoffe, Hinweise zur Untersuchung und Checklisten für Käufer, Verkäufer, Makler und Bewohner.

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