NACHWACHSENDE ROHSTOFFE
. . .
Edgar Remmele, Bernhard Wid mann und Hans Schön, Freising, sowie Bodo Wachs, M ü nchen
Hyd ra u l i kö l e a uf Ra psö l basis
Umwe ltverträgl ichkeit beim Ei nsatz i n mobi len Aggregaten
Vier Hydraul iköle auf Rapsölbasis wurden in acht landwirtschaftlichen Geräten e ingesetzt. Die Einsatzbedingungen, wie thermische Be lastung, Druckbelastung
und nachgefüllte Ölmengen, wurden dokumentiert. Die über den Betriebszeit
raum gewonnenen Hydratiliköl proben wurden auf technische Kenngrößen und umweltrelevante Inha ltsstoffe untersucht und auf ihre biologische Abbaubarkeil und aquatische Toxizität getestet. Alle untersuchten Hydraul iköl proben wiesen im CEC-Test einen "befriedigenden" bis
"sehr weitgehenden" Abbau auf. Im Zahn
Welleos-Test wurde selten ein "unbefrie
d igender", meist ein "befriedigender"
oder "weitgehender" Abbau ermittelt. Die Ökotoxizität der Hydraul iköle war
"mäßig" bis "gering".
F
ür die Verwendung rapsölbasierender Druckflüssigkeiten a nstelle von Hydraul ikölen a uf Mineralölbasis sprechen vor a llem d ie höhere biologische Abbau
barkeit und d ie zumeist geringere aq uati
sche Toxizität der ungebrauchten rapsöl
basierenden Produ kte [ 1 1 , 12]. Im " Be
richt über den Einsatz biologisch schnell abbaubarer Schmierstoffe und Hydra u lik
fl üssigkeiten und Maßnahmen der Bun
desregierung" [2] wird ein Mi:lßnah men
paket vorgestellt, d u rch das der Einsatz von biologisch schnell abbaubaren Hy
draulikölen forciert werden sol l . U nter an
derem zieht die B u ndesregieru ng in Er
wägung, in u mweltsensiblen Bereichen die Anwendung von Verlustschmierstof
fen, welche nicht biologisch schnell a b
ba ubar sind, zu verbieten.
� < 6 0 'C am 60 - 80 'C � 80 - 1 00 'C l2iJ > 1 00 'C
John Deere 6400 (D)
Benfra Radlader IV (B)
0 1 0 20 30 40 50 60 70 80 % 1 00
Anteil Betriebsstunden I share of Operating hours
Bild 1: Temperaturbelastung von Hydraulikölen auf Rapsölbasis (A-D) in landwirtschaftlichen Maschinen
Fig. 1 : Thermal load of hydraulic fluids based an rape-seed oil (A-DJ in agricultural machinery
Dipl. -lng. agr. Edgar Remmele ist wissen
schaftlicher Mitarbeiter, Dr. Bernhard Wid
mann ist Leiter der Arbeitsgruppe Pflanzenöle an der Bayerischen Landesanstalt für Land
technik. Prof. Dr. Dr. h.c. Hans Schön ist Direktor des Instituts und der Bayerischen Landesanstalt für Landtechnik, Vöttinger Straße 36, 85354 Freising. RD Dr. Bodo Wachs ist Leiter des Sachgebiets Umweltver
halten von Schadstoffen am Institut für Wasserforschung im Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft, Kaulbachstraße 37, 80539 München.
Das Projekt wurde finanziert durch das Bayerische Staatsministerium für Landesent
wicklung und Umweltfragen und durchge
führt in Zusammenarbeit mit der Esso AG.
Referierter Beitrag der LANDTECHNIK.
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Für den Einsatz ra psöl basierender Druck
fl üssigkeiten ist jedoch nicht geklä rt, in welchem Maße sich d ie biologische Ab
baubarkeit und d ie aquatische Toxizität wä hrend des Einsatzes d ieser Hyd rauli k
öle ändern. Diese Frage stel lt sich beson
ders im H i n blick a uf unvermeidbare Öl
verluste a n Schnel l ku pplungen [8] und Ölverluste durch Schlauchplatzer und Leckagen.
Eine Literaturrecherche zeigte, daß bis
her keine umfassenden U ntersuch ungen zur biologischen Abbau barkeit und Öko
toxizität gebra uchter Hyd ra u li köle a uf Rapsölbasis vorliegenen [ 1 , 3, 7, 9].
Zielsetzung
Im Rahmen des P roje ktes " U mweltver
trägl ichkeit von Hyd ra u l i kölen a uf Ra psöl
basis beim Ei nsatz in mobi len Aggregaten sowie Möglich keiten der Wiederverwen
d u ng, Verwertung und Entsorgung" soll
ten u nter a nderem Hyd raul iköle auf Ra psölbasis in Abhängigkeit von der Be
triebszeit und unter P ra xiseinsatzbed in
gungen , bei denen u nterschiedliche Druck- und Tem peraturbelastungen a uf
treten , a uf ihre biologische Abbaubarkeit und aquatische Toxizität getestet werden.
Methodisches Vorgehen
I m Feldversuch wurden vier unterschied
l iche Hyd rauliköle a uf R a psölbasis (A -D) i n acht Mobilhyd ra u l iken eingesetzt. Die Auswa h l der Maschinen erfolgte u nter dem Gesichtspu n kt, Öl proben zu erha 1- ten , die möglichst u nterschiedlichen
Druck- und Temperaturbelastungen aus
gesetzt waren.
Hydrauliköl A wurde in einem Fendt Geräteträger GTA 380 m it Arbeitshydrau
l i k und hydrostatischer Lenkung ei nge
setzt. Zwei Radlader B enfra 2 1 5 B m it Ar
beitshyd raulik, hydrostatischer Len ku ng und hydra ulisch u nterstützter Bremse wurden mit den Hyd raulikölen B und C befül lt. i n einem gemei nsamen Öl haus
halt für Arbeitshyd ra ulik, Lenkhyd raulik und Getriebe eines Traktors Schl üter Eu
rotrac wurde das Hyd rauliköl A verwen
d et Hydrauliköl D kam in einem Traktor John Deere 6400 mit gemeinsamem Öl
hausha lt für Arbeitshyd rau l i k, Lenkhy
draulik, Naßbremsen und Getriebe zum Einsatz. Da bei diesem Traktor ein häufi
ger Wechsel überbetrieblich genutzter Anbaugeräte stattfindet, wurde dieser Tra ktor mit einer Zusatz-Öiversorgung, bestehend aus Hyd raulikpumpe, Öltank und Steuergerät, a usgerüstet, u m eine mögliche Vermischung des rapsölbasie
renden Hydrauliköls mit mineralölbasie
rendem Hyd rauliköl zu verhindern. Die
ser zweite Hydrauliköl kreislauf wurde m it m inera lischem Hydrauliköl betrieben. l n drei Mähdreschern ä h nlicher Leistungs
klassen der Firma Claas, davon zwei m it Allradantrieb, wurden die Ölhaushalte des hydrostatischen Fa hra ntriebs m it den Hydra u l i kölen A, B und C befül lt. Die Um
ölung, sofern notwend ig, erfolgte nach VDMA 24 569 [10] oder nach Firmenan
gaben .
52. Jahrgang LANDTECHNIK 3/97
• • • • • • • • • • e • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Tab. 1: Umweltverträglichkeit von Hydraulikölen auf Rapsölbasis in Abhängigkeit der Betriebs
stunden und des Maschinentyps
Table 1 : Environmental impact of hydraulic fluids based on rape-seed oil, depending an opera
ting hours and an type of machinery
01 getrennter Olhaushalt gemeinsamer Olhaushalt
für Hydraulik und Getriebe I für Hydraulik und Getriebe I hydrostatischer Fahrantrieb I Oil separate oil reserve for combined oil reserve for hydrodynamic drive
hydraulic and Iransmission hydraulic and Iransmission
Bh [h] CH CSB Tox. Bh h CH, CSB Tox. Bh h CH, CSB Tox.
A 0 .. ... .. •• 0 .. ... •• 0 .. . .... • •
558 ... ... •• 518 . . . -.
•• 275 ... . .. • ••
949 .... - •• 757 . .. -.
• •• 600 . . . . . . • ••
1023 .... - •• 1003 . . . . . ••• 925 .. . .... • ••
1 202 . . . - •• 1 1 66 .. . .. • ••
B 0 .. . . . •• 0 .. . .. • •
523 .. . . . . •• 258 . . . . . . •••
793 . . . . . . •• 483 .. . . . • •
1 1 00 .. . . . . •• 580 .. . .... • ••
c 0 . . . . . •• 0 .. .. . ••
362 . ... •• 273 ... . .... • •
510 .. .... •• 612 . . . . ... • ••
658 .. . .. •• 901 . . . . . . -·
D 0 ... ... •••
569 ... . . . . ••
1 1 24 ... .... •••
1 751 . . . . .... •••
2 1 1 2 . . . ... ·- 2315 . . . ... •••
T�•l6fU<Ibmo liegl noch nic:hl vor I nol lealed yel
Biologischer Abbau I Biodegradability: Toxizität 1 Toxicity:
vollständig/complete •••• befriedigend/satisfying nicht vorhanden, unbedeutend/not existing, negligible
•• sehr weitgehend/very extensive ••••• unbefriedigend/non satisfying •• gering/slight •••• starklvery toxic weilgehendlextensive ... sehr schlechUvery poor •• mäßig/moderate ••••• sehr starklhighly toxic Bh: Betriebsstunden/operatlng hours CH2: CEC-Test
Zur Dokumentation der Einsatzbedin
gungen der Fahrzeuge wurden in allen Hydraulikölsystemen die a uftretende thermische Belastung und in einigen die Druckbelastung ermittelt. Nachgefüllte Öl mengen und besondere Vorkommnisse wurden ü ber Bord bücher erfa ßt. Der technische Zusta nd der Hydrauliköle wurde durch die Kenngrößen Aussehen, Anteil ungelöster Stoffe, Wassergehalt ki
nematische Viskosität bei 40 oc u nd Neu
tralisationszah l sowie der Elementa rana
lyse von I nhaltsstoffen beschrieben.
Die biologische Abbaubarkeit wurde a nhand des Stoffpara meters Kohlenwas
serstoffe zum einen als CH2-Bande im I R
Spektrum (CEC L-33-A-94 [4] oder D I N 5 1 828-2 [6]) u n d z u m anderen als CSB (Zahn-Wellens-Verfahren, D I N EN 29 888 [5] ) ermittelt. Zur Abschätzung des aqua
tischen Gefä hrdungspotentials der Hy
d rauliköle wurden Testverfah ren mit Ein
zelspezies a us unterschiedlichen Tro
phiestufen eingesetzt. Die Prüfsysteme sind im einzelnen: Abwasserbakterien der Münchener Klära n lage, Leuchtba kte
rien, Planktonalgen, Gartenkresse, Pla n k
tonkrebse, Goldorfen.
Ergebnisse
Die thermische und die Druckbelastung der eingesetzten Hyd rauliköle waren in den Hydrostaten der Mähdrescher am höchsten; die geringsten Belastungen traten in den beiden Radladern a uf. Bei allen eingesetzten Traktoren und Radla
dern war der Anteil der Tem peraturen ü ber 80 oc im Hyd rauliköl kreislauf kleiner 1 0 %. ln den Hydrostaten der Mähdre-
52. Jahrgang LANDTEC H N I K 3/97
CSB: Zahn-Wellens-Test T ox..: T oxizitäVT oxicity
scher waren die Tem peraturbelastungen d eutlich höher, es traten auch nennens
werte Anteile der Tem peraturen ü ber 100 oc auf. Bild 1 zeigt die thermische Belastung der Hydrauliköle als prozen
tualen Anteil a n den Betriebsstunden in vier Tem peraturklassen.
Die Ölalterung, hervorgerufen d u rch Oxidation, hydrolytische Spaltung und Polymerisationsvorgänge, wurde anhand der Änderungen der kinematischen Vis
kosität und der Neutralisationszahl ver
folgt. Außer beim Traktor J oh n Deere mit mehr als 2 300 Betriebsstu nden, m u ßte a ufgrund der Ölalterung kein Ölwechsel in Erwägung gezogen werden. Zum Tei l führten nachgefüllte Öl mengen z u r merk
lichen Verbesserung der Ölqualität.
Bed ingt durch Leckagen, Reparaturar
beiten, Probenahme und Tropfverluste wurde beim Geräteträger Fendt, a ls Ex
trembeispiel, wäh rend der 1 200 Be
triebsstunden das gesamte Ölvolumen einmal erneuert.
Zum Teil wurde in den Hyd rauliköl proben ein starker Anstieg des Zinkgehaltes fest
gestellt. l n einer Hydrauli kölprobe A a us dem Traktor Schlüter Eurotrac wurde als maximal erreichte Zink-Konzentration 395 mg/kg analysiert; bei einem Zinkge
halt des ungebra uchten Öles, der u nter der Nachweisgrenze von 1 mg/kg liegt.
Außerdem nahm in einigen Hyd raulikölen der Fahrzeuge auch der Gehalt an Blei, Eisen und Kupfer zu. Möglicherweise fü hrten Abrieb und Reaktionen von Gru ndöl und Add itiven mit metallha ltigen Bauteilen zu den beobachteten Verände
rungen im Öl. Ein l n-Lösung-Gehen von
Ablageru ngen zin kha ltiger Add itive a us mineralischen Hydra ul i kölen ka nn zu
mindest in einem der Fälle ausgeschlos
sen werden, da der Traktor bereits zuvor ü ber 3300 Betriebsstunden mit einem nicht zinkadd itivierten H yd rauliköl a uf Ra psölbasis betrieben w u rde. U nter den u ntersuchten Hydrauliköle n n i m mt das Hydra uliköl D eine Sonderstellung ein, da es für einen gemeinsamen Öl haushalt für Arbeitshyd raulik, Getriebe und Naßbrem
sen entwickelt wurde. So war im Hydrau
l i köl D bereits i m Frischöl Zink aus Addi
tiven nachzuweisen.
Für alle untersuchten Hydra u l iköl pro
ben läßt sich feststellen, daß das biologi
sche Abba uverhalten nach dem C EC-Test zumindest immer ., befriedigend " war, in den meisten Fällen jedoch mit .,sehr weit
gehend" zu beschreiben ist. Die Ein
schätzung der biologischen Abbauba rkeit d urch d ie CSB-Abnahme im Za hn-Wel
lens-Verfahren erga b, d a ß die Hyd ra ulik
öl proben teilweise einen ., unbefriedigen
den" Abba u aufwiesen, m eist a ber ., be
fried igend" oder .,weitgehend" a bba uten.
Die mit dem Peptontest u n d a nderen Prüfsystemen wie Leuchtbakterien, Al
gen , Daphnien und Kresse u ntersuchte aq uatische Toxizität wurd e stets mit ,.ge
ring" oder .,mäßig" bewertet. Die Ergeb
nisse der Testverfah ren zur biologischen Abbaubarkeit und Ökotoxizität sind in Ta
belle 1 zusammengefaßt. Die Schl u ßfol
gerungen beziehen sich a uf die Wirkung der in 22 Stu nden aus 25 g Öl pro 1 1 Was
ser eluierbaren Schadstoffe.
Tendenziell besteht ein Zusam men
hang zwischen erhöhten Schwermetall
gehalten i n den Hyd ra u l ikölproben und geringeren Abba u raten beziehungsweise erhöhter Toxizität. Ein Zusammenhang zwischen Polymerisationsvorgä ngen im Hydrauliköl, welche zur Verzweigung der Kohlenstoffketten füh ren, und einer da
durch hera bgesetzten Abbaubarkeit kann n icht sicher bekräftigt werden .
Zusammenfassung
Der U mweltvorteil einer höheren biologi
schen Abba ubarkeit und geringeren Öko
toxizität der untersuchten Hydrauliköle a uf Ra psölbasis gegen ü ber minerali
schen Hydraulikölen bleibt selbst nach deren Gebrauch erhalten.
Literaturhinweise sind unter LT 97 3 1 4 vom Verlag erhältl ich.
Schlüsselwörter
Hyd rauliköle, Rapsöl , Abbau barkeit, Öko
toxizität Keywords
Hydra ulic fl uids, ra pe-seed oil, biodegra
dability, ecotoxicity
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