Der jüngste Gesetzesvorschlag des US-Bundesstaates New York sieht vor, den Verkauf von Carbon Black innerhalb von zwei Jahren zu verbieten. Darin geht es darum, was Carbon Black ist, warum seine Verwendung eingeschränkt werden sollte, seine Verwendung in der Druckindustrie und anderen Branchen und wie es ist hergestellten Produkte, ihre potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt und die Machbarkeit von Alternativen.
Im Laufe der Zeit haben die Menschen je nach technologischem Niveau und geografischen Ressourcenbedingungen verschiedene Methoden zur Herstellung von Ruß entwickelt. Das Furnace Black-Verfahren ist derzeit das effizienteste und am weitesten verbreitete Verfahren, wir werden jedoch auch auf andere Verfahren eingehen.
Ofenrußprozess
Bei diesem Verfahren werden Kohlenwasserstoffe aus Erdöl und Erdgas als Rohstoffe zur Herstellung des größten Teils des weltweiten Rußes verwendet. Die Rohstoffe werden zur thermischen Zersetzung in den Reaktor eingespritzt. In Umgebungen mit kontrollierter Temperatur und Sauerstoff brennen sie jedoch nur teilweise. Bei dieser kontrollierten Reaktion werden Rußpartikel erzeugt und gesammelt. In heutigen Reaktorsystemen kann bei der Erzeugung von Pigmenten eine Oberflächenbehandlung angewendet werden, um die Leistung bestimmter Anwendungen (z. B. Pigmentdispersion und Tintenherstellung) zu verbessern.
Ruß ist eine pulverförmige Form von Agglomeraten mit Primärpartikelgrößen im Bereich von 10 bis 80 nm. Zur leichteren Verarbeitung kann das Pulver zu Partikeln verdichtet werden. Neben der Modifikation der Oberflächenbehandlung können auch die Prozessbedingungen geändert werden, um Eigenschaften wie Struktur und Oberfläche zu steuern.

katalytische Pyrolyse
Beim thermischen Cracken von Ruß muss Erdgas unter inerten Bedingungen in den Vorwärmofen gepumpt werden. Anschließend zerfällt das Gas in Ruß und Wasserstoffgas. Unter anaeroben Bedingungen bildet sich der erzeugte Ruß langsam und die resultierenden Partikel sind normalerweise sehr rein. Im Vergleich zu Ofenruß ist die Partikelgröße größer und die Struktur schlechter. Bei diesem Verfahren werden zwei Öfen verwendet. Wenn ein Ofen vorgeheizt ist, zersetzt der andere Ofen Erdgas in Ruß. Das während des Zersetzungsprozesses erzeugte Wasserstoffgas kann zum Vorheizen des zweiten Ofens verwendet werden, um in diesem diskontinuierlichen Prozess die nächste Produktcharge herzustellen.

Gasrußverfahren (Degussa-Verfahren)
Das Gasrußverfahren wurde in Europa unter Verwendung von Kohlenteerfraktionen entwickelt. Das Öl wird erhitzt, bis es verdampft. Reines verdampftes Öl wird durch wasserstoffreiches Trägergas zur Brennkammer transportiert. Aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff weist die resultierende Rußoberfläche einen hohen Grad an Funktionalität auf, die aus funktionellen Sauerstoffgruppen besteht. Mit diesem Verfahren kann hochreiner Ruß mit kleiner Partikelgröße hergestellt werden. Wie Ofenruß ist Gasruß aufgrund seiner Eigenschaften eine ideale Wahl für Tinten und Beschichtungen.

Weitere historische Verfahren zur Herstellung von Ruß sind Lampenruß, Rillenruß und Acetylenruß. Wenn Sie selbst etwas Carbon Black herstellen möchten, ist das ganz einfach. Stellen Sie einen Topf mit kaltem Wasser über die Kerze, aber innerhalb der orangefarbenen Flamme. Sie werden einen Teil des verbrannten Wachses in Form von Ruß am Boden des Topfes auffangen. Wenn Sie Kerzen anzünden, grillen, Räucherstäbchen verbrennen oder Zitronengraskerzen verwenden, um Mücken abzuwehren, machen Sie Holzkohle grundsätzlich schwarz.

Regulatorische Fragen
Wenn wir über regulatorische Fragen im Zusammenhang mit Carbon Black sprechen, besteht der erste Schritt darin, eine entscheidende Unterscheidung zu treffen. Sprechen wir über Trockenpulver-Ruß als Pigment oder bezieht es sich auf Ruß, der in trockenen Tintenfilmen vorhanden ist? Werfen wir zunächst einen Blick auf den pulverförmigen Ruß, den die Tintenhersteller erhalten.
Gesundheitsrisiken
Die größte versteckte Gefahr von Ruß besteht darin, dass es bei unsachgemäßer Handhabung zu Staubexplosionen kommen kann. Wenn die Staubkonzentration mehr als 50 Gramm pro Kubikmeter beträgt, besteht bei Vorhandensein einer Zündquelle Explosions- oder Verbrennungsgefahr. Solange das Management gut erfolgt und Brandquellen sorgfältig beseitigt werden, kann dieses Risiko minimiert werden.
Das zweite Problem ist das Einatmen. Die Partikel des Rußpigments sind sehr klein und können, wenn sie nicht abgedeckt werden, leicht diffundieren. Kurzfristiges Einatmen von Rußstaub kann zu Reizungen und Beschwerden der oberen Atemwege führen. Dies kann zu Husten und pfeifenden Atemgeräuschen führen. Es gibt jedoch keine Hinweise darauf, dass akuter Kontakt lebensbedrohlich sein kann.
Langfristiges Einatmen von Ruß kann bei Tieren zu einer Überlastung der Lunge und Entzündungen führen. Obwohl Entzündungen zu genotoxischen Wirkungen führen können, gilt Ruß selbst nicht als mutagen. Darüber hinaus ähneln diese Ergebnisse anderen Studien zu unlöslichen anorganischen Partikeln in Inhalationsstudien. Aufgrund der langfristigen Exposition gegenüber Ruß und anderen unlöslichen Partikeln, die zu einer verminderten Lungenkapazität führen, wird bei der Verwendung von Rußpulver stets empfohlen, persönliche Schutzausrüstung (PSA) zu tragen und gute Gesundheitsgewohnheiten am Arbeitsplatz beizubehalten.
Carbon Black reizt weder Augen noch Haut. Allerdings kann es zu mechanischen Reizungen kommen und Ruß kann wie andere Puder die Haut austrocknen.
Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) stuft Rußpulver als Karzinogen der Klasse 2B ein. Die International Carbon Black Association geht davon aus, dass die Grundlage für diese Klassifizierung darin besteht, dass Laborratten besonders empfindlich auf das Einatmen hoher Dosen schwerlöslicher Partikel reagieren. Es gibt nicht genügend Beweise für den Zusammenhang zwischen Ruß und menschlichem Lungenkrebs. Die gemeinnützige American Conference of Government Industrial Hygienists (ACGIH) ist zu dem Schluss gekommen, dass Ruß ein bestätigtes Karzinogen bei Tieren ist, sein Zusammenhang mit Menschen ist jedoch noch unklar.
Sobald Ruß zu Tinte oder Farbe verarbeitet wird, entfallen alle Risiken, die mit seiner Verwendung als unlösliche Partikel verbunden sind. Dies ist ein wichtiger Unterschied, der im Gesetzentwurf des Senats offenbar übersehen wird und Ruß fälschlicherweise als giftige Substanz bezeichnet wird. George Fuchs, Direktor für regulatorische Angelegenheiten und Technologie bei NAPIM, teilte mit: „Wir sind darüber sehr besorgt und haben uns mit mehreren Branchen- und Unternehmensverbänden zusammengetan, um uns dieser gedankenlosen und kontraproduktiven Gesetzgebung zu widersetzen.“
Umweltwirkung
Schätzungen zufolge werden bei der Produktion von über 15 Millionen Tonnen Ruß 29 bis 79 Millionen Tonnen Kohlendioxid ausgestoßen. Wenn Wasserstoff anstelle von Erdgas verwendet wird, ist eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks um 19 % möglich. Zu den weiteren möglichen Umweltauswirkungen gehört die Freisetzung von Monoxid

Wie bereits erwähnt, werden Rußpigmente hauptsächlich aus Erdölfraktionen hergestellt. Ruß wird aus Abfallmaterialien wie Reifen hergestellt, und einige Unternehmen nutzen derzeit erneuerbare Ressourcen zur Herstellung von Ruß. Living Ink produziert Ruß aus Biomasseabfällen durch einen CO2-negativen Prozess. Sie haben den Produktionsprozess von Siebdruckfarbe, Offsetdruckfarbe und Flexodruckfarbe verbessert. In naher Zukunft werden wir wahrscheinlich Produkte in Inkjet-Qualität sehen. Wie herkömmlicher Ruß werden aus Biomasse gewonnene Rußpigmente durch Verbrennung in anaeroben Umgebungen hergestellt. Leider werden diese erneuerbaren Formen von Ruß auch durch die vorgeschlagene staatliche Gesetzgebung verboten.

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