Kann man Wasserstoff einatmen? Sicherheit und Belüftung
Das Einatmen von Wasserstoff selbst wird in Untersuchungen zur Verwendung inhalatorähnlicher Geräte nicht als giftig beschrieben: In einer klinischen Studie aus dem Jahr 2021 atmeten acht gesunde Erwachsene bis zu 72 Stunden lang kontinuierlich ein Gemisch aus 2,4 % Wasserstoff und Luft ein, ohne dass ein klinisch bedeutsames Gesundheitsproblem auftrat. Die Vorsicht im Umgang mit Wasserstoffgas hat mit einer ganz anderen Eigenschaft zu tun. Wasserstoff ist in einem ungewöhnlich breiten Konzentrationsbereich in Luft entzündlich und brennt mit einer Flamme, die schwer zu sehen ist. Ob bei einer Wasserstoff-Inhalationssitzung zu Hause ein Entflammbarkeitsrisiko besteht, hängt in erster Linie davon ab, wie viel Gas sich im Raum ansammelt, wie gut der Raum belüftet ist und ob sich eine Zündquelle in der Nähe befindet – nicht davon, dass das Gas beim Einatmen giftig wäre.
- Das Einatmen kleiner, über eine Nasenkanüle zugeführter Wasserstoffmengen hat in der einzigen verfügbaren kontrollierten Humanstudie keinen klinisch bedeutsamen Schaden gezeigt. Die Studie war jedoch klein und umfasste ausschließlich gesunde Erwachsene.
- Das Entflammbarkeitsrisiko von Wasserstoff hängt von seiner Konzentration in der Luft – etwa 4 % bis 75 % nach Volumen – in Verbindung mit einer nahe gelegenen Zündquelle ab. Keiner der beiden Faktoren allein stellt die Gefahr dar.
- Die Beispielrechnung unten zeigt, dass es viele Stunden kontinuierlicher, vollständig im Raum verbleibender Abgabe eines Zenith- oder Titan-Geräts dauern würde, bis in einem gewöhnlichen Schlafzimmer oder Wohnzimmer die Schwelle von 4 % erreicht wäre – selbst bei der Annahme, dass überhaupt keine Lüftung stattfindet. Das liegt deutlich über der Dauer einer typischen Sitzung.
- Im Alltag sind eine normale Belüftung und der Verzicht auf offene Flammen oder funkenbildende Geräte im Raum die beiden wichtigen Vorsichtsmaßnahmen. Außerdem sollten Sie die Bedienungsanleitung Ihres konkreten Geräts befolgen.
Wenn Sie sich zunächst allgemein über die Wasserstoffinhalation zu Hause informieren möchten, ist der Einsteigerleitfaden zur Wasserstoff-Inhalationstherapie ein guter Ausgangspunkt, bevor sich dieser Artikel speziell mit Entzündbarkeit und Belüftung befasst.
Ist Wasserstoff selbst schädlich, wenn man ihn einatmet?
Wasserstoff wird für sich genommen nicht als giftiges Gas eingestuft. Das Sicherheitsdatenblatt des NOAA-Dienstes CAMEO Chemicals nennt als Gesundheitsgefahr lediglich die Erstickung durch Sauerstoffverdrängung: Schwindel, Bewusstlosigkeit oder Schlimmeres können nur dann auftreten, wenn Wasserstoff so viel Sauerstoff aus der Atemluft verdrängt, dass dessen Konzentration zu niedrig wird. Das ist derselbe Mechanismus wie bei jedem inerten Gas, das einen geschlossenen Raum füllt. Diese Gefahr unterscheidet sich wesentlich davon, dass ein Gas giftig ist. Laut Datenblatt tritt sie erst bei Konzentrationen auf, die weit über denen liegen, für deren Abgabe ein Inhalationsgerät mit Nasenkanüle in die offene Raumluft ausgelegt ist (Quelle: CAMEO-Chemicals-Datenblatt: Wasserstoff). Davon zu unterscheiden ist die Tatsache, dass in der Atmosphäre natürlicherweise bereits geringe Mengen Wasserstoff vorkommen – dabei geht es um eine andere Frage als um die in diesem Artikel behandelten Konzentrationen.
Was in der Studie von 2021 tatsächlich untersucht wurde
Die unmittelbar relevanteste Evidenz stammt aus einer 2021 in Critical Care Explorations veröffentlichten Studie. Darin atmeten acht gesunde Erwachsene kontinuierlich über eine High-Flow-Nasenkanüle mit 15 Litern pro Minute ein Gemisch aus 2,4 % Wasserstoff und medizinischer Luft – und zwar 24, 48 oder 72 Stunden lang. Die Forschenden berichteten weder von klinisch bedeutsamen unerwünschten Ereignissen bei den Teilnehmenden noch von Gefährdungsereignissen in der Umgebung während der Studie (Quelle: Cole et al., Critical Care Explorations, 2021). Das ist ein aussagekräftiger Datenpunkt. Er beschreibt jedoch acht gesunde Erwachsene in einem überwachten klinischen Umfeld und ist keine Garantie für jede Person, jeden Raum oder jedes Inhalationsgerätemodell. Ihn als pauschalen Sicherheitsnachweis für die Verwendung zu Hause zu verstehen, würde über das hinausgehen, was die Studie tatsächlich gezeigt hat.
Warum Wasserstoff als entzündbares Gas gilt
Unabhängig von der Inhalation ist Wasserstoff in Luft bei einem Volumenanteil von etwa 4 % bis 75 % entzündlich – ein deutlich breiterer Bereich als bei vielen bekannten Brenngasen, deren Entzündbarkeitsbereiche wesentlich enger sind. Diese große Spanne ist ein Grund dafür, dass Wasserstoff in geschlossenen Räumen mit Vorsicht gehandhabt wird: Zwischen einer gerade noch entzündlichen und einer zu wasserstoffreichen, nicht mehr brennbaren Mischung liegt ein breiter Bereich. Außerdem brennt Wasserstoff mit einer Flamme, die bei Tageslicht nahezu unsichtbar ist. Eine Wasserstoffflamme in der Nähe eines Geräts oder Lagerbereichs sieht daher nicht unbedingt wie ein Feuer aus, bevor Sie nahe genug sind, um die Hitze zu spüren (Quelle: CAMEO-Chemicals-Datenblatt: Wasserstoff). Nichts davon bedeutet, dass sich Wasserstoff von selbst entzündet. Für eine Entzündung braucht es sowohl eine Konzentration innerhalb dieses Bereichs als auch eine Zündquelle wie einen Funken oder eine offene Flamme. Fehlt einer der beiden Faktoren, kann sich nichts entzünden.
Wie viel Gas eine Sitzung tatsächlich zur Raumluft beiträgt
Um herauszufinden, ob der Entflammbarkeitsbereich während einer Sitzung realistischerweise erreicht werden kann, muss man zunächst wissen, wie viel Wasserstoff die Geräte tatsächlich abgeben. Wenn Sie noch zwischen verschiedenen Modellen abwägen, behandelt der Kaufratgeber zur Auswahl eines Wasserstoff-Inhalationsgeräts auch andere Abwägungen als allein die Ausgabemenge.
Die sieben Leistungsstufen des Zenith
Der Hydrion Zenith bietet sieben wählbare Leistungsstufen mit einer Gesamtausgabe von 300 bis 1.800 Millilitern pro Minute. Auf jeder Stufe kann das Gerät entweder reinen Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch abgeben. Bei der höchsten Einstellung entfallen von insgesamt 1.800 ml/min 1.200 ml/min auf Wasserstoff und 600 ml/min auf Sauerstoff; bei den niedrigeren Stufen sinken die Werte proportional. Sauerstoff ist selbst kein Brennstoff. Für die Entflammbarkeitsrechnung unten ist daher der Wasserstoffanteil entscheidend: 1.200 ml/min bei der höchsten Einstellung des Zenith.
Die Ausgabemodi des Titan
Der Hydrion Titan gibt in seinen Modi mit einem, zwei oder drei Ausgängen insgesamt 3.000 ml/min ab. Bei einer Reinheit von 99,99 % entfallen davon 2.000 ml/min auf Wasserstoff und 1.000 ml/min auf Sauerstoff. Für die Raumvolumenrechnung ist der Wasserstoffwert von 2.000 ml/min maßgeblich, denn er liegt rund zwei Drittel über der maximalen Wasserstoffausgabe des Zenith.
Beide Geräte sind dafür ausgelegt, das Gas über eine während der Sitzung korrekt getragene Nasenkanüle zur Inhalation abzugeben – nicht dafür, es kontinuierlich in die offene Raumluft abzulassen. Im folgenden Rechenbeispiel wird dennoch angenommen, dass das gesamte Gas im Raum verbleibt. Das ist eine bewusst pessimistische Annahme und entspricht nicht der vorgesehenen Verwendung eines Inhalationsgeräts.
Raumvolumen berechnen: ein anschauliches Beispiel
Die folgende Rechnung beantwortet eine engere Frage als die, ob eine Sitzung sicher ist: Wie lange würde die kontinuierliche, vollständig im Raum verbleibende Abgabe jedes Geräts brauchen, um den Wasserstoffanteil in einem abgedichteten Raum auf die untere Entflammbarkeitsgrenze von 4 % (LEL) anzuheben? Die Ausgangsannahme ist bewusst unrealistisch: kein Luftaustausch und jeder Milliliter Wasserstoff verbleibt im Raum. Nur so lässt sich das obere Ende der Spanne beziffern, statt es lediglich zu schätzen.
| Raumgröße | Für 4 % Wasserstoff (LEL) benötigte Menge | Stunden bei höchster Zenith-Einstellung (1.200 ml/min H2) | Stunden beim Titan (2.000 ml/min H2) |
|---|---|---|---|
| Kleines Schlafzimmer (~20 m³ / ~710 ft³) | ~800 Liter | ~11 Stunden | ~7 Stunden |
| Größeres Schlafzimmer oder Arbeitszimmer (~35 m³ / ~1.235 ft³) | ~1.400 Liter | ~19 Stunden | ~12 Stunden |
| Wohnzimmer (~60 m³ / ~2.120 ft³) | ~2.400 Liter | ~33 Stunden | ~20 Stunden |
So ist die Tabelle richtig zu verstehen
Selbst im kleinsten Raum und bei der jeweils höchsten Wasserstoffausgabe der beiden Geräte dauert das Szenario ohne Belüftung mehrere Stunden länger als eine einzelne Inhalationssitzung voraussichtlich dauert. Eine typische Sitzung dauert üblicherweise einige zehn Minuten und nicht mehrere Stunden. Genau darum geht es bei diesem Rechenbeispiel: Es zeigt, dass zwischen der gewöhnlichen Verwendung und der Entzündbarkeitsschwelle ein deutlicher Abstand liegt – nicht, dass es unter anderen Bedingungen unmöglich wäre, sich der Schwelle anzunähern. Die Zahlen sagen nichts über den tatsächlichen Luftaustausch in einem bestimmten Raum, ein defektes Gerät oder einen ungewöhnlich kleinen oder abgedichteten Raum aus. Sie ersetzen auch nicht die Hinweise zur Belüftung und Aufstellung in der Bedienungsanleitung Ihres Modells. Betrachten Sie die Tabelle als Orientierung zur Größenordnung, nicht als geprüften Sicherheitsabstand.
Belüftung und Zündquellen: Was das Risiko tatsächlich verringert
Eine normale Raumbelüftung – eine angelehnte Tür, ein gekipptes Fenster oder die übliche Luftbewegung in einem genutzten Raum – verhindert viel wirksamer, dass sich Wasserstoff ansammelt, als es die obige Annahme eines abgedichteten Raums berücksichtigt. Denn die Belüftung erneuert kontinuierlich die Luft um das Gerät, statt die abgegebene Menge an einer Stelle anwachsen zu lassen. Während das Gerät läuft, sollten offene Flammen, angezündete Zigaretten, Kerzen und funkenbildende Geräte nicht im Raum sein. Das ist besonders wichtig, weil die Wasserstoffflamme so schwer zu erkennen ist. Bei diesem Gas davon auszugehen, dass kein Feuer vorhanden ist, nur weil keine sichtbare Flamme zu sehen ist, wäre der falsche Schluss. Das Szenario, in dem die obige Tabelle nicht mehr den beruhigenden Worst Case darstellt, ist ein kleiner, tatsächlich abgedichteter Raum – etwa ein Schrank oder ein Kabinett mit geschlossener Tür und ohne Luftzug – und nicht ein gewöhnliches Schlafzimmer oder Wohnzimmer, in dem das Gerät auf einem Nachttisch oder Schreibtisch steht. In der Bedienungsanleitung Ihres Geräts finden Sie die spezifischen Hinweise zur Aufstellung und Belüftung des Gehäuses und des jeweiligen Ausgabebereichs. Diese modellbezogenen Anweisungen zu befolgen ist wichtiger, als dieselbe Annahme auf jedes Gerät anzuwenden, denn die Anleitung wurde für genau dieses Gehäuse verfasst.
Das eigene Gerät und den eigenen Raum prüfen
Der direkteste nächste Schritt ist der Abschnitt zur Bedienungsanleitung auf der Produktseite des jeweiligen Geräts. Dort finden Sie die spezifischen Hinweise zur Einrichtung, Belüftung und Aufstellung für den Zenith oder den Titan – und nicht nur die allgemeinen Berechnungen oben. Wer statt einzelner Berechnungen lieber eine laufende Überwachung hätte, kann sich ansehen, wie Wasserstoffdetektoren funktionieren und was ihre Alarmstufen tatsächlich bedeuten. Wer ein Gerät täglich wartet, findet Hinweise zu Wasser, Filtern und Aufbewahrung in dem entsprechenden Pflegeartikel. Da die oben erwähnte klinische Evidenz schließlich von gesunden Erwachsenen in einer überwachten Studie stammt, sollten Personen mit einer Atemwegs- oder Herzerkrankung sowie alle, die bei ihrer eigenen Einrichtung unsicher sind, vor Beginn der Sitzungen mit einem Arzt darüber sprechen, statt die Ergebnisse einer Studie auf sich zu übertragen, an der sie nicht teilgenommen haben.