19.01.2010 | Redakteur: Ilka Ottleben
Nanopartikel werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Die produzierten Mengen können sehr unterschiedlich sein, von großen Mengen (Tonnen) eines Stoffes hin zu ganz kleinen Mengen wertvollerer Produkte. Doch welche Explosionsrisiken gehen von den Nanopartikeln aus und welche weitere Charakterisierung ist noch notwendig?
Heidelberg – Nanostäube, auch Nanopartikel genannt, setzen sich aus Partikeln einer Größe von 1 bis 100 Nanometern zusammen. Sie treten in der Natur z.B. in Form von Aerosolen oder Verbrennungsprodukten auf. Heutzutage werden Nanostäube in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt und dafür gezielt produziert. Insbesondere ihre im Vergleich zu größeren Partikeln veränderten physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften, lassen die Nachfrage nach Nanostäuben stetig ansteigen. So können zum Beispiel Materialien, die normalerweise Strom leitend sind, im nanoskaligen Bereich zu Isolatoren werden und umgekehrt. Titandioxid und Zinkoxid, die häufig in Sonnenschutzmitteln zum Einsatz kommen, werden im nanoskaligen Bereich transparent, was aus kosmetischer Sicht eine wünschenswerte Eigenschaft ist. Mit der steigenden Produktion und Verwendung von Nanopartikeln wuchs jedoch auch die Besorgnis hinsichtlich der Auswirkungen dieser neuen Technologie auf Gesundheit, Sicherheit und Umwelt. Dies gilt auch für die potenziellen Explosionsrisiken, die von Nanopartikeln ausgehen.
In Deutschland untersucht die Nano-Kommission Nutzen und Risiken von Nanotechnologien im Sinne des Vorsorgeprinzips. In ihrem Bericht vom November 2008 kommt die Komission zu dem Schluss, dass für rechtsverbindliche Regelungen noch unzureichendes Wissen vorhanden ist. Unter Verfolgung eines vorsorgeorientierten Ansatzes, so eine Empfehlung der Nano-Kommission, sollten Nanomaterialien auf der Basis einer vorläufigen Risikoabschätzung bewertet werden. Des Weiteren werden im Bericht grundlegende Prinzipien für einen verantwortungsvollen Umgang mit Nanomaterialien formuliert.
Das Projekt Nanosafe2 brachte kürzlich 25 Partner aus sieben verschiedenen Ländern der Europäischen Union zusammen, vor allem kleine, mittelständische und große Unternehmen sowie staatliche Forschungseinrichtungen. Das Projekt wird durch das Sechste Rahmenprogramm für Forschung und technologische Entwicklung gefördert und befasst sich mit dem Themenschwerpunkt 3.4.3.2-1: „Gefahrenreduzierung in Produktionsstätten und Lagereinrichtungen“. Es hat im April 2005 begonnen und endete im März 2009. Das Hauptziel von Nanosafe2 war die Entwicklung einer Risikobewertung und eines Risikomanagements für die sichere industrielle Produktion von Nanopartikeln. Es konzentriert sich dabei auf vier Bereiche: Techniken zur Erkennung und Charakterisierung; Bewertung von Gesundheitsgefahren; Entwicklung sicherer industrieller Produktionssysteme und sicherer Anwendungen sowie gesellschaftliche und umweltbezogene Aspekte.
Hinsichtlich der Charakterisierung der Brenn- und Explosionsfähigkeit bei Mikropulvern hat das Nanosafe2-Projekt die hierbei zum Einsatz kommenden Standardapparate und Techniken auf Angemessenheit und Beschränkungen hin bewertet. Dabei zeigte sich oftmals, dass die Apparate für agglomerierte Nanostäube gültig bleiben, jedoch für deren primäre (nicht-agglomerierte) Größenformen ungeeignet sind. Festgestellt wurde, dass nur ca. 20 Prozent der derzeitigen Messgeräte auch für Nanostäube gültig sind. Die meisten Geräte behalten allerdings ihre Gültigkeit, wenn es sich bei den untersuchten Sicherheitsparametern um die Parameter von Agglomeraten handelt. Die Charakteristika der nicht-agglomerierten Materialien sind jedoch wichtig, weil die Pulver in einigen Fällen in dieser Form vorliegen, insbesondere bei Produktionsreaktoren, in Mühlen oder nachgelagerten Prozessausrüstungen. Zudem können die Pulver, wenn die Agglomerationsenergie schwach ist, leicht in ihre nicht-agglomerierte Form zerfallen. Daneben erfordern die Größen der derzeit verfügbaren Messgeräte erhebliche Mengen an Nanomaterialien
Um auf der Basis des aktuellen Erkenntnisstandes zu prüfen, ob und wo Forschungsbedarf vorliegt, fand im Haus der BG Chemie in Heidelberg eine erste nationale Beratung zum Thema „Explosionsschutz/Nanopartikel“ statt. Dabei legten die Experten fest, dass u.a. hinsichtlich der Validierung und Normierung neu entwickelter Prüfapparaturen, der Erklärung von Abweichungen durch systematische Prüfpläne, der Erweiterung von Stoffdatenbanken, der Einbeziehung von Herstellern oder auch der Kommunikation der Untersuchungsergebnisse noch deutlicher Handlungsbedarf besteht. Eine ausführliche Liste der als relevant eingestuften Forschungsfelder finden Sie in einem Whitepaper, verfasst von Dr. B. Dyrba, BG Chemie, Heidelberg im Rahmen seines Fachvortrags auf der ProcessNet-Jahrestagung 2009.
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