Europäisches Safe and Sustainable by Design-Projekt Sichere Chemikalien entwickeln

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Moderne Chemikalien sollen möglichst geringe umweltbelastende Eigenschaften haben. Damit dies in die Entwicklung neuartiger Verbindungen einfließt, hat die Europäische Union ein europaweites Projekt zur Sicherheit und Nachhaltigkeit von Chemikalien ins Leben gerufen. In der Schweiz ist die Empa einer der Projektpartner.

DDT in der Landwirtschaft, Asbest auf dem Bau, FCKWs in der Atmosphäre, PFAS im Wasser: Dies sind nur einige Beispiele von Substanzen, die einst weite Verwendung fanden, nur um später als schädlich für Mensch und Umwelt entlarvt und verboten zu werden. Gemeinsam ist diesen „Problemstoffen“ aber auch, dass Maßnahmen erst weit nach Bekanntwerden der Probleme ergriffen wurden.

Um solche gravierenden Fehler in Zukunft besser vermeiden zu können, hat die Europäische Union das Großprojekt „PARC“ lanciert. Es vernetzt Behörden und Forschungsinstitutionen aus 29 Ländern, darunter auch die Schweiz, und hat zum Ziel, eine bessere Risikobewertung von Chemikalien zu ermöglichen. Eine Mammutaufgabe: Weltweit werden rund 350.000 unterschiedliche Chemikalien hergestellt und eingesetzt, und es kommen immer neue dazu.

Eines der Ziele von PARC ist die Entwicklung einer Toolbox an Methoden und Modellen, mit deren Hilfe Risiken früher erkannt und vorgebeugt werden können. Die Empa beteiligt sich hier an der Teilaufgabe „Safe and Sustainable by Design“ (SSbD).  „Wir wollen Werkzeuge entwickeln, mit denen die potenziellen Gefahren von Chemikalien für Mensch und Umwelt bereits ganz am Anfang des Entwicklungsprozesses erkannt werden können“, sagt Empa-Forscher Bernd Nowack von der Abteilung „Technologie und Gesellschaft“, Ko-Leiter der SSbD-Teilaufgabe.

Risiken verstehen

PARC steht etwa in der Mitte seiner siebenjährigen Laufzeit. Die Forschenden konnten bereits erste Varianten der SSbD-Toolbox entwickeln und an bekannten Chemikalien ausprobieren. „In Zusammenarbeit mit anderen Institutionen haben wir die Werkzeuge auf Bisphenol-A (BPA) angewendet“, erklärt Nowack. „Zu den Risiken und Auswirkungen dieser Chemikalie ist bereits sehr viel bekannt. So konnten wir überprüfen, wie gut unsere Modelle funktionieren.“

Ganz so einfach, wie er klingt, ist der SSbD-Ansatz in der Praxis nicht. „Wir können die Risiken bewerten und quantifizieren“, führt Nowack aus. Die Schwierigkeit liegt in der Interpretation dieser Zahlen. Denn bei einer brandneuen Chemikalie liegen noch kaum Daten vor. Die Forschenden rund um Nowack sind spezialisiert darauf, mit Schätzungen, Modellierungen und Wahrscheinlichkeiten zu arbeiten. Der Forscher ist überzeugt, dass es dafür in Zukunft eigens ausgebildete Fachleute – sogenannte „SSbD practitioners“ – brauchen wird, sowohl in der Industrie als auch im öffentlichen Sektor.

Die Arbeit in einem Forschungsprojekt dieser Größe birgt gewisse Herausforderungen. „Unsere Teilaufgabe von PARC ist selbst so groß wie ein normales EU-Forschungsprojekt“, sagt Nowack. Gearbeitet wird in zahlreichen Bereichen und Teilaufgaben, sodass am Ende des Projekts viele verschiedene Fortschritte und Verbesserungen entstehen sollen.

Pharmazeutische Industrie hat es vorgemacht

Die Forschenden entwickeln ihre Toolbox nun weiter. Als Nächstes wollen sie die Entwicklungsprozesse aus der Pharmazie und der Agrarchemie genauer unter die Lupe nehmen. „SSbD – zumindest der Safe by Design-Teil – ist in der Pharma- und Agrarindustrie bereits Standard“, erklärt Nowack. „Wenn ein Medikament für den Menschen nicht sicher ist, wird es gar nicht erst weiterentwickelt.“ Dabei untersuchen sie nun, wie die Methoden, die dafür verwendet werden, auch in anderen Industriezweigen Einzug halten können.

Außerdem wollen sie in Zukunft vermehrt mit der Industrie zusammenarbeiten, denn SSbD beschränkt sich nicht nur auf Forschung und Behörden, so Nowack. „SSbD muss so früh wie möglich im Entwicklungsprozess einer Chemikalie berücksichtigt werden – und diese Entwicklungsprozesse finden überwiegend in der Industrie statt“, erklärt der Forscher.

Für die Empa-Forschenden ist PARC eine Chance, ihre Expertise auf dem SSbD-Gebiet weiter zu vertiefen. Dabei wollen sie vor allem zusätzlich zu den Chemikalien, die der Hauptfokus von PARC sind, auch Methoden für Materialien in die Toolbox einbringen. Eine erste Fallstudie mit dem neuen Werkstoff  Graphen hat gezeigt, dass eine vollständige SSbD-Abschätzung auch für ein neuartiges Material möglich ist.

Safe and Sustainable by Design

Ist Graphen sicher und nachhaltig?