Wissen und Netzwerke für anwendungssichere innovative Materialien

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1 Wissen und Netzwerke für anwendungssichere innovative Materialien Dr. rer. nat. Rolf Packroff Wissenschaftlicher Leiter des Fachbereiches 4 Gefahrstoffe und biologische Arbeitsstoffe Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), Dortmund BAuA Informations- und Dialogveranstaltung Innovative Materialien und Arbeitsschutz Dortmund, 7. März 2016 Bilder: BAuA/Fox/Völkner

2 Risikobasierte Governance Risikomanagement Risikobewertung Risikobeschreibung Exposition Stoffbelastung am Arbeitsplatz Wirkung des Stoffes auf die Gesundheit 1

3 EU - Vorsorgeprinzip Risiko Unsicherheit der Bewertung 2 Wissenszuwachs

4 Materialinnovationen und Risikowissen Was wissen wir bereits? (known knowns) bekannte Gefahreneigenschaften und Risiken mit anerkannten Methoden geprüft Materialspezifisches Risikomanagement Was sollten wir noch wissen? (unknown knowns) begründete Vermutungen zu Gefahreneigenschaften und Risiken noch nicht / unvollständig mit anerkannten Methoden geprüft Vorsorgeorientiertes Risikomanagement Was können wir noch nicht wissen? (unknown unknows) bislang unbekannte Gefahreneigenschaften und Risiken keine anerkannten Prüfverfahren für diese Eigenschaften Basisvorsorge, Grundlagenforschung, Achtsamkeit 3

5 Gesundheitliches Gefährdungspotenzial Die systematische Suche nach Methoden und Wirkprinzipien für die toxikologische Charakterisierung soll eine Gruppenbildung ermöglichen und aufwändige Einzeltestungen durch die Hersteller vermeiden. Partikeltoxikologie bestimmt durch die Morphologie des Materials (noch) keine sytematische Ermittlung durch REACH- Prüfungen Information über CLP- Kennzeichnung und Sicherheitsdatenblatt Nanomaterialien Stofftoxikologie bestimmt durch die Chemie des Materials sytematische Ermittlung durch REACH-Prüfungen (tonnageabhängig) Information über CLP- Kennzeichnung und Sicherheitsdatenblatt 4

6 Gruppenzuordnung Granuläre biobeständige Stäube (GBS) geringe bis mittlere Toxizität Einfluss: Biobeständigkeit, Materialdichte, Partikelgröße Atemwegserkrankungen Nanomaterialien Asbestartige Fasern (WHO-Fasern) geringe bis hohe Toxizität Einfluss: Biobeständigkeit, Rigidität Lungenerkrankungen, Krebs Materialien mit spezifischer Toxizität geringe bis hohe Toxizität Einfluss: Ionen, Funktionalisierung, Katalyse,... gesamtes Spektrum möglicher Gefahreneigenschaften 5

7 Nano-Titandioxid viele Prüfergebnisse (vgl. OECD) chronische Toxizität (Zielorgan: Lunge) nanoskalige Formen etwas toxischer als mikroskalige Coating hat nur geringen Einfluss auf Toxizität Gruppe: GBS REM-Aufnahme: BAuA 1 µm 6

8 MWCNT 7 Prüfungen zur Faserkanzerogenität krebsverdächtig (IARC) nicht-rigide, sehr dünne Fasern zeigen geringere / keine Kanzerogenität Gruppe: WHO-Fasern REM-Aufnahme: BAuA 7 5 µm

9 Nanosilber Setzt im Körper Silberionen frei Agyrose (Einlagerung in Augen und Haut) Chemie bestimmt die Toxizität Gruppe: Spez. Toxizität REM-Aufnahme: BAuA 8

10 9 Verschiedene CNT-Produkte NTX3 (z.t. Summe) n-tec MW CNT (bis 700 nm) Arry ARIGM002 Arry ARIGM001 TCI C2154 TCI 2158 FutureCarbon CNF-PL TCI 2148 (z.t. Summe) FutureCarbon CNT_MW CNTK Baytubes amin-func Sigma CNTD Nanocyl (z.t. Summe) MER MRCSD (Summe) Arry ARSM003 Baytubes C150P NW -400 MW CNT CNTO Arry ARS002 (bis 271 nm) aus Integralfit [#/cm³] Partikelanzahlkonzentration Staubungsverhalten steigende Staubungsneigung aus: BMWi-Förderprojekt ELSE

11 Die known knowns der Arbeitsschützer Nanomaterialien sind nicht per se gefährlich. Der inhalative Aufnahmepfad hat die größte Bedeutung. Bei der Wirkung von Nanomaterialien auf die Gesundheit gibt es eine sehr große Spannbreite. Die Wirkungen können mit bekannten Wirkprinzipien aus Stoff- und Partikeltoxikologie beschrieben werden. Für die Wirkstärke von Partikeln sind Biobeständigkeit und Morphologie relevanter als die Partikelgröße. Das Potenzial zur Freisetzung von Partikeln ist materialabhängig und derzeit nicht vorhersagbar. Freigesetzte Partikel liegen in der Atemluft vorwiegend als mikroskalige Agglomerate oder Aggregate vor. Bilder: BAuA/Fox/Völkner 10

12 Risikobewertung für den Arbeitsschutz Fasern: lungengängig, rigide, biobeständig Partikel: lungengängig, biobeständig Lösliche Materialien ohne Toxizität Emissionsarme Materialien 11

13 NanoTitandioxidfasern Known unknown REM-Aufnahme: BAuA µm

14 Prüfstrategie für Gesundheitsrisiken durch partikelförmige Gefahrstoffe Bei innovativen Materialien: je früher, desto besser... 13

15 Anwendungssicherheit Direkte Anwendungssicherheit Sicheres Stoffdesign vermeidet gefährliche Materialeigenschaften Integrierte Anwendungssicherheit Sicheres Produktdesign verhindert Freisetzung gefährlicher Stoffe Unterstützte Anwendungssicherheit Sichere Anwendungsverfahren fördern Arbeits- und Umweltschutz 14

16 Achtsamkeit Leitfaden Praxisbeispiele Schulungsmaterial Arbeitshilfen

17 Netzwerkaufbau Wie können Startups bestmöglich unterstützt werden, um anwendungssichere Materialinnovationen zu ermöglichen? Existierende Netzwerke z.b. NanoCarbon Modellhafter Aufbau eines Governance-Netzwerkes Analyse?! Vorschlag für eine Strategie zur Unterstützung von anwendungssicheren Materialinnovationen (Politikberatung) Individuelle Akteure (Startups, Wissenschaftler, Regulatoren etc.) Projektdauer: Januar 2016 Januar 2020 Projektleitung: Dr. Aline Reichow, Wiss. Leitung FB 4 Gefahrstoffe und biologische Arbeitsstoffe 16

18 BAuA-Schwerpunkt Innovative Materialien Partikelmessung und charakterisierung Toxizitätsscreening (Cyto-TP) toxikologische Bewertung Messgeräteprüfkammer Sicherheitswerkbank Staubungstest (Shaker) ArbeitsschutzMaßnahmen / Regulation Bilder: BAuA/Fox/Völkner 17

19 BAuA-Agenda 2020 Innovative Materialien Forschung Überprüfung der Hypothese zur Rolle der Rigidität bei der Faserkanzerogenität Vorhersagemodelle zum Staubungsverhalten von Materialien Entwicklung 18 Arbeitsschutz-Leitfaden (Nano to go) für Start-ups Messverfahren für Fasern (Luftmessung, Rigidität) Kriterien für ein anwendungssicheres Materialdesign an den Innovationsprozess angepasste Prüfstrategie

20 BAuA-Agenda 2020 Innovative Materialien Politikberatung Kohärente Prüf- und Informationsanforderungen für partikelförmige Gefahrstoffe (CLP, REACH) Kontinuierliche, langfristig angelegte Grundlagenforschung zur Anwendungssicherheit von Stoffen Praxistransfer Wissenschaftler, Forschungseinrichtungen und Startups für Fragen der Anwendungssicherheit ihrer Stoffinnovationen motivieren Die Kampagne 2018/19 Establish prevention culture on dangerous substances and targeting specific groups of workers der EU OSHA unterstützen 19

21 Die BAuA unterstützt Sie als Partner in öffentlich geförderten Projekten (Horizon 2020, BMBF,...)... mit dem REACH-CLP-Biozid Helpdesk und Fortbildungsveranstaltungen... mit dem Einfachen Maßnahmenkonzept Gefahrstoffe ( mit Forschungsberichten und praktischen Hilfestellungen ( 20

22 International BAuA Symposium WHO fibres from nanomaterials and other advanced materials: Do we have to tackle a new asbestos problem in OSH? 20. April 2016 BAuA Dortmund (Hörsaal) Teilnahme kostenfrei, Anmeldung unter 21

23 Vielen Dank 22