Bühler Nanotechnologie: Risikomanagement in der Wertschöpfungskette der Chem. Nanotechnologie PARTEC. 16.September HHHomann, Bühler PARTEC

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1 Bühler Nanotechnologie: Risikomanagement in der Wertschöpfungskette der Chem. Nanotechnologie PARTEC 16.September 2009 HHHomann, Bühler PARTEC Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #1

2 Wofür Bühler steht: Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #2

3 Dahinter stehen Bühler Lösungen. Food Coatings Grain Processing Finished Products Milling Feed & Biomass Pasta & Snacks Die Casting Rice Handling & Sorting Chocolate & Cocoa Sales & Service Technology Financing Manufacturing Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #3

4 Das logische Portfolio. Mahlen Mischen Dispergieren Trocknen Kochen Formen Physikalisch/ chemische Prozesse Giessen Extrudieren Grain Processing Getreide, Reis, Malz Ingredienzen Futterzusätze Futter Biomasse Pasta Teig Pasta Nutrition Tierernährung Sweets Kakao Schokolade Süsswaren Technische Materialien Pigmente Farben Oberflächen PET Nano- Materialien Leichtmetall Teile Druckguss Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #4

5 Buhler s significance number 1 in niche markets Scope of global production on Buhler systems Wheat t/a = 65% of global production Chocolate t/a = 50% of global production Pasta t/a = 40% of global production PET t/a = 50% of global production Animal feed t/a = 15% of global production Die casting t/a = 20% of global production Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #5

6 Nanotechnology. Angebot - Produktinnovationen durch: - Gebrauchsfertige Nanopartikel- Dispersionen dank massgeschneiderter Oberflächenchemie - Schlüsselfertige Verarbeitungsprozesse für Nanopartikel in der Flüssigphase - Kundennutzen - Verbesserte Produkteigenschaften: - Schmutz abweisende Oberflächen (Glas, Keramik, Textilien) - Verbesserte wasserbasierende Lacke (crosslink, Trocknungszeit,Lösungsmittelbeständigkeit,) Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #6

7 Die Innovation: Beherrschung der Verarbeitungsschnittstelle zwischen Herstellern und Anwendern von Nanopartikeln Wertschöpfungskette Nanopartikel- Hersteller Veredelungsschritt: Oberflächenmodifikation der Nanopartikel stellt Verarbeitbarkeit im Produkt sicher Nanopartikel- Anwender Rührwerkskugelmühle Oberflächenmodifikator Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #7

8 Massschneiderung als Schlüsselerfolgsfaktor Perfect Fit Rohstoffe Massschneidern Anwendungen Kommerzielle Nanopulver Kommerzielle Mikropulver Kundenmaterialien Eigene Synthesekapazität Schneider = PARTEC-Team Nadel und Schere = Mühle, Reaktor, Disperser Schnittmuster = Chemomechanisches Know-How Massgeschneiderte Dispersionen für z.b. - Farben & Lacke - Textilien - Plastik - Elektronik/Optik Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #8

9 Beispiel-Marktsegmente für die Anwendung von massgeschneiderten Nanopartikel Formulierungen Lacke Kosmetik Funktionelle Textilien Keramik Spezialitätenchemie Pigmente & Farben Plastik-Masterbatches (Nanokomposite) Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #9

10 Fokus Verarbeitungstechnologie Nanoadditive müssen im dispergierten Zustand nanoskalig vorliegen! Potenzielle Funktionen Verarbeitungstechnologie Produkte Transparenz mechan.verstärkung UV Schutz Beständigkeit Mikrobiozidfunktion Self-Cleaning Barriere-Effekt IR Absorption Korrosionsschutz Wasseraufnahme andere Rührwerksmühlen Kompounder Weitere Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #10

11 Chemomechanische Oberflächenmodifizierung Chemische Verbindung Oberflächenmodifikator Aggregat Rohmaterial mit nanoskaligen Primärpartikeln Agglomeriert Un(-spezifisch) modifiziert Unkompatibel mit Verarbeitungstechnik Optimale Parameter, richtiges Aggregat z.b. Rührwerksmühle Nanopartikel hoher Qualität Agglomeratfrei Oberflächenmodifiziert stabil Kompatibel mit Verarbeitungstechnik Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #11

12 Prinzip der chemischen Oberflächenmodifikation Oberflächenaktive Gruppe Funktionelle Gruppe - HZ Reaktive Oberflächengruppen Funktionelle Gruppen X: X = Alkyl, Aryl... X = Mehrfachbindungen z.b. C C, C C, C N... X = -NR 2, -COOH, -SH,.. Maßgeschneiderte Eigenschaften: Hydrophobie/Hydrophilie Acidität ph des isoelektrischen Punktes Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #12

13 TEM Aufnahmen ZrO 2 agglomeriertes ZrO 2 vor der Modifikation ZrO 2 nach der Modifikation Partikel BET Oberfläche Lieferzustand 150 m 2 /g Verarbeitet 150 m 2 /g Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #13

14 Aussehen von ZrO 2 -Suspensionen in Abhängigkeit der Mahldauer ZrO 2 -Suspensionen nach 1 h (links) und 7 h (rechts) Mahldauer Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #14

15 Chemische Nanotechnologie: The art of not being seen einige Beispiele Mechanisch beständige Kunststoffe Sonnenschutz mit schönem Teint Brilliante Farben und hohe Auflösung am TV Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #15

16 Risiken Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #16

17 keine Definition für Nanopartikel (noch) keine gültigen Regulationen u. Gesetze keine zertifizierten Messmethoden Unsicherheit öffentliches Misstrauen Arbeitsschutz nicht geregelt Nano als Verkaufsargument Veröffentlichungen von Wissenschaftlern Unfall Magic Nano Arbeitsunfälle Gentechnologie Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #17

18 Gesundheitsschäden der MA in Forschung u. Produktion Fehlinvestitionen in Entwicklung u. Produktion Risiken für Bühler PARTEC Umwelt: - Produkte - Produktion Vertrauensverlust bei Kunden und für unsere Produkte Imageschaden für Bühler PARTEC u. den Bühler Konzern Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #18

19 Trends CENARIOS für Foresight Monitoring Ziel: - Veränderung im Umfeld, welche Einfluss auf die bewerteten Risiken haben können, rechtzeitig erkennen, neu bewerten und ggf. Gegenmassnahmen vorschlagen. - Das, basierend auf dem Stand von WISSENSCHAFT und Technik und in Abhängigkeit der Produkte von Bühler PARTEC und den entsprechenden Produktelebenszyklen. Chancen Kundenrisiko (Image, Anw endung) Lieferantenrisiko (HSE, QS) Marktrisiko (Marge, ROI) Humantoxizität NanoRepel Ökotoxizität ZnO SiO Arbeitssicherheit "Nano-Asbest" Public Perception (Imagerisiko) Stärken Produkte USP Key-Player-Risiko (Awareness von Produktsicherheit (PC) Medien, NGO, etc.) Regulierungsrisiken (Verschärfung) Arbeitshygienerisiken (Handling) Rechtsprechungsrisiko (Unversicherbarkeit, Sammelklagen) Schwächen Achillesferse Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #19

20 Risk management risk elimination, but the management to keep the risks As Low As Reasonably Possible RISKS ARE ALARP = RISK MANAGEMENT RISK ELIMINATION Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #20

21 Das risk management system von PARTEC basiert auf den 4 Elementen MSDS RAS Monitoring sichere Produktion Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #21

22 DasPARTEC nanospezifische risk management im Überblick 1 st quarter 2 nd quarter 3 rd quarter 4 th quarter PARTEC production Uzwil, CH QM / ISO 9001 PARTEC R&D Saarbrucken, D MSDS PI RAS 1 st Certification Sept Recertification Aug MSDS Clusterlist PARTEC management team Monitoring Report Monitoring Report Monitoring Report Monitoring Report RAS RAS RAS RAS 1 st meeting 2 nd meeting 3 rd meeting 4 th meeting Risk advisory board RAS Monitoring Report Stand von W&T Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #22

23 RAS werden in einem definierten 2 stufigen Prozess aufgebaut RAS Assessment 1: Are further nanomaterial specific tests required? Assessment 2: Perform HSE risk assessment according to conventional risk analysis methods RAS Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #23

24 Definition des Standes von W&T und die Entscheidung über die Notwendigkeit weiterer Tests Beratergremium = Mögliche Gefährdung/Schaden = Übertragbarkeit d. Datenbasis keine Tests nötig stoffspezifische Tests nötig vermuteter bzw. nachgewiesener Schaden ( ) sehr hoch hoch mittel keiner / gering stoff- und risikospezifische Tests nötig PC-Daten in vitro in vivo Tier in vivo Mensch Übertragbarkeit der Datenbasis ( ) Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #24

25 Anwendungen von Massnahmen zur Reduzierung des Schadensausmasses Safety systems Risikomatrix für System ohne Maßnahmen Risikomatrix für System mit Maßnahmen Barriers Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #25

26 Staubkontamination (Lunge) SiO2 Defektes Gebinde Einlagern Handlingfehler mit offenem Gebinde Defektes Gebinde Umfüllen Handlingfehler mit offenem Gebinde Defektes Gebinde Umfüllen Handlingfehler mit offenem Gebinde Defektes Gebinde Einlagern Handlingfehler mit offenem Gebinde Hautkontamination SiO2 Massive Freisetzung SiO2 durch Brand im Lager Defektes Gebinde Transport Handlingfehler mit offenem Gebinde Defektes Gebinde Transport Handlingfehler mit offenem Gebinde Kurzschluss Brandstiftung Bewusstes Fehlverhalten Kurzschluss Massive SiO2 Freisetzung durch Brand in Produktion Brand im Lagerraum Bewusstes Fehlverhalten Elektrostatische Funkenbildung Brandstiftung Prozessfehler Rohmaterial SiO2 Brand in der Produktion Elektrostatische Funkenbildung Das RAS (Risk Assessment Sheet) is das zentrale Dokument 4 RAS issued in first year Typically documents with 40 pages keine Tests nötig stoffspezifische Tests nötig vermuteter bzw. nachgewiesener Schaden ( ) sehr hoch hoch mittel keiner / gering stoff- und risikospezifische Tests nötig PC-Daten in vitro in vivo Tier in vivo Mensch Übertragbarkeit der Datenbasis ( ) RAS Risikomatrix für System ohne Maßnahmen Risikomatrix für System mit Maßnahmen Is also used in the context of EU REACH as risk analysis Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #26

27 das monitoring systems managt erforderliche Änderungen des RAS und ist gleichzeitig ein Warnsystem für die Zukunft Monitoring Report General part RAS Documents all news, trends, actions, regulations, perception and the like relevant for a comprehensive risk appraisal Documents new findings per RAS Documents changes made Documents 360 risk analysis Clusterlist Documents new findings that might impact the assessment of future products Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #27

28 Wir nehmen unsere Verantwortung gegenüber Kunden, Mitarbeitern und Umwelt wahr! Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #28

29 Bühler PARTEC SEPAWA 27. November 2008 #29