Faszinierende Nano-Welt
Eine Web-Dokumentation der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und ArbeitsmedizinStaub von morgen
Winzig ...
Ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters oder der millionste Teil eines Millimeters. Sich im Nano-Bereich zu bewegen bedeutet also, sich im Allerkleinsten zu bewegen.
Die Nanofaser (pink) im Bild ist so winzig, dass die Oberfläche eines Haars (grau-weiß) im Vergleich wie eine Mondlandschaft wirkt.
... aber mächtig
Das bekannteste Beispiel ist wohl der Lotusblüteneffekt: Die Blätter der Lotuspflanze haben eine nanostrukturierte Oberfläche, wodurch sie wasserabweisend und selbstreinigend sind. Diese "Idee" der Natur dient als Vorbild für technische Anwendungen im Alltag, zum Beispiel für wasserabweisende Kleidung oder Fassadenfarbe, die Schmutz an Hauswänden abperlen lässt.
Der Lotusblüteneffekt ist allerdings nur ein Beispiel nanobedingter Phänomene unter vielen, die bereits in Technologie überführt wurden.
Die winzige Revolution
Durch Nanotechnologie können sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Stoffes grundlegend ändern. Das kann zum Beispiel die elektrische Leitfähigkeit, die Härte oder die Farbe betreffen.
Das Anwendungsfeld der Nanos ist deshalb riesig – vom Flugzeugbau über Energietechnik und Medizin bis hin zur Informationstechnologie verspricht die Nanotechnologie Unmengen revolutionärer Anwendungen.
Vom Labor in die Arbeitswelt
Aber wie steht es um die Risiken von Nanomaterialien? Was wissen wir über ihre Wirkung auf Mensch und Umwelt? Wie geht der Arbeitsschutz mit den neuen Materialien um?
Neue Stoffe - neue Gefahren?
Neue Stoffe – neue Gefahren?
Dabei ist die Geschichte des technischen Fortschritts immer auch eine Geschichte neuer Materialien: Von Verbundstoffen wie Getränkekartons bis hin zum Silizium-Chip prägen neue Werkstoffe unsere Welt nachhaltig. Heute gehen rund zwei Drittel aller Neuerungen auf innovative Materialien zurück.
Die Chancen, die sich durch neue Materialien eröffnen, sind jedoch nicht immer frei von Nebenwirkungen. Besonders ein Stoff, zunächst als Wundermaterial gefeiert, hat eine fatale Wirkung entfaltet: Asbest .
Dr. Rolf Packroff
Wissenschaftlicher Leiter des Fachbereichs "Gefahrstoffe und Biologische Arbeitsstoffe"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Asbest und seine Folgen
Gefahr im Staub
Die Gesundheitsgefahren durch Asbeststaub, dem vor allem Beschäftigte ausgesetzt waren, wurden schon Anfang des 20. Jahrhunderts erkannt. Viel zu spät allerdings reagierte der Arbeitsschutz auf asbestbedingte Gefahren am Arbeitsplatz: Die ersten Schutzvorschriften gab es erst 1972, das Asbest-Verbot in Deutschland trat erst Mitte der 1990er Jahre in Kraft.
Der Zeitabstand zwischen Asbestbelastung und Krebserkrankung beträgt im Schnitt über 30 Jahre. Die Folgen des unzureichenden Arbeitsschutzes werden somit erst heute in vollem Umfang deutlich, da der Asbestverbrauch in Deutschland noch bis Mitte der 1970er-Jahre kontinuierlich stieg.
Lernen von Asbest
Im Blick hat sie dabei insbesondere faserartige Materialien, deren krebserzeugende Wirkung das Beispiel Asbest verdeutlicht hat. Zur Gruppe biobeständiger und faserförmiger Materialien gehören auch einige Nanomaterialien, die in den Laboren der Bundesanstalt untersucht werden, um mögliche Gesundheitsrisiken durch Nanostaub am Arbeitsplatz einschätzen zu können.
Dr. Elisabeth Heunisch
Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Fachgruppe "
Partikelförmige Gefahrstoffe, Innovative Materialien"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Risikoanalyse im Labor
Ergebnisse
Die Untersuchungen der BAuA zeigen: Bestimmte Nanopartikel haben eine mit Asbest vergleichbare Form und bringen beim Einatmen möglicherweise ähnliche Gefahren mit sich.
Im nächsten Schritt muss nun untersucht werden, wie hoch die Belastung mit diesen Stoffen am Arbeitsplatz ist.
Dr. Rolf Packroff
Wissenschaftlicher Leiter des Fachbereichs "Gefahrstoffe und Biologische Arbeitsstoffe"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Haben wir ein neues Asbestproblem?
Umgang mit neuen Materialien
In der Praxis
Zur Messung der Faserbelastung in Unternehmen verfügt die BAuA zudem über ein mobiles Labor und arbeitet teils mit externen Forschungseinrichtungen zusammen.
Regulierung
Außerdem gibt die BAuA Empfehlungen für die Gestaltung von Arbeitsplätzen, an denen mit Nanomaterialien gearbeitet wird, heraus.
Auch die Entwicklung standardisierter Staubungstests, die vergleichbare und verlässliche Ergebnisse zur Belastung mit schädlichen (Nano-)Fasern liefern sollen, hilft beim Festlegen vernünftiger Regeln.
Dr. Rolf Packroff
Wissenschaftlicher Leiter des Fachbereichs "Gefahrstoffe und Biologische Arbeitsstoffe"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Sicherheit von Anfang an
Schutz durch Prävention
Gleichzeitig hat der Arbeitsschutz aus der Erfahrung mit Asbest gelernt: Neue "Wundermaterialien" sollten möglichst früh gründlich erforscht werden.
Das ist die Aufgabe der BAuA im Bereich der Nanotechnologie: Neue und innovative Materialien sollen nicht verboten oder verhindert, sondern von Beginn an auf sichere Weise gefördert werden – damit der Nanostaub von morgen nicht das "neue Asbest" wird.
Ende
Dank
Dank
„Arbeitswelten der Zukunft“ gefördert.
Neben den Kolleginnen und Kollegen, die in der Web-Dokumentation zu Wort kommen, danken wir Sabine Plitzko, Daniela Wenzlaff, Carmen Thim und Nico Dziurowitz von der Fachgruppe „Partikelförmige Gefahrstoffe, Innovative Materialien“ der BAuA für ihre fachliche Begleitung und Unterstützung.
Wir danken außerdem dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal.
In der Praxis 2
Das mobile Labor
Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie
Materialentwicklung und Compoundiertechnologie
Ein Anwendungsbeispiel sind elektrische Leitungen aus Kunstoffkomposit, wie sie in dieser Leuchtdiode zum Einsatz kommen.
Die Wirkhypothese
Dr. Elisabeth Heunisch
Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Fachgruppe "
Partikelförmige Gefahrstoffe, Innovative Materialien"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Die Theorie
Die Auswertung
Rasterelektronenmikroskop (REM)
Bedeutung und Funktionsweise
REM-Aufnahmen
Bildergalerie
Ergebnisse
Auswertung der REM-Untersuchung
Bilder REM
REM
Rasterelektronenmikroskop (REM)
Im BAuA-Labor kommt das REM unter anderem bei der Untersuchung neuer Nano-Materialien zum Einsatz.
Die Messung
Dr. Dirk Broßell
Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fachgruppe "
Partikelförmige Gefahrstoffe, Innovative Materialien"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
Die Messung
Faserprüfstand
Faserprüfstand
Diese Forschung ebnet den Weg für standardisierte Messverfahren. Danach können Messungen an Arbeitsplätzen in den unterschiedlichen Unternehmen erfolgen.
Ergebnisse REM
Dr. Dirk Broßell
Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fachgruppe "
Partikelförmige Gefahrstoffe, Innovative Materialien"
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin