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Wissen & Umwelt

Eine Herausforderung für den Arbeitsschutz

Immer mehr Hersteller bringen Produkte aus Nano-Materialien auf den Markt. Darin stecken winzige Teilchen - nicht größer als einige zusammenhängende Atome. Wie gefährlich sind die neuen Werkstoffe?

Die Rasterelektronenaufnahme eines Faseragglomerates von Nano-Kohlenstoffröhrchen. Aufgenommen im Labor der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. (Foto: Sabine Plitzko/ Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua)

Nano-Partikel gibt es in verschiedensten Formen

Nano-Technologie eröffnet Herstellern und Erfindern eine ganz neue Welt. Es lassen sich dadurch zum Beispiel Klebstoffe herstellen, die wie Geckofüße an glatten Oberflächen haften oder Materialien, an denen sogar Honig abperlt, wie Wasser an einem Lotusblatt. Auch Brillengläser die nicht beschlagen sind durch Nano-Materialien möglich geworden und in der Medizin versprechen Nano-Teilchen neue Therapiemöglichkeiten.

Dr. Rolf Packroff, wissenschaftlicher Leiter im Fachbereich Gefahrstoffe und biologische Arbeitsstoffe bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua in Dortmund (Foto: DW/ Fabian Schmidt)

Packroff schaut sich die Staubkörner ganz genau an

Viele dieser Nano-Anwendungen, bei denen die Nano-Materialien in Oberflächen fest gebunden sind, bereiten den Arbeitsschützern wenig Sorgen. Anders sieht es hingegen aus, wenn die Nano-Partikel als Staub in die Umwelt gelangen können oder in Flüssigkeiten freigesetzt werden.

"Wir haben es auch oft mit Materialien zu tun, die sehr viel Staub entwickeln", erklärt der Gefahrstoffexperte Rolf Packroff vom Bundesamt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin in Dortmund, "diese Stäube können in die Lungen gelangen." Besonders beunruhigen ihn dabei Materialien, die faserförmig sind. "Aufgrund unserer Erfahrung mit Asbest müssen wir darauf besonderen Wert legen", mahnt der Arbeitsschützer.

Die Rasterelektronenaufnahme eines Faseragglomerates von Nano-Kohlenstoffröhrchen. Aufgenommen im Labor der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. (Foto: Sabine Plitzko/ Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua)

Spitze, faserige Agglomerate sehen Asbest verdächtig ähnlich

Befürchtungen bei asbestähnlichen Fasern

Besonders kritisch betrachtet er winzige Röhrchen aus Kohlenstoff, so genannte Carbon-Nanotubes. Diese können nämlich zu Fasern verarbeitet werden, die unter dem Mikroskop Asbestfasern stark ähneln. Ob von ihnen aber dieselbe Gefahr ausgeht, sei nicht leicht festzustellen, sagt der Forscher. Er stellt klar: "Nicht jede Faser erzeugt Krebs. Selbst bei den Kohlenstoff Nano-Röhrchen gibt es da gravierende Unterschiede."

Dr. Thomas Gebel, Fachgruppe Toxikologie bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua in Dortmund (Foto: DW/ Fabian Schmidt)

Gebel hält Stäube für das dringlichste Problem

Feinststäube sind vor allem deshalb für den Menschen gefährlich, weil sie in die tieferen Atemwege und bis in die Lungenbläschen gelangen können, erklärt sein Kollege, der Toxikologe Thomas Gebel. Gröbere Stäube werden nämlich in den oberen Atemwegen durch Flimmerhärchen abtransportiert. In den unteren Atemwegen gibt es aber keine.

"Dort gibt es nur Fresszellen, die diesen Staub entfernen", erklärt der Mediziner, "und das passiert leider relativ schlecht und relativ langsam, so dass sich diese Stäube, wenn sie unlöslich sind, dort über unsere Lebenszeit anreichern und Probleme machen." Dann können sich dort Entzündungen bilden, oder gar Tumore.

Stäube unter dem Elektronenmikroskop

Der Thermalpräzipitator der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin dient dazu, Feinststäube aufzufangen, um sie danach in einem Rasterelektronenmikroskop zu untersuchen (Foto: Sabine Plitzko/ Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua)

Der Thermalpräzipitator fängt selbst feinste Staubkörner ein

Um zu untersuchen, ob am Arbeitsplatz gefährliche Stäube existieren, setzen die Wissenschaftler einen so genannten Thermalpräzipitator ein. Darin wird Raumluft an zwei Plättchen vorbeigesaugt, die unterschiedlich warm sind. Aufgrund der unterschiedlichen Temperatur, scheiden sich dort die ultrafeinen Stäube auf einem Siliziumplättchen ab. "Das Siliziumplättchen kann ich anschließend im Rasterelektronenmikroskop untersuchen", so der Gefahrstoffexperte Packroff.

Dadurch lässt sich erkennen, wie die Teilchen eigentlich aussehen: Sind es Staubteilchen? Sind sie schwer löslich? Sind Fasern drin, die die Arbeitsschützer aufgrund des Krebsrisikos besonders bewerten müssen und welche chemische Zusammensetzung haben die Teilchen? "Wir wissen natürlich auch, dass bestimmte Chemikalien, wie zum Beispiel Schwermetalle, a priori eine Gefahr darstellen, die sich natürlich durch die Nano-Eigenschaften nicht ändert", warnt der Arbeitsschützer.

Ein geschlossenes System zur Arbeit mit potentiell gefährlichen Materialien. Hier ein Laborant bei der Arbeit mit Nano-Materialien (Foto: Sabine Plitzko/ Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua)

Guten Schutz bieten geschlossene Systeme bei der Arbeit mit stark staubenden oder toxischen Nano-Werkstoffen

Kleine Teilchen - große Oberflächen

Einen wesentlichen Unterschied gibt es aber doch zwischen bisher üblichen Chemikalien und denen im Kleinstformat: Nano-Teilchen haben eine viel größere Oberfläche als andere Partikel. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, dass der Körper Schadstoffe schneller aufnimmt. Und weil die Forscher noch zu wenig über die genaue Wirkung der Stoffe wissen, raten sie grundsätzlich zur Vorsicht beim Umgang.

Dr. Miriam Baron, Fachgruppe Gefahrstoffmanagement bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Baua in Dortmund (Foto: DW/ Fabian Schmidt)

Baron rät, bei neuen Werkstoffen zu besonderer Vorsicht

Gefahren lassen sich vermeiden, indem die Hersteller Stäube bei der Verarbeitung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff binden. Auch lassen sich einige Nano-Werkstoffe als Granulate oder Pasten verarbeiten. Falls das nicht geht, kommen technische Maßnahmen, wie zum Beispiel ein Abzug, ein geschlossenes System oder eine Absaugung zum Einsatz, erklärt Miriam Baron von der Fachgruppe Gefahrstoffmanagement. Aber auch personenbezogene Schutzmaßnahmen sind zum Beispiel ein Atemschutz, eine Schutzbrille, Handschuhe oder auch ein Schutzanzug können beim Umgang mit Nano-Partikel-Stäuben nötig sein.

Da viele der neuen Werkstoffe aber noch nicht gründlich erforscht seien, müsse beim Umgang ihnen immer das Vorsorgeprinzip gelten. "Solange man noch Datenlücken hat, braucht man ein sehr hohes Sicherheitsniveau", betont Baron.

Autor: Fabian Schmidt
Redaktion: Nicolas Martin

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