Bisphenole

Obwohl Bisphenol A (BPA) in einigen Produkten oder vereinzelt auf nationaler Ebene bereits reguliert ist, werden weiterhin umweltrelevante Konzentrationen von BPA in Umweltorganismen, Flüssen und Sedimenten gefunden. BPA ist der am meisten produzierte SVHC der Welt und es wird ein steigender Verbrauch in der EU erwartet. Zugleich werden auch andere Bisphenole in zahlreichen Sektoren eingesetzt und können BPA durch ihre verwandte Struktur und ähnlichen Eigenschaften ersetzen. Studien aus China und den USA, aber auch aus mehreren europäischen Ländern, berichten häufig über eine Ko-Exposition von BPA und anderen Bisphenolen. Obwohl beispielsweise BPB bisher in Europa nicht häufig in der Umwelt nachgewiesen wurde, deuten Untersuchungen auf ein vermehrtes Auftreten in Kläranlagen und Süßwasserökosystemen hin, wobei es auch Nachweise in abgelegenen Gebieten gibt.

Bisphenole werden als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Polymeren oder Polymerharzen wie Polycarbonat und Epoxidharzen und -härtern verwendet. Polycarbonat-Kunststoff ist ein starkes und zähes Material, das bei hohen Temperaturen geformt werden kann. Zu den Produkten aus Polycarbonat gehören gängige Konsumgüter wie Autoteile, Sportgeräte, Gewächshäuser, Getränkeflaschen und Plastikgeschirr. Epoxidharze werden beispielsweise in Baumaterial, in Elektro- und Elektronikgeräten, in Windrädern, in Fußböden sowie im Transport- und Medizinsektor verwendet. Wasserleitungen und Lebensmitteldosen können mit Epoxidharz beschichtet sein, um die Haltbarkeit der Materialien zu verlängern.

Hinzu kommt die Verwendung von Bisphenolen als Additiv, also als Zusatzstoff. Sie werden Farben, Klebstoffen, Textilien, Papier oder Pappe zugesetzt, um verschiedene Funktionen zu erfüllen. In Kunststoffen fungieren sie beispielsweise als Stabilisatoren, Polymerisationsinhibitoren oder Flammschutzmittel.

Der größte Anteil an BPA wird für Herstellung von Polycarbonat (PC) mit etwa 70-80 Prozent und die Herstellung von Epoxidharz mit etwa 15-30 Prozent eingesetzt. Ein verbleibender Anteil von weniger als 5 Prozent betrifft die Verwendung von BPA als Additiv und für die Herstellung von Chemikalien (0,3 Prozent).

Bisphenole können als Restgehalte in Materialien vorliegen, sich als unerwünschtes Nebenprodukt in Herstellungsverfahren bilden, durch Abbauprozesse entstehen oder in den Recyclingströmen von Papier und PVC (Polyvinylchlorid) enthalten sein. Sie werden bei Kontakt mit Wasser und durch normale Alterungs- und Abnutzungsprozesse der Materialien freigesetzt. Neben punktuellen Emissionsspitzen aus beispielweise Papierrecyclinganlagen findet daher ein kontinuierlicher Eintrag in Gewässer über Kläranlagen statt. Weitere Quellen in Europa sind Deponien und der Mensch, welcher BPA über Lebensmittelverpackungen und Hausstaub aufnimmt und ausscheidet.

Seit Anfang 2020 darf BPA als Farbentwickler auf Thermopapier nicht mehr verwendet werden, so dass zukünftig wahrscheinlich BPA-Einträge aus dem Recycling von Papier in die Umwelt vermindert werden.

Anwendungsbeispiele

Quelle: Umweltbundesamt

Einige Bisphenole sind nachweislich hormonell wirksam im Menschen und in der Umwelt. Sie werden als endokrine Disruptoren bezeichnet. BPA, BPS und BPB wurden bereits aufgrund ihrer Wirkung auf Umweltorganismen als besonders besorgniserregende Stoffe (SVHCs) identifiziert. Für BPF und BPAF bestätigte der Ausschuss der EU-Mitgliedsstaaten (Member State Committee) die endokrinen Eigenschaften in einem Verfahren nach Art. 77 der REACH-Verordnung.

BPA war eine der ersten synthetischen Substanzen, von der bekannt wurde, dass sie das natürliche weibliche Sexualhormon Östrogen in der Wirkung nachahmen kann. In der Umwelt hat dies bei Fisch- und Amphibienarten nachweislich endokrin vermittelte Schäden zur Folge. Nachteilige Effekte auf Wachstum, Verhalten und Befruchtungserfolg sowie eine Verschiebung des Geschlechterverhältnisses zugunsten weiblicher Tiere können auftreten. BPA wirkt sich auf eine Vielzahl ökologisch wichtiger Arten in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen aus. Die Exposition ist nicht auf bestimmte Umgebungen beschränkt, sondern ist allgegenwärtig.

Bestimmte Fisch- und auch Weichtierarten haben sich als besonders empfindlich erwiesen. Da nur für einen kleinen Teil der vorhandenen Arten Informationen aus ökotoxikologischen Studien vorliegen, kann nicht ausgeschlossen werden, dass weitere Arten ebenso empfindlich oder sogar noch empfindlicher sind. Aus diesem Grund kann kein Grenzwert für BPA in der Umwelt bestimmt werden, unter welchem keine Gefährdung für Umweltorganismen vorliegt.

BPA hat durch seine endokrinen Eigenschaften auch Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und ist daher fortpflanzungsschädigend und hormonell wirksam. Basierend auf verfügbaren Daten wurde im Rahmen der europäischen Human Biomonitoring Initiative (HBM4EU) der Schluss gezogen, dass die allgemeine Bevölkerung kontinuierlich BPA ausgesetzt ist. In 100 Prozent der untersuchten Urin- und Blutproben wurde BPA gefunden, während Bisphenol F und Bisphenol S in 50 Prozent gefunden wurden.

Einige Bisphenole (BPA, BPS, BPAF und eines seiner Salze) sind gemäß CLP-Verordnung harmonisiert eingestuft als reproduktionstoxisch Kategorie 1. Als reproduktionstoxisch Kategorie 1 eingestufte Chemikalien dürfen lt. Eintrag Nr. 30 in Anhang XVII der REACH Verordnung EU-weit als Stoff oder Gemisch nicht an Verbraucher und Verbraucherinnen abgegeben werden (z.B. in Farben oder 2-Komponenten-Klebern). Die Verwendung von Bisphenol A in Erzeugnissen (i.d.R. feste Gegenstände) bleibt davon unberührt.

Eine Analyse der regulatorischen Managementoptionen unter REACH zeigte, dass eine gezielte Beschränkung der Massenchemikalie Bisphenol A die geeignetste Maßnahme ist, um die kontinuierlichen Umwelteinträge zu minimieren. Zunächst wurde eine Beschränkung von BPA in Thermopapier verabschiedet. BPA ist der Farbentwickler auf dem Thermopapier (Kassenzettel, Veranstaltungstickets, Etiketten). Thermopapier muss seit 02.01.2020 weniger als 0,02 Gewichts-% Bisphenol A enthalten, sonst darf es nicht mehr in Verkehr gebracht werden. Mit der Beschränkung soll vor allem das Kassenpersonal in Supermärkten und dem Einzelhandel, das durch den täglichen Umgang mit Kassenbons einer erhöhten Bisphenol A Exposition ausgesetzt ist, geschützt werden. Sie führt aber auch zu einer signifikanten Verringerung der BPA-Einträge aus Thermopapierherstellung und -recycling in die Umwelt. 

Aufgrund dieser Beschränkung wurde BPA in Thermopapier zum Großteil mit Bisphenol S (BPS) ersetzt. BPS führt aufgrund seiner chemisch sehr ähnlichen Struktur zu einer ähnlichen Besorgnis hinsichtlich hormonell wirksamer Effekte in der Umwelt wie BPA. Aus Sicht des Umweltbundesamtes sind die als Alternativen verwendeten Bisphenole wie z.B. Bisphenol S kein geeigneter Ersatz. Daher erarbeitet das Umweltbundesamt in Zusammenarbeit mit der Bundesstelle für Chemikalien einen Vorschlag zur Beschränkung von BPA und vier weiteren Bisphenolen (BPAF, BPB, BPF und BPS) mit hormonschädigenden Eigenschaften im Rahmen der EU-Chemikalienverordnung REACH. Die Emissionen der Bisphenole werden in der Leder-, Textil-, Papier- und PVC-Industrie adressiert, wo Bisphenol-freie Alternativen zur Verfügung stehen. Sobald für ein Bisphenol durch wissenschaftliche Untersuchungen hormonell wirksame und fortpflanzungsschädigende Eigenschaften auf Umweltorganismen identifiziert werden, sollen diese über einen Erweiterungsmechanismus automatisch in die Beschränkung aufgenommen werden.