Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

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Nanostrukturen sind mehr als 1.000-mal kleiner als der Durchmesser eines Menschenhaares.
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Das UBA fördert und betreut derzeit folgende Forschungs- und Entwicklungsvorhaben; weitere Informationen zu diesen Vorhaben erhalten Sie in der Umweltforschungsdatenbank UFORDAT unter der jeweils angegebenen Nummer.

Standardisierung von Methoden zum Verbleib und Verhalten von Nanomaterialien in Umweltmedien – Löslichkeit und Löslichkeitsrate

Als wesentliche Parameter, die das Verhalten und Schicksal von Nanomaterialien in der Umwelt beeinflussen gelten Dispersionsstabilität, Löslichkeit(-srate) und Transformationsverhalten. Während für die Dispersionstabilität bereits eine standardisierte Prüfrichtlinie (OECD TG Nr. 318) zur Verfügung steht und ein OECD Leitfaden zur Untersuchung der Transformation von Nanomaterialien derzeit entwickelt wird, fehlt es an einer standardisierten Prüfmethode anhand derer die Löslichkeit und deren Rate von Nanomaterialien unter umweltrelevanten Bedingungen bestimmt werden kann.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher eine Arbeitsanweisung zu entwickeln, die mittels statischen aber auch dynamischen Untersuchungen erlaubt Löslichkeit und Löslichkeitsrate von Nanomaterialien unter umweltrelevanten Bedingungen zu ermitteln. Es ist vorgesehen diese Arbeitsanweisung auf OECD Ebene mit dem Ziel der Verabschiedung als neue OECD Prüfrichtlinie einzubringen.

Themenkonferenzen zu neuartigen Materialien und Werkstoffen: Prüfung des Handlungsbedarfs für die Chemikaliensicherheit

Wie bei Nanomaterialien stellt sich auch bei neuartigen Materialien und Werkstoffen ("advanced materials") die Frage, ob die Vorgaben des Chemikalienrechts wie z.B. REACH - und CLP -VO eine sachgerechte Risikobewertung erlauben, damit eine sichere Verwendung gewährleistet ist oder es möglicherweise einen Anpassungsbedarf gibt. Dies lässt sich nur auf der Basis einer Kenntnis über der Entwicklungen und Herausforderungen solcher Materialien erkennen.

Mit dem Vorhaben soll eine Bestandsaufnahme hinsichtlich neuartiger Materialien und Werkstoffe auf dem Europäischen Markt und ihrer Bedeutung für die Risikobewertung im Rahmen der Chemikalienregulierung durchgeführt werden. Dazu werden relevante neuartige Materialien und Werkstoffe sowie deren Anwendungen identifiziert und hinsichtlich ihrer chemischer Zusammensetzung und Struktur, ihres Verhalten und ihrer möglichen negativen Wirkung auf Mensch und Umwelt beschrieben. In einer Reihe von Themenkonferenzen unter Beteiligung betroffener Akteure (Behörden, Wissenschaft, Industrie, NGO) werden die Rechercheergebnisse diskutiert und darauf aufbauend mögliche Handlungsempfehlungen zur Gewährleistung und Verbesserung der Sicherheit von Mensch und Umwelt abgeleitet. (UFORDAT Nr. 01080006)

Entwicklung eines Bioakkumulationstests mit Hyalella azteca

Das Projekt begleitet die Entwicklung einer potentiell neuen OECD Prüfrichtlinie zur Bestimmung der Bioakkumulation in Hyalella azteca. Auf Basis von 5 lipophilen Stoffen wird derzeit im Rahmen des CEFIC-LRI Project ECO 40 (Investigations on the bioconcentrations of xenobiotics in the freshwater amphipod Hyalella azteca and inter-laboratory comparison of a new BCF test protocol) ein Testprotokoll zur Untersuchung der Crustacea Hyalella azteca entwickelt und über einen Ringtest validiert. Das UBA Projekt wird die Anwendbarkeit, Belastbarkeit und Grenzen dieser wirbeltierfreien Testmethode für hoch lipophile Stoffe und Nanomaterialien untersuchen. Sofern die Methode anwendbar ist, wird ein Vorschlag erarbeitet wie diese auf die genannten Stoffe angewandt werden kann und wenn notwendig, welche Anpassungen erfolgen müssen. Ein Entwurf der Prüfrichtlinie soll entwickelt werden. (UFORDAT Nr. 01076553)

Auswertung von Studien und Projekten zum Nachweis von Nanomaterialien in den verschiedenen Umweltkompartimenten und Ableitung eines Handlungsbedarfs bezüglich der Methodenentwicklung

Inhalt des Sachverständigengutachtens ist die Auswertung von Studien, Forschungsprojekten und relevanten Gremientätigkeiten zur Verfügbarkeit und zum Entwicklungstand von geeigneten Techniken zum Nachweis und zur Analytik von Nanomaterialien in den verschiedenen Umweltkompartimenten. Darauf aufbauend soll das Gutachten eine Lückenanalyse vornehmen und den kurz-, mittel- und langfristigen Handlungsbedarf für die Methodenentwicklung und –standardisierung aufzeigen. 

Entwicklung eines Leitfadens zur Interpretation von Daten zum Löslichkeitsverhalten und zur Dispersionsstabilität von Nanomaterialien für die Umweltrisikobewertung

Entwicklung eines Leitfadens zur Interpretation von Daten zum Löslichkeitsverhalten und zur Dispersionsstabilität von Nanomaterialien für die UmweltrisikobewertungBestehende standardisierte Testmethoden zur Erfassung von Umweltwirkung und -verhalten sind für lösliche bzw. nichtpartikuläre Stoffe entwickelt worden. Ob diese Testmethoden auch Anwendung auf die Untersuchung von Nanomaterialien (NM) finden können, wird derzeit im Rahmen der OECD international geprüft. Es wurde festgestellt, dass für einige der OECD-Prüfrichtlinien Überarbeitung- bzw. Ergänzungsbedarf für eine valide und aussagekräftige Untersuchung von NM in der Umwelt besteht. Derzeit werden daher Prüfrichtlinien u.a. für die Bestimmung der Parameter Löslichkeitsrate und Dispersionsstabilität von NM entwickelt. Die Bestimmung dieser Parameter ist eine wesentliche Voraussetzung für die Durchführung von weiterführenden Untersuchungen zur Bewertung von Umweltverhalten- und -wirkung von NM. In dem Vorhaben soll daher ein Leitfaden entwickelt werden, der Anleitungen und Empfehlungen zur Nutzung der Prüfrichtlinien zur Dispersionsstabilität und zur Löslichkeitsrate von NM und zur Interpretation der Daten daraus für weiterführende Untersuchungen zum Umweltverhalten und -effekten von NM in der Umwelt gibt. Dazu kommen sowohl konzeptionelle Arbeiten inklusive des damit verbundenen Rechercheaufwands als auch –sofern notwendig -  ausgewählte experimentelle Arbeiten zur Nachprüfung gemachter Empfehlungen zum Einsatz. Der Leitfaden soll dem OECD Prüfrichtlinienprogramm als Vorschlag für ein neues OECD Guidance Document vorgelegt werden. (UFORDAT Nr. 01068942)

Entwicklung einer spezifischen OECD Prüfrichtlinie zur Bestimmung der Partikelgrößen- und Anzahlgrößenverteilung von Nanomaterialien

Die Eigenschaften von Nanomaterialien werden neben deren chemischen Zusammensetzung auch von physikalischen Eigenschaften (z.B. Größe, Geometrie und Kristallstruktur) beeinflusst. Für die zuverlässige Erfassung und Bewertung von Verhalten und Wirkung von Nanomaterialien, aber auch für die Bestimmung der Exposition von Mensch und Umwelt mit Nanomaterialien, ist eine umfassende physikalisch-chemische Charakterisierung von Nanomaterialien wesentlich. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um Nanomaterialien zu identifizieren, Testergebnisse zu interpretieren und vergleichen zu können sowie zukünftig die Möglichkeit zu haben, Voraussagen zu möglichen Verhalten und Wirkung treffen zu können. Die bestehenden standardisierten Prüfmethoden der OECD zur physikalisch-chemischen Charakterisierung sind allerdings nicht für Nanomaterialien im Speziellen entwickelt worden. Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung einer harmonisierten Prüfvorschrift für eine valide und reproduzierbare Bestimmung der primären Partikelgröße und Anzahlgrößenverteilung welche für Nanomaterialien eine besonders relevante physikalisch-chemischen Eigenschaft ist. Das Vorhaben wird dazu partikuläre und faserförmige Nanomaterialien betrachten. (UFORDAT Nr. 01068953)

Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen

Das 2015 abgeschlossene UFOPLAN-Projekt „Untersuchung möglicher Umweltauswirkungen bei der Entsorgung nanomaterialhaltiger Abfälle in Abfallbehandlungsanlagen“ zeigte, dass in modernen Abfallverbrennungsanlagen bei der Verbrennung nanohaltiger Abfälle nach dem Stand der Technik keine erhöhte Emissionskonzentration an Nanopartikeln im gereinigten Abgas zu erwarten ist. Die eingebrachten Nanopartikel wurden hauptsächlich in den festen Rückständen der Verbrennung (Aschen und Schlacke) wiedergefunden. In einem neuen UFOPLAN-Projekt „Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen“ soll nun näher untersucht werden, inwieweit Nanopartikel ggf. bei der Verwertung und Beseitigung der Verbrennungsrückstände in die Umwelt freigesetzt werden können. (UFORDAT Nr. 01064052)

Entwicklung einer Methode zur Untersuchung der Bioakkumulation synthetisch hergestellter Nanomaterialien in filtrierenden Organismen (Bivalvia)

Die Bestimmung der Akkumulation von chemischen Stoffen in Umweltorganismen ist neben den Eigenschaften wie Persistenz und Ökotoxikologie wesentlich für das Verständnis der Interaktionen eines Stoffes mit der Umwelt. Die zur Untersuchung zur Verfügung stehenden Methoden zur Bestimmung der Bioakkumulation sind aber vor allem auf lösliche organische Chemikalien ausgerichtet. Ob diese auch Anwendung auf die Untersuchung von Nanomaterialien finden können, ist offen. Gelangen Nanomaterialien in Gewässer, agglomerieren und sedimentieren sie in Abhängigkeit ihrer Eigenschaften und den Eigenschaften des umgebenden Mediums. Somit ist davon auszugehen, dass das Sediment einwichtiges Zielkompartiment von Nanomaterialien ist. Eine frühzeitige Betrachtung des Vermögens in Organismen zu bioakkumulieren, die auf oder im Sediment leben und Futter filtrieren, ist daher wichtig. Mit diesem Vorhaben soll eine geeignete Vorgehensweise zur Untersuchung des Potentials zur Bioakkumulation von Nanomaterialien in Muscheln gefunden werden. Dazu werden Nanomaterialien unterschiedlicher chemischer Natur hinsichtlich ihrer Bioakkumulation untersucht. Dies erfolgt unter Berücksichtigung notwendiger Anpassungen an die Untersuchung von Nanomaterialien in filtrierenden Organismen. (UFORDAT Nr. 01064071)

Abschlussberichte Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

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Forschungsberichte Nanotechnik