Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zu Nanomaterialien | Umweltbundesamt

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. (UFORDAT Nr. 01080733)

OECD Prüfrichtlinienentwicklung für Nanomaterialien: Transformation von Nanomaterialien unter Umweltbedingungen

Neben dem Agglomerationsverhalten (Dispersionsstabilität) und der Löslichkeit ist für das Verhalten und das Schicksal von Nanomaterialien in der Umwelt auch von Bedeutung, ob und wie diese über die Zeit über abiotische Prozesse transformiert werden. Dieses Wissen ist wichtig um abschätzen zu können in welcher Form und in welchem Umfang technisch hergestellte Nanomaterialien in der Umwelt vorliegen. Mit dem Forschungsvorhaben soll eine ⁠OECD⁠ Prüfrichtlinie entwickelt werden, die eine quantitative Bestimmung der abiotischen Transformationsprozesse von Nanomaterialien unter Berücksichtigung relevanter Umweltparameter erlaubt. Dabei baut es auf laufende Aktivitäten zur Erstellung eines OECD Leitfadens zur Untersuchung der abiotischen Transformation von Nanomaterialien in der Umwelt auf.

Zudem sollen im Rahmen das Vorhabens auch Untersuchungen zur Validierung einer möglichen Prüfvorschrift zur Bestimmung der Heteroagglomeration von Nanomaterialien unter relevanten Umweltparametern erfolgen. Grundlage hierzu soll die bestehende OECD Prüfrichtlinie 318 zur Bestimmung der Dispersionsstabilität von Nanomaterialien unter Umweltbedingungen sein, die derzeit lediglich die Untersuchung der Homoag,glomeration umfasst. (UFORDAT Nr. 01088269)

Prüfung und Weiterentwicklung von strategischen Ansätzen zum Umgang mit neuartigen Materialien in der Chemikaliensicherheit“ – Studie zu Nanocarriern und ihrem Umweltverhalten

Das Vorhaben betrachtet Nanocarrier als ein Fallbeispiel für neuartige Materialien, die Herausforderungen für die Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Im Vorhaben werden dazu Literaturrecherchen zu den vorhandenen oder sich in Entwicklung befindlichen Nanocarriern und deren (potentiellen) Anwendungen vorgenommen. Aus der so erhaltenen Übersicht werden exemplarisch drei Nanocarrier-Typen und ihre möglichen Wirkstoffe für weitere Untersuchungen ausgewählt, die hinsichtlich Materialeigenschaften, Umweltverhalten und ihrer spezifischen Anwendung (z.B. in Medizin oder Landwirtschaft) besondere Herausforderungen für die Risikobewertung erwarten lassen. Für die ausgewählten Nanocarrier werden Prüfstrategien (weiter-)entwickelt und labortechnisch umgesetzt, um ihr Umweltverhalten und die potenzielle Freisetzung des transportierten Wirkstoffes unter umweltrelevanten Bedingungen näher zu untersuchen. Der Fokus liegt hierbei auf der Beurteilung der Mobilität und der Abbaubarkeit des Nanocarriers in aquatischen Systemen sowie auf der nicht-intendierten Freisetzung des Wirkstoffes. Die Ziele dieses Forschungsvorhabens sind: (1) die Projektzwischenergebnisse im Rahmen von Fachgesprächen mit ausgewählten Stakeholdern zu diskutieren, um (2) daraus Wissenslücken hinsichtlich der Umweltrisikobewertung von Nanocarriern zu identifizieren sowie (3) Vorschläge zur Adaptierung bestehender Konzepte zur Bewertung zu erarbeiten. Auf diesem Wege soll das Vorhaben zur Entwicklung einer umfassenden Risikobewertung des Umweltverhaltens von Nanocarriern beitragen. (UFORDAT Nr. 01103855)

Untersuchung ökotoxischer Effekte von faser- und plättchenförmigen neuartigen Materialien für die Ableitung angepasster Prüfstrategien

Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.

UBA beauftragt ein Sachverständigengutachten zum Thema „Neuartige Materialien für die Energiewende

Ziel des Gutachtens mit dem Titel „Studie zur Erhebung des Stands des Wissens und der Technik zur Anwendung von neuartigen Materialien in den verschiedenen Technologien zur Gewinnung und Speicherung von erneuerbaren Energien“ ist die Schaffung einer Übersicht zu aktuellen und zukünftigen Anwendungen von neuartigen Materialien in den verschiedenen Techniken zur Gewinnung und Speicherung von erneuerbaren Energien und Energieträgern. Dazu wird im Rahmen des Gutachtens eine umfassende Recherche zum Stand des Wissens und der Technik zu aktuellen und zukünftigen Anwendungen von neuartigen Materialien in den verschiedenen Techniken vorgenommen und die Erkenntnisse hierüber in  einer systematischen Übersicht zusammengestellt. Daneben soll die Übersicht für die 10 relevantesten neuartigen Materialien um Hinweise zur Chemikaliensicherheit und ⁠Nachhaltigkeit⁠ der verwendeten neuartigen Materialien erweitert werden. Das Projekt hat eine Laufzeit von 12/23 – 07/24 und wird von der BAM durchgeführt.