Wissenswertes über Nanomaterialien

Was sind eigentlich Nanomaterialien? Um diese Frage zu klären, veröffentlichte die EU-Kommission erstmals im Oktober 2011 eine Empfehlung zur Definition von Nanomaterialien. Diese Definition ist in der Verordnung zu Biozidprodukten (Verordnung (EU) Nr. 528/2012) und in die Anhänge der ⁠REACH-Verordnung⁠ (Verordnung (EU) 2018/1881) aufgenommen. Im Juni 2022 wurde die Empfehlung angepasst. Danach umfasst die Definition natürliche, in Prozessen anfallende und gezielt hergestellte Materialien einschließlich ihrer Aggregate und Agglomerate. Mindestens 50% der anzahlbasierten Partikelgrößenverteilung der Einzelpartikel bzw. der identifizierbaren Partikel innerhalb von Aggregaten und Agglomeraten muss in einer oder mehreren äußeren Dimensionen im Bereich 1-100 nm liegen. Darüber hinaus umfasst die Definition auch Materialien, die in zwei Dimensionen kleiner als 1nm und dabei in der dritten Dimension größer als 100nm sind (z.B. entsprechende Fasern, Stäbchen, Röhrchen) und Materialien, die in einer Dimension kleiner als 1 nm und dabei in den anderen beiden Dimensionen größer als 100 nm sind (entsprechende Plättchen). Materialien, die eine volumenbasierte spezifische Oberfläche kleiner als 6 Quadratmeter/Kubikzentimeter aufweisen, werden nicht als Nanomaterialien betrachtet.

Das Umweltbundesamt arbeitet unter der Leitung des Bundesumweltministeriums in der „Working Party on Manufactured Nanomaterials (WPMN)“ der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) mit. Diese Gruppe arbeitet an verschiedenen Aspekten zu Sicherheit von Nanomaterialien. Ein Schwerpunkt ist dabei die Entwicklung von Prüfrichtlinien und Leitfäden für die international harmonisierte Untersuchung von Nanomaterialien. Das UBA koordinierte dabei die deutsche Beteiligung an der Prüfrichtlinienentwicklung im Bereich Ökotoxikologie, Umweltverhalten und physikalisch-chemischer Charakterisierung.

Die Herstellung, der Import und die Verwendung von chemischen Stoffen werden in der Europäischen Chemikalienverordnung REACH (Verordnung (EG) Nr. 1907/2006) geregelt. Mit der Verordnung (EU) 2018/1881 wurden die Anhänge der REACH-Verordnung an die Besonderheiten von Nanomaterialien angepasst. Diese Anpassungen sind ab dem 01.01.2020 anzuwenden. Als Hilfestellung für die Registrierung von Nanomaterialien im Rahmen der REACH-Verordnung hat die ECHA nanospezifische Anhänge für ihre Leitlinien zu Informationsanforderungen und Stoffsicherheitsbeurteilung zur Verfügung gestellt.

Für eine Bewertung der möglichen Risiken von Nanomaterialien für Mensch und Umwelt bestehen weiterhin wesentliche Wissenslücken. Daher setzt sich das Umweltbundesamt für ein europäisches Register für Produkte, die Nanomaterialien enthalten, ein. Das Produktregister sollte einen Überblick unter anderem über die nanomaterialhaltige Produkte schaffen, die Nanomaterialien freisetzen sollen oder bei denen eine Freisetzung über den gesamten Lebenszyklus nicht ausgeschlossen werden kann. Den Behörden würde das Register erleichtern, Schwerpunkte bei der Überwachung und Vollzug von Gesetzen zu setzen. Sie könnten besser abschätzen, wie und wo Mensch und Umwelt Nanomaterialien ausgesetzt sind. Im Falle negativer Auswirkungen könnte eine bessere Rückverfolgbarkeit gewährleistet werden. Für den Hersteller, Handel und Verbraucherinnen und Verbraucher schafft ein Produktregister Transparenz.

Von der Europäischen Kommission wurde eine sogenannte Europäische Beobachtungsstelle für Nanomaterialien (European Union Observatory for Nanomaterials, EU-ON) bei der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) eingerichtet.. Die Einführung des EU-ON stellt eine freiwillige Aktivität der Kommission dar, mit der keine Pflichten für Hersteller oder Importeure verbunden sind. Vielmehr trägt die ECHA bestehende Informationen aus verschiedenen Gesetzgebungen zur Chemikalienregulierung als auch Informationen aus Regelungsbereichen anderer EU-Behörden wie der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und der Europäischen Arzneimittelagentur (EMA) zusammentragen und ergänzt die Datenlage mittels Marktstudien und Branchenumfragen. Auf Grund eines fehlenden verpflichtenden europäischen Instruments haben Frankreich, Dänemark, Belgien, aber auch Schweden inzwischen nationale Meldepflichten für Nanomaterialien bzw. nanomaterialhaltige Produkte in den vergangenen Jahren eingeführt. Diese nationalen Register fokussieren auf unterschiedliche Zielsetzungen, Ausrichtungen und Regelungsgegenstände und sind verpflichtend für Hersteller und Importeure von Nanomaterialien oder nanomaterialhaltigen Produkten.

Die Erwartungen in den Einsatz von Nanomaterialien in verschiedensten Anwendungen sind nach wie vor hoch. Anwendungsfelder reichen über Elektro- und Energietechnik, Chemie und Materialentwicklung bis hin zu Pharmazie, Beschichtungen, Baumaterialien und Textilien. Für die Umwelt lassen sich vielseitige Chancen ableiten, z.B. im Bereich der Energie- und Ressourceneffizienz, der Sanierung von Altlasten oder der Wasseraufbereitung. Nanomaterialien können im Vergleich zu konventionellen Chemikalien geänderte oder völlig neue Eigenschaften und Funktionen aufweisen, die bei der Bewertung des Umweltrisikos berücksichtigt werden müssen.

Das UBA entwickelt zur Information der interessierten Öffentlichkeit Datenblätter (siehe Liste unten) über die Chancen und Risiken von nanotechnikbasierten Anwendungen. Diese gehen vor allem auf umweltrelevante Aspekte ein.

Im Jahre 2007 veröffentlichten BAuA, BfR und UBA unter der Federführung der BAuA eine erste gemeinsame Forschungsstrategie „Nanotechnologie: Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien″. Das Papier nennt strategische Ziele für die Konzeption von Forschungsprojekten. Es identifiziert nanospezifische Forschungs- und Arbeitsgebiete zu Umwelt- und Gesundheitsfragen. Die Forschungsstrategie führt außerdem den dringenden Forschungsbedarf getrennt nach Arbeiter/Arbeiterin, Verbraucher/Verbraucherin und Umwelt auf.

In der im Jahr 2013 vorgelegten Bilanz werden der Stand und die wichtigsten Ergebnisse von 85 Forschungsprojekten zusammengestellt, die durch die gemeinsame Forschungsstrategie angestoßen oder begleitet wurden. Bei der Entwicklung der Bilanz waren auch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung eingebunden.

Bei der erneuten Weiterentwicklung im Jahre 2016 wurde der Blickwinkel auch auf andere Materialinnovationen ausgeweitet, bei denen vergleichbare Risiken für Mensch und Umwelt bestehen oder abgeklärt werden müssen. In der Strategie wird der grundsätzliche Ansatz verfolgt, neue Materialien anwendungssicher und umweltverträglich über den gesamten Lebenszyklus zu entwickeln. Damit soll die Risikoforschung enger mit der Innovationsforschung verknüpft werden. Schwerpunkt liegt dabei auf Forschungsaktivitäten zur Entwicklung, Anpassung und Standardisierung von Prüfmethoden und Konzepten zur Charakterisierung und Bewertung von Gesundheits- und Umweltrisiken, sowie auf der Weiterentwicklung von Rechtsvorschriften.

Die aktuelle Forschungsstrategie „Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe: anwendungssicher und umweltverträglich“ von 2016-2020 befindet sicher derzeit in der Bilanzierung.