Carbon Nano Tubes Chancen und Risiken einer neuen Technologie · Carbon Nano Tubes Chancen und Risiken einer neuen Technologie 3. 5. 2012, Schlema VII, Weimar Dr. Jacques Ragot, Bayer

Carbon Nano TubesChancen und Risiken einer neuen Technologie3. 5. 2012, Schlema VII, WeimarDr. Jacques Ragot, Bayer MaterialScience AG

Wichtige SchlüsseltechnologieNanotechnologie kann dazu beitragen, neue und verbesserte Produkte zu entwickeln.

Page 2 • Weimar Schlema VII - Dr. Jacques Ragot • 03-05-2012

CNTs: Sammelbegriff für sehr diverse Produktfamilie

DWCNT gesponnen in Fasern(www.lanl.gov)

Wald von MWCNT (www.me.mtu.edu)

Bamboo-ähnlichen CNTs (www.nanotechweb.org/cws/article/tech/33725)

SWCNT (www.nano-lab.com)

MWCNT als Agglomerate (www.arkema.com)

Agglomerate von Baytubes®


CNTs: Omnipräsent in der Umwelt


Baytubes® – Charakterisierung

Mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen (MWCNT) Agglomerate mit einem Durchmesser bis zu > 1mm

Kurze, dünne und verknäulte Röhrchen

Durchmesser ca. 10 -15 nm

Geringer alveolargängiger Staubanteil (EN15051-B)

X1300Vergrößerung

500µm

200nm0

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3 [%

]

Partikelgrößenverteilung

100µm


Hohe Medienwirksamkeit von Forschungsarbeiten über CNT und Asbest


Das Faserprinzip

Insbesondere Fasern – länger als 20 µm; Durchmesser kleiner als 3 µm; biopersistent, z.B. Asbestfasern – können nicht mehr von Fresszelle eliminiert werden und lösen in der Lunge Entzündungen, Fibrose und auch Krebs aus.(Prof. Krug, 2010)


Unterschiedliche Formen von MWCNTs*

„Lang und dick“ vs. „kurz und dünn“

Röhren untersucht nach Durchmesser und Länge mittels Elektronenmikroskopie

*Multi walled carbon nanotubes (mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen)


In-vivo-Toxizität von MWCNT im Vergleich zu Asbest

Wissenschaft zeigt differenziertes Bild für unterschiedliche CNTs

„Lange und dicke“ MWCNT

• Fasertypische Effekte nach kurzer Zeit1 und Mesotheliome2

„Kurze, dünne und verknäulte” MWCNT• Keine Fasereffekte nach kurzer Zeit1

• Keine karzinogene Wirkung in Langzeit-Versuch3

1. Poland et al., Nature Nanotechnology (2008) 3, 7, 423 – 4282. Tagaki et al., J. Toxicol. Sci. (2008) 33, 1, 105-116; Sakamoto et al., J. Tox. Sci. 34, 65-76, 20093. Muller et al., Tox. Sci. (2009), 110, 442-4484. SRU Vorsorgestrategien für Nanomaterialie (09/2011), p.255

„Kleine Fasern und nichtstarre Fasern, zum Beispiel Baytubes, habenmutmaßlich keine asbestartige Wirkung, sondern ähneln in ihrer Wirkungeher granulären biopersistenten Stäuben.”

Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU), Sept 20114


Akute Toxizität, oral (OECD 423) LD50 Ratte: >= 5.000 mg/kg

Akute Toxizität, dermal (OECD 402) LD50 Ratte: > 2.000 mg/kg

Primäre Hautreizwirkung (OECD 404) Nicht reizend (Kaninchen)

Primäre Schleimhautreizwirkung (OECD 405) Nicht reizend (Kaninchen)

Sensibilisierung (OECD 406) Negativ (Meerschweinchen)

Genotoxizität in vitro* Negativ Chromosome Aberration Test in vitro (OECD 473) Nicht erbgutverändernd im AMES Test (OECD 471) und HPRT TEST (OECD 476)

Toxikologisches Testprogramm mit Baytubes®

* Wirnitzer et al. (2009) Toxicology Letters 186, 160-165

Keine akuten adversen Effekte bei relevanten Expositionskonzentrationen

(OECD-Testrichtlinie unter GLP)


Bayer hat einen Sicherheitsgrenzwert für

Baytubes® abgeleitet, basierend auf

akuten-1 und subchronischen2

Inhalationsstudien

OEL*: 0.05 mg/m³ (8h TWA)

Auszeichnung: 2011 Paper of the Year3

*Occupational Exposure Limit (Grenzwert am Arbeitsplatz)

(1) Ellinger-Ziegelbauer and Pauluhn (2009) Toxicology 266, 16–29; Pauluhn (2009) Inhalation toxicology 21 Suppl. 1:40-54;

(2) Pauluhn (2010) Toxicol. Sci. 113: 226-242;

(3) Pauluhn (2010) Regul. Toxicol. Pharmacol. 57, 1, 78-89

Grenzwert am Arbeitsplatz für Baytubes® (für kurze / dünne MWCNT)


Sicherer Umgang mit Baytubes® über den Lebenszyklus

Produktion

z.B. geschlossenes System, automatisierteFüllanlage, Abgasverbrennung, Filter

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Gew

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[%]

BLQ17968: M IV-05-182

TGA

Weiterverarbeitung

z.B. Ermöglichen technischer, organisatorischerund persönlicher Schutzmaßnahmen,

Aufrechterhaltung von Exposition unter OEL

Nutzung

z.B. Nanopartikel eingebunden in Polymermatrix weisen keinExpositionspotenzial auf

Entsorgung

z.B. vollständige Verbrennung von Baytubes® unter 600°C

Produkt Lebens-Zyklus


Verantwortungsvolle Produktion und Verwendung von Nanomaterialien (VCI)

www.vci.de/Nanomaterialien

OECD: „VCI-Unterlagen unterstützen unter allen Aspekten einer gutenProduktsicherheit und -verantwortung für Nanomaterial”

Grundsätze Verantwortungsvoller Umgang

Anwendung der Richtlinien Nanomaterial und REACH Daten zur Risikobewertung Sicherheit am Arbeitsplatz Sicherheitsdatenblatt Abfallstoff Standardisierung

Sicherheitsforschung Menschliche Gesundheit Umwelt


Empfehlungen von VCI und Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA)*

Bindung von staubförmigen Nanomaterialien in flüssigen oder festen Medien Wenn möglich Verwendung von Dispersionen, Pasten oder Compounds

Personenbezogene Schutzmaßnahmen: Sind technische Schutzmaßnahmen nicht ausreichend oder können diese nicht

installiert werden, sind persönliche Schutzmaßnahmen wie Atemschutz (z. B. Atemschutzmasken P2, FFP2, P3 oder FFP3) geeignet

Für Partikel von 2-200 nm steigt die Wirksamkeit von Filtern mit abnehmender Partikelgröße

* Volltext Siehe www.vci.de/nanomaterialien


Keine Freisetzung von Nano-Aerosol bei Einbettung in Matrix

SCENIHR (2006 Gutachten) “durch mechanische Prozesse entstehende

Nanopartikel-Aerosole… sind unwahrscheinlich”

Vorbau et al (2009) während des mechanischen Abrasions-

Prozesses wurde keine Freisetzung von in Beschichtungsmatrix eingegliederten Nanopartikeln gemessen

Ref.: SCENIHR (2006) Modified opinion SCENIHR/002/05, p.16; Vorbau et al (2009) Journal Aerosol Science 40, 3 , 209-217; Bello et al. (2009) J. Nanopart. Res. 11:231-249


„Nano“ bedeutet nicht per se „toxisch“

„Nano“ bezeichnet eine Größenangabe und keine gefährliche Eigenschaft

“Nanomaterial ist vergleichbar mit herkömmlichen Substanzen, von denen einige giftig sind und andere nicht.” (SCENIHR-Gutachten “Risk Assessment of Products of Nanotechnologies”, 2009)

„Die Wirkung von „Nano“ lässt sich daher nicht pauschal beurteilen, sondern hängt von dem jeweiligen Nanomaterial ab.“ (Abschlussbericht BMBF-Projekt NanoCare, 2009)

Einzelfall-Betrachtung notwendig(unterschiedlichen Materialien und Anwendungen)

Einzelfall-Betrachtung notwendig(unterschiedlichen Materialien und Anwendungen)


Carbon Nanotubes (CNT) ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl von verschiedenartigenKohlenstoffröhrchen.

Für Baytubes® von Bayer läuft ein spezifisches Product-Stewardship-Programm. Keine der Standardstudien nach internationalen Prüfrichtlinien unter Berücksichtigung von “GoodLaboratory Practices” (GLP) zeigte für Baytubes® relevante adverse Effekte unter realistischen Expositionsbedingungen.

Für Baytubes® wurde ein substanz-spezifischer Grenzwert für den Arbeitsplatz (OEL) abgeleitet. Effiziente Schutzmaßnahmen am Arbeitsplatz sind vorhanden.

Risikomanagement-Maßnahmen stellen die Gesundheit von Menschen und die Verträglichkeit mit der Umwelt sicher.

Nanomaterialien haben einzigartige Eigenschaften. Sie eröffnen große Chancen bei der Entwicklung neuer, zukunftsweisender Werkstoffe und Endprodukte. Sie können einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

Zusammenfassung


Die Zukunft ist sicherer Nano

„Sicherer Umgang und umweltverantwortliches

Verhalten sind unentbehrlich bei jeder neuen Technologie“

Bayer Verhaltenscode zu Nanomaterial

www.baycareonline.com


Vielen Dank!Dr. Jacques RagotBayer MaterialsScience AG Phone: +49(0)214 30 75270E-mail: [email protected]

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